WO1988000396A1 - Multiple-plate hybrid device - Google Patents

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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a multi-plate hybrid device with integrated heat dissipation according to the preamble of the main claim.
  • a hybrid circuit is understood to mean microcircuit integration in which passive components, the resistors, capacitors, small inductors, are produced with their wiring as a film circuit. The active components and sometimes simple integrated circuits are then used as semiconductor components in this subcircuit. While the modular design of devices has long established itself in printed circuit board technology, it has not yet found much use in hybrid technology. The most important obstacle is likely to be the heat development during the operation of hybrid substrates and their dissipation. This applies particularly to the arrangement of several hybrid substrates in a confined space.
  • the multi-plate hybrid device according to the invention Integrated heat dissipation with the features of the main claim has the advantage that several layers of hybrid substrates, especially thick-film hybrid substrates can be used, which have a favorable thermal dissipation, a very high component density and thus a modular system with almost any expansion possibilities.
  • Suitable metal frames for holding the thick-film hybrid substrates are those with heat dissipation and those without heat dissipation.
  • the metal frames with heat dissipation should have a metal plate for contact with the thick-film hybrid substrate and should overlap the thick-film hybrid substrates with lateral legs, forming guide grooves.
  • Such intermediate carriers consist of opposing frames, in the mutually facing end faces of guide grooves for inserting thick-film hybrid substrates are formed.
  • the back of this metal case is covered by a lid that has an annular projection in a correspondingly arranged sealing groove engages on the back of the metal housing.
  • connection lugs protruding from the thick-film hybrid substrates should be combined using a connecting board or lead frame.
  • This connection board is covered by a cover profile on the front of the metal housing, with a connector passing through this cover profile and engaging with connection pins in the connection board.
  • the contact pins end, for example, in contact bores of the plug, these contact bores being accessible from the outside. This creates a suitable connection between the hybrid circuit and the outside of the housing.
  • connection board or the lead frame for example a 1-wire plate, can be rigid or flexible.
  • Figure 1 is a partially shown longitudinal section through an inventive multi-plate hybrid device with integrated heat dissipation
  • FIG. 2 shows a cross section through the multi-plate hybrid device according to FIG. 1 along line II-II;
  • Figure 3 is a rear view of a metal housing for the Multi-plate hybrid device
  • Figure 4 shows a cross section through a cover profile to cover the back of the multi-plate hybrid device.
  • a multi-plate hybrid device with integrated heat dissipation has, according to FIGS. 1-3, a metal housing 1 which consists of metal frames 2-5 stacked one above the other.
  • a cover frame 2 and a base frame 5 are shown, between which intermediate supports 3 and a further intermediate support 4 with heat coupling are arranged.
  • Cover frame 2, base frame 5 and intermediate support 4 with heat coupling have an approximately U-shaped cross section
  • the intermediate carrier 3 lacks a metal plate, rather there are two opposing frames
  • the guide grooves 10, 13 serve to accommodate thick-film hybrid substrates 14, a thick-film hybrid substrate being held only in the guide grooves 13 by the intermediate carrier 3, while the thick-layer hybrid substrates 14 in the cover frame 2, the intermediate carrier 4 and the base frame 5 there also on the metal plates 6 and 7 concerns.
  • the thick-film hybrid substrates 14 can be glued to the metal plates 6 or 7, with for example the metal plate 6 of the base frame 5 also having an output stage, for example a transistor or Semiconductor output stage, or the like may be glued on with a convertible top.
  • the metal frames 2-5 are threaded through screw channels 15 into which screw bolts, not shown, are inserted, by means of which the metal frames 2-5 are clamped together to form the metal housing 1.
  • the rear of the metal housing 1 shown in FIG. 3 is provided with a sealing groove 16, into which in
  • Use position engages a projection 17 formed in a lid 17 shown in Figure 4 and is glued.
  • the front side of the metal housing 1 shown in FIG. 1 also has a sealing groove 19 into which a diaphragm profile 20 engages with a projection 21.
  • the aperture profile 20 is penetrated by a plug 22, in which contact holes 23 are formed.
  • the contact hole 23 is connected via a contact pin 24 to a connection board (printed circuit board) 25. Terminal lugs 26 from the thick-film hybrid substrates 14 open into this connection board 25.

