WO2024068546A1 - Electrical device and method for forming an electrical device - Google Patents

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Dominik Lorenz
Frank Fischer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an electrical device and a method for forming the electrical device according to the preambles of the independent claims.
  • a fire can be triggered in particular by sparks caused by a short circuit or a voltage flashover within the electrical device.
  • a possible fire not only threatens to completely damage the electrical device, but also poses an immediate threat to the surrounding area, for example a building, a vehicle or even a human life.
  • NoTi No Thermal Incident
  • electrical devices for example ISO 26262, DIN EN 60664-1 (01/2008), DIN EN 60664-5 (05/2008), DIN EN 50124-1, DIN EN 60112.
  • electrical devices are tested by electronics developers for their NoTi robustness and are classified into so-called NoTi classes. Often the result is
  • various mold materials are suitable for this, which cover the electrical device over a large area using corresponding known molding processes.
  • Also known are the possibilities of “dam and fill technology”, in which an insulating material is first applied in the form of a dam around the edge of the circuit carrier. The resulting wall is then used as a filling form for another potting material, which covers at least the entire electronic circuit up to the applied wall.
  • such flat coverings can have an affinity for the formation of a harmful microclimate underneath the packaging material, which can damage the electronic circuit, for example through corrosive processes.
  • Disclosure of the invention is based on the object of proposing a high NoTi robustness of electrical devices, especially in high-voltage applications.
  • an electrical device has at least one circuit carrier comprising a carrier substrate made of an electrical insulating material.
  • An electrical conductor structure is formed on at least one outer surface of the circuit carrier with structural regions that are electrically insulated from one another by a first insulation structure made of the insulating material of the carrier substrate.
  • a dam-like second insulation structure is then arranged at least in some areas on the first insulation structure, which frames at least one electrically insulated structural region and/or at least a group of at least two adjacent electrically insulated structural regions of the conductor structure with a respective closed dam course.
  • the second insulation structure running in this way protrudes on the outer surface of the circuit carrier over the surface of the at least one or more framed structural regions.
  • the second insulation structure therefore forms a type of mechanical protective wall for the structural areas enclosed in a closed frame.
  • An electrically conductive media film that gets onto the outer surface of the circuit carrier is separated at relevant points by the protruding second insulation structure and is thus prevented from forming a surface-connected media film.
  • the forced separation achieved in this way advantageously ensures that a short circuit in a structural area of the conductor structure leading between two different potentials, which would otherwise be triggered due to the bridging of the different potential areas by the media film spread over the surface, is prevented in the simplest possible way. Due to the dam-like design, depending on the Due to the protruding structural height, even very large amounts of media can be prevented from flowing further by a trough-like media intake and/or by a wall-like barrier.
  • the second insulation structure does not otherwise provide large-scale coverage of structural areas, no harmful microclimates can arise locally. A separated or retained media film can completely escape again in another way in exchange with the atmosphere without causing damage to the electronic circuit of the electrical device, for example through an evaporation process.
  • Potential surfaces on the first insulation structure for arranging the second insulation structure arise in particular as negative surfaces exposed on the outer surface of the circuit carrier for the layout of the conductor structure, which are formed from the insulation material of the first insulation structure.
  • the dam-like design of the second insulation structure therefore includes a line of the second insulation structure along a defined curve on the first insulation structure.
  • an otherwise usual direct packaging or dim&fill is reduced to a line-like packaging of the circuit carrier and runs application-specifically between potential areas at risk of flashover.
  • the second insulation structure runs along an edge of the curve adapted to one structure area.
  • this curve is adapted to an envelope curve enclosing this structure area.
  • structure areas within this group have exposed areas of the first insulation structure towards the outer surface of the circuit carrier without a second insulation structure being arranged there.
  • the second insulation structure is also effective against conductive particles, which can now only be arranged on one side of the second insulation structure on the circuit carrier. This prevents them from bridging the now separate structural areas, so that short circuits are also avoided here.
  • the at least one structural region enclosed in a closed frame or the at least one group of at least two structural regions enclosed in a closed frame is/are designed as a high-voltage region of the electrical device, preferably with a high-voltage range >400 V, in particular with a high-voltage range >600 V, for example with a high-voltage range >800 V.
  • High voltages in particular have the risk of voltage flashovers between potential-carrying surfaces, which is averted for a flashover path to be formed by overcoming an additional protruding insulation barrier in the form of the second insulation structure.
  • electrical devices in the high-voltage range for example power modules, inverters, etc., can advantageously be designed in a NoTi-safe manner.
  • An advantageous embodiment of the electrical device is designed such that the second insulation structure projects beyond the surface(s) by 1 - 10 mm, preferably by 1.5 - 6 mm, at least in the region of the at least one structural region enclosed in a closed frame and/or the at least one group of at least two structural regions enclosed in a closed frame.
  • the second insulation structure can also be designed in multiple layers in the height and/or width direction, for example if this is done by an application process.
  • the minimization can be particularly successful with increasing dam height and/or width and/or higher electrical dielectric strength of the insulation material of the first and/or the second insulation structure. In this way, electrical devices in the high-performance and/or high-voltage range can advantageously be made very compact.
  • the second insulation structure extends to the at least one closed-framed structural region and/or up to at least one or all structural regions of the at least one closed-framed group of at least two structural regions and/or at least one of the structural areas enclosed in a closed frame extends to at least one, in particular all of the next adjacent structural areas.
  • the surfaces of the first insulation structure that are exposed between the structural regions to be separated on the outer surface of the circuit carrier can be flexibly partially or completely covered by the arranged second insulation structure. In this way, the insulation effect of the second insulation structure is strengthened or maximized with an increasing dam width up to a maximum of the structural area.
  • the structural area, which is at least enclosed in a closed frame can be exposed with its entire surface. In this way, for example, heat dissipation capacity and/or contactability can be maintained, particularly in the case of contact pads.
  • the second insulation structure flatly covers an edge region of at least one or all of the structural regions enclosed in a closed frame and/or at least one or all of the structural regions closest to this/-n.
  • a coverage width of an edge contour of the respective structural area preferably ranges from up to at least 1 mm, more preferably from up to 2 mm. This provides flexibility to further increase the insulation effect if necessary while maintaining a compact design of the electrical device.
  • the carrier substrate is flat on the side facing the conductor structure and the next adjacent structure areas are each arranged at a distance from one another with a trench on the carrier substrate side that extends to the carrier substrate side.
  • the second insulation structure then runs over a corresponding section within a respective trench that borders at least one of the structure areas enclosed in a closed frame.
  • a wide variety of substrate types or circuit carriers in particular those with a flat design, can advantageously be used here without influencing and/or changing their known manufacturing process, in particular a DBC (Direct Bonded Copper), AMB (Active Metal Brazing), IMS (Insulated Metal Substrate), LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic), HTCC (High Temperature Cofired Ceramic) circuit carrier or a printed circuit board, for example of the FR4 type.
  • DBC Direct Bonded Copper
  • AMB Active Metal Brazing
  • IMS Insulated Metal Substrate
  • LTCC Low Temperature Cofired Ceramic
  • HTCC High Temperature Cofired Ceramic
  • circuit carriers are also conceivable, in which the outer conductor structure is also embedded in the carrier substrate at least partially or up to its outermost structural surface. In these cases, the trenches are then partially or completely filled by the insulation material of the first insulation structure.
  • the electrical device in such a way that in the area of at least one structural region that faces closest to an edge section of the circuit carrier, the second insulation structure opens into two edge section points that are spaced apart from one another.
  • an edge region has a proportion of the first insulation structure, which separates the at least one closest-facing structural region from the edge of the Circuit carrier spaced apart.
  • the design of the first insulation structure is already sufficient in terms of value to meet the required insulation specifications.
  • An embodiment of the electrical device is preferred in which at least one of the structure regions enclosed in a closed frame extends to an edge section of the circuit carrier up to a distance of ⁇ 7 mm, preferably ⁇ 5 mm, in particular ⁇ 3 mm.
  • a corresponding partial section of the second insulation structure then extends to this edge section of the circuit carrier and/or protrudes from it.
  • the protrusion can in particular be designed with an overhang of up to 10 mm, for example up to 5 mm.
  • the second insulation structure preferably covers at least in regions an end face of the circuit carrier following the said edge section. This results in the great advantage that an outer surface of the circuit carrier can be used for a maximum of one electrical conduction function, thereby saving costs and installation space.
  • the second insulation structure is a hardened injection molding structure or a hardened dispensing structure.
  • the injection molding structure is designed as a mold of a tool mold. Injectable molding compounds are particularly suitable as materials.
  • the dispensing structure is designed in the form of a single-layer or multi-layer dispensing bead. Dispensable insulating polymer materials in particular can be used here. Epoxy materials are particularly suitable as injectable or dispensable insulation materials.
  • the second insulation structure can advantageously be formed using otherwise known methods. In addition, circuit carriers that were previously insulated differently do not require any special adaptations or complex redesigns to be implemented with a simple second insulation structure.
  • Embodiments of the electrical device are preferably such that the second insulation structure has a plurality of closed, framed structural areas and/or closed framed groups of at least two structural regions, in particular adjacent to one another in a structural composite.
  • the second insulation structure resembles an irregular honeycomb structure, with individual honeycombs being larger or smaller, for example, only encompassing one or more structural areas in a closed frame, having similar or completely different contours, with the same or different dam height and/or width are, border one another or are spaced apart from one another, etc.
  • the second insulation structure can therefore very flexibly follow a required course pattern.
  • the second insulation structure encloses at least one structural region or a group of at least two structural regions and at least one further structural region or a further group of at least two structural regions, each nested within one another.
  • individual high-voltage connections can be very closed in this way be electrically insulated effectively and safely.
  • the electrical device in which the conductor structure is connected to at least one electrical component.
  • the electrical component in turn has a contact area comprising several connection contacts with a fine-pitch distance.
  • the conductor structure and the connection contacts of the electrical component are then at least partially, in particular completely, covered by an insulating material.
  • an insulation material forming the second insulation structure can preferably be used. In particular, this shows an advantageous combination option with a flat coverage only in areas in which very fine conductive structures have to be electrically insulated from one another.
  • the invention also leads to a method for forming an electrical device, in particular according to at least one of the previously described embodiments, with the following method steps: a) Providing at least one circuit carrier comprising a carrier substrate made of an electrical insulating material, an electrical conductor structure being formed on at least one outer surface of the circuit carrier with structural regions which are electrically insulated from one another by a first insulation structure made of the insulating material of the carrier substrate, b) Arranging at least in regions a second dam-like insulation structure on the first insulation structure, wherein at least one electrically insulated structural region and/or at least one group of at least two adjacent electrically insulated structural regions of the conductor structure is/are framed with a respective closed dam course, such that on the outer surface of the circuit carrier the second insulation structure projects over the surface of the at least one or more framed structural areas.
  • the insulation structure is formed as a dispensing bead applied at least in one layer by means of a dispensing process or is formed as a molding of an injection molding tool by means of an injection molding process, in particular transfer molding or direct injection molding.
  • the dispensing bead is formed by appropriately moving and dosing a dispensing device.
  • the circuit carrier is arranged in a closed tool mold, the tool mold having a shape that is complementary to the second insulation structure. The formation is closed by appropriately resting the tool on the outer surfaces of the circuit carrier to form a cavity, which is filled by injecting a molten injection molding material. When the injection molding material solidifies, the tool can then be removed from the mold.
  • the second insulation structure can be formed before electrical contacting of the conductor structure with at least one electrical component.
