DE4416403C2 - Cooling device for a printed circuit board and method for producing such a cooling device - Google Patents
Cooling device for a printed circuit board and method for producing such a cooling deviceInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für eine Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Her stellen einer solchen Kühlvorrichtung.The invention relates to a cooling device for a printed circuit board according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method for the manufacture provide such a cooling device.
Bei Leiterplatten der gattungsgemäßen Art, die oftmals auch als "Platinen" oder als "gedruckte Schaltungen" be zeichnet werden, sind zumindest auf einer Seite der Leiter platte gedruckte Leiterbahnen ausgebildet, die das jeweils gewünschte Verdrahtungsmuster bilden. Hierdurch ist es mög lich, auf einer oder ggf. auch auf beiden Seiten der Lei terplatte eine Vielzahl elektronischer Festkörperbauelemen te in Form von Widerständen, Kondensatoren, Transistoren oder integrierten Schaltungen anzuordnen und diese durch Löten mit der Leiterplatte zu verbinden, so daß eine elek trische Schaltungsbaugruppe gebildet wird, die die er wünschte Schalt- oder Steuerungsfunktion ausführt. Das Festlöten erfolgt üblicherweise dadurch, daß Anschlußstifte des betreffenden Bauelements in eine Bohrung der Leiter platte eingesteckt und an einer dort vorgesehenen Lötöse angelötet werden. Bei einer in SMD-Technik ("Surface moun ted device") bestückten Leiterplatte werden die entspre chenden SMD-Bauelemente hingegegen unmittelbar an der Be stückungsseite festgelötet, so daß die Notwendigkeit von Befestigungslöchern entfällt. Bei einem besonders komplexen Verdrahtungsmuster ist es im übrigen manchmal notwendig, eine aus mehreren Schichten bestehende oder sogenannte Mul tilayer-Platine zu verwenden; auch hier ist die erfindungs gemäße Kühlvorrichtung verwendbar.With circuit boards of the generic type, which often also as "circuit boards" or as "printed circuits" are at least on one side of the ladder printed printed circuit boards, each of which Form the desired wiring pattern. This makes it possible Lich, on one or possibly on both sides of the lei a variety of electronic solid-state devices te in the form of resistors, capacitors, transistors or arrange integrated circuits and this through Solder to connect to the circuit board, so that an elec trical circuit assembly is formed, which he desired switching or control function. The Brazing is usually done by connecting pins of the component in question in a hole in the conductor inserted and on a soldering eye provided there be soldered on. When using SMD technology ("Surface moun ted device ") populated PCB will be the corresponding appropriate SMD components, however, directly on the Be soldered piece side, so the need of Mounting holes are omitted. With a particularly complex Incidentally, wiring patterns are sometimes necessary a Mul consisting of several layers to use tilayer board; here too is the fiction appropriate cooling device can be used.
Infolge der immer mehr ansteigenden Packungsdichte mo derner Leiterplatten bereitet die von den jeweiligen elek tronischen Bauelementen entwickelte Wärme in zunehmendem Maße Probleme, da eine örtliche Überhitzung einzelner Bau elemente und eine hieraus ggf. resultierende Zerstörung des betreffenden Bauelements bzw. der Leiterplatte verhindert werden muß. Ein besonderes Problem stellt die Wärmeentwick lung im übrigen dann dar, wenn auf der Leiterplatte auch Leistungshalbleiter angeordnet sind, die zum Schalten gro ßer Ströme verwendet werden. In beiden Fällen muß daher durch eine geeignete Kühlvorrichtung dafür gesorgt werden, daß die entwickelte Wärme sicher und zuverlässig von den elektronischen Bauelementen und der Leiterplatte abgeführt wird.As a result of the ever increasing packing density mo The other circuit boards are prepared by the respective elec tronic components increasingly developed heat Dimensions problems due to local overheating of individual buildings elements and any resulting destruction of the concerned component or the circuit board prevented must become. The development of heat poses a particular problem ment otherwise, if on the circuit board too Power semiconductors are arranged, which are great for switching currents can be used. In both cases, therefore be ensured by a suitable cooling device, that the heat developed is safe and reliable from the electronic components and the printed circuit board becomes.
