DE4004737A1 - Elektronische baueinheit mit elektrisch isolierter waermeableitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baueinheit und insbesondere eine verbesserte Single-in-line-Baueinheit für Halbleiter und andere elektronische Elemente.

Single-in-line-Baueinheiten (SIP′s) sind auf dem elektroni­ schen Gebiet und insbesondere dem Halbleitergebiet bekannt. SIP′s sind elektronische Baueinheiten, z. B. Kompaktbau­ schaltungen, welche eine einzelne Reihe von im wesentlichen flachen Leitern aufweisen, die an einer Seitenkante über­ stehen. Die flachen Leiter liegen normalerweise in der glei­ chen Ebene. Die SIP-Baueinheit kann eines oder mehrere elek- oder integrierte Schaltungen aufweisen.

Es ist häufig erwünscht, ein Wärmeableitblech, welches vom Gehäuse absteht, vorzusehen und mit Hilfe dieses Wärme­ transportieren. Es ist bekannt, diesen Wärmeableiter dadurch zu bilden, daß der Teil der Leiterplatte, an welcher ein oder mehrere elektronische Bauelemente angeordnet sind, so SIP mit außen überstehendem Wärmeableiter ist beispiels­ weise aus der US-PS 40 95 253 bekannt. Der Inhalt dieser Patentschrift wird in vorliegende Beschreibung miteinbezogen. Eine Schwierigkeit bei dieser Ausführungsform und anderen Ausführungsformen von SIP-Baueinheiten besteht darin, daß der Halbleiter- bzw. IC-Block direkt mit diesem Wärmeableiter verbunden ist. Der Wärmeableiter hat dann das gleiche elek­ trische Potential wie der Halbleiterblock bzw. das IP-Sub­ strat. Dies ist häufig unerwünscht.

Ein elektrisch isolierter Wärmeableiter kann dadurch erhal­ ten werden, daß man ein Isoliermaterial beispielsweise Aluminiumoxid oder Berylliumoxid, zwischen dem Block und dem Blockverbindungsteil des Wärmeableiters vorsieht. Hieraus ergeben sich jedoch eine Reihe von Nachteilen. Diese sind insbesondere die hohen Kosten derartiger Stoffe und die zu­ sätzlichen Herstellungsschritte, welche zur Anordnung dieser zusätzlichen Stoffe am Wärmeableiter und anschließend bei der Anordnung des Blockes daran erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Wärme­ abführung von Einrichtungen der SIP-Art zu erreichen, wobei der außen überstehende Wärmeableiter elektrisch isoliert ist von einem oder mehreren der elektronischen Elemente inner­ halb der SIP-Baueinheit. Durch die in den Ansprüchen angege­ bene Erfindung wird ferner in vorteilhafter Weise erreicht, daß keine Isolatoren zwischen den elektronischen Elementen und dem Blockverbindungsteil der Leiterplatte, auf welcher die elektronischen Elemente angeordnet sind, verwendet wer­ den müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gesamtanordnung einfacher und mit geringerem Aufwand und Kosten hergestellt werden kann.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe und zur Erzielung der erwähnten Vorteile ist bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine elektronische Einrichtung vorgesehen mit einer Leiterplatte, die aus einem einzelnen flachen Metallstreifen in gewünschter Weise gebildet sein kann und einen Befesti­ gungsteil für einen Bauelementeblock sowie einen Wärme­ ableitungsteil bzw. Wärmezerstreuungsteil aufweist, der elektrisch isoliert, jedoch thermisch gekoppelt ist, wobei der Befestigungsteil für den Bauelementeblock und der Wärme­ ableitungsteil ineinandergeschobene, einen geringen Abstand voneinander aufweisende Finger aufweist, die durch ein ther­ misch leitfähiges, jedoch elektrisch isolierendes Material voneinander getrennt und umgeben sind. Ferner besitzt die Leiterplatte Leiter für eine äußere Verbindung. Die Leiter und ein Teil des Wärmeableiters erstrecken sich über die Baueinheitverkapselung hinaus.

Eine elektronische Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dadurch gebildet, daß an der oben erwähn­ ten Leiterplatte ein elektronisches Bauelement bzw. elek­ tronische Bauelemente angeordnet werden, das elektronische Bauelement bzw. die elektronischen Bauelemente an Bauelement­ leiter angeschlossen werden, eine isolierende Verkapselung, welche im wesentlichen das elektronische Bauelement bzw. die elektronischen Bauelemente und die Finger umgibt, gebildet wird und die Spalte zwischen den Fingern angefüllt werden, und Seitenschienen, Versteifungsstege und/oder der Leiter­ platte zugeordnete Stützeinrichrichtungen entfernt werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine zweistückige Leiterplatte verwendet. Das erste Stück der Leiterplatte enthält den Wärmeableiter, und das zweite Stück der Leiterplatte enthält den Befestigungsteil, wobei der wärmeableitende Teil und der den Bauelementeblock aufnehmen­ de Befestigungsteil große flache Bereiche aufweisen, die nebeneina der und in engem Abstand voneinander mit sich überlappenden Flächen, jedoch getrennt voneinander, mit einem geringen Zwischenraum angeordnet sind, wobei der Zwi­ schenraum mit thermisch leitfähigem, jedoch elektrisch isolierendem Material angefüllt ist. Für die erleichterte Durchführung der Herstellung ist es von Vorteil, eine oder mehrere Öffnungen in jedem Teil vorzusehen, mit denen Vor­ sprünge an kleinen thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Abstandhaltern in Eingriff stehen, die den Wärmeableiter und den Verbindungsstellenteil in Nahebeiein­ anderstellung mit geringem Abstand zueinander während des Zusammenbaus und während der Verkapselung halten. Die Ver­ kapselung umgibt und umhüllt den Abstandhalter und füllt verbliebene Lücken zwischen den nebeneinander angeordneten Teilen.