  • Fig. 1 an exemplary embodiment of an electrical device comprising structural regions which are electrically insulated from one another by a first insulation structure and a second insulation structure arranged on the first, in a perspective view,
  • Fig. 2 a sectional view of Fig. 1, in which schematically sectional surfaces of structural areas as well as the first and second insulation structures are shown in an exemplary sectional plane of the electrical device.
  • the circuit carrier 10 includes a carrier substrate 11, which is formed from an electrical insulation material 12.
  • the carrier substrate 11 has flat substrate surfaces 11a, 11b on both sides.
  • the conductor structure 15 comprises various separate structural regions 16, which are electrically insulated from one another via the insulating material 12 of the carrier substrate 11.
  • the insulation material 12 of the carrier substrate 11 is formed, for example, from a ceramic, a polymer material or something else.
  • Suitable circuit carriers 10 are therefore, for example, a DBC (Direct Bonded Copper), AMB (Active Metal Brazing), IMS (Insulated Metal Substrate), LTCC (LowTemperatureCofiredCeramic), HTCC (HighTemperatureCofiredCeramic) circuit carrier or a printed circuit board, for example from FR4 type.
  • electrical conductor structures 15 can also be arranged in inner layers, which are electrically connected to one another with the conductor structure 15 or the structural regions 16 formed on the outer surface of the circuit carrier 10 according to an electrical circuit diagram, for example through plated-through holes.
  • a part of the substrate surface 11 a, 11 b not covered by the structure regions 16 can be seen, which thus represents an area of the first insulation structure 11.1 that is exposed to the outer surface of the circuit carrier 10.
  • the shape of the exposed surface of the first insulation structure 11.1 is complementary to the edge profiles of the structure regions 16.
  • a second insulation structure 11.2 made of an electrical insulation material 13 is formed on part of this exposed surface of the first insulation structure 11.1.
  • the second insulation structure 11.2 is oriented towards the shape of the exposed surface of the first insulation structure 11.1.
  • the second insulation structure 11.2 has, for example, a section 11.2a through which an individual structure region 16, 16.a1 that is already electrically insulated from the first insulation structure 11.1 is enclosed.
  • the individual structural region 16, 16.a1 which is framed in this closed manner, borders on an edge section 10a of the circuit carrier 10, so that the running section 11.2a also runs along this edge section 10.a.
  • individual structural regions 16 can also be framed in a closed manner, which border exclusively on other structural regions 16 on all sides, i.e. do not border on an edge section of the circuit carrier 10.
  • a group of at least two immediately adjacent structural regions 16 is enclosed in a closed frame by a corresponding running section 11.2b, 11.2c of the second insulation structure 11.2.
  • a first group is designed as an enclosed framed structural composite B of two adjacent structural regions 16.b1, 16.b2.
  • the corresponding section 11.2b of the second insulation structure 11.2 runs along an edge section 10.b of the circuit carrier 10.
  • another closed-framed structural composite C formed on the circuit carrier 10 and comprising three adjacent structural regions 16, 16.c1, 16.c2, 16.c3 shows a section 11.2c of the second insulation structure 11.2 in which at least one further structural region 16 is arranged between the structural composite C and an edge section of the circuit carrier 10. Closed-framed structural composites can also be formed which comprise more than three adjacent structural regions 16.
  • the structural composite D is mentioned as an example. Another special feature is also shown here.
  • a further running section 11.2e can be formed offset inwards, which itself again surrounds at least one structural region 16, 16e in a closed frame. This therefore corresponds to a nesting of such running sections 11.2d, 11.2e. More than two inwardly offset nests can be formed.
  • nests can be implemented - as shown in Figure 1 - namely at least two running sections 11.2e offset inwards with respect to the running section 11.2d, which are themselves arranged next to one another, i.e. are no longer nested further into one another.
  • Figure 1 shows a circuit region comprising at least one structural region 16, 16.f1 or a structural composite F made up of several adjacent structural regions 16, 16.f1, 16.fx, which, however, is only framed by a running section 11.2f of the second insulation structure 11.2 that is open on one side to an edge section 10.f.
  • a running section 11.2f of the second insulation structure 11.2 that is open on one side to an edge section 10.f.
  • the running section 11.2f of the second insulation structure 11.2 ends in two edge section points f1, f2, which enclose the edge section 10.f between them.
  • the previously described options for a running section 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f of the second insulation structure 11.2 are designed to run into one another. This means that at least two adjacent running sections 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f share or have the same subsection.
  • the section 11.2g of the second insulation structure 11.2 shows at least one representative honeycomb which is detached from the otherwise mentioned coherent honeycomb structure.
  • additional individual honeycombs or even other coherent honeycomb structures can be designed to be detached from one another. It is also conceivable to design exclusively non-coherent honeycombs for corresponding applications.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of the electrical device 100 presented in Figure 1 in a sectional plane A - A.
  • the cross sections of the second insulation structure 11.2 are also shown in the area of their respective cut sections. 11.2a, 11 .2b.
  • a trench 18 is formed between two adjacent structural regions 16, which extends to the substrate surface 11 a, 11 b.
  • the second insulation structure 11 .2 runs within the trench 18, with various possible embodiments being shown as examples.
  • the structure width m of the second insulation structure 11.2 can be selected to be smaller than the trench width M, so that the second insulation structure 11.2 - as shown to the left of the designated structural region 16.b2 - has a distance from the enclosed structural region 16, in particular in the form of an air gap.
  • the second insulation structure 11.2 extends to the edge of the respectively enclosed structural regions 16.
  • the second insulation structure 11.2 is spaced apart from the structural region 16 encompassed on this side.
  • the second insulation structure 11.2 protrudes from the first insulation structure 11.1 or the substrate surface 11a, 11b by a height dimension H.
  • the height dimension H is always selected such that the second insulation structure 11.2 protrudes beyond the outer surface of the enclosed structure region 16 by a projection dimension h.
  • the second insulation structure 11.2 is designed in the form of a protective dam, which partially packages the circuit carrier 10 in a defined linear manner according to the respective section 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f.
  • a further possible embodiment is shown, in which the second insulation structure 11.2 covers the respectively enclosed structure regions 16.a1, 16.b2 in their edge region with an overlap dimension x on both sides.
  • the second insulation structure 11.2 thus has a width dimension m' above the outer surface of the enclosed structure regions 16.a1, 16.b2 that is larger than the trench width M.
  • the overlap can also be implemented on only one side of the second insulation structure 11.2.
  • the height dimensions H or the projection dimensions h may differ depending on the section course 11 .2a, 11 .2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11 .2f, as may the pit width M or the respective width dimension m, m' of the second insulation structure 11 .2.
  • the structure area 16 arranged on the left is spaced from the edge of the circuit carrier 10, so that the protruding area of the carrier substrate 11 is used there to ensure insulation requirements.
  • the insulation requirements are ensured in such a way that the second insulation structure 11.2 covers the corner area of the circuit carrier 10 over an edge section in both corner directions.
  • its front side is also completely covered and, in addition, at least in part, the front side of the carrier substrate 11 is covered.
  • the coverage dimensions x' can be adapted to the specific application.
  • the second insulation structure 11.2 is arranged in the edge region of the circuit carrier 10 on the first insulation structure 11.1 and extends to the edge of the circuit carrier 10 and/or to the enclosed structural region 16. Such an expression is formed in the edge section 10.a in FIG.
  • the second insulation structure 11.2 can be formed from a dispensable material on the first insulation structure 11.1 using a dispensing device 200.
  • the dispensing device 200 follows the defined sections 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f of the second insulation structure 11.2, forming a dispensing bead with at least one layer.
  • the dispensing bead can also be produced from several applied layers of the dispensable material.
  • An alternative manufacturing option for producing the second insulation structure 11.2 is provided by means of an injection molding process.
  • the unpopulated circuit carrier or the one already partially or completely populated with electrical components 90 10 is placed in an injection molding tool 300, wherein the injection molding tool 300 has a shape complementary to the defined second insulation structure 11.2 as enclosed cavities.
  • the injection molding tool 300 has a shape complementary to the defined second insulation structure 11.2 as enclosed cavities.
  • the electrical device 100 is preferably an electronic module for a high-voltage application, with at least high-voltage areas on the circuit carrier additionally being framed by the second insulation structure 11.2.

Abstract

The invention relates to an electrical device with at least one circuit carrier comprising a carrier substrate made of an electrical insulation material. On at least one outer face of the circuit carrier, an electrical conductor structure is formed with structure regions that are electrically insulated from one another by an effective first insulation structure made of the insulation material of the carrier substrate. A dam-like second insulation structure is then arranged, at least in some regions, on the first insulation structure, said second insulation structure framing an electrically insulated structure region and/or at least one group of at least two adjacent electrically insulated structure regions of the conductor structure with a dam course that is closed in each case. The thus extending second insulation structure projects in each case beyond the surface of the at least one or the several framed comprised structure regions on sides of the outer surface of the circuit carrier.

Description

Beschreibung Description
Titel title
Elektrische Vorrichtung und Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Vorrichtung Electrical device and method for forming an electrical device
Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung der elektrischen Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to an electrical device and a method for forming the electrical device according to the preambles of the independent claims.
Stand der Technik State of the art
Bei elektrischen Vorrichtungen besteht in Fehlersituation die Gefahr zum Auslösen eines Brandes. Eine Brandauslösung kann insbesondere bei einer Funkenbildung aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Spannungsüberschlages innerhalb der elektrischen Vorrichtung erfolgen. In the event of a fault in electrical devices, there is a risk of a fire being triggered. A fire can be triggered in particular by sparks caused by a short circuit or a voltage flashover within the electrical device.
Infolge eines möglichen Brandes droht nicht nur die vollständige Beschädigung der elektrischen Vorrichtung, sondern auch eine unmittelbare Gefährdung der Umgebung, beispielsweise ein Gebäude, ein Fahrzeug oder gar ein Menschenleben. A possible fire not only threatens to completely damage the electrical device, but also poses an immediate threat to the surrounding area, for example a building, a vehicle or even a human life.
Zur Vermeidung derartige Brandrisiken - auch bekannt als NoTi (No Thermal Incident) - sind bei der Entwicklung von elektrischen Vorrichtungen einschlägige Normen zu berücksichtigen, beispielsweise ISO 26262, DIN EN 60664-1 (01/2008), DIN EN 60664-5 (05/2008), DIN EN 50124-1 , DIN EN 60112. Generell werden elektrische Vorrichtungen von Elektronikentwicklern auf ihre NoTi-Ro- bustheit hin getestet und dabei in sogenannte NoTi-Klassen eingestuft. Oft erge- ben sich hierdurch neben den Normen noch hausinterne Richtlinien, beispielsweise hinsichtlich der Verwendung von eigenen Designelementen der Aufbau- und Verbindungstechnik. To avoid such fire risks - also known as NoTi (No Thermal Incident) - relevant standards must be taken into account when developing electrical devices, for example ISO 26262, DIN EN 60664-1 (01/2008), DIN EN 60664-5 (05/2008), DIN EN 50124-1, DIN EN 60112. In general, electrical devices are tested by electronics developers for their NoTi robustness and are classified into so-called NoTi classes. Often the result is In addition to the standards, there are also internal guidelines, for example regarding the use of our own design elements in assembly and connection technology.