Eine bekannte Kühlvorrichtung zur Lösung dieses Pro blems besteht aus einer in die Leiterplatte eingebetteten Metallplatte, die gleichsam einen metallischen Kern der Leiterplatte bildet; dieser metallische Kern, der z. B. an den Rändern mit weiteren Metallteilen zur Wärmeabfuhr ver bunden sein kann, liegt aufgrund der geringen Dicke der an deren Schichten der Leiterplatten in unmittelbarer Nähe der eingelöteten Bauelemente und kann daher trotz des schlech ten thermischen Leitvermögens dieser Zwischenschichten die von den Bauelementen entwickelte Wärme aufnehmen. Ein Nach teil dieses bekannten Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Herstellungskosten äußerst hoch sind, zumal in aufwen diger Weise dafür gesorgt werden muß, daß der metallische Kern keine ungewollten Kurzschlüsse hervorruft; eine zu diesem Zweck vorgenommene Isolation wird beispielsweise durch ein Wirbelsinterverfahren, eine Kernlaminierung oder durch eine Porzellan-, elektrostatische, elektrophoretische oder Tauchbeschichtung erreicht. Eine in der DE 37 37 889 A1 beschriebene Variante dieser bekannten Kühlvorrichtung, bei der die metallische Platte durch thermisch leitende Füllstoffe ersetzt ist, leidet ebenfalls an den sehr hohen Herstellungskosten. A known cooling device to solve this pro blems consists of an embedded in the circuit board Metal plate, as it were a metallic core of the PCB forms; this metallic core, the z. B. on ver the edges with other metal parts for heat dissipation can be bound, is due to the small thickness of the the layers of the circuit boards in the immediate vicinity of the soldered components and can therefore despite the bad th thermal conductivity of these intermediate layers absorb heat developed by the components. A night part of this known method, however, is that the manufacturing costs are extremely high, especially in expenses must be ensured that the metallic Core does not cause unwanted short circuits; one too isolation made for this purpose, for example by a vortex sintering process, a core lamination or through a porcelain, electrostatic, electrophoretic or dip coating achieved. One in DE 37 37 889 A1 described variant of this known cooling device, in which the metallic plate by thermally conductive Fillers replaced, also suffers from the very high Manufacturing costs.
Als Alternative zu den beiden vorgenannten Kühlvorrich tungen wurde bereits vorgeschlagen, die der bestückten Seite der Leiterplatte abgewandte Seite (d. h. die Unter seite) in engen Kontakt mit einem flächigen Kühlkörper zu bringen. So wird beispielsweise in der DE 42 26 168 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe be schrieben, bei dem die Unterseite über einen Wärmeleitkle ber mit dem Kühlkörper verbunden ist; eine ähnliche Kühlan ordnung ist aus der DE 34 44 699 A1 bekannt. In diesem Zu sammenhang ist es weiterhin bekannt, eine Vorimprägnierung (ein sogenanntes "Prepreg") der zu beklebenden Unterseite der Leiterplatte vorzusehen. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß der Klebstoff die Wärmeüber tragung behindern kann; zur Vermeidung dieses Nachteils wird daher in der DE 39 32 213 A1 vorgeschlagen, unter dem Ort der jeweils die größte Wärme erzeugenden Bauelemente eine Aussparung im Kühlkörper vorzunehmen, die mit einer wärmeleitenden Paste aufgefüllt wird. Beiden bekannten Kühlvorrichtungen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß der (meist aus Aluminium bestehende) Kühlköper in seiner Herstellung sehr aufwendig und demgemäß entsprechend teuer ist. Darüber hinaus kann die Bestückung der Leiterplatte, nur einseitig erfolgen, so daß der Einsatzbereich entspre chend eingeschränkt ist.As an alternative to the two cooling devices mentioned above has already been proposed, that of the assembled Side of the PCB facing away (i.e. the sub side) in close contact with a flat heat sink bring. For example, in DE 42 26 168 A1 Method for manufacturing an electronic assembly wrote, in which the bottom over a thermal adhesive connected to the heat sink; a similar refrigerator Order is known from DE 34 44 699 A1. In this To context, it is still known, a pre-impregnation (a so-called "prepreg") of the underside to be glued the circuit board. These known arrangements have the disadvantage, however, that the adhesive transfers the heat can hinder carrying; to avoid this disadvantage is therefore proposed in DE 39 32 213 A1, under which Location of the components that generate the greatest heat make a recess in the heat sink with a thermally conductive paste is filled. Known to both However, cooling devices have the disadvantage in common that the (mostly made of aluminum) heat sink in its Manufacturing very complex and accordingly expensive is. In addition, the assembly of the circuit board, only be done on one side, so that the area of application corresponds is limited.