Description

Mehrplatten-Hybridgerät mit integrierter Wärmeableitung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Mehrplatten-Hybridgerät mit integrierter Wärmeableitung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs. Unter einer Hybridschaltung wird eine Mikro-Schaltungsintegration verstanden, bei der passive Bauelemente, die Widerstände, Kondensatoren, kleine Induktivitäten, mit ihren Verdrahtungen als Film- schaltung hergestellt werden. Der Einsatz der aktiven Bauelemente und gelegentlich auch einfacher integrierter Schaltungen erfolgt dann' als Halbleiterbauelemente in diese Teilschaltung. Während sich für die Leiterplattentechnik die module Bauweise von Geräten bereits seit langem durchgesetzt hat , hat sie in die Hybridtechnik noch wenig Eingang gefunden. Wesentlichstes Hindernis dürfte die Wärmeentwicklung beim Betrieb von Hybridsubstraten und deren Ableitung sein. Dies gilt im besonderem Maße für eine Anordung von mehreren Hybridsubstraten auf engem Raum.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Mehrplatten-Hybridgerat mit integrierter Wärmeableitung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mehrere Lagen von Hybridsubstraten, insbesondere von Dickschichthybridsubstraten genutzt werden können, die eine günstige termische Ableitung, eine sehr große Bauelementen-Dichte aufweisen und so ein modularer Baukasten mit fast beliebigen Erweiterungsmöglichkeiten entsteht.
Als Metallrahmen zum Halten der Dickschichthybridsubstrate kommen einmal solche mit Wärmeableitung und solche ohne Wärmeableitung in Betracht. Dabei sollen die Metallrahmen mit Wärmeableitung eine Metallplatte zum Anlegen an das Dickschichthybridsubstrat aufweisen und mit seitlichen Schenkeln die Dickschichthybridsubstrate unter Ausbildung von Führungsnuten übergreifen. Der
Verbesserung der Wärmeableitung dient, wenn die Dickschichthybridsubstrate auf die Metallplatten aufgeklebt sind.
Je nach Bedarf kann es aber auch notwendig sein, Metallrahmen für Substrate anzuordnen, welche nicht mit metallischen Hüllflachen in Berührung kommen sollen. Solche Zwischenträger bestehen aus sich gegenüberliegenden Rahmen, in deren zueinanderweisenden Stirnflächen Führungsnuten zum Einsetzen von Dickschichthybridsubstraten eingeformt sind.
Auf diese Weise ist es möglich, im Baukastenprinzip ein gewünschtes Modul herzustellen, zu verkleinern oder zu erweitern. Die Anzahl der gewünschten Metallrahmen mit eingesetzten Dickschichthybridsubstraten werden dann miteinander verschraubt. Auf diese Weise entsteht ein kompaktes Metallgehäuse mit sehr guter Möglichkeit für eine thermische Ankopplung.
Die Rückseite dieses Metallgehäuses wird durch einen Deckel abgedeckt, der mit einem ringförmigen Vorsprung in eine entsprechend angeordnete Abdichtungsrille auf der Rückseite des Metallgehäuses eingreift.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Lösung des Verbindungsproblems zwischen den im Metallgehäuse angeordneten Dickschichthybridsubstraten und der Gehäuseaußenseite. Hierzu sollen die von den Dickschichthybridsubstraten abragenden Anschlußfahnen mittels einer Verbindungsplatine oder Stanzgitter zusammengefaßt werden. Diese Verbindungsplatine wird von einem Blendenprofil auf der Vorderseite des Metallgehäuses überdeckt, wobei ein Stecker dieses Blendenprofil durchsetzt und mit Koritaktsteckstiften in die Verbindungsplatine eingreift. Die Kontaktstifte enden dabei beispielsweise in Kontaktbohrungen des Steckers wobei diese Kontaktbohrungen von außen her zugängig sind. Damit wird eine geeignete Verbindung zwischen Hybridschaltung und Gehäuseaußenseite geschaffen.
Die Verbindungplatine oder das Stanzgitter, beispielsweise eine 1-eiterplatte, kann starr oder flexibel sein.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt in
Figur 1 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Mehrplatten-Hybridgerat mit integrierter Wärmeableitung;
Figur 2 einen Querschnitt durch das Mehrplatten-Hybridgerät nach Figur 1 entlang Linie II - II;
Figur 3 eine Rückansicht eines Metallgehäuses für das Mehrplatten-Hybridgerat;
Figur 4 einen Querschnitt durch ein Deckelprofil zum Abdecken der Rückseite des Mehrplatten-Hybridgeräts.
Ein Mehrplatten-Hybridgerat mit integrierter Wärmeableitung, weist gemäß den Figuren 1 - 3 ein Metallgehäuse 1 auf, welche aus übereinander gestapelten Metallrahmen 2 - 5 besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Deckrahmen 2 und ein Bodenrahmen 5 gezeigt, zwischen denen Zwischenträger 3 sowie ein weiterer Zwischenträger 4 mit Wärmeankopplung angeordnet sind.
Deckrahmen 2 , Bodenrahmen 5 und Zwischenträger 4 mit Wärmeankopplung weisen querschnittlich eine etwa U-förmige
Gestaltung auf, wobei jeweils seitlich von einer Metallplatte 6 bzw. 7 Schenkel 8 bzw. 9 abragen, welche mit der Metallplatte 6 bzw. 7 jeweils sich gegenüberliegende Führungsnuten 10 ausbilden.
Beim Zwischenträger 3 fehlt dagegen eine Metallplatte, vielmehr sind hier zwei sich gegenüberliegende Rahmen
11 vorgesehen, in deren zueinanderweisende Stirnflächen
12 jeweils Führungsnuten 13 eingeformt sind.
Die Führungsnuten 10, 13 dienen der Aufnahme von Dickschichthybridsubstraten 14, wobei ein Dickschichthybridsubstrat durch den Zwischenträger 3 lediglich in den Führungsnuten 13 gehalten wird, während die Dickschichthybridsubstrate 14 in dem Deckrahmen 2 dem Zwischenträger 4 und dem Bodenrahmen 5 dort auch an den Metaϊlplatten 6 bzw. 7 anliegen. Die Dickschichthybridsubstrate 14 können den Metallplatten 6 bzw. 7 aufgeklebt sein, wobei beispielsweise der Metallplatte 6 des Bodenrahmens 5 auch eine Endstufe, beispeilsweise eine Transistor- bzw. Halbleiter-Endstufe, oder dergleichen eventuell gleich mit einer Verdeckplatte aufgeklebt wird.
Die Metallrahmen 2 - 5 sind, wie in Figur 2 dargestellt, von Verschraubungskanälen 15 durchzogen, in die nicht näher dargestellte Schraubenbolzen eingesetzt werden, mittels denen die Metallrahmen 2 - 5 zu dem Metallgehäuse 1 zusammengespannt werden.
Die in Figur 3 gezeigte Rückseite des Metallgehäuses 1 ist mit einer Abdichtungsrille 16 versehen, in welche in
Gebrauchslage ein einem in Figur 4 gezeigten Deckel 17 angeformter Vorsprung 18 eingreift und eingeklebt ist.
Auch die in Figur 1 gezeigte Vorderseite des Metallgehäuses 1 weist eine Abdichtungsrille 19 auf, in die ein Blendenprofil 20 mit einem Vorsprung 21 eingreift. Das Blendenprifil 20 wird von einem Stecker 22 durchsetzt, in den Kontaktbohrungen 23 eingeformt sind. Die Kontaktbohrung 23 steht über einen Kαntaktstift 24 mit einer Verbindungsplatine (Leiterplatte) 25 in Verbindung. In diese Verbindungsplatine 25 münden Anschlußfahnen 26 aus den Dickschichthybridsubstraten 14.