Oft wird eine ausreichende NoTi-Robustheit auf den Außenlagen eines Schaltungsträgers über Abstände zwischen den unterschiedlichen Potentialen eingestellt, sodass kein elektrischer Überschlag durch elektrisch leitfähige Partikel oder durch einen geschlossenen Wasserfilm entstehen kann. Bei Hochvolt-Anwendung sind dabei aber bereits so große Abstände erforderlich, durch die eine Umsetzung bereits aus wirtschaftlichen Gründen sowie in Hinblick auf eine kompakte Bauweise erschwert oder auszuschließen ist. Die Abstände können dann trotzdem verringert werden, indem bestimmte isolierende Beschichtungen (coatings) auf entsprechend gefährdeten Bereichen mit hohen Potentialen überdeckend aufgebracht werden. Allerdings verlaufen derartige Beschichtungen lateral Undefiniert, so dass keine klar abgegrenzte Randbereiche entstehen. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass ungewollt benachbarte Bereiche vom Coatingmaterial nicht kontaminiert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die elektrische Vorrichtung vollständig in einem anhaftenden isolierenden Schutzmaterial zu verpacken (direct packaging). Hierfür sind beispielsweise verschiedene Moldmaterialien geeignet, welche über entsprechende bekannte Moldprozesse die elektrische Vorrichtung großflächig überdecken. Ebenso bekannt sind Möglichkeiten der „Dam- und Fill-Technologie“, bei welcher in der Regel randseitig umlaufend am Schaltungsträger zuerst ein isolierendes Material dispensartig in Form eines Dammes aufgetragen wird. Die dabei entstandene Wandung wird dann als Auffüllform für ein weiteres Vergussmaterial genutzt, welches zumindest die gesamte Elektronikschaltung bis zur aufgetragenen Wandung flächig überdeckt. Sufficient NoTi robustness on the outer layers of a circuit carrier is often set via distances between the different potentials, so that no electrical flashover can occur due to electrically conductive particles or a closed film of water. However, for high-voltage applications, such large distances are required that implementation is made more difficult or impossible for economic reasons and with regard to a compact design. The distances can then still be reduced by applying certain insulating coatings to correspondingly endangered areas with high potentials. However, such coatings run undefined laterally, so that no clearly defined edge areas are created. Care must also be taken to ensure that neighboring areas are not accidentally contaminated by the coating material. Another possibility is to completely package the electrical device in an adhesive insulating protective material (direct packaging). For example, various mold materials are suitable for this, which cover the electrical device over a large area using corresponding known molding processes. Also known are the possibilities of “dam and fill technology”, in which an insulating material is first applied in the form of a dam around the edge of the circuit carrier. The resulting wall is then used as a filling form for another potting material, which covers at least the entire electronic circuit up to the applied wall.
Grundsätzlich können derartig flächige Abdeckung aber eine Affinität zur Ausbildung eines schädlichen Mikroklimas unterhalb des Verpackungsmaterials aufweisen, durch welches die Elektronikschaltung beispielsweise durch dann korrosive Prozesse geschädigt werden kann. In principle, such flat coverings can have an affinity for the formation of a harmful microclimate underneath the packaging material, which can damage the electronic circuit, for example through corrosive processes.
Offenbarung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine hohe NoTi-Robustheit von elektrischen Vorrichtungen insbesondere bei Hochvoltanwendungen vorzuschlagen. Disclosure of the invention The invention is based on the object of proposing a high NoTi robustness of electrical devices, especially in high-voltage applications.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden der elektrischen Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by an electrical device and a method for forming the electrical device with the characterizing features of the independent claims.
Es wird ausgegangen von einer elektrischen Vorrichtung mit zumindest einem Schaltungsträger umfassend ein Trägersubstrat aus einem elektrischen Isolationsmaterial. Dabei sind auf zumindest einer Außenfläche des Schaltungsträgers eine elektrische Leiterstruktur ausgebildet mit Strukturbereichen, die durch eine aus dem Isolationsmaterial des Trägersubstrates wirksamen ersten Isolationsstruktur elektrisch voneinander isoliert sind. Auf der ersten Isolationsstruktur ist dann zumindest bereichsweise eine dammartige zweite Isolationsstruktur angeordnet, welche zumindest einen elektrisch isolierten Strukturbereich und/oder zumindest eine Gruppe von mindestens zwei angrenzenden elektrisch isolierten Strukturbereichen der Leiterstruktur mit einem jeweils geschlossenen Dammverlauf umrahmt. Die so verlaufende zweite Isolationsstruktur steht dabei auf Seiten der Außenfläche des Schaltungsträgers jeweils über die Fläche des zumindest einen bzw. der mehreren umrahmt umfassten Strukturbereiche ab. Die zweite Isolationsstruktur bildet demnach zu den geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereichen eine Art mechanische Schutzwandung auf. Ein elektrisch leitender Medienfilm, welcher auf die Außenfläche des Schaltungsträgers gelangt, wird durch die abstehende zweite Isolationsstruktur an entsprechend relevanten Stellen aufgetrennt und damit an der Ausbildung eines flächig zusammenhängenden Medienfilms gehindert. Durch die so erwirkte zwangsläufige Auftrennung wird vorteilhaft erreicht, dass ein zwischen zwei unterschiedliche Potentiale führenden Strukturbereichen der Leiterstruktur ein Kurzschluss, welcher ansonsten aufgrund des Überbrückens der unterschiedlichen Potentialflächen durch den sich flächig ausgebreiteten Medienfilm ausgelöst wird, in einfachster Weise unterbunden wird. Durch die dammartige Ausführung können dabei in Abhängigkeit der abstehenden Strukturhöhe auch sehr große Medienmengen durch eine wannenartige Medienaufnahme und/oder durch eine wallartige Barriere an einem Weiterfluss abgehalten werden. Da durch die zweite Isolationsstruktur keine ansonsten vorgesehene großflächige Abdeckung von Strukturbereichen vorliegt, können lokal keine schädlichen Mikroklimas entstehend. Ein aufgetrennter bzw. aufgehaltener Medienfilm kann in Austausch mit der Atmosphäre wieder auf anderem Wege vollständig entweichen, ohne eine Schädigung an der Elektronikschaltung der elektrischen Vorrichtung zu bewirken, beispielsweise durch ein Verdunstungsvorgang. Potenzielle Flächen auf der ersten Isolationsstruktur zum Anordnen der zweiten Isolationsstruktur ergeben sich insbesondere als auf der Außenfläche des Schaltungsträgers zum Layout der Leiterstruktur freiliegende Negativflächen, welche aus dem Isolationsmaterial der ersten Isolationsstruktur gebildet sind. It is assumed that an electrical device has at least one circuit carrier comprising a carrier substrate made of an electrical insulating material. An electrical conductor structure is formed on at least one outer surface of the circuit carrier with structural regions that are electrically insulated from one another by a first insulation structure made of the insulating material of the carrier substrate. A dam-like second insulation structure is then arranged at least in some areas on the first insulation structure, which frames at least one electrically insulated structural region and/or at least a group of at least two adjacent electrically insulated structural regions of the conductor structure with a respective closed dam course. The second insulation structure running in this way protrudes on the outer surface of the circuit carrier over the surface of the at least one or more framed structural regions. The second insulation structure therefore forms a type of mechanical protective wall for the structural areas enclosed in a closed frame. An electrically conductive media film that gets onto the outer surface of the circuit carrier is separated at relevant points by the protruding second insulation structure and is thus prevented from forming a surface-connected media film. The forced separation achieved in this way advantageously ensures that a short circuit in a structural area of the conductor structure leading between two different potentials, which would otherwise be triggered due to the bridging of the different potential areas by the media film spread over the surface, is prevented in the simplest possible way. Due to the dam-like design, depending on the Due to the protruding structural height, even very large amounts of media can be prevented from flowing further by a trough-like media intake and/or by a wall-like barrier. Since the second insulation structure does not otherwise provide large-scale coverage of structural areas, no harmful microclimates can arise locally. A separated or retained media film can completely escape again in another way in exchange with the atmosphere without causing damage to the electronic circuit of the electrical device, for example through an evaporation process. Potential surfaces on the first insulation structure for arranging the second insulation structure arise in particular as negative surfaces exposed on the outer surface of the circuit carrier for the layout of the conductor structure, which are formed from the insulation material of the first insulation structure.
Die dammartige Ausführung der zweiten Isolationsstruktur umfasst daher einen Linienverlauf der zweiten Isolationsstruktur entlang eines definierten Kurvenzugs auf der ersten Isolationsstruktur. Insofern ist ein ansonsten übliches Direct Packaging oder Dim&Fill reduziert auf ein linienartiges Verpacken des Schaltungsträgers und verläuft anwendungsspezifisch zwischen Überschlagsgefährdeten Po- tentialflächen. Bei einer geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereich verläuft die zweite Isolationsstruktur entlang eines Randverlauf des einen Strukturbereichs angepassten Kurvenzug. Bei einer geschlossen umrahmt umfassten Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen ist dieser Kurvenzug an eine diese Strukturbereich einfassende Hüllkurve angepasst. Insofern weisen Strukturbereich innerhalb dieser Gruppe zur Außenfläche des Schaltungsträgers hin freiliegende Flächen der ersten Isolationsstruktur auf, ohne dass dort eine zweite Isolationsstruktur angeordnet ist. Die zweite Isolationsstruktur ist darüber hinaus auch wirksam gegenüber leitenden Partikeln, die sich nun jeweils lediglich auf eine Seite der zweiten Isolationsstruktur auf dem Schaltungsträger anordnen können. Damit ist deren Überbrückungsmöglichkeit über nun getrennte Strukturbereiche unterbunden, so dass auch hier Kurzschlüsse ausbleiben. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen elektrischen Vorrichtung möglich. The dam-like design of the second insulation structure therefore includes a line of the second insulation structure along a defined curve on the first insulation structure. In this respect, an otherwise usual direct packaging or dim&fill is reduced to a line-like packaging of the circuit carrier and runs application-specifically between potential areas at risk of flashover. In a structure area enclosed in a closed frame, the second insulation structure runs along an edge of the curve adapted to one structure area. In a group of at least two structure areas enclosed in a closed frame, this curve is adapted to an envelope curve enclosing this structure area. In this respect, structure areas within this group have exposed areas of the first insulation structure towards the outer surface of the circuit carrier without a second insulation structure being arranged there. The second insulation structure is also effective against conductive particles, which can now only be arranged on one side of the second insulation structure on the circuit carrier. This prevents them from bridging the now separate structural areas, so that short circuits are also avoided here. Advantageous further developments and improvements of the electrical device according to the invention are possible through the measures listed in the dependent claims.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung ist/sind der zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Strukturbereich oder die zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen als ein Hochvoltbereich der elektrischen Vorrichtung ausgebildet, bevorzugt mit einem Hochvoltbereich >400 V, insbesondere mit einem Hochvoltbereich > 600 V, beispielsweise mit einem Hochvoltbereich >800 V. Gerade Hochspannungen weisen die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen Potential führenden Flächen auf, die für eine auszubildende Überschlagsstrecke mit der Überwindung einer zusätzlichen abstehenden Isolationsbarriere in Form der zweiten Isolationsstruktur gebannt ist. Insofern können vorteilhaft elektrische Vorrichtungen im Hochspannungsbereich, beispielsweise Powermodule, Inverter, usw. NoTi - sicher ausgeführt werden. In a particularly advantageous embodiment of the electrical device, the at least one structural region enclosed in a closed frame or the at least one group of at least two structural regions enclosed in a closed frame is/are designed as a high-voltage region of the electrical device, preferably with a high-voltage range >400 V, in particular with a high-voltage range >600 V, for example with a high-voltage range >800 V. High voltages in particular have the risk of voltage flashovers between potential-carrying surfaces, which is averted for a flashover path to be formed by overcoming an additional protruding insulation barrier in the form of the second insulation structure. In this respect, electrical devices in the high-voltage range, for example power modules, inverters, etc., can advantageously be designed in a NoTi-safe manner.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung ist derart ausgeführt, dass die zweite Isolationsstruktur zumindest im Bereich des zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiches und/oder der zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Gruppe von mindestens zwei Strukturbereichen die Fläche/-n mit 1 - 10 mm überragt, bevorzugt mit 1 ,5 - 6 mm überragt. Indem mit zunehmenden Dammhöhe die Kriechstrecken für mögliche Spannungsüberschläge verlängert werden, können trotz hohen Spannungspotentialen isolierende Anforderungen zur Verhinderung von Spannungsüberschlägen und/oder Kurzschlüssen über einen breiten zu trennenden Potentialbereich sicher erfüllt werden. An advantageous embodiment of the electrical device is designed such that the second insulation structure projects beyond the surface(s) by 1 - 10 mm, preferably by 1.5 - 6 mm, at least in the region of the at least one structural region enclosed in a closed frame and/or the at least one group of at least two structural regions enclosed in a closed frame. By lengthening the creepage distances for possible voltage flashovers with increasing dam height, insulating requirements for preventing voltage flashovers and/or short circuits can be reliably met over a wide potential range to be separated despite high voltage potentials.
