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DE10217214B4 - Cooling arrangement for a circuit arrangement - Google Patents

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DE10217214B4
DE10217214B4 DE2002117214 DE10217214A DE10217214B4 DE 10217214 B4 DE10217214 B4 DE 10217214B4 DE 2002117214 DE2002117214 DE 2002117214 DE 10217214 A DE10217214 A DE 10217214A DE 10217214 B4 DE10217214 B4 DE 10217214B4
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Germany
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heat
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circuit arrangement
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DE2002117214
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Peter Dr.-Ing. Kersten
Wolfgang Dr.-Ing. Pohlmann
Rainer Dipl.-Ing. Bolzenius
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Zavt Zentrum Fuer Aufbau und Verbindungs Technik G
Hella GmbH and Co KGaA
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ZAVT ZENTRUM fur AUFBAU und V
Zavt Zentrum fur Aufbau- und Verbindungs-Technik GmbH
Hella KGaA Huek and Co
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Abstract

Schaltungsanordnung, umfassend mindestens einen Schaltungsträger (3) mit mindestens einem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil sowie weiterhin umfassend Kühlmittel, mit denen der mindestens eine Schaltungsträger (3) wärmeleitend verbunden ist, wobei die Schaltungsanordnung (1) eine thermisch gespritzte, wärmeleitende Schicht (4) umfasst, die zumindest abschnittsweise mindestens eine Oberfläche des mindestens einen Schaltungsträgers (3) derart bedeckt, dass dadurch eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Schaltungsträger (3) und den Kühlmitteln hergestellt wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schaltungsanordnung.Circuit arrangement comprising at least one circuit carrier (3) with at least one heat-generating electronic component and further comprising coolant to which the at least one circuit carrier (3) is connected in a heat-conducting manner, the circuit arrangement (1) comprising a thermally sprayed, heat-conducting layer (4), which at least in sections covers at least one surface of the at least one circuit carrier (3) in such a way that a heat-conducting connection is established between the at least one circuit carrier (3) and the coolants. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a circuit arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung umfassend mindestens einen Schaltungsträger mit mindestens einem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil sowie weiterhin umfassend Kühlmittel, mit denen der mindestens eine Schaltungsträger wärmeleitend verbunden ist, wobei die Schaltungsanordnung eine thermisch gespritzte, wärmeleitende Schicht umfasst, die zumindest abschnittsweise mindestens eine Oberfläche des mindestens einen Schaltungsträgers derart bedeckt, dass dadurch eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Schaltungsträger und den Kühlmitteln hergestellt wird, wobei die Kühlmittel mindestens einen Kühlkörper umfassen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schaltungsanordnung.The present invention relates to a circuit arrangement comprising at least one circuit carrier at least