Eine elektronische Einrichtung wird dadurch gebildet, daß die getrennten Teile der oben erwähnten zweistückigen Leiter­ platte in der Weise angeordnet werden, daß die getrennten Stücke in der gewünschten, voneinander im Abstand gehaltenen Anordnung Fläche gegenüber Fläche gehalten werden, das elek­ tronische Element bzw. die elektronischen Elemente daran be­ festigt werden, das elektronische Element bzw. die elektroni­ schen Elemente mit den Leitern verbunden werden, eine isolie­ rende Verkapselung gebildet wird, die im wesentlichen das elektronische Element bzw. die elektronischen Elemente um­ gibt und einen verbliebenen Spalt zwischen den mit gegen­ überliegenden Flächen im Abstand voneinander angeordneten Teilen der zweistückigen Leiterplatte anfüllt, und Seiten­ schienen, Versteifungsstege und/oder der Leiterplatte zuge­ ordnete Stützmittel entfernt werden. Die zweistückige Leiter­ platte kann vor oder nach dem Befestigen des elektronischen Elements bzw. der elektronischen Elemente am Verbindungs­ stellenteil bzw. Bondstellenteil und Anschließen an die Leiter zusammengebaut werden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert. Die Bezeichnungen "Bauelementeblock" und "Chip" werden untereinander austauschbar hier verwendet, um anzugeben, daß ein elektronisches Bauelement eines belie­ bigen Typs im Gehäuse vom SIP-Typ angeordnet werden kann. Beispielsweise können Halbleiterelemente jeglicher Art, ICs, Chipkondensatoren und -widerstände, LEDs und dgl. mehr, eingebaut sein. Jedoch ist die Anwendung der Baueinheit hierauf nicht beschränkt. Diese intern angeordneten elektro­ nischen Bauelemente können jeweils getrennte Verkapselungen aufweisen oder nicht. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer vereinfachten Ausführungs­ form einer Leiterplatte und einer elektronischen Einrichtung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind;

Fig. 2 eine Ansicht von der rechten Seite der Anordnung in Fig. 1;

Fig. 3 eine vereinfachte Draufsicht in teilweise ge­ schnittener Darstellung einer in der Fig. 1 dar­ gestellten Einrichtung nach der Verkapselung und nach dem Entfernen eines Teils der Leiter­ platte bzw. des Führungsrahmens;

Fig. 4 eine Seitenansicht in teilweise aufgeschnittener Darstellung der Anordnung der Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich wie in Fig. 1, jedoch für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 6 eine Ansicht von rechts der Anordnung der Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht analog der in Fig. 1, jedoch für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 eine Ansicht von rechts der Anordnung in Fig. 7;

Fig. 9 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht von rechts der Anordnung der Fig. 7 und 8 nach dem Einkapseln und Beseitigen eines Teils der Leiterplatte bzw. des Führungs­ rahmens;

Fig. 10 eine vereinfachte Draufsicht auf ein internes Bauteil der Anordnung der Fig. 7 bis 9, jedoch für ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 eine Ansicht von rechts für das innere Bau­ element der Fig. 10;

Fig. 12 eine vereinfachte Draufsicht auf einen Teil der Anordnung der Fig. 1, jedoch für ein weiteres Ausführungsbeispiel; und

Fig. 13 eine Ansicht von rechts für den Einrichtungs­ teil der Fig. 12.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht und Fig. 2 eine Seiten­ ansicht von rechts für eine verbesserte Leiterplatte 10 zur Herstellung einer elektronischen Einrichtung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. Die Leiterplatte 10 besitzt entfernbare Seitenschienen 12, einen Verbindungs­ stellenteil 14 bzw. Bondstellenteil für den Bauelement­ block und einen Wärmeableitungsteil 16. Der Verbindungs­ stellenteil 14 und der Wärmeableitungsteil 16 haben inein­ einandergeschobene fingerähnliche Vorsprünge 15, 17, welche durch einen jeweiligen Spalt 13 voneinander getrennt sind. Die Leiterplatte 10 besteht bevorzugt aus hochleitfähigem Metall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder aus be­ kannten leitfähigen Legierungen von Kupfer oder Legierungen von Aluminium oder von anderen Metallen.