Die zweite Isolationsstruktur kann hierbei in Höhen- und/oder Breitenrichtung auch mehrschichtig ausgeführt sein, wenn beispielsweise diese durch ein auftragendes Verfahren erfolgt. The second insulation structure can also be designed in multiple layers in the height and/or width direction, for example if this is done by an application process.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass Ausführungsformen der elektrischen Vorrichtung ermöglicht sind, bei denen der zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Strukturbereich und/oder die zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen einen kleinsten Abstand zu nächstbenachbarten Strukturbereichen von <= 7 mm, bevorzugt von <= 5 mm, insbesondere von <=3,5 mm aufweist/aufweisen. Die Minimierung kann insbesondere erfolgreich sein mit zunehmender Dammhöhe und/oder -breite und/oder höherer elektrischer Durchschlagsfestigkeit des Isolationsmaterials der ersten und/oder der zweiten Isolationsstruktur. Vorteilhaft können auf diese Weise elektrische Vorrichtungen im Hochleistungs- und/oder Hochvoltbereich sehr kompakt ausgeführt werden. Further advantages result from the fact that embodiments of the electrical device are possible in which the at least one frame is closed encompassed structural region and/or the at least one closed-framed group of at least two structural regions has/have a smallest distance to the next adjacent structural regions of <=7 mm, preferably of <=5 mm, in particular of <=3.5 mm. The minimization can be particularly successful with increasing dam height and/or width and/or higher electrical dielectric strength of the insulation material of the first and/or the second insulation structure. In this way, electrical devices in the high-performance and/or high-voltage range can advantageously be made very compact.
Ferner sind sehr günstige Voraussetzung gegeben für Ausführungsformen der elektrischen Vorrichtung, bei welchen die zweite Isolationsstruktur bis an den zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereich und/oder bis an zumindest einen oder alle Strukturbereiche der zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Gruppe von mindestens zwei Strukturbereichen und/oder bis an zumindest einen, insbesondere alle nächst benachbarten Strukturbereiche zumindest eines der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche reicht. Vorteilhaft können daher die zwischen den zu trennenden Strukturbereichen auf der Außenfläche des Schaltungsträgers freiliegenden Flächen der ersten Isolationsstruktur flexibel anteilig bis vollständig durch die angeordnete zweite Isolationsstruktur überdeckt werden. Auf diese Weise wird mit einer zunehmenden Dammbreite bis maximal bis zu den Strukturbereich reichend die Isolationswirkung der zweiten Isolationsstruktur verstärkt bzw. maximiert. Weiter vorteilhaft kann der dabei zumindest geschlossen umrahmt umfasste Strukturbereich mit seiner ganzen Fläche freiliegen. Damit kann beispielsweise ein Entwärmungsvermögen und/oder eine Kontakttierbarkeit, insbesondere bei Kontaktpads, hochgehalten werden. Furthermore, very favorable conditions are given for embodiments of the electrical device in which the second insulation structure extends to the at least one closed-framed structural region and/or up to at least one or all structural regions of the at least one closed-framed group of at least two structural regions and/or at least one of the structural areas enclosed in a closed frame extends to at least one, in particular all of the next adjacent structural areas. Advantageously, the surfaces of the first insulation structure that are exposed between the structural regions to be separated on the outer surface of the circuit carrier can be flexibly partially or completely covered by the arranged second insulation structure. In this way, the insulation effect of the second insulation structure is strengthened or maximized with an increasing dam width up to a maximum of the structural area. Further advantageously, the structural area, which is at least enclosed in a closed frame, can be exposed with its entire surface. In this way, for example, heat dissipation capacity and/or contactability can be maintained, particularly in the case of contact pads.
In einer optionalen Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung überdeckt die zweite Isolationsstruktur einen Randbereich zumindest eines oder aller der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche und/oder zumindest eines oder aller zu diesem/-n nächst benachbarten Strukturbereiche flächig. Dabei reicht eine Überdeckungsbreite von einer Randkontur des jeweiligen Strukturbereiches bevorzugt von bis zu mindestens 1 mm, weiter bevorzugt von bis zu 2 mm. Damit ist eine Flexibilität vorhanden, bei Bedarf eine Isolationswirkung weiter zu erhöhen unter Beibehaltung einer kompakten Bauweise der elektrischen Vorrichtung. In an optional embodiment of the electrical device, the second insulation structure flatly covers an edge region of at least one or all of the structural regions enclosed in a closed frame and/or at least one or all of the structural regions closest to this/-n. A coverage width of an edge contour of the respective structural area preferably ranges from up to at least 1 mm, more preferably from up to 2 mm. This provides flexibility to further increase the insulation effect if necessary while maintaining a compact design of the electrical device.
Zusätzliche Vorteile sind gegeben bei einer Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung, bei welcher das Trägersubstrat auf der der Leiterstruktur zugewandten Seite eben abschließt und nächst benachbarte Strukturbereiche jeweils mit einem bis zur Trägersubstratseite reichenden Graben auf der Trägersubstratseite voneinander beabstandet angeordnet sind. Dabei verläuft dann die zweite Isolationsstruktur über einen entsprechenden Abschnitt hinweg innerhalb eines jeweiligen Grabens, welcher an zumindest einen der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche grenzt. Vorteilhaft können hierbei verschiedenste insbesondere eben ausgeführte Substrattypen bzw. Schaltungsträger genutzt werden, ohne deren bekannten Fertigungsprozess zu beeinflussen und/oder zu verändern, insbesondere ein DBC- (Direct Bonded Copper), AMB-(Activ Metal Brazing), IMS- (Insulated Metal Substrate), LTCC-(LowTemperaturCofiredCeramic), HTCC- Schaltungsträger (HighTemperaturCofiredCeramic) oder eine gedruckte Leiterplatte, beispielsweise vom FR4 Typ. Insgesamt werden hier die Kriechwege vorteilhaft weiter verlängert, weil sich die Dammhöhe der zweiten Isolationsstruktur auch durch die Grabentiefe zusätzlich erhöht. Additional advantages are provided in an embodiment of the electrical device in which the carrier substrate is flat on the side facing the conductor structure and the next adjacent structure areas are each arranged at a distance from one another with a trench on the carrier substrate side that extends to the carrier substrate side. The second insulation structure then runs over a corresponding section within a respective trench that borders at least one of the structure areas enclosed in a closed frame. A wide variety of substrate types or circuit carriers, in particular those with a flat design, can advantageously be used here without influencing and/or changing their known manufacturing process, in particular a DBC (Direct Bonded Copper), AMB (Active Metal Brazing), IMS (Insulated Metal Substrate), LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic), HTCC (High Temperature Cofired Ceramic) circuit carrier or a printed circuit board, for example of the FR4 type. Overall, the creepage distances are advantageously extended further because the dam height of the second insulation structure is also increased by the trench depth.
Denkbar sind auch alternative Ausführungen von Schaltungsträgern, bei denen die äußere Leiterstruktur auch zumindest teilweise oder bis mit ihrer äußersten Strukturfläche eben mit dem Trägersubstrat abschließend in diesem eingebettet ist. In diesen Fällen sind die Gräben dann teilweise bis vollständig von dem Isolationsmaterial der ersten Isolationsstruktur ausgefüllt. Alternative designs of circuit carriers are also conceivable, in which the outer conductor structure is also embedded in the carrier substrate at least partially or up to its outermost structural surface. In these cases, the trenches are then partially or completely filled by the insulation material of the first insulation structure.
Allgemein besteht eine günstige optionale Weiterbildung der elektrischen Vorrichtung dahingehend, dass im Bereich zumindest eines einem Randabschnitt des Schaltungsträgers nächst zugewandten Strukturbereichs die zweite Isolationsstruktur in zueinander beabstandeten zwei Randabschnittspunkte mündet. Ein Randbereich weist in diesen Fällen anteilig die erste Isolationsstruktur auf, welche den zumindest einen nächst zugewandten Strukturbereich vom Rand des Schaltungsträgers beabstandet. Vorteilhaft reicht hier dann beispielsweise bereits die Auslegung der ersten Isolationsstruktur wertemäßig zur Erfüllung der erforderlichen Isolationsvorgaben aus. In general, there is a favorable, optional development of the electrical device in such a way that in the area of at least one structural region that faces closest to an edge section of the circuit carrier, the second insulation structure opens into two edge section points that are spaced apart from one another. In these cases, an edge region has a proportion of the first insulation structure, which separates the at least one closest-facing structural region from the edge of the Circuit carrier spaced apart. Advantageously, for example, the design of the first insulation structure is already sufficient in terms of value to meet the required insulation specifications.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung, bei welcher zumindest einer der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche bis auf einen Abstand von <7 mm, bevorzugt < 5 mm, insbesondere < 3 mm bis zu einem Randabschnitt des Schaltungsträgers reicht. Dabei reicht dann ein korrespondierender Teilabschnitt der zweiten Isolationsstruktur bis an diesen Randabschnitt des Schaltungsträgers und/oder steht von diesem ab. Das Abstehen kann dabei insbesondere mit einem Überstandmaß von bis zu 10 mm, beispielsweise von bis zu 5 mm, ausgebildet sein. Bevorzugt überdeckt die zweite Isolationsstruktur zumindest bereichsweise eine an den besagten Randabschnitt folgende Stirnfläche des Schaltungsträgers. Hierbei ergibt sich der große Vorteil, dass eine Außenfläche des Schaltungsträgers maximal für eine elektrische Leitungsfunktion genutzt werden kann, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden. An embodiment of the electrical device is preferred in which at least one of the structure regions enclosed in a closed frame extends to an edge section of the circuit carrier up to a distance of <7 mm, preferably <5 mm, in particular <3 mm. A corresponding partial section of the second insulation structure then extends to this edge section of the circuit carrier and/or protrudes from it. The protrusion can in particular be designed with an overhang of up to 10 mm, for example up to 5 mm. The second insulation structure preferably covers at least in regions an end face of the circuit carrier following the said edge section. This results in the great advantage that an outer surface of the circuit carrier can be used for a maximum of one electrical conduction function, thereby saving costs and installation space.
