电子组合件制造技术

在电子组合件中，所述电子组合件包含：电路板(1)，其具有电导体轨迹(4)；至少一个电子电力组件(5)，其具有电连接器，且被安装于所述电路板(1)上使得其电连接器与所述电路板(1)的电导体轨迹(4)导电连接；散热片(2)，其用于将由所述电子电力组件(5)在操作中产生的热量消散到环境；和固定构件，所述电路板(1)与所述散热片(2)通过所述固定构件连接在一起，规定所述至少一个电子电力组件(5)充当所述散热片(2)与所述电路板(1)之间的隔片。

【技术实现步骤摘要】
电子组合件
本专利技术涉及一种在权利要求1的序文中提到的类型的电子组合件。
技术介绍
许多电子应力使用具有比较高的电力损失的电子电力组件。在无进一步措施的情况下，所得热量将导致不但电力组件自身而且位于其紧邻处的电子组件的相当大的加热或甚至过加热，尤其如果它们安装在同一电路板上。为了避免这样且不因超出其规范对其操作而缩短组件的寿命，通常使用热消散构件，按通常方式，其在本文中被称作“散热片”。此等散热片通常由高热导率的金属制成，通常为铝，且具有(例如)呈矩形块的形式的主体，所述矩形块至少在其一个侧上具有多个突出、相互间隔的肋状物，通过所述肋状物，确保与环境空气的最大可能且密切接触，干扰的热量被消散到环境空气。现代电子电力组件通常具有由塑料制成的外壳，其具有相对高的热阻。然而，为了确保良好的热消散，热产生芯片常安装于金属基底板上，其作为外壳的冷却凸片或冷却凸缘突出到外面。在现有技术中，这种冷却凸缘是用螺钉或类似物固定于以上描述的种类的散热片上。由于在许多情况下所述冷却凸片处于与系统接地不同的电位，并且还可在组件间不同，因此当使用描述的安装方式时，在电子电力组件的冷却凸缘与散热片之间，必须插入电绝缘组件(例如，云母薄层或硅薄膜)，使得所述散热片保持无电位或可使用一个共同散热片消散具有不同电位的若干电子电力组件的热量。然而，这些电绝缘元件具有高热阻。这些问题发生的电路布置的实例是具有用于电感负载的续流二极管的开关晶体管；在这情况下，续流二极管的连接到外壳的阴极处于与双极晶体管的又连接到晶体管外壳的集电极不同的电位。最后但并非最不重要，这个问题还会在具有所谓的SMD外壳(表面贴装装置)的组件的情况下出现，所述组件在其塑料外壳的外侧上具有充当冷却凸片的基底板，所述基底板处于组件端子中的一个的电位上。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种以上提到的类型的电子组合件，其中达成从电力组件的功率消散产生的热量到金属散热片并且从那里到环境空气的最优转移。此外，当使用具有冷却凸片的电力组件时，除了良好的热消散之外，散热片将被保持电浮动或无电位。为了解决这个问题，本专利技术提供在权利要求1中概述的特征。根据本专利技术的措施是基于以下考虑：由电力组件产生的功率消散排放到环境所借的热流可类似于欧姆定律由以下等式来表示：TB-TU＝PV*Rth其中TB是装置的温度，TU是环境温度，PV是待排放的功率消散，且Rth是待由从装置到环境空气的路程上的热流克服的热阻的总和。从这个等式可见，对于给定功率消散PV，组件温度TB比环境温度TU越高，那么总热阻Rth越大。由于组件的温度TB(明确地说，组件芯片的温度)不得超过预定最大值，以便不危害其服务寿命，由于待排放的功率消散PV基本上是针对操作原因而预定，且由于环境温度可只通过投入相对大的技术精力来降低，因此必须将总热阻Rth保持得尽可能小。从电子电力组件到散热片的排放路径的热阻随着这条路径的长度增大而增大，且当其(平均)横截面积增大时而减小。