Der in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Aufbau kann in her­ kömmlicher Weise aus einem einzigen Stück eines flachen Ausgangsgrundkörpers durch Ätzen oder Stanzen hergestellt sein. In vorteilhafter Weise können die fingerähnlichen Vorsprünge 15, 17 im wesentlichen in der gleichen Ebene an­ geordnet sein. Es kann jedoch auch eine andere Anordnung gewählt sein. Es ist jedoch wesentlich, daß die fingerähn­ lichen Vorsprünge 15, 17 nur geringen Abstand voneinander aufweisen, ohne sich zu berühren. Ferner besitzen die fin­ gerähnlichen Vorsprünge eine größtmögliche ebene Fläche, so daß die thermische Impedanz zwischen ihnen minimiert ist.

Eine strichlierte Linie 18 zeigt die Lage einer Verkapselung 36 an, welche die fingerähnlichen Vorsprünge 15, 17 und den Verbindungsstellenteil 14 für den Bauelementeblock abdeckt und den Spalt 13 füllt. Ein Teil 32 des Wärmeableitungs­ teils 16, welcher außerhalb der strichlierten Umrißlinie 18 liegt, befindet sich außerhalb der Verkapselung 36. Leiter 20 erstrecken sich ebenfalls nach außen über die Verkapse­ lung, so daß von außen her eine elektrische Verbindung zu der elektronischen Einrichtung hergestellt werden kann.

Zur Vereinfachung der Herstellung ist die Leiterplatte 10 mit entfernbaren Versteifungsstegen 22 und Stützen 24 ver­ sehen. Ein elektronisches Element 26, beispielsweise eine Halbleitereinrichtung oder ein integrierter Schaltungsblock ist am Verbindungsstellenteil 14 befestigt. Löcher 28 in den Seitenschienen 12 dienen zur Ausrichtung und Positionie­ rung bzw. als Bezugspunkte. Ein Loch 13 im äußeren Teil 32 des Wärmeableitungsteils 16 dient in vorteilhafter Weise für den Anwender zum Anbringen eines weiteren Wärmeablei­ tungsmittels am Wärmeableitungsteil 16. Verbindungsmittel bzw. Bondmittel 34, z. B. Drahtanschlüsse, verbinden das elektronische Bauelement 26 mit den Leitern 20. Vorrichtun­ gen und Verfahren zur Bildung derartiger Leiterplatten und die Anbringung des elektronischen Bauelements bzw. Bau­ elementeblocks 26 sowie der Anschlußdrähte 34 und die Her­ stellung der Verkapselung 36 sind bekannte Techniken.

Die Fig. 3 und 4 zeigen in teilweise aufgeschnittener Darstellung eine Draufsicht und eine Seitenansicht von rechts der Anordnung in den Fig. 1 und 2, nachdem die Verkapse­ lung 36, wie durch die strichlierte Außenlinie 18 angedeu­ tet ist, hergestellt worden ist, und nachdem die Seiten­ schienen, Versteifungsstege und Stützen 24 entfernt worden sind. Bevorzugt wird die Verkapselung 36 aus gegossenem Kunststoff hergestellt. Die Spritzpreßformung ist zu diesem Zweck eine bekannte Technik. Ein Teil 33 der Verkapselung 36 füllt den Spalt 13 zwischen den fingerähnlichen Vor­ sprüngen 15 und 17 an.

Die Verkapselung 36 besteht aus einem elektrisch isolieren­ den, jedoch thermisch leitfähigen Material. Hierdurch wird eine elektrische Isolation und thermische Kopplung zwischen dem Bondstellen- bzw. Verbindungsstellenteil 14 und dem Wärmeableitungsteil 16 hergestellt, so daß die hauptsächliche Wärmemenge von dem elektronischen Bauelement 26 über die Verbindungsstelle 14, die fingerähnlichen Vorsprünge 15, 17 auf den Wärmeableitungsteil 16 und den äußeren Teil 32, der an die Umgebung angeschlossen ist, entfernt werden kann.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Aufbau sind der Bauelementeblock 26 und der Verbindungsstellenteil 14 vom Wärmeableitungselement und seinem äußeren Teil 32 elek­ trisch isoliert, jedoch thermisch damit verbunden.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten (und in der Beschreibung erläuterten) Aufbau sind mehrere Bereiche für Bauelementeblöcke und Verbindungsstellen dargestellt. Natür­ lich kann vorliegende Erfindung auch für SIP′s verwendet werden, die eine beliebige Anzahl von Bauelementblöcken auf­ weisen. Es ist auch möglich, nur einen einzigen Bauelemente­ block oder mehr als einen Bauelementeblock vorzusehen. Ferner können beliebige Arten von elektronischen Bauelementen bzw. sonstigen Elementen zur Anwendung kommen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, welche den Fig. 1 und 2 äh­ neln. Eine Leiterplatte 40, welche bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 zur Anwendung kommt, unterscheidet sich von der Leiterplatte 10 der Ausführungsform in den Fig. 1 und 2 darin, daß nur eines der beiden elektronischen Bau­ elemente 26, 26′ vom Wärmeableitungsteil 16 isoliert ist. Der elektronische Bauelementeblock 26 ist am Bondstellen­ teil bzw. Verbindungsstellenteil 14 angeordnet und hat die fingerähnlichen Vorsprünge 15, welche im Abstand zu den fingerähnlichen Vorsprüngen 17 des Wärmeableitungsteils 16 angeordnet sind. Auf diese Weise ist der elektronische Bau­ elementeblock 26 elektrisch vom äußeren Wärmesumpfteil 32 isoliert, jedoch thermisch mit diesem gekoppelt. Der elek­ tronische Bauelementeblock 26′ ist jedoch direkt am Wärme­ ableitungsteil 16 angeordnet und daher vom äußeren Wärme­ sumpfanschlußteil 32 nicht elektrisch isoliert. Die Anord­ nung der Fig. 5 und 6 ist in solchen Fällen vorteilhaft, in denen lediglich von einem Teil der elektronischen Ele­ mente innerhalb des SIP eine elektrische Isolierung vom äußeren Wärmesumpfanschluß 32 gefordert wird. Nach der an­ schließenden Verkapselung ist das äußere Aussehen der auf der Leiterplatte 40 gebildeten Einrichtung die gleiche, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, da die Verkapselung 36 den Spalt 13, die fingerähnlichen Vorsprünge 15, 17 und die Bauelementeblöcke 26, 26′ umgibt.