Allgemein ergeben sich Vorteile bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen einer elektrischen Vorrichtung, wenn bei diesen die zweite Isolationsstruktur eine ausgehärtete Spritzgussstruktur oder eine ausgehärtete Dispensstruktur ist. Die Spritzgussstruktur ist dabei als eine Abformung einer Werkzeugform ausgebildet. Als Materialien eignen sich insbesondere spritzbare Moldmassen. Die Dispensstruktur wiederrum ist in Form einer einlagigen oder mehrlagigen Dispensraupe ausgebildet. Anwendbar sind hierbei insbesondere dispensbare isolierende Polymermaterialien. Insbesondere eignen sich Epoxymaterialien als spritzbare bzw. dispensbare Isolationsmaterialien. Vorteilhaft kann die zweite Isolationsstruktur mit ansonsten bekannten Verfahren ausgebildet werden. Zusätzlich erfordern bisher anders isolierte Schaltungsträger keine besonderen Anpassungen oder aufwendige Umgestaltungen zur Realisierung mit nun einer einfachen zweiten Isolationsstruktur. In general, there are advantages in the embodiments of an electrical device already described if the second insulation structure is a hardened injection molding structure or a hardened dispensing structure. The injection molding structure is designed as a mold of a tool mold. Injectable molding compounds are particularly suitable as materials. The dispensing structure, in turn, is designed in the form of a single-layer or multi-layer dispensing bead. Dispensable insulating polymer materials in particular can be used here. Epoxy materials are particularly suitable as injectable or dispensable insulation materials. The second insulation structure can advantageously be formed using otherwise known methods. In addition, circuit carriers that were previously insulated differently do not require any special adaptations or complex redesigns to be implemented with a simple second insulation structure.
Ausführungsformen der elektrischen Vorrichtung sind bevorzugt derart, dass die zweite Isolationsstruktur mehrere geschlossen umrahmte Strukturbereich und/oder geschlossen umrahmte Gruppen von mindestens zwei Strukturbereichen, insbesondere in einem Strukturverbund aneinander angrenzend, aufweist. In einer Draufsicht ähnelt die zweite Isolationsstruktur einem unregelmäßigen Wabenstruktur, wobei einzelne Waben beispielsweise größer oder kleiner ausgeführt sind, nur jeweils einen oder mehrere Strukturbereiche geschlossen umrahmt umfassen, ähnliche oder vollkommen unterschiedliche Konturverläufe aufweisen, in ihrer Dammhöhe und/oder -breite gleich oder unterschiedlich ausgeprägt sind, aneinander grenzen oder zueinander beabstandet sind, usw.. Je nach Anwendung kann daher die zweite Isolationsstruktur sehr flexibel einem gefordertem Verlaufsmuster folgen. Embodiments of the electrical device are preferably such that the second insulation structure has a plurality of closed, framed structural areas and/or closed framed groups of at least two structural regions, in particular adjacent to one another in a structural composite. In a top view, the second insulation structure resembles an irregular honeycomb structure, with individual honeycombs being larger or smaller, for example, only encompassing one or more structural areas in a closed frame, having similar or completely different contours, with the same or different dam height and/or width are, border one another or are spaced apart from one another, etc. Depending on the application, the second insulation structure can therefore very flexibly follow a required course pattern.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektrischen Vorrichtung zeigt sich darin, dass die zweite Isolationsstruktur zumindest einen Strukturbereich oder eine Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen und zumindest einen weiteren Strukturbereich oder eine weitere Gruppe von zumindest zwei Strukturbereich jeweils ineinander verschachtelt geschlossen umschließt Insbesondere einzelne Hochvoltanschlüsse können auf diese Weise sehr wirkungsvoll und sicher elektrisch isoliert werden. An advantageous development of the electrical device is shown in that the second insulation structure encloses at least one structural region or a group of at least two structural regions and at least one further structural region or a further group of at least two structural regions, each nested within one another. In particular, individual high-voltage connections can be very closed in this way be electrically insulated effectively and safely.
Allgemein ergibt sich optional eine Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung, bei welcher die Leiterstruktur mit zumindest einem elektrischen Bauelement verbunden ist. Das elektrische Bauelement weist wiederrum einen Kontaktierbereich umfassend mehrere Anschlusskontakte mit einem Fine-Pitch Abstand auf. Dabei sind dann im Kontaktierbereich die Leiterstruktur und die Anschlusskontakte des elektrischen Bauelement von einem Isolationsmaterial zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig überdeckt. Hierfür kann bevorzugt ein die zweite Isolationsstruktur bildendes Isolationsmaterial genutzt werden. Insbesondere zeigt sich hier eine vorteilhafte Kombinationsmöglichkeit mit einer flächigen Überdeckung lediglich in Bereichen, in welchen sehr feine leitenden Strukturen elektrisch voneinander zu isolieren sind. In general, there is an optional embodiment of the electrical device in which the conductor structure is connected to at least one electrical component. The electrical component in turn has a contact area comprising several connection contacts with a fine-pitch distance. In the contact area, the conductor structure and the connection contacts of the electrical component are then at least partially, in particular completely, covered by an insulating material. For this purpose, an insulation material forming the second insulation structure can preferably be used. In particular, this shows an advantageous combination option with a flat coverage only in areas in which very fine conductive structures have to be electrically insulated from one another.
Die Erfindung führt auch zu einem Verfahren zur Ausbildung einer elektrischen Vorrichtung, insbesondere nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, mit den nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen zumindest eines Schaltungsträger umfassend ein Trägersubstrat aus einem elektrischen Isolationsmaterial, wobei auf zumindest einer Außenfläche des Schaltungsträgers eine elektrische Leiterstruktur ausgebildet ist mit Strukturbereichen, die durch eine aus dem Isolationsmaterial des Trägersubstrates wirksamen ersten Isolationsstruktur elektrisch voneinander isoliert sind, b) Zumindest bereichsweise Anordnen einer zweiten dammartigen Isolationsstruktur auf der ersten Isolationsstruktur, wobei zumindest ein elektrisch isolierter Strukturbereich und/oder zumindest eine Gruppe von mindestens zwei angrenzenden elektrisch isolierten Strukturbereichen der Leiterstruktur mit einem jeweils geschlossenen Dammverlauf umrahmt wird/werden, derart, dass auf Seiten der Außenfläche des Schaltungsträgers die zweite Isolationsstruktur jeweils über die Fläche des zumindest einen bzw. der mehreren umrahmt umfassten Strukturbereiche absteht. The invention also leads to a method for forming an electrical device, in particular according to at least one of the previously described embodiments, with the following method steps: a) Providing at least one circuit carrier comprising a carrier substrate made of an electrical insulating material, an electrical conductor structure being formed on at least one outer surface of the circuit carrier with structural regions which are electrically insulated from one another by a first insulation structure made of the insulating material of the carrier substrate, b) Arranging at least in regions a second dam-like insulation structure on the first insulation structure, wherein at least one electrically insulated structural region and/or at least one group of at least two adjacent electrically insulated structural regions of the conductor structure is/are framed with a respective closed dam course, such that on the outer surface of the circuit carrier the second insulation structure projects over the surface of the at least one or more framed structural areas.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Isolationsstruktur mittels eines Dispensprozesses als zumindest einlagig aufgetragene Dispensraupe ausgebildet oder mittels eines Spritzgussprozesses, insbesondere einem Transfer Molding oder einem Direct Injection Molding, als Abformung eines Spritzgusswerkzeuges ausgebildet. Im Falle des Dispensen wird die Dispensraupe durch ein entsprechendes Bewegen und Dosieren einer Dispensvorrichtung ausgebildet. Im Falle eines Aufspritzens wird der Schaltungsträger in einer verschlossene Werkzeugform angeordnet, wobei die Werkzeugform eine der zweiten Isolationsstruktur komplementäre Ausformung aufweist. Die Ausformung wird durch entsprechendes Aufliegen des Werkzeuges auf den Außenflächen des Schaltungsträgers zu einem Hohlraum verschlossen, welcher durch Einspritzen eines geschmolzenen Spritzgussmaterials ausgefüllt wird. Mit einem Verfestigen des Spritzgussmaterials kann dann eine Entformung des Werkzeuges erfolgen. In an advantageous embodiment of the method, the insulation structure is formed as a dispensing bead applied at least in one layer by means of a dispensing process or is formed as a molding of an injection molding tool by means of an injection molding process, in particular transfer molding or direct injection molding. In the case of dispensing, the dispensing bead is formed by appropriately moving and dosing a dispensing device. In the case of spraying, the circuit carrier is arranged in a closed tool mold, the tool mold having a shape that is complementary to the second insulation structure. The formation is closed by appropriately resting the tool on the outer surfaces of the circuit carrier to form a cavity, which is filled by injecting a molten injection molding material. When the injection molding material solidifies, the tool can then be removed from the mold.
Allgemein vorteilhaft kann die zweite Isolationsstruktur vor einem elektrischen Kontaktieren der Leiterstruktur mit zumindest einem elektrischen Bauelement ausgebildet werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die gleichen Vorteile nennen, wie sie bereits bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgeführt wurden. Generally advantageously, the second insulation structure can be formed before electrical contacting of the conductor structure with at least one electrical component. The same advantages can be mentioned for the method according to the invention as were already listed for the device according to the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in: Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. This shows in:
Fig. 1 : eine beispielhafte Ausführung einer elektrischen Vorrichtung umfassend Strukturbereiche, die durch eine erste und eine auf der ersten angeordneten zweiten Isolationsstruktur voneinander elektrisch isoliert sind in einer Perspektiven Darstellung, Fig. 1: an exemplary embodiment of an electrical device comprising structural regions which are electrically insulated from one another by a first insulation structure and a second insulation structure arranged on the first, in a perspective view,
Fig. 2: eine Schnittdarstellung der Fig. 1 , in welcher schematisch Schnittflächen von Strukturbereichen sowie der ersten und zweiten Isolationsstruktur in einer beispielhaften Schnittebene der elektrischen Vorrichtung gezeigt sind. Fig. 2: a sectional view of Fig. 1, in which schematically sectional surfaces of structural areas as well as the first and second insulation structures are shown in an exemplary sectional plane of the electrical device.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In the figures, functionally identical components are each marked with the same reference numerals.
In der Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführung einer elektrischen Vorrichtung 100 in einer leicht perspektivischen Darstellung gezeigt. Zur Vereinfachung sind elektrische Bauelement 90 ausgeblendet, so dass im Prinzip lediglich ein von der elektrischen Vorrichtung 100 umfasster Schaltungsträger 10 in einem unbestückten Zustand dargestellt ist. Der Schaltungsträger 10 umfasst dabei ein Trägersubstrat 11 , welche aus einem elektrischen Isolationsmaterial 12 gebildet ist. Das Trägersubstrat 11 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beidseitig ebene Substratflächen 11 a, 11 b auf. Zumindest auf einer Substratfläche 11 a, 11 b, bevorzugt auf beiden Seiten des Trägersubstrates 11 , ist eine Leiterstruktur 15 angeordnet, welche in Verbindung mit elektrischen Bauelementen 90 die elektrische Schaltung der elektrischen Vorrichtung 100 ausbildet Die Leiterstruktur 15 umfasst verschiedene voneinander getrennte Strukturbereiche 16 auf, die zueinander über das Isolationsmaterial 12 des Trägersubstrats 11 elektrisch isoliert sind. Die zumindest eine Substratfläche 11 a, 11 b, auf welcher die Strukturbereiche 16 angeordnet sind, stellt daher eine erste Isolationsstruktur 11.1 zu deren elektrischen Isolierung dar. An exemplary embodiment of an electrical device 100 is shown in a slightly perspective view in FIG. For simplification, electrical components 90 are hidden, so that in principle only one circuit carrier 10 included in the electrical device 100 is shown in an unequipped state. The circuit carrier 10 includes a carrier substrate 11, which is formed from an electrical insulation material 12. In the present exemplary embodiment, the carrier substrate 11 has flat substrate surfaces 11a, 11b on both sides. At least on one substrate surface 11a, 11b, preferably on both sides of the carrier substrate 11, a conductor structure 15 is arranged, which in connection with electrical components 90 electrical circuit of the electrical device 100. The conductor structure 15 comprises various separate structural regions 16, which are electrically insulated from one another via the insulating material 12 of the carrier substrate 11. The at least one substrate surface 11a, 11b, on which the structural regions 16 are arranged, therefore represents a first insulation structure 11.1 for their electrical insulation.