In der EP 0 324 890 A1 ist eine sogenannte gedruckte Schaltungsplatte beschrieben, bei der nicht nur die Leiter bahnen, sondern auch die elektronischen Bauelemente selbst als gedruckte Teile ausgebildet werden; diese bekannte Schaltungsplatte entspricht somit einer Art Dünnfilmschal tung. Um zu erreichen, daß die hergestellten elektronischen Dünnfilmelemente geschützt sind, wird bei dieser bekannten Dünnfilmschaltung über der gesamten Oberfläche ein dünner isolierender Film ausgebildet, der anschließend mit einem dünnen wärmeleitenden Film bedeckt wird, um die Wärmeabfuhr zu verbessern. Bei der von der Erfindung unter Schutz ge stellten gattungsgemäßen Leiterplatte werden hingegen fer tige elektronische Festkörperbauelemente angelötet, so daß der prinzipielle Aufbau und die wesentlichen Herstellungs schritte mit denen dieser bekannten Dünnfilmschaltung nicht vergleichbar sind. EP 0 324 890 A1 describes a so-called printed one Circuit board described in which not only the conductor but also the electronic components themselves be formed as printed parts; this known Circuit board thus corresponds to a kind of thin film scarf tung. To ensure that the manufactured electronic Thin film elements are protected, is known in this Thin film circuit across the entire surface a thinner insulating film, which is then covered with a thin heat conductive film is covered to reduce heat dissipation to improve. When ge by the invention under protection Generic printed circuit board, however, are fer term electronic solid-state components soldered so that the basic structure and the essential manufacturing steps with those of this known thin film circuit are comparable.
Darüber hinaus wird in der DE 30 03 373 A1 eine Leiterplatte beschrieben, die auf ihrer Rückseite eine wärmeleitende, isolierende Schicht aufweist. Diese Schicht aus einem elastomeren Material oder Kunstharz dient dazu, einen Zwischenraum zwischen den Bauteilen auf der Leiterplatte und einem metallischen Körper zu überbrücken, um einen Wärmetransport von den Bauteilen mittels des metallischen Körpers zu erzeugen.In addition, a printed circuit board is described in DE 30 03 373 A1 has a heat-conducting, insulating layer on its back. This layer out an elastomeric material or synthetic resin is used to create a gap between to bridge the components on the circuit board and a metallic body generate a heat transfer from the components by means of the metallic body.
Die DE 42 37 870 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Steuergeräts. Eine Leiterplatte wird mittels Abdeckhauben oder einem Lacküberzug abgedeckt und danach mit einem Schaumstoff Material umgeben, um sie vor mechanischer Beanspruchung, Nässe oder Beschädigung zu schützen. Durch die obengenannten Maßnahmen wird die Wärmeabfuhr begrenzt. Als Lösung dieses Problems wird angegeben, die Bauteile geeignet zu positionieren und einen Kühlkörper zu verwenden.DE 42 37 870 A1 describes a method for producing a control device. A circuit board is covered with a cover or a varnish and then surrounded with a foam material to keep them from mechanical Protect stress, moisture or damage. Through the above Measures limit heat dissipation. As a solution to this problem specified to position the components appropriately and to use a heat sink.