Claims

Patentansprüche
1. Mehrplatten-Hybridgerat mit integrierter Wärmeableitung für Dickschichthybridsubstrate, welche Hybridschaltungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschichthybridsubstrate (14) in Metallrahmen (2 - 5) eines Metallgehäuses (1) eingesetzt und zumindest teilweise mit Teilen (6, 7) der Metallrahmen (2 - 5) zum Ableiten der entstehenden Wärme gekoppelt sind.
2. Mehrplatten-Hybridgerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrahmen (2, 3, 5) des Metallgehäuses (1) querschnittlich U- oder I-förmig geformt sind, wobei wenigstens ein Dickschichthybridsubstrat (14) an einer Metallplatte (6, 7) anliegt und von Schenkeln (8, 9) seitlich teilweise unter Ausb ildung von Führungsnuten (10) übergriffen ist.
3. Mehrplatten-Hybridgerat nach Anspruch 2, dadurch g eken n zeichnet , daß die Dic ks chichthybridsubstrate (14) auf die Metallplatten (6, 7) geklebt sind.
4. Mehrplatten-Hybridgerat nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche als Zwischenträger (3) ausgebildete Metallrahmen zwischen den übrigen Metallrahmen ( 2, 4 , 5 ) angeordnet sind, welche aus sich gegenüberliegenden Rahmen (11) bestehen, in deren zueinanderweisenden Stirnflächen (12) Führungsnuten
(13) zum Einsetzen von Dickschichthybridsubstraten (14) eingeformt sind.
5. Mehrplatten-Hybridgerat nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander angeordneten Metallrahmen (2 - 5) von Verschraubungskanälen (15) durchsetzt sind.
6. Mehrplatten-Hybridgerat nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die von deh Metallrahmen
(2 - 5) gebildeten Rück- bzw. Vorderseiten des Metallgehäuses (1) Abdichtungsrillen (16, 19) eingeformt sind.
7. Mehrplatten-Hybridgerat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abdichtungsrille (16) ein
Vorsprung (18) eines Deckels (17) eingreift.
8. Mehrplatten-Hybridgerat nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß von den Dickschichthybridsubstraten (14) Anschlußfahnen (26) abragen, welche mittels einer Verbindungsplatine (25) zusammengefaßt sind.
9. Mehrplatten-Hybridgerat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktstifte (24) eines Steckers (22) in die Verbindungsplatine (25) eingesetzt und über Kontaktbohrungen (23) oder dergleichen von außen zugänglich sind.
10. Mehrplatten-Hybridgerat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (22) ein Blendenprofil
(20) durchsetzt, welches die Vebindungsplatine (25) überdeckt und mit einem Vorsprung (21) in eine Abdichtungsrille (19) an der Gehäusevorderseite eingesetzt ist.
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