Je nach Typ des verwendeten Schaltungsträgers 10 ist das Isolationsmaterial 12 des Trägersubstrats 11 beispielsweise aus einer Keramik, aus einem Polymermaterial oder anderem gebildet. Geeignete Schaltungsträger 10 sind daher beispielsweise ein DBC- (Direct Bonded Copper), AMB-(Activ Metal Brazing), IMS- (Insulated Metal Substrate), LTCC-(LowTemperaturCofiredCeramic), HTCC- Schaltungsträger (HighTemperaturCofiredCeramic) oder eine gedruckte Leiterplatte, beispielsweise vom FR4 Typ. Je nach Typ des Schaltungsträger 10 können auch in Innenlagen weitere elektrische Leiterstrukturen 15 angeordnet sein, die mit der auf der Außenfläche des Schaltungsträgers 10 ausgebildeten Leiterstruktur 15 bzw. den Strukturbereichen 16 gemäß einem elektrischen Schaltungsplan miteinander elektrisch verbunden sind, beispielsweise durch Durchkontaktierungen. Depending on the type of circuit carrier 10 used, the insulation material 12 of the carrier substrate 11 is formed, for example, from a ceramic, a polymer material or something else. Suitable circuit carriers 10 are therefore, for example, a DBC (Direct Bonded Copper), AMB (Active Metal Brazing), IMS (Insulated Metal Substrate), LTCC (LowTemperatureCofiredCeramic), HTCC (HighTemperatureCofiredCeramic) circuit carrier or a printed circuit board, for example from FR4 type. Depending on the type of circuit carrier 10, further electrical conductor structures 15 can also be arranged in inner layers, which are electrically connected to one another with the conductor structure 15 or the structural regions 16 formed on the outer surface of the circuit carrier 10 according to an electrical circuit diagram, for example through plated-through holes.
In einer Draufsicht auf die Außenfläche des Schaltungsträgers 10 - dies lässt sich auch in der leicht perspektivischen Darstellung in der Figur 1 leicht erkennen - ist ein von den Strukturbereichen 16 nicht überdeckter Teil der Substratfläche 11 a, 11 b zu erkennen, welcher somit eine zur Außenfläche des Schaltungsträgers 10 freiliegende Fläche der ersten Isolationsstruktur 11.1 darstellt. Der Formverlauf der freiliegenden Fläche der ersten Isolationsstruktur 11.1 ergibt sich komplementär zu den Randverläufen der Strukturbereiche 16. Auf einen Teil dieser freiliegenden Fläche der ersten Isolationsstruktur 11.1 ist eine zweite Isolationsstruktur 11.2 aus einem elektrischen Isolationsmaterial 13 ausgebildet. Die zweite Isolationsstruktur 11.2 ist dabei am Formverlauf der freiliegenden Fläche der ersten Isolationsstruktur 11.1 orientiert. Die zweite Isolationsstruktur 11.2 weist dabei beispielsweise einen Verlaufsabschnitt 11 .2a auf, durch den ein bereits von der ersten Isolationsstruktur 11 .1 elektrisch isolierter einzelner Strukturbereich 16, 16.a1 geschlossen umrahmt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel grenzt der so geschlossen umrahmte einzelne Strukturbereich 16, 16.a1 an einem Randabschnitt 1 O.a des Schaltungsträgers 10, so dass der Verlaufsabschnitt 11 .2a auch entlang dieses Randabschnittes 10.a verläuft. In gleicher Art können aber auch einzelne Strukturbereiche 16 geschlossen umrahmt sein, die allseitig ausschließlich an andere Strukturbereiche 16 grenzen, d.h. nicht an einem Randabschnitt des Schaltungsträgers 10 grenzen. Alternativ oder zusätzlich ist gleich eine Gruppe von mindestens zwei jeweils unmittelbar benachbarten Strukturbereichen 16 von einem entsprechenden Verlaufsabschnitt 11.2b, 11.2c der zweiten Isolationsstruktur 11.2 geschlossen umrahmt umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine erste Gruppe als ein umschlossen umrahmter Strukturverbund B von zwei benachbarten Strukturbereichen 16.b1 , 16.b2 ausgebildet. Auch hier verläuft der entsprechende Verlaufsabschnitt 11 .2b der zweiten Isolationsstruktur 11.2 entlang eines Randabschnitts 10.b des Schaltungsträgers 10. Dagegen zeigt ein weiterer auf dem Schaltungsträger 10 ausgebildeter geschlossen umrahmter Strukturverbund C umfassend drei benachbarte Strukturbereiche 16, 16.c1 , 16.c2, 16.c3 einen Verlaufsabschnitt 11 .2c der zweiten Isolationsstruktur 11.2, bei welchem zumindest noch ein weiterer Strukturbereich 16 zwischen dem Strukturverbund C und einem Randabschnitt des Schaltungsträgers 10 angeordnet ist. Es können auch geschlossen umrahmte Strukturverbünde ausgebildet sein, welche mehr als drei benachbarte Strukturbereiche 16 umfassen. So ist im Ausführungsbeispiel beispielhaft der Strukturverbund D genannt. Hier ist ferner noch eine weitere Besonderheit aufgezeigt. So kann innerhalb des Verlaufsabschnittes 11 .2d der zweiten Isolationsstruktur 11.2 eines solchen Verbundes D innen versetzt ein weiterer Verlaufsabschnitt 11 .2e ausgebildet sein, welcher selbst wieder zumindest einen Strukturbereich 16, 16e geschlossen umrahmt umfasst. Dies entspricht daher einem Verschachteln von derartigen Verlaufsabschnitten 11.2d, 11.2e. Es können mehr als zwei nach innen versetzten Verschachtelungen ausgebildet sein. Zusätzlich können derartige Verschachtelungen ausgeführt werden - wie in der Figur 1 gezeigt - nämlich mindestens zwei gegenüber dem Verlaufsabschnitt 11.2d nach innen versetzte Verlaufsabschnitt 11 .2e, welche jedoch selbst nebeneinander angeordnet sind, also nicht mehr weiter ineinander verschachtelt sind. Zusätzlich zeigt die Figur 1 einen Schaltungsbereich umfassend zumindest einen Strukturbereich 16, 16.f1 oder einen Strukturverbund F aus mehreren benachbarten Strukturbereichen 16, 16.f1 , 16.fx, welche jedoch lediglich von einem zu einem Randabschnitt 10.f einseitig geöffneten Verlaufsabschnitt 11 .2f der zweiten Isolationsstruktur 11.2 umrahmt ist Im Bereich des Randabschnittes 10.f ist lediglich eine Teilfläche der freiliegenden ersten Isolationsstruktur 11.1 komplementär zum nächstangrenzenden Strukturbereich 16, 16.fx verlaufend ausgebildet. Der Verlaufsabschnitt 11.2f der zweiten Isolationsstruktur 11.2 endet hierbei in zwei Randabschnittspunkten f1 , f 2, welche den Randabschnitt 10.f zwischen sich einschließen. In a top view of the outer surface of the circuit carrier 10 - this can also be easily seen in the slightly perspective view in Figure 1 - a part of the substrate surface 11 a, 11 b not covered by the structure regions 16 can be seen, which thus represents an area of the first insulation structure 11.1 that is exposed to the outer surface of the circuit carrier 10. The shape of the exposed surface of the first insulation structure 11.1 is complementary to the edge profiles of the structure regions 16. A second insulation structure 11.2 made of an electrical insulation material 13 is formed on part of this exposed surface of the first insulation structure 11.1. The second insulation structure 11.2 is oriented towards the shape of the exposed surface of the first insulation structure 11.1. The second insulation structure 11.2 has, for example, a section 11.2a through which an individual structure region 16, 16.a1 that is already electrically insulated from the first insulation structure 11.1 is enclosed. In the present embodiment the individual structural region 16, 16.a1, which is framed in this closed manner, borders on an edge section 10a of the circuit carrier 10, so that the running section 11.2a also runs along this edge section 10.a. In the same way, individual structural regions 16 can also be framed in a closed manner, which border exclusively on other structural regions 16 on all sides, i.e. do not border on an edge section of the circuit carrier 10. Alternatively or additionally, a group of at least two immediately adjacent structural regions 16 is enclosed in a closed frame by a corresponding running section 11.2b, 11.2c of the second insulation structure 11.2. In the present exemplary embodiment, a first group is designed as an enclosed framed structural composite B of two adjacent structural regions 16.b1, 16.b2. Here too, the corresponding section 11.2b of the second insulation structure 11.2 runs along an edge section 10.b of the circuit carrier 10. In contrast, another closed-framed structural composite C formed on the circuit carrier 10 and comprising three adjacent structural regions 16, 16.c1, 16.c2, 16.c3 shows a section 11.2c of the second insulation structure 11.2 in which at least one further structural region 16 is arranged between the structural composite C and an edge section of the circuit carrier 10. Closed-framed structural composites can also be formed which comprise more than three adjacent structural regions 16. In the exemplary embodiment, the structural composite D is mentioned as an example. Another special feature is also shown here. Thus, within the running section 11.2d of the second insulation structure 11.2 of such a composite D, a further running section 11.2e can be formed offset inwards, which itself again surrounds at least one structural region 16, 16e in a closed frame. This therefore corresponds to a nesting of such running sections 11.2d, 11.2e. More than two inwardly offset nests can be formed. In addition, such nests can be implemented - as shown in Figure 1 - namely at least two running sections 11.2e offset inwards with respect to the running section 11.2d, which are themselves arranged next to one another, i.e. are no longer nested further into one another. In addition, Figure 1 shows a circuit region comprising at least one structural region 16, 16.f1 or a structural composite F made up of several adjacent structural regions 16, 16.f1, 16.fx, which, however, is only framed by a running section 11.2f of the second insulation structure 11.2 that is open on one side to an edge section 10.f. In the region of the edge section 10.f, only a partial area of the exposed first insulation structure 11.1 is designed to run complementarily to the next adjacent structural region 16, 16.fx. The running section 11.2f of the second insulation structure 11.2 ends in two edge section points f1, f2, which enclose the edge section 10.f between them.
Im Ausführungsbeispiel sind die bisher beschriebenen Möglichkeiten für einen Verlaufsabschnitt 11 .2a, 11.2b, 11 .2c, 11.2d, 11 .2e, 11.2f der zweiten Isolationsstruktur 11.2 als jeweils ineinanderlaufend ausgeführt. Dies bedeutet, dass zumindest zwei benachbarte Verlaufsabschnitte 11.2a, 11.2b, 11 .2c, 11.2d, 11 .2e, 11.2f einen gleichen Teilabschnitt teilen bzw. aufweisen. Dabei ergibt sich eine zusammenhängende Art von Wabenstruktur mit ggf. unterschiedlichen Größen und Formverläufen einzelner Waben, welche jeweils einen von einem geschlossen umrahmten oder einem einseitig geöffnet umrahmten Verlaufsabschnitt 11.2a, 11.2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11.2f der zweiten Isolationsstruktur 11.2 umfassten Strukturverbund B, C, D, F oder einzeln umfasste Strukturbereiche 16 repräsentieren. Je nach Anwendung sind verschiedene derartige Wabenstrukturen denkbar. So zeigt der Verlaufsabschnitt 11.2g der zweiten Isolationsstruktur 11 .2 zumindest eine repräsentierende Wabe, welche von der ansonsten erwähnten zusammenhängenden Wabenstruktur losgelöst ist. Natürlich können in anderen Ausführungsbeispielen zusätzliche weitere einzelne Waben oder auch weitere zusammenhängende Wabenstrukturen zueinander losgelöst ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar ausschließlich nicht zusammenhängende Waben für entsprechende Anwendungen auszubilden. In the exemplary embodiment, the previously described options for a running section 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f of the second insulation structure 11.2 are designed to run into one another. This means that at least two adjacent running sections 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f share or have the same subsection. This results in a coherent type of honeycomb structure with possibly different sizes and shapes of individual honeycombs, each of which represents a structural composite B, C, D, F or individually enclosed structural regions 16 encompassed by a closed framed or one-sided open framed section 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f of the second insulation structure 11.2. Depending on the application, various honeycomb structures of this type are conceivable. For example, the section 11.2g of the second insulation structure 11.2 shows at least one representative honeycomb which is detached from the otherwise mentioned coherent honeycomb structure. Of course, in other embodiments, additional individual honeycombs or even other coherent honeycomb structures can be designed to be detached from one another. It is also conceivable to design exclusively non-coherent honeycombs for corresponding applications.