Die Fig. 7 bis 8 zeigen zu den Fig. 1 und 2 analoge Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels der Er­ findung. Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Aus­ führungsbeispiel besteht eine Leiterplatte 44 aus zwei Stücken, nämlich einem unteren Leiterplattenteil 46 und einem oberen Leiterplattenteil 47. Der untere Leiterplatten­ teil 46 gleicht bei diesem Ausführungsbeispiel dem unteren Teil der Leiterplatte 10 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 und besitzt ebenfalls Seitenschienen 12, Leiter 20, Löcher 28 zum Ausrichten der Anordnung sowie einen oder mehrere Bauelementeblöcke 26, welche auf dem Verbindungs­ stellenteil 14 gebondet sind. Jedoch enthält der Verbin­ dungsstellenteil bzw. Bondstellenteil 14 der Ausführungsform der Fig. 7 bis 8 keine fingerähnlichen Vorsprünge 15.

Anstelle dieser Vorsprünge ist ein großer flacher Bereich 54 vorgesehen, der Löcher bzw. Ausrichtmittel 56 aufweist. Der obere Leiterplattenteil 47 besitzt Seitenschienen 52 mit Ausrichtlöchern 58 und Stützen 55. Eine strichlierte Umrißlinie 18 zeigt den etwaigen Umriß der Verkapselung 36, die anschließend angebracht wird. Der obere Leiterplatten­ teil 47 besitzt einen äußeren Anschlußteil 62, der dem äußeren Anschlußteil 32 entspricht. Dieser Anschlußteil er­ streckt sich außerhalb der Umrißlinie 18 der Verkapselung und besitzt ein dem Loch 30 entsprechendes Loch 60. Ein innerer Teil 63 des oberen Leiterplattenteils 47 ist neben dem unteren Leiterplattenteil 46 in unmittelbarer Nähe eines Teils 54 des unteren Leiterplattenteils 46 angeordnet, so daß sich Flächenteile der beiden Leiterplattenteile in ge­ ringem Abstand gegenüberliegen.

Der untere Leiterplattenteil 46 und der obere Leiterplatten­ teil 47 sind in geringem Abstand voneinander durch ein iso­ lierendes Abstandhaltermittel 64, das zwischen ihnen bzw. zwischen den sich gegenüberliegenden Flächenteilen angeord­ net ist, gehalten. Vorsprünge 66, 67 des isolierenden Ab­ standhaltermittels 64 greifen in Öffnungen 56, 57 in dem unteren Leiterplattenteil 46 und dem oberen Leiterplatten­ teil 47 ein. Zusätzliche Löcher 71 können in vorteilhafter Weise im oberen Leiterplattenteil 47 und/oder unteren Lei­ terplattenteil 46 vorgesehen sein, um den Fluß des Verkapse­ lungsmaterials in den dazwischenliegenden Spalt 69 zu er­ leichtern. Wenn es die Größe des SIP erlaubt, ist es von Vorteil, wenigstens an zwei Stellen isolierende Abstand­ haltermittel 64 zwischen den Leiterplattenteilen 46 und 47 vorzusehen, so daß die beiden Leiterplattenteile 46 und 47 sich nicht relativ zueinander während des Zusammenbaus und während der Verkapselung bewegen können. Diese Anordnung ist in der Fig. 7 verdeutlicht, in welcher der Abstandhalter 64 zwei Paare von Vorsprüngen 66, 67 aufweist, die durch Löcherpaare 56, 57 in den Leiterplattenteilen 46, 47 ragen.

Die Fig. 9 zeigt eine vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung der Fig. 7 und 8 von rechts nach der Verkapselung und nach dem Beseitigen der Seiten­ schienen 28, 58, der Stützen 55 und der Versteifungsstege 22. Wie oben erläutert wurde, besitzt der isolierende Ab­ standhalter 64 Vorsprünge 66, 67, welche in die Löcher 56, 57 im unteren Leiterplattenteil 46 und oberen Leiterplatten­ teil 47 der Leiterplatte 44 eingreifen. Die Vorsprünge 66, 67 sind in vorteilhafter Weise leicht abgerundet an ihren äußersten Flächen, so daß das Einfügen in die Öffnungen 56, 57 erleichtert ist.