In gleicher Weise beschreibt die US 39 19 602 daß eine Schicht aus Silikongummi, synthetischem Harz oder einem anderen Material als eine Schicht zum Schutz von Halbleitereinheiten, die ohne Gehäuse auf einer Leiterplatte angebracht sind, verwendet wird. Es findet sich aber kein Hinweis auf Maßnahmen zur Wärmeableitung von Bauteilen auf einer Leiterplatte.In the same way, US 39 19 602 describes that one layer Silicone rubber, synthetic resin or other material as a layer for Protection of semiconductor devices that are mounted on a circuit board without a housing, is used. However, there is no reference to measures for heat dissipation of components on a circuit board.
In der US 43 26 238 wird eine Leiterplatte offenbart, die in einem Spalt zwischen einem Halbleitersubstrat und einem elektronischen Bauelement ein eingefülltes Harz aufweist. Zusätzlich wird das Bauelement mit einer eben solchen Schicht umhüllt, die zum Schutz des Bauteils dient. Zwischen dem in den Spalt gefüllten Harz und dem Schaltungssubstrat befindet sich eine thermisch leitende Schicht, die ein Metall aufweist, welches ein fein verteiltes Pulver sein kann. Das in den Spalt gefüllte Harz stellt eine Wärmebrücke von einem Bauteil auf der Leiterplatte zu einer auf dem Schaltungssubstrat liegenden Metallschicht dar.In US 43 26 238 a circuit board is disclosed, which is in a gap between a semiconductor substrate and an electronic component, a filled resin having. In addition, the component is coated with a layer of the same type serves to protect the component. Between the resin filled in the gap and the Circuit substrate is a thermally conductive layer that is a metal has, which can be a finely divided powder. The resin filled in the gap provides a thermal bridge from one component on the circuit board to one on the Circuit substrate lying metal layer.
In der US 51 61 092 wird schließlich eine Vorrichtung zur Wärmeableitung von einer Leiterplatte beschrieben, die aus einer metallischen Platte besteht, auf der ein elastomerer Stoff aufgebracht ist. Die Platte wird so an der Anschlußseite (Lötseite) einer bestehenden Leiterplatte befestigt, daß die Anschlüsse der Bauelemente in den elastomeren Stoff ragen, die dahinter befindliche Metallplatte jedoch nicht berühren. Somit wird eine thermische Kupplung des Bauteils mit der Metallplatte über den elastomeren Stoff durchgeführt.In US 51 61 092 a device for heat dissipation is finally from described a printed circuit board, which consists of a metallic plate on which a elastomeric material is applied. The plate is thus on the connection side (solder side) an existing circuit board attached that the connections of the components in the protruding elastomeric fabric, but do not touch the metal plate behind it. A thermal coupling of the component with the metal plate is thus carried out over the elastomeric fabric performed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvor richtung für eine Leiterplatte der im Oberbegriff des An spruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die sich durch äu ßerst günstige Herstellungskosten auszeichnet, eine hervor ragende Wärmeabfuhr sicherstellt und darüber hinaus ein breites Anwendungsgebiet der Leiterplatte ermöglicht. Wei terhin soll ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Kühlvorrichtung angegeben werden.The invention has for its object a Kühlvor direction for a printed circuit board in the preamble of the An Proverb 1 specified to create, which is characterized by äu very low manufacturing costs, one ensures excellent heat dissipation and beyond broad application area of the printed circuit board. Wei Furthermore, a method for producing such Cooling device can be specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung mit dem im Kennzeichungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen und hinsichtlich des Verfahrens mit den im Kennzeichungsteil des Anspruchs 8 angegebe nen Verfahrensschritten gelöst.This object is achieved according to the Device with the in the characterizing part of claim 1 specified measures and with regard to the procedure indicated in the characterizing part of claim 8 NEN procedural steps solved.