In der Figur 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung der in Figur 1 vorgestellten elektrischen Vorrichtung 100 in einer Schnittebene A - A gezeigt. Neben den Strukturbereichen 16, sind auch die Querschnitte der zweiten Isolationsstruktur 11.2 im Bereich derer jeweils geschnittenen Verlaufsabschnitte gezeigt. 11.2a, 11 .2b. Zwischen zwei benachbarten Strukturbereichen 16 ist ein Graben 18 ausgebildet, welcher bis zur Substratfläche 11 a, 11 b reicht. Die zweite Isolationsstruktur 11 .2 verläuft dabei innerhalb des Grabens 18, wobei verschiedene Ausprägungsmöglichkeiten beispielhaft aufgezeigt sind. So kann die Strukturbreite m der zweiten Isolationsstruktur 11.2 kleiner gewählt sein als die Grabenbreite M, so dass die zweite Isolationsstruktur 11.2 - wie links vom bezeichneten Strukturbereich 16.b2 gezeigt - zum umfassten Strukturbereich 16 einen Abstand aufweist, insbesondere in Form eines Luftspaltes. Rechts vom bezeichneten Strukturbereich 16.a1 ist eine Ausführungsmöglichkeit gezeigt, bei welcher die zweite Isolationsstruktur 11.2 bis an den Rand der jeweils umfassten Strukturbereiche 16 reicht. Allgemein ist es denkbar, dass lediglich auf einer Seite der zweiten Isolationsstruktur 11.2 diese bis an den dort umfassten Strukturbereich 16 reicht, wogegen auf der gegenüberliegenden Seite die zweite Isolationsstruktur 11 .2 eine Beabstandung zum auf dieser Seite umfassten Strukturbereich 16 aufweist. Figure 2 shows a schematic sectional view of the electrical device 100 presented in Figure 1 in a sectional plane A - A. In addition to the structural areas 16, the cross sections of the second insulation structure 11.2 are also shown in the area of their respective cut sections. 11.2a, 11 .2b. A trench 18 is formed between two adjacent structural regions 16, which extends to the substrate surface 11 a, 11 b. The second insulation structure 11 .2 runs within the trench 18, with various possible embodiments being shown as examples. The structure width m of the second insulation structure 11.2 can be selected to be smaller than the trench width M, so that the second insulation structure 11.2 - as shown to the left of the designated structural region 16.b2 - has a distance from the enclosed structural region 16, in particular in the form of an air gap. To the right of the designated structural region 16.a1, an embodiment is shown in which the second insulation structure 11.2 extends to the edge of the respectively enclosed structural regions 16. In general, it is conceivable that only on one side of the second insulation structure 11.2 does it extend to the structural region 16 encompassed there, whereas on the opposite side the second insulation structure 11.2 is spaced apart from the structural region 16 encompassed on this side.
Grundsätzlich steht die zweite Isolationsstruktur 11 .2 mit einem Höhenmaß H von der ersten Isolationsstruktur 11.1 bzw. der Substratfläche 11 a, 11 b ab. Dabei ist das Höhenmaß H immer so gewählt, dass die zweite Isolationsstruktur 11.2 die Außenfläche des umfassten Strukturbereichs 16 mit einem Überstandsmaß h überragt. Durch das Überstandmaß h ist die zweite Isolationsstruktur 11.2 in Form eines Schutzdammes ausgeführt, welche gemäß dem jeweiligen Verlaufsabschnitt 11 .2a, 11 .2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11 .2f den Schaltungsträger 10 definiert linienförmig geführt teilverpackt. Links vom bezeichneten Strukturbereich 16.a1 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit gezeigt, bei welcher die zweite Isolationsstruktur 11.2 beidseitig die jeweils umfassten Strukturbereiche 16.a1 , 16.b2 in ihrem Randbereich mit einem Überdeckungsmaß x flächig überdeckt. Somit weist die zweite Isolationsstruktur 11 .2 oberhalb der Außenfläche der umfassten Strukturbereiche 16.a1 , 16.b2 ein gegenüber der Grabenbreite M vergrößertes Breitenmaß m‘ auf. Alternativ kann die Überdeckung auch lediglich auf einer Seite der zweiten Isolationsstruktur 11.2 ausgeführt sein. Abweichend von der Darstellung in der Figur 2 können sich die Höhenmaße H bzw. die Überstandmaße h je nach Abschnittsverlauf 11 .2a, 11 .2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11 .2f unterscheiden, ebenso die Grubenbreite M bzw. das jeweilige Breitenmaß m, m‘ der zweiten Isolationsstruktur 11 .2. Der links außen angeordnete Strukturbereich 16 ist gegenüber dem Rand des Schaltungsträgers 10 beabstandet, so dass dort zur Sicherstellung von Isolationsanforderungen der überstehende Bereich des Trägersubstrates 11 genutzt ist. Der rechts außen angeordnete Strukturbereich 16 reicht dagegen bis zum Rand des Schaltungsträgers 10, so dass hier eine maximale Fläche des Strukturbereiches 16 nutzbar ist Die Isolationserfordernisse sind hierbei so sichergestellt, dass die zweite Isolationsstruktur 11.2 den Eckbereich des Schaltungsträgers 10 über einen Randabschnitt hinweg in beide Eckenrichtungen überdeckt. Neben einer Überdeckung des Randbereiches des umfassten Strukturbereichs 16 auf Seiten seiner Außenfläche, ist auch dessen Stirnseite vollständig und zusätzlich zumindest bereichsweise die Stirnseite des Trägersubstrats 11 gleichsam überdeckt. Die Überdeckungsmaße x‘ können hier anwendungsspezifisch angepasst sein. Basically, the second insulation structure 11.2 protrudes from the first insulation structure 11.1 or the substrate surface 11a, 11b by a height dimension H. The height dimension H is always selected such that the second insulation structure 11.2 protrudes beyond the outer surface of the enclosed structure region 16 by a projection dimension h. Due to the projection dimension h, the second insulation structure 11.2 is designed in the form of a protective dam, which partially packages the circuit carrier 10 in a defined linear manner according to the respective section 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f. To the left of the designated structure region 16.a1, a further possible embodiment is shown, in which the second insulation structure 11.2 covers the respectively enclosed structure regions 16.a1, 16.b2 in their edge region with an overlap dimension x on both sides. The second insulation structure 11.2 thus has a width dimension m' above the outer surface of the enclosed structure regions 16.a1, 16.b2 that is larger than the trench width M. Alternatively, the overlap can also be implemented on only one side of the second insulation structure 11.2. Deviating from the representation in Figure 2, the height dimensions H or the projection dimensions h may differ depending on the section course 11 .2a, 11 .2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11 .2f, as may the pit width M or the respective width dimension m, m' of the second insulation structure 11 .2. The structure area 16 arranged on the left is spaced from the edge of the circuit carrier 10, so that the protruding area of the carrier substrate 11 is used there to ensure insulation requirements. The structure area 16 arranged on the right, on the other hand, extends to the edge of the circuit carrier 10, so that a maximum area of the structure area 16 can be used here. The insulation requirements are ensured in such a way that the second insulation structure 11.2 covers the corner area of the circuit carrier 10 over an edge section in both corner directions. In addition to covering the edge area of the enclosed structure area 16 on the side of its outer surface, its front side is also completely covered and, in addition, at least in part, the front side of the carrier substrate 11 is covered. The coverage dimensions x' can be adapted to the specific application.
Nicht gezeigt im Schnittbild ist die alternative Möglichkeit, dass die zweite Isolationsstruktur 11 .2 im Randbereich des Schaltungsträgers 10 auf der ersten Isolationsstruktur 11.1 angeordnet ist und bis an den Rand des Schaltungsträgers 10 und/oder bis an den umfassten Strukturbereich 16 reicht. Eine solche Ausprägung ist in der Figur 1 im Randabschnitt 10. a ausgebildet. Optional ist es möglich die zweite Isolationsstruktur 11 .2 auch hier seitlich über die Stirnseite des Trägersubstrates 11 zumindest diesen bereichsweise überdeckend auszuführen. Not shown in the sectional view is the alternative possibility that the second insulation structure 11.2 is arranged in the edge region of the circuit carrier 10 on the first insulation structure 11.1 and extends to the edge of the circuit carrier 10 and/or to the enclosed structural region 16. Such an expression is formed in the edge section 10.a in FIG. Optionally, it is also possible here to design the second insulation structure 11.2 laterally over the end face of the carrier substrate 11, at least partially covering it.
Grundsätzlich lässt sich die zweite Isolationsstruktur 11.2 mittels einer Dispensvorrichtung 200 aus einem dispensbaren Material auf der ersten Isolationsstruktur 11 .1 ausbilden. Dabei folgt die Dispensvorrichtung 200 entsprechend dem festgelegten Verlaufsabschnitten 11 .2a, 11 .2b, 11 .2c, 11 .2d, 11 .2e, 11 .2f der zweiten Isolationsstruktur 11 .2 unter Ausbildung einer zumindest einlagigen Dispensraupe. Zur Erreichung großer Gesamthöhen und -breiten der zweiten Isolationsstruktur 11.2 kann die Dispensraupe auch aus mehreren aufgetragenen Lagen des dispensbaren Materials erzeugt werden. Eine alternative Fertigungsmöglichkeit zur Erzeugung der zweiten Isolationsstruktur 11 .2 ist mittels eines Spritzgussprozesses gegeben. Hierfür wird der unbestückte oder der bereits teil- oder vollständig mit elektrischen Bauelementen 90 bestückte Schaltungsträger 10 in ein Spritzgusswerkzeug 300 eingelegt, wobei das Spritzgusswerkzeug 300 eine zur festgelegten zweiten Isolationsstruktur 11.2 komplementäre Formgebung als umfasste Kavitäten aufweist. Indem spritzbares Material in das Werkzeug 300 eingespritzt wird, bis die Kavitäten vollständig vom Material ausgefüllt sind, wird die zweite Isolationsstruktur 11.2 nach einem Verfestigen des Materials durch eine Abformung der Kavitäten erhalten. In principle, the second insulation structure 11.2 can be formed from a dispensable material on the first insulation structure 11.1 using a dispensing device 200. The dispensing device 200 follows the defined sections 11.2a, 11.2b, 11.2c, 11.2d, 11.2e, 11.2f of the second insulation structure 11.2, forming a dispensing bead with at least one layer. To achieve large overall heights and widths of the second insulation structure 11.2, the dispensing bead can also be produced from several applied layers of the dispensable material. An alternative manufacturing option for producing the second insulation structure 11.2 is provided by means of an injection molding process. For this purpose, the unpopulated circuit carrier or the one already partially or completely populated with electrical components 90 10 is placed in an injection molding tool 300, wherein the injection molding tool 300 has a shape complementary to the defined second insulation structure 11.2 as enclosed cavities. By injecting injectable material into the tool 300 until the cavities are completely filled with material, the second insulation structure 11.2 is obtained after the material has solidified by molding the cavities.
Bevorzugt ist die elektrische Vorrichtung 100 ein Elektronikmodul für eine Hochvoltanwendung, wobei zumindest Hochvoltbereiche auf dem Schaltungsträger zusätzlich von der zweiten Isolationsstruktur 11.2 umrahmt sind. The electrical device 100 is preferably an electronic module for a high-voltage application, with at least high-voltage areas on the circuit carrier additionally being framed by the second insulation structure 11.2.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Elektrische Vorrichtung (100) mit zumindest einem Schaltungsträger (10) umfassend ein Trägersubstrat (11) aus einem elektrischen Isolationsmaterial (12), wobei auf zumindest einer Außenfläche des Schaltungsträgers (10) eine elektrische Leiterstruktur (15) ausgebildet ist mit Strukturbereichen (16), die durch eine aus dem Isolationsmaterial (12) des Trägersubstrates (11) wirksamen ersten Isolationsstruktur (11 .1) elektrisch voneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Isolationsstruktur (11 .1 ) zumindest bereichsweise eine dammartige zweite Isolationsstruktur (11 .2) angeordnet ist, welche zumindest einen elektrisch isolierten Strukturbereich (16, 16.a1) und/oder zumindest eine Gruppe von mindestens zwei angrenzenden elektrisch isolierten Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) der Leiterstruktur (15) mit einem jeweils geschlossenen Dammverlauf umrahmt und dabei auf Seiten der Außenfläche des Schaltungsträgers (10) jeweils über die Fläche des zumindest einen bzw. der mehreren umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) absteht. 1 . Electrical device (100) with at least one circuit carrier (10) comprising a carrier substrate (11) made of an electrical insulation material (12), wherein an electrical conductor structure (15) is formed on at least one outer surface of the circuit carrier (10) with structure regions (16) which are electrically insulated from one another by a first insulation structure (11.1) made of the insulation material (12) of the carrier substrate (11), characterized in that a dam-like second insulation structure (11.2) is arranged at least in regions on the first insulation structure (11.1), which surrounds at least one electrically insulated structure region (16, 16.a1) and/or at least one group of at least two adjacent electrically insulated structure regions (16, 16.b1, 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3) of the conductor structure (15) with a closed dam profile and in this case on sides the outer surface of the circuit carrier (10) protrudes beyond the surface of the at least one or more framed structural regions (16).
2. Elektrische Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Strukturbereich (16, 16.a1) oder die zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) als ein Hochvoltbereich der elektrischen Vorrichtung (100) ausgebildet ist/sind, bevorzugt mit einem Hochvoltbereich >400 V, insbesondere mit einem Hochvoltbereich > 600 V, beispielsweise mit einem Hochvoltbereich >800 V. 2. Electrical device (100) according to claim 1, characterized in that the at least one closed-framed structural region (16, 16.a1) or the at least one closed-framed group of at least two structural regions (16, 16.b1, 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3) is/are designed as a high-voltage region of the electrical device (100), preferably with a high-voltage range >400 V, in particular with a high-voltage range >600 V, for example with a high-voltage range >800 V.
3. Elektrische Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11 .2) zumindest im Bereich des zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiches (16, 16.a1) und/oder der zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Gruppe von mindestens zwei Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) die Fläche/-n mit 1 - 10 mm überragt, bevorzugt mit 1 ,5 - 6 mm überragt Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Strukturbereich (16, 16.a1) und/oder die zumindest eine geschlossen umrahmt umfasste Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) einen kleinsten Abstand zu nächstbenachbarten Strukturbereichen (16) von <= 7 mm, bevorzugt von <= 5 mm, insbesondere von <=3,5 mm aufweist/aufweisen. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) bis an den zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereich (16, 16.a1 ) und/oder bis an zumindest einen oder alle Strukturbereiche (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) der zumindest einen geschlossen umrahmt umfassten Gruppe von mindestens zwei Strukturbereichen und/oder bis an zumindest einen, insbesondere alle nächst benachbarten Strukturbereiche (16) zumindest eines der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) reicht Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) einen Randbereich zumindest eines oder aller der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) und/oder zumindest eines oder aller zu diesem/-n nächst benachbarten Strukturbereiche (16) flächig überdeckt, insbesondere mit einer Überdeckungsbreite von bis zu mindestens 1 mm, bevorzugt von bis zu 2 mm von einer Randkontur des jeweiligen Strukturbereiches. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (11) auf der der Leiterstruktur (15) zugewandten Seite eben abschließt und nächst benachbarte Strukturbereiche (16) jeweils mit einem bis zur Substratfläche (11 a, 11 b) reichenden Graben (18) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die zweite Isolationsstruktur (11 .2) über einen entsprechenden Abschnitt hinweg innerhalb eines jeweiligen Grabens (18) verläuft, welcher an zumindest einen der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) grenzt. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest eines einem Rand (1 Of) des Schaltungsträgers nächst zugewandten Strukturbereichs (16) die zweite Isolationsstruktur (11.2) in zueinander be- abstandeten zwei Randabschnittspunkte (f1 , f2) mündet. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der geschlossen umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) bis auf einen Abstand von <7 mm, bevorzugt < 5 mm, insbesondere < 3 mm bis zu einem Randabschnitt des Schaltungsträgers (10) reicht, wobei ein korrespondierender Teilabschnitt der zweiten Isolationsstruktur (11 .2) bis an diesen Randabschnitt des Schaltungsträgers (10) reicht und/oder von diesem absteht, insbesondere mit einem Überstandmaß von bis zu 10 mm, beispielsweise von bis zu 5 mm. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) mehrere geschlossen umrahmte Strukturbereich (16) und/oder geschlossen umrahmte Gruppen von mindestens zwei Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3), insbesondere in einem Strukturverbund (B, C, D, F) aneinander angrenzend, aufweist. Elektrische Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) zumindest einen Strukturbereich (16) oder eine Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen (16) und zumindest einen weiteren Strukturbereich (16) oder eine weitere Gruppe von zumindest zwei Strukturbereichen (16) jeweils ineinander verschachtelt geschlossen umschließt. Verfahren zur Ausbildung einer elektrischen Vorrichtung (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen zumindest eines Schaltungsträger (10) umfassend ein Trägersubstrat (11) aus einem elektrischen Isolationsmaterial (12), wobei auf zumindest einer Außenfläche des Schaltungsträgers (10) eine elektrische Leiterstruktur (15) ausgebildet ist mit Strukturbereichen (16), die durch eine aus dem Isolationsmaterial (12) des Trägersubstrates (11) wirksamen ersten Isolationsstruktur (11.1) elektrisch voneinander isoliert sind, b) Zumindest bereichsweise Anordnen einer zweiten dammartigen Isolationsstruktur (11 .2) auf der ersten Isolationsstruktur (11 .1), wobei zumindest ein elektrisch isolierter Strukturbereich (16, 16.a1) und/oder zumindest eine Gruppe von mindestens zwei angrenzenden elektrisch isolierten Strukturbereichen (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1 , 16.c2, 16.c3) der Leiterstruktur (15) mit einem jeweils geschlossenen Dammverlauf umrahmt wird/werden, derart, dass auf Seiten der Außenfläche des Schaltungsträgers (10) die zweite Isolationsstruktur (11 .2) jeweils über die Fläche des zumindest einen bzw. der mehreren umrahmt umfassten Strukturbereiche (16) absteht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) mittels eines Dispensprozesses als zumindest einlagig aufgetragene Dispensraupe ausgebildet wird oder mittels eines Spritzgussprozesses, insbesondere einem Transfer Molding oder einem Direct Injection Molding, als Abformung eines Spritzgusswerkzeuges (300) ausgebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolationsstruktur (11.2) vor einem elektrischen Kontaktieren der Leiterstruktur (15) mit zumindest einem elektrischen Bauelement (90) ausgebildet wird. 3. Electrical device (100) according to claim 1 or 2, characterized in that the second insulation structure (11.2) at least in the area of the at least one closed-framed structural area (16, 16.a1) and/or the at least one closed-framed group of at least two structural areas (16, 16.b1, 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3) projects beyond the surface(s) by 1 - 10 mm, preferably by 1.5 - 6 mm. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least a closed framed structural region (16, 16.a1) and/or the at least one closed framed group of at least two structural regions (16, 16.b1, 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3). has/have the smallest distance to the next adjacent structural areas (16) of <=7 mm, preferably of <=5 mm, in particular of <=3.5 mm. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) extends up to the at least one closed-framed structural region (16, 16.a1) and/or up to at least one or all structural regions (16, 16.b1, 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3) of the at least one closed-framed group of at least two structural regions and/or up to at least one, in particular all the next adjacent structural regions (16) of at least one of the The closed-framed structural regions (16) are sufficient. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) has an edge region of at least one or all of the closed-framed structural regions (16) and/or at least one or all to this/n next adjacent structural areas (16) are covered flat, in particular with a coverage width of up to at least 1 mm, preferably up to 2 mm from an edge contour of the respective structural area. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier substrate (11) is flat on the side facing the conductor structure (15) and the next adjacent structural regions (16) are each arranged at a distance from one another with a trench (18) extending up to the substrate surface (11a, 11b), wherein the second insulation structure (11.2) extends over a corresponding section within a respective trench (18), which borders on at least one of the closed-framed structural regions (16). Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of at least one structural region (16) facing an edge (1 Of) of the circuit carrier, the second insulation structure (11.2) in two edge section points (f1, f2) spaced apart from one another ) ends. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the closed framed structural regions (16) up to a distance of <7 mm, preferably <5 mm, in particular <3 mm to an edge section of the circuit carrier ( 10), whereby a corresponding section of the second insulation structure (11.2) extends to this edge section of the circuit carrier (10) and/or protrudes from it, in particular with a projection dimension of up to 10 mm, for example up to 5 mm. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) has a plurality of closed-framed structural regions (16) and/or closed-framed groups of at least two structural regions (16, 16.b1, 16.b2, 16 .c1, 16.c2, 16.c3), in particular in a structural composite (B, C, D, F) adjacent to one another. Electrical device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) has at least one structural region (16) or a group of at least two structural regions (16) and at least one further Structural area (16) or a further group of at least two structural areas (16) each nested inside each other and closed. Method for forming an electrical device (100), in particular according to one of the preceding claims, with the following method steps: a) providing at least one circuit carrier (10) comprising a carrier substrate (11) made of an electrical insulating material (12), on at least one outer surface of the circuit carrier (10), an electrical conductor structure (15) is formed with structural regions (16) which are electrically insulated from one another by a first insulation structure (11.1) made of the insulating material (12) of the carrier substrate (11), b) arranging one at least in certain areas second dam-like insulation structure (11.2) on the first insulation structure (11.1), wherein at least one electrically insulated structural region (16, 16.a1) and / or at least one group of at least two adjacent electrically insulated structural regions (16, 16.b1 , 16.b2, 16.c1, 16.c2, 16.c3) of the conductor structure (15) is/are framed with a closed dam course in such a way that the second insulation structure (11. 2) each protrudes beyond the surface of the at least one or more framed structural regions (16). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) is formed by means of a dispensing process as a dispensing bead applied at least in one layer or by means of an injection molding process, in particular transfer molding or direct injection molding, as a molding of an injection molding tool (300). becomes. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulation structure (11.2) is formed before electrical contacting of the conductor structure (15) with at least one electrical component (90).
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