为了达成最低可能热阻，因此重要的是，将排放路径的长度设计得尽可能小，且其横截面积尽可能大。用于由电子电力装置产生的热量到散热片的排放路径的长度被减小到最小，是因以下事实：根据本专利技术，至少一个电子电力组件充当散热片与电路板之间的隔片，且其外壳的背对电路板的侧优选地经由至少具有良好热导率的接触材料的插入薄层与散热片的至少一个表面区域接触。在本上下文中，如果称接触材料应“至少”具有良好热导率，那么这意味着其可能但未必可另外具有高的电绝缘容量。必要的是，接触材料至少在安装电子组合件时是可变形的，使得其可粘紧到待接触的两个表面，即，一方面到电力组件的表面，且另一方面到散热片的表面。这种可变形性允许补偿任何现有不均匀性，因为不均匀可(例如)由在待在安装期间相互接触的两个表面之间的毛边或导电粒子造成。此外，这个层用以完全填充电子电力组件的外壳与散热片的面向它的表面之间的不均匀中间空间，例如，如果安装导致倾斜布置。必要的是，至少在电子电力装置的外壳的面向散热片的全部表面上，存在优异的、均匀热接触。作为接触材料，优选地可使用可塑性变形热传导膏，例如，所谓的间隙填料，其还具有其具有良好热绝缘性质的优点。为了其外壳完全是由塑料制成的电力组件的冷却，必须克服外壳的比较高的热阻。在这情况下，优选地使用其外壳具有冷却凸缘的电力组件。所述组装优选地通过焊接来进行，使得其冷却凸缘邻接电路板。在这情况下，有利地形成接触材料的薄层(在这情况下，其具有良好电导率以及良好热导率)的焊料位于冷却凸缘与电路板之间，且可能补偿任何不均匀性且因此避免空气填充的且因此热绝缘空穴的存在。在此布置中，从装置芯片到散热片的用于热损失的最短排放路径穿过组件外壳的具有高比热阻的塑料部分，但一方面可通过使用具有较低可能壁厚度的组件来减小这个问题。另一方面，除了这个之外，根据本专利技术，创建平行于此最短排放路径的热消散路径，归因于冷却凸缘与印刷电路板之间的密切接触，首先离开组件芯片到包围电力组件的印刷电路板区。由于在根据本专利技术的电子电力装置附近，电路板与散热片的顶部之间的自由空间填充有具有良好热导率的接触材料，和同时良好的电绝缘性质，因此由电力组件产生的大部分功率损失可首先被平行于电路板的平面消散，且然后在此流动方向上偏转，使得其穿过接触材料到散热片内。虽然这个平行热量排放路径稍长，但其具有显著增大的横截面积，从而导致总体减小的热阻。电路板与散热片的表面区之间的距离及因此填充此空间的热传导接触材料的厚度非常小的事实，以及平行于电路板的这个层的延伸部与电力组件的大小比起来可非常大的事实一起导致极小的总热阻。对于不具有表面可贴装外壳的电子电力组件，有利地，可提供，甚至在面向外壳侧的电路板与电路板之间，存在电绝缘且良好的热传导接触材料层；这里，也发生平行于电路板的平面的热消散和热分布的以上提到的效应。为了使电路板的面向散热片的平侧与散热片的相对上部侧之间的距离尽可能小，特别优选地，散热片的上部侧具有在被组装的状态下具有距印刷电路板(PCB)的不同距离的两个表面区。在这情况下，形成隔片的电子电力组件的外壳与散热片的具有距电路板的较大距离的表面区接触，而包围电子电力组件的电路板的平侧的区处于距散热片的上部侧的另一表面区一段距离处，其小于垂直于电路板的电子电力装置的高度。明确地说，可按以下方式使距电路板的具有散热片的至少两个表面区的距离之间的差匹配电力组件的外壳的高度：在电路板的面向散热片的平侧与散热片的对置表面区之间，产生具有最小高度的间空，且所述间空可在大的区上填充有电绝缘且良好热传导接触材料，而无大的材料消耗，使得最优热消散远离电路板发生，且到散热片内。