Von der Erfindung wird demgemäß vorgeschlagen, als Kühlvorrichtung ausschließlich eine aus thermisch leitendem und vorzugs weise elektrisch isolierendem Kunststoff gebildete Be schichtung vorzusehen. Eine derartige Beschichtung ist sehr preiswert, da sie gemäß der in den Ansprüchen 6 und 7 ange gebenen Weiterbildung der Erfindung z. B. aus einer duropla stischen oder thermoplastischen Vergußmasse aus einem Epyxidharz-, Polyamid- oder Polyurethan-Basismaterial be stehen kann, in dem Aluminium-, Aluminiumoxid- oder auch Aluminiumhydroxid-Partikel als Füllstoff enthalten sind, die beispielsweise rund geformt sind; derartige Kunststoffe sind im Handel sehr günstig erhältlich, so daß die Gesamt kosten der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wesentlich ge ringer anzusetzen sind als die der herkömmlichen Kühlvor richtungen, bei denen ein bearbeiteter Metall-Kühlkörper verwendet wird. Da sich die erfindungsgemäße Beschichtung in nahezu beliebiger Dicke auftragen läßt, kann trotz der im Vergleich zu Aluminium geringeren Wärmeleitfähigkeit ei ne hohe und für die wesentlichen Anwendungsfälle in der Re gel stets ausreichende Wärmeableitung erzielt werden, wie auch mit Versuchen bestätigt werden konnte. Da insbesondere bei Verwendung einer elektrisch isolierenden Beschichtung ein nahezu beliebiger Auftrag der Vergußmasse möglich ist, kann die Leiterplatte an beliebigen Stellen und insbeson dere auch an der Bestückungsseite erfolgen; selbst bei zweiseitig bestückten Leiterplatten kann das Prinzip der Erfindung somit problemlos angewandt werden.The invention accordingly proposes that Cooling device only one made of thermally conductive and preferred as electrically insulating plastic Be formed to provide stratification. Such a coating is very inexpensive since they are according to the claims 6 and 7 existing training of the invention z. B. from a duropla tical or thermoplastic potting compound from one Epoxy resin, polyamide or polyurethane base material can stand in the aluminum, alumina or Aluminum hydroxide particles are contained as filler, which are, for example, round in shape; such plastics are commercially available very cheap, so that the total cost of the cooling device according to the invention significantly ge are to be set lower than that of conventional cooling devices directions where a machined metal heat sink is used. Since the coating according to the invention can be applied in almost any thickness, despite the lower thermal conductivity compared to aluminum ne high and for the essential applications in the Re sufficient heat dissipation can always be achieved, such as could also be confirmed with tests. Because in particular when using an electrically insulating coating almost any application of the sealing compound is possible, can the PCB at any place and in particular which also take place on the component side; even at the principle of the Invention can thus be applied without problems.
Die mit der Erfindung erzielbare Flexibilität zeigt sich z. B. darin, daß es ohne weiteres möglich ist, die Be schichtung aus mehreren, nur partiell auf eine oder beide Oberflächen der Leiterplatte und vorzugsweise mittels eines Aufspritzverfahrens aufgebrachten Beschichtungsteilberei chen zu bilden, wobei es sich beispielsweise empfiehlt, je weilige wärmeerzeugende elektronische Bauelemente in den Beschichtungsteilbereichen einzubetten.The flexibility achievable with the invention shows z. B. in the fact that it is easily possible, the Be stratification of several, only partially on one or both Surfaces of the circuit board and preferably by means of a Coating parts applied to the spraying process Chen form, where it is recommended, for example, each some heat-generating electronic components in the Embed part of the coating.
Mittels des ge nannten Aufspritzverfahrens ist diese selektive Beschich tung problemlos und auch preiswert durchführbar.By means of the ge called spraying process is this selective coating can be carried out easily and inexpensively.
Die Erfindung gestattet es nach der Lehre des Anspruchs 4 darüber hinaus, diese Beschichtungsteilbereiche derart anzuordnen, daß die Leiterplatte nach der Ausbildung der Beschichtungsteilbereiche mit den elektronischen Bauelemen ten bestückt und verlötet werden kann. Damit besteht also auch die Möglichkeit, trotz der bereits vorhandenen Kühl vorrichtung eine Montage oder einen Austausch von Bauele menten zum Zwecke der Reparatur vorzunehmen, falls dies ge wünscht ist. The invention allows it according to the teaching of the claim 4 moreover, these coating subareas to arrange that the circuit board after training the Coating subareas with the electronic components can be assembled and soldered. So there is also the possibility, despite the existing cooling device assembly or replacement of components to carry out repairs if this is necessary wishes.
Andererseits liegt ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung gemäß Anspruch 5 darin, die Beschichtung dadurch zu bilden, daß die mit den elektronischen Bauelementen be reits bestückte Leiterplatte teilweise oder vollständig in den thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Kunst stoff eingegossen wird. Diese Variante der Erfindung bietet sich insbesondere dann an, wenn eine möglichst umfassende Wärmeableitung gewünscht ist. Weitere Kennzeichen dieser Variante der Erfindung sind die unter Umständen noch preis wertere Herstellung (Verwendung einer Gießform, Eingießen der Leiterplatte in eine bereits vorhandene Ausnehmung ei nes Geräts) sowie die vollständige Kapselung, die auch ei nen Schutz gegen Umwelteinflüsse wie insbesondere Wasser und dergleichen bietet; nachteilig gegenüber den anderen Varianten ist allerdings die erschwerte Reparatur bzw. der beim Austausch einzelner Bauelemente erforderliche Abtrag der Beschichtung.On the other hand, there is an essential point of view Invention according to claim 5 therein, the coating thereby to form that be with the electronic components PCB already partially or completely in the thermally conductive and electrically insulating art fabric is poured. This variant of the invention offers especially when a comprehensive Heat dissipation is desired. Other characteristics of this Variations of the invention are under certain circumstances still price further production (use of a casting mold, pouring the circuit board into an already existing recess device) as well as the complete encapsulation, which is also ei Protection against environmental influences such as water in particular and the like; disadvantageous to the others Variants, however, is the more difficult repair or removal required when replacing individual components the coating.
Wesentliche Verfahrensschritte zum Herstellen der er findungsgemäßen Beschichtung sind Gegenstand der Verfah rensansprüche.Essential process steps for making the he Coating according to the invention are the subject of the process claims.
Die Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand der Be schreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the Be description of exemplary embodiments with reference to the drawing explains in more detail. Show it:
Fig. 1 anhand eines schematischen Querschnitts ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 1 based on a schematic cross section of a first embodiment of the invention;
Fig. 2 anhand eines schematischen Querschnitts ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 2 is based on a schematic cross-section of a second embodiment of the invention; and
Fig. 3 anhand eines schematischen Querschnitts ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 with reference to a schematic cross-section of a third embodiment of the invention;
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Leiterplatte 2 noch nicht mit den vorgesehenen elektroni schen Bauelementen bestückt. Diese werden an einem mittle ren Bereich der Leiterplatte 2, der durch Bohrungen zum Einstecken dieser Bauelemente schematisch angedeutet ist, durch Einlöten befestigt. Außerhalb dieses mittleren Be reichs ist eine Beschichtung 1 aus thermisch leitendem Kunststoff vorgesehen, die durch dosiertes Aufspritzen, d. h. durch eine sogenannte Dosiertechnik, aufgebracht wird. Diese Beschichtung kann eine im Vergleich zur Leiterplatte durchaus beträchtliche Dicke aufweisen, so daß eine gute Wärmeableitung gewährleistet ist. Da die Beschichtung 1 keines der später montierten Bauelemente berührt, ist es u. U. möglich, auf die Verwendung eines elektrisch isolie renden Kunststoffs für die Beschichtung 1 zu verzichten. Wenn sich jedoch auf dem von der Beschichtung 1 bedeckten Oberflächenbereich Leiterbahnen befinden, sollte zur Ver meidung eines Kurzschlusses gleichwohl ein elektrisch iso lierender Kunststoff verwendet werden.In the embodiment shown in Fig. 1, a circuit board 2 is not yet equipped with the intended electronic components. These are attached to a central region of the circuit board 2 , which is indicated schematically by holes for inserting these components, by soldering. Outside of this middle loading area, a coating 1 made of thermally conductive plastic is provided, which is applied by metered spraying, ie by a so-called metering technique. This coating can have a considerable thickness compared to the printed circuit board, so that good heat dissipation is ensured. Since the coating 1 does not touch any of the components assembled later, it is u. U. possible to do without the use of an electrically insulating plastic for coating 1 . However, if there are conductor tracks on the surface area covered by the coating 1 , an electrically insulating plastic should nevertheless be used to avoid a short circuit.
Der besondere Vorteil dieses ersten Ausführungsbei spiels liegt darin, daß trotz der erfindungsgemäßen Be schichtung 1 ein Austausch von Bauelementen im Falle einer Reparatur jederzeit problemlos möglich ist.The particular advantage of this first Ausführungsbei, game is that despite the inventive coating Be one replacement of components in case of repair possible at any time is.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel wird die Leiterplatte 2 zunächst mit den vorgesehenen elek tronischen Bauelementen 3 bestückt, worauf die Beschichtung 1 durch Aufspritzen oder Vergießen derart aufgebracht wird, daß sämtliche Bauteile 3 oder zumindest diejenigen mit der größten Wärmeentwicklung vollständig in der Beschichtung 1 eingebettet sind; die Wärme wird daher von diesen Bauele menten optimal abgeführt. Wie in der Fig. 2 schematisch an gedeutet ist, kann die Beschichtung 1 auch an der Untersei te partiell oder als vollständige Schicht vorgesehen wer den, um die Wärmeableitung noch zu verbessern. Es versteht sich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel ein elektrisch isolierender Kunststoff für die Beschichtung 1 verwendet werden muß.In the second embodiment shown in Fig. 2, the circuit board 2 is first equipped with the provided electronic components 3 , whereupon the coating 1 is applied by spraying or casting such that all components 3 or at least those with the greatest heat development completely in the coating 1 are embedded; the heat is therefore optimally dissipated from these components. As indicated schematically in FIG. 2, the coating 1 can also be partially or completely provided on the underside to improve the heat dissipation. It is understood that an electrically insulating plastic must be used for the coating 1 in this embodiment.
Gemäß Fig. 3 ist es schließlich auch möglich, die mit den Bauelementen 3 bereits fertig bestückte Leiterplatte 2 derart mit Kunststoffmaterial zu vergießen, daß eine Be schichtung 1 gebildet wird, die die Leiterplatte 2 samt den darauf befindlichen Bauelementen 3 im wesentlichen voll ständig umgibt. Wenn die Leiterplatte 2 in einer Ausnehmung 7 eines Geräts befestigt werden soll, ist die Ausbildung der Beschichtung 1 besonders einfach, da es dann nämlich genügt, die Leiterplatte 2 in der Ausnehmung 7 geeignet zu plazieren und anschließend die Ausnehmung 7 mit dem Kunst stoff aufzugießen; in diesem Fall wird mit der Erfindung der weitere Vorteil erzielt, daß die Befestigung der Lei terplatte 2 noch einfacher ist bzw. daß auf diese ganz ver zichtet werden kann.Referring to FIG. 3, it is finally also possible to cast the ready-fitted with the components 3 printed circuit board 2 in such a way with plastic material, that a Be coating 1 is formed, the circuit board 2 with the thereon components 3 substantially fully continuously surrounds. If the circuit board 2 is to be fastened in a recess 7 of a device, the formation of the coating 1 is particularly simple, since it is then sufficient to place the circuit board 2 in the recess 7 in a suitable manner and then pour the recess 7 with the plastic; In this case, the invention has the further advantage that the attachment of the Lei terplatte 2 is even easier or that this can be dispensed with entirely.
Selbstverständlich könnte es sich bei der Ausnehmung 7 auch um eine zum Herstellen einer vollständig umhüllten Leiterplatte vorgesehene Gußform handeln. Jedoch kann auch hier der Auftrag des Kunststoffs durch Aufspritzen erfol gen. Of course, the recess 7 could also be a casting mold provided for producing a completely encased printed circuit board. However, here too the application of the plastic can be achieved by spraying.
Die erfindungsgemäße Beschichtung 1 ist auch bei zwei seitig bestückten Leiterplatten und/oder bei in Multilayer technik hergestellten und/oder bei in SMD-Technik ("Surface mounted device") bestückten Leiterplatte problemlos anwend bar.The coating 1 according to the invention can also be used without problems in the case of two printed circuit boards and / or in multilayer technology and / or in SMD technology ("surface mounted device").
Als Kunststoffmaterial für die Beschichtung 1 wird bei spielsweise eine duroplastische oder thermoplastische Ver gußmasse verwendet, die aus einem Epyxidharz-, Polyurethan- oder auch Polyamid-Basismaterial besteht, in welchem z. B. Aluminium-, Aluminiumoxid- oder Aluminiumhydroxid-Partikel als Füllstoff enthalten sind; falls dies herstellungstech nisch möglich ist, sind diese Partikel vorzugsweise rund, obgleich auch eine unregelmäßige Gestalt zulässig ist. Ein derartiges Kunststoffmaterial zeichnet sich durch hohe Wär meleitfähigkeit aus und ist aufgrund des völligen Ein schlusses der vergleichsweise kleinen Aluminiumpartikel in dem Polyamid-Basismaterial dennoch elektrisch isolierend, so daß es in allen genannten Fällen problemlos und ohne die Gefahr von Kurzschlüssen verwendet werden kann. Wenn als Material für die eingeschlossenen Partikel Aluminiumoxid- oder Aluminiumhydroxid verwendet wird, ist die elektrische Leitfähigkeit dieser Partikel praktisch Null, so daß in je dem Fall eine hervorragende elektrische Isolation erzielbar ist. Auch die Spritz- und Gießfähigkeit eines solchen Mate rials ist hervorragend für die Zwecke der Erfindung geeig net.As a plastic material for the coating 1 , for example, a thermosetting or thermoplastic casting compound is used, which consists of an epoxy resin, polyurethane or polyamide base material, in which, for. B. aluminum, aluminum oxide or aluminum hydroxide particles are contained as a filler; if this is technically possible, these particles are preferably round, although an irregular shape is also permissible. Such a plastic material is characterized by high thermal conductivity and is due to the complete inclusion of the comparatively small aluminum particles in the polyamide base material is still electrically insulating, so that it can be used in all of the above cases without problems and without the risk of short circuits. If aluminum oxide or aluminum hydroxide is used as the material for the enclosed particles, the electrical conductivity of these particles is practically zero, so that excellent electrical insulation can be achieved in each case. The sprayability and pourability of such a material is excellent for the purposes of the invention.
Claims (13)
auf der Leiterplatte mindestens auf einer Seite ge druckte Leiterbahnen ausgebildet sind und sie eine Vielzahl elektronischer Festkörperbauelemente (3) auf weist, die durch Löten mit der Leiterplatte (2) verbun den sind, um eine elektrische Schaltungsbaugruppe zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlvorrichtung ausschließlich aus einer aus ther misch leitendem und elektrisch isolierendem Kunststoff gebildeten Beschichtung ausgebildet ist.1. Assembly, which has a circuit board and a Kühlvorrich device for the circuit board ( 2 ), wherein
printed conductor tracks are formed on the printed circuit board at least on one side and it has a plurality of electronic solid-state components ( 3 ) which are connected to the printed circuit board ( 2 ) by soldering to form an electrical circuit assembly,
characterized in that
the cooling device is formed exclusively from a coating formed from thermally conductive and electrically insulating plastic.
auf der Leiterplatte mindestens auf einer Seite ge druckte Leiterbahnen ausgebildet sind und sie eine Vielzahl elektronischer Festkörperbauelemente (3) auf weist, die durch Löten mit der Leiterplatte (2) verbun den sind, um eine elektrische Schaltungsbaugruppe zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Herstellung der Kühlvorrichtung ausschließlich auf eine oder beide Oberflächen der Leiterplatte (2) eine Be schichtung (1) aus thermisch leitendem und elektrisch isolierendem Kunststoff mindestens partiell aufgebracht wird.8. A method of manufacturing an assembly having a Lei terplatte and a cooling device for the circuit board ( 2 ), wherein
printed conductor tracks are formed on the printed circuit board at least on one side and it has a plurality of electronic solid-state components ( 3 ) which are connected to the printed circuit board ( 2 ) by soldering to form an electrical circuit assembly,
characterized in that
to produce the cooling device, a coating ( 1 ) made of thermally conductive and electrically insulating plastic is applied at least partially to one or both surfaces of the printed circuit board ( 2 ).
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