In der Fig. 7 sind Löcherpaare und Vorsprungspaare als be­ vorzugte Ausführungsformen dargestellt. Es sind jedoch auch andere Formen für den isolierenden Abstandhalter 64 möglich. In den Fig. 10 und 11 ist eine Draufsicht und eine Sei­ tenansicht eines isolierenden Abstandhalters 74 dargestellt, der eine rechtwinklige Gestalt aufweist. Dieser Abstand­ halter besitzt rechtwinklige Vorsprünge 76, 77, die in recht­ winklige, insbesondere quadratische Öffnungen der Leiter­ plattenteile 46, 47 eingreifen können. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist lediglich jeweils nur eine Eingriffsöffnung im unteren Leiterplattenteil 46 und im oberen Leiterplat­ tenteil 47 anstelle der beiden in den Fig. 7 und 8 ge­ zeigten erforderlich. Hierdurch läßt sich Platz einsparen. Die isolierenden Abstandhalter 64, 74 und die Vorsprünge 66, 67; 76, 77 können auch andere geeignete Formen aufweisen. Falls es erwünscht ist, daß anstelle von zwei Löchern ein Loch verwendet wird, kann eine Vorsprungsform verwendet werden (d. h. nicht kreisförmig), die so ausgebildet ist, daß eine gegenseitige Drehung der Leiterplattenteile 46, 47 verhindert wird.

Für die isolierenden Abstandhalter 64, 74 wird bevorzugt ein Kunststoffmaterial verwendet, jedoch ist es auch mög­ lich, ein anderes isolierendes Material zu verwenden. Die Teile des Spaltes 69 zwischen dem unteren Leiterplattenteil 46 und dem oberen Leiterplattenteil 47 der Leiterplatten­ anordnung 44, der vom Abstandhalter 64, 74 nicht ausgefüllt ist, wird von der Verkapselung 36 gefüllt, so daß ein groß­ flächiger thermischer Übergangsweg zwischen den beiden Teilen der Leiterplattenanordnung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird Wärme wirksam von dem Bauelementeblock 26 über den Bondstellenbereich auf den unteren großflächigen Bereich 54 durch den Kunststoffabstandhalter 64, 74 und die Verkapselung 36 auf den oberen großflächigen Teil 63 und dann auf den äußeren Teil 62, von welchem die Wärme an die Umgebung abge­ geben wird, übertragen. Obgleich die in den Fig. 7 bis 11 dargestellte Anordnung etwas aufwendiger ist als die Anord­ nung der Fig. 1 und 2 wegen der zweistückigen Leiter­ plattenanordnung, besitzt die Anordnung der Fig. 7 bis 11 erwartungsgemäß ein hervorragendes thermisches Verhalten.

Die Fig. 12 bis 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Leiterplattenteil 80 der Fig. 12 bis 13 gleicht der Leiterplatte 10 der Ausführungsform in den Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß Finger 15′′, 17′′ bzw. fingerähnliche Vorsprünge in der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 aus der Ebene des Bondstellenteils 14 und des Wär­ meableitungsteils 16 gedreht sind, so daß ihre breiten Flä­ chen im wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die sich gegenüber­ liegenden Metallflächenbereiche, welche durch den Kunststoff im Spalt 13′′ getrennt sind, im Vergleich zur Anordnung der Fig. 1 bis 4 vergrößert sind. Die Anordnung bei dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 12 bis 13 gleicht ansonsten der Anordnung, welche in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, und die fertig verkapselte Einrichtung besitzt das gleiche äußere Aussehen wie die Einrichtung der Fig. 1 bis 4. In der gleichen Weise wie bei der Anordnung der Fig. 1 bis 4 kann bei der Anordnung der Fig. 12 und 13 eine einstückige Leiterplatte, welche aus einem einzelnen Metallblech geformt ist, verwendet werden.

Die in den Fig. 12 und 13 gezeigte Anordnung mit den ver­ drehten Fingern ist etwas komplizierter als die Anordnung der Fig. 1 bis 4 mit den flachen Fingern. Letztere kommt bevorzugt zur Anwendung, es sei denn, daß eine größere Tren­ nung von Finger zu Finger, wie sie in der Anordnung der Fig. 12 und 13 gezeigt ist, vorteilhafter ist. Dies ist z. B. der Fall, wenn eine äußerst hohe Durchschlagspannung erwünscht ist. Die Anordnung mit den gedrehten Fingern ge­ währleistet eine größere Wärmeübergangsfläche, hat jedoch einen größeren Abstand von Finger zu Finger, so daß man ein geeignetes thermisches Verhalten mit größerer Möglichkeit bei der Abstandsspannung erhält.

Elektronische Einrichtungen mit Leiterplatten, wie sie in Verbindung mit den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 und 12 und 13 beschrieben worden sind, werden in der Weise ge­ bildet, daß eine Leiterplatte vorgesehen wird, die einen Montageteil für den Bauelementeblock und einen Wärmeablei­ tungsteil aufweist. Diese beiden Teile sind elektrisch von­ einander isoliert, jedoch thermisch miteinander gekoppelt. Hierbei besitzen der Montageteil für den Bauelementeblock und der Wärmeableitungsteil ineinandergeschobene, geringe Abstände voneinander aufweisende Finger bzw. fingerähnliche Vorsprünge. Am Montageteil der Leiterplatte für den Bauele­ menteblock wird eine elektronische Komponente angeordnet, und ein thermisch leitfähiges, jedoch elektrisch isolierendes Material wird zum Umfassen und zum Trennen der ineinandergeschobenen, mit geringem Abstand voneinander ange­ ordneten Fingern vorgesehen. Die Leiterplatte kann in bekann­ ter Weise, beispielsweise durch Ätzen oder Stanzen, bevorzugt aus einem einzelnen Stück eines hochleitfähigen Metalls ge­ formt sein. Bevorzugt kommt ein im wesentlichen flaches Me­ tallstück für die Leiterplatte zur Anwendung. Verschiedene Teile der Leiterplatte können in Richtung nach unten geformt bzw. in Richtung nach oben geformt sein unter Anwendung be­ kannter Mittel, so daß in gewünschter Weise untere bzw. obere Teile vorgesehen werden können. In gleicher Weise können unter Verwendung bekannter Verfahren gedrehte Finger 15′′, 17′′, wie sie in den Fig. 12 und 13 dargestellt sind, beispielsweise durch Biegen oder auch durch Stanzen, herge­ stellt werden.

Elektronische Einrichtungen, welche eine Leiterplattenanord­ nung und andere Teile verwenden, wie sie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Fig. 7 bis 11 beschrieben sind, werden unter Verwendung einer Leiterplattenanordnung aus zwei Stücken gebildet. Die Leiterplattenanordnung besitzt einen Montageteil für den Bauelementeblock und einen Wärme­ ableitungsteil. Hierbei haben der Montageteil für den Bau­ elementeblock und der Wärmeableitungsteil große flache Be­ reiche, die nahe beieinander und in geringem Abstand von­ einander mit sich überlappenden Oberflächenteilen, jedoch getrennt voneinander, angeordnet sind. Zwischen den mit ge­ ringem Abstand sich gegenüberliegenden Flächenteilen der flachen Bereiche ist ein thermisch leitfähiges, jedoch elek­ trisch isolierendes Material angeordnet. Bevorzugt kommt zwischen dem Montageteil für den Bauelementeblock und dem Wärmeableitungsteil ein wärmeleitfähiger, jedoch elektrisch isolierender Abstandhalter zur Anwendung, der die beiden Teile nebeneinander positioniert. Ferner kommen in bevor­ zugter Weise bei einem ersten Schritt des Zusammenbaus der zweistückigen Leiterplattenanordnung ein oder mehrere Ein­ griffsmittel zur Anwendung, mit denen der isolierende Ab­ standhalter mit den Leiterplattenteilen in Eingriff gebracht wird. In einem zweiten Schritt wird eine Verkapselung wenig­ stens um die großflächigen flachen Bereiche, die mit gerin­ gem Abstand voneinander und einander gegenüberliegend ange­ ordnet sind, vorgesehen. Das elektronische Bauelement bzw. die elektronischen Bauelemente werden am Montageteil für den Bauelementeblock befestigt und mit den Leitern vor oder nach dem Zusammenbau der zweistückigen Leiterplattenanord­ nung und vor der Verkapselung kontaktiert.

Einrichtungen und Verfahren zur Bildung der zweistückigen Leiterplattenanordnung sind bekannt. Beispielsweise können die Leiterplattenteile durch Ätzen oder Stanzen hergestellt werden. In bevorzugter Weise werden im wesentlichen flache Metallstücke zur Bildung der beiden Leiterplattenteile ver­ wendet. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wie oben schon erwähnt, können verschiedene unten geformte bzw. oben geformte Bereiche vorgesehen sein. In bevorzugter Weise werden beim Herstellen der beiden Leiterplattenteile ver­ gleichsweise große flache Bereiche eingeformt. Diese flachen Bereiche können dann in geringem Abstand voneinander und ein­ ander gegenüberliegend, wie oben beschrieben, angeordnet werden, so daß durch den dazwischenliegenden Isolator ein wirkungsvoller Wärmeübergang gewährleistet wird. Kunststoff ist ein geeignetes Material für die Abstandhaltermittel 64, 74 und für die umhüllende Verkapselung 36. Hierfür können bekannte Techniken zum Einsatz kommen, beispielsweise Spritzpreßformen oder Spritzgießen. Andere Isoliermittel, beispielsweise Keramiken und Laser, können ebenfalls verwen­ det werden. Diese benötigen jedoch eine höhere Temperatur­ bearbeitung.

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung vom SIP-Typ ge­ schaffen mit verbesserter Wärmeableitung, wobei der nach außen hin überstehende Wärmeableiter elektrisch isoliert ist von einem oder mehreren der elektronischen Bauelemente innerhalb der SIP, d. h. innerhalb der Single-in-line-Bau­ einheit. Von Vorteil ist hierbei, daß ohne Verwendung von Isolatoren zwischen den elektronischen Bauelementen und dem Bondstellenbereich bzw. Montageteil der Leiterplatte, auf welchem die elektronischen Bauelemente angeordnet sind, die gewünschte Wärmeableitung bei ausreichender elektrischer Isolierung erzielt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei verschiedenen Ausführungsformen zum Einsatz kommen. Bei­ spielsweise kann eine einstückige Leiterplatte verwendet werden, die durch Stanzen oder Ätzen aus einem einzelnen flachen Metallstück hergestellt ist. Bei einem anderen Aus­ führungsbeispiel kann eine zweigeteilte Leiterplatte zum Einsatz kommen, wobei jeder Leiterplattenteil aus einem flachen Metallblech hergestellt ist, und wobei die beiden Leiterplattenteile in unmittelbarer Nähe zueinander und wäh­ rend des Zusammenbaus durch einen isolierenden Kunststoff­ abstandhalter ohne großen Aufwand in ausgerichteter Position zueinander gehalten werden können. Der elektrisch isolierende Abstandhalter kann ferner mehrere Formen aufweisen, wobei die Eingriffmittel an den Leiterplattenteilen zum Eingriff mit dem elektrisch isolierenden Abstandhalter ebenfalls ent­ sprechende Formen haben können. Auf diese Weise läßt sich ein wechselseitiger Eingriff der beiden Leiterplattenteile ineinander erreichen, wobei diese jedoch elektrisch vonein­ ander isoliert sind und thermisch miteinander gekoppelt sind. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Leiterplattenteile läßt sich sehr klein bemessen.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele können noch verschie­ dene Änderungen haben, ohne das erfindungsgemäße Prinzip zu verlassen. Beispielsweise kann die geometrische Gestalt der ineinandergeschobenen Finger bzw. fingerartigen Vorsprünge abgeändert werden. Auch kann die Geometrie der einander gegenüberliegenden großflächigen Bereiche geändert werden. Ferner können verschieden Arten und eine größere Anzahl an elektronischen Bauelementen verwendet werden. Ferner können verschiedene Materialien für die Leiterplatten, den elek­ trisch isolierenden Abstandhalter und die Verkapselung ver­ wendet werden. Auch kann die Form des isolierenden Abstand­ halters und der Leiterplatten variiert werden.

Claims (19)

1. Elektronische Einrichtung, gekennzeichnet durch

• - eine Leiterplatte (10; 40; 44) mit einem Bauelemente­ montageteil (14) und einem Wärmeableitungsteil (16), welche elektrisch voneinander isoliert sind, jedoch thermisch miteinander gekoppelt sind, wobei der Bau­ elementemontageteil (14) und der Wärmeableitungsteil (16) mit geringem Abstand ineinander angeordnete finger­ artige Vorsprünge (15, 17; 15′′, 17′′) aufweist; und
• - ein thermisch leitfähiges, jedoch elektrisch isolierendes Material (36) die mit geringem Abstand ineinander ange­ ordneten fingerartigen Vorsprünge umgibt und voneinander trennt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeableitungsteil (16) sich teilweise über das um­ hüllende Material (36) hinaus erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10, 40) aus einem im wesentlichen flachen Metallblech besteht und die ineinander angeordneten finger­ artigen Vorsprünge (15, 17) im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen.

4. Elektronische Einrichtung, gekennzeichnet durch

• - eine zweistückige Leiterplatte (44) mit einem Bauelemente­ montageteil (14) und einem Wärmeableitungsteil (47), die voneinander elektrisch isoliert, jedoch thermisch mit­ einander gekoppelt sind, wobei der Bauelementemontageteil und der Wärmeableitungsteil große flache Bereiche (54, 63) aufweisen, die mit geringem Abstand getrennt voneinander in überlappender Anordnung einander gegenüberliegend an­ geordnet sind; und
• - ein thermisch leitfähiges, jedoch elektrisch isolierendes Material, welches den Zwischenraum (69) zwischen den bei­ den sich überlappenden flachen Bereichen (54, 63) aus­ füllt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein thermisch leitfähiger, jedoch elektrisch isolierender Abstandhalter (64; 74) innerhalb des umhüllen­ den Materials (36) angeordnet ist, welcher den Bauelemente­ montageteil (14) und den Wärmeableitungsteil (47) in neben­ einanderliegender Anordnung positioniert.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bauelementemontageteil (14) und der Wärme­ ableitungsteil (47) eine oder mehrere Eingriffmittel (56, 57) aufweisen für den Eingriff des thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Abstandshalters (64; 74).

7. Elektronische Einrichtung, gekennzeichnet durch

• - ein oder mehrere elektronische Bauelemente (26, 26′)
• - leitfähige Leitermittel mit einem ersten Teil (14) zur direkten Aufnahme des bzw. der elektronischen Bauelemente und einem zweiten Teil (16), der elektrisch isoliert ist vom ersten Teil, wobei der zweite Teil einen Wärme­ ableiter bildet zum Wegführen eines erheblichen Betrages der Wärme von dem einen bzw. den mehreren Bauelementen, wobei der erste Teil Leiter (20) aufweist für einen äußeren Anschluß und einen Bondstellenbereich (14) für die Aufnahme wenigstens eines der elektronischen Bau­ elemente, wobei der Bondstellenbereich Vorsprünge in Form von einen oder mehreren Fingern aufweist, die sich in Richtung zum zweiten Teil hin erstrecken, und der zweite Teil einen ersten Bereich besitzt, der als äußerer Wärmeableiter wirkt und einen zweiten Bereich hat, der einen oder mehrere Finger aufweist, die im Abstand zwi­ schen den Fingern des ersten Teils angeordnet sind; und
• - eine Verkapselung (36), welche im wesentlichen wenigstens das eine elektrische Bauelement (26) auf dem Bondstellen­ teil (14) sowie den einen bzw. die mehreren Finger (15, 17) des ersten und zweiten Teils umgibt, wobei der erste Bereich (32) des zweiten Teils und die Leiter (20) für den äußeren Anschluß über die Verkapselung (36) überstehen.

8. Elektronische Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Teil (14) und der zweite Teil (16) im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verkapselung (36) im wesentlichen jeden Zwischenraum (13, 13′′) zwischen den ineinandergeschobenen und im Abstand voneinander angeordneten Fingern (15, 17, 15′′, 17′′) ausfüllt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (14) und der zweite Teil (16) der Leitermittel aus einem einzelnen, im wesentlichen flachen Metallstück geformt sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bondstellenbereich eine im wesent­ lichen ebene Fläche für die Aufnahme eines der elektronischen Bauelemente ist und die Finger (15′′, 17′′) des ersten und zweiten Teils der Leiterplatte um etwa 90° gegenüber der Ebene des Bondstellenbereichs (14) verdreht sind.

12. Elektronische Einrichtung, gekennzeichnet durch

• - ein elektrisch und thermisch leitfähiges Leitermittel (46) als Träger eines elektronischen Bauelements (26), und mit einer ersten Ausdehnung (20) zur Herstellung eines äußeren elektrischen Anschlusses mit dem elektronischen Bauelement und einer zweiten Ausdehnung (54) zur Herstellung einer Wärmeleitungsverbindung mit dem elektronischen Bauelement;
• - ein metallisches Wärmeableitungsmittel (47), das zum Ab­ leiten von Wärme einen über die Baueinheit überstehenden ersten Teil (62) und einen inneren der zweiten Ausdehnung (54) des Leitermittels (46) in unmittelbarer Nähe gegen­ überliegenden zweiten Teil zur Beseitigung von Wärme von der zweiten Ausdehnung, von welchem er jedoch elektrisch isoliert ist, aufweist;
• - eine thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Trenneinrichtung (64, 74), welche die zweite Ausdehnung (54) und den zweiten Teil (63) voneinander trennt und in diese Teile eingreift; und
• - ein Verkapselungsmittel (36), das im wesentlichen das elektronische Bauelement (26), den zweiten Teil (63), die zweite Ausdehnung (54) und das Trennmittel (64, 74) umgibt.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausdehnung (54) des Leitermittels (46) ein erstes, im wesentlichen ebenes Metall und der zweite Teil (63) des Wärmeableitungsmittels (47) ein zweites, im wesent­ lichen ebenes Metall aufweisen, wobei das erste Metall und das zweite Metall mit breiten Flächen einander gegenüber­ liegen.

14. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Ein­ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Leiterplatte bzw. ein Führungsrahmen vorgesehen wird, die bzw. der einen Bauelementemontageteil und einen Wärme­ ableitungsteil, welche voneinander elektrisch isoliert, je­ doch thermisch miteinander gekoppelt sind, aufweist, wobei der Bauelementemontageteil und der Wärmeableitungsteil ineinandergeschobene, einen geringen Abstand voneinander aufweisende Finger aufweisen;
• - eine elektronische Komponente auf dem Bauelementemontage­ teil der Leiterplatte bzw. des Führungsrahmens montiert wird; und
• - ein thermisch leitfähiges, jedoch elektrisch isolierendes Material vorgesehen wird, welches die mit geringem Abstand ineinandergeschobenen Finger umgibt und voneinander trennt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte bzw. der Führungsrahmen aus einem einzelnen Metallblech gebildet wird.

16. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Einrich­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine zweistückige Leiterplatte bzw. ein zweistückiger Führungsrahmen vorgesehen wird, welche bzw. welcher einen Bauelementemontageteil und einen Wärmeableitungs­ teil aufweisen, wobei der Bauelementemontageteil und der Wärmeableitungsteil große ebene Bereiche aufweisen, die mit geringem Abstand voneinander getrennt und flächen­ mäßig überlappend angeordnet werden; und
• - ein thermisch leitfähiges elektrisch isolierendes Material in den Zwischenraum zwischen den beiden einan­ der gegenüberliegenden großen Flächenbereichen einge­ bracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermisch leitfähiger und elektrisch isolierender Abstandhalter zwischen den Bauelementemontageteil und den Wärmeableitungsteil eingebracht wird, damit diese in einer nebeneinanderliegenden Position gehalten werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweistückige Leiterplatte bzw. ein zweistückiger Führungsrahmen vorgesehen wird, welcher Ein­ griffsmöglichkeiten für einen Eingriff des isolierenden Abstandshalters aufweist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verkapselungsmaterial wenigstens um die mit geringem Abstand einander gegenüberliegenden ebenen Flächenbereiche vorgesehen wird.