优选地，在被组装的状态中具有到印刷电路板的最大距离的表面区形成提供于散热片的上部侧中的槽形凹陷的底部，电子电力组件以其高度的部分从上方突出到所述槽内，和所述凹陷的其余容积优选地完全填充有电绝缘且高度热传导性接触材料。如果电子组合件包括多个电子电力组件，那么这些可被布置，使得当被组装时，它们从上方突出到同一个槽形凹陷内。替代地，根据本专利技术，也可能针对待在散热片的上部侧中冷却的电子电力组件中的每一个提供单独的槽形凹陷，这提供以下优点：这些凹陷中的每一个的底表面具有距电路板的不同距离，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子组合件，其包含以下：‑电路板(1)，其具有电导体轨迹(4)，‑至少一个电子电力组件(5)，其具有电连接器且安装于所述电路板(1)上使得其电连接器与所述电路板(1)的电导体轨迹(4)热传导连接，‑散热片(2)，其用于由所述电子电力组件(5)在操作中产生的热量到环境的消散，以及‑固定构件，所述电路板(1)与所述散热片(2)通过所述固定构件连接，其特征在于所述至少一个电子电力组件(5)充当所述散热片(2)与所述电路板(1)之间的一隔片。

【技术特征摘要】
2017.11.10 DE 202017106861.7;2017.12.05 DE 10201711.一种电子组合件，其包含以下：-电路板(1)，其具有电导体轨迹(4)，-至少一个电子电力组件(5)，其具有电连接器且安装于所述电路板(1)上使得其电连接器与所述电路板(1)的电导体轨迹(4)热传导连接，-散热片(2)，其用于由所述电子电力组件(5)在操作中产生的热量到环境的消散，以及-固定构件，所述电路板(1)与所述散热片(2)通过所述固定构件连接，其特征在于所述至少一个电子电力组件(5)充当所述散热片(2)与所述电路板(1)之间的一隔片。2.如权利要求1所述的电子组合件，其特征在于，所述散热片(2)在其面向所述电路板(1)的上部侧处包括面向所述电路板(1)的至少一个表面区域(7、12)，所述电子电力组件(5)抵靠所述表面区域支承，其中其外壳的这些侧中的一个背对所述电路板(1)。3.如权利要求1或权利要求2所述的电子组合件，其特征在于，在所述电力组件(5)的背对所述电路板(1)的所述外壳侧与所述散热片(2)的所述至少一个表面区域(7、12)之间，安置至少良好热传导介质的层(10)。4.如权利要求1到3中任一权利要求所述的电子组合件，其具有平电路板(1)，其特征在于，所述散热片(2)的面向所述电路板(1)的所述至少一个表面区域(7、11、12)是平的且平行于电路板(1)延伸。5.如权利要求4所述的电子组合件，其特征在于，所述散热片(2)在其面向所述电路板(1)的侧上包含平行于所述电路板(1)延伸的至少两个表面区域(11、12)，即，在被组装的状态中具有距所述电路板(1)的较小距离的至少一个表面区域(11)，和在所述被组装的状态具有距所述电路板(1)的较大距离的至少一个表面区域(12)，所述电力组件(5)的所述外壳经由至少良好热传导介质的中间层(10)抵靠所述表面区域支承，且在于，在所述至少一个电子电力组件(5)的周围环境中，所述电路板(1)与所述散热片(2)之间的所述空间填充有电绝缘且热良好传导介质。6.如权利要求5所述的电子组合件，其特征在于，所述散热片(2)的所述至少两个平表面区域(7、12)在所述被组...

【专利技术属性】
技术研发人员：海瑞德·雷德柏格，
申请(专利权)人：法雷奥热商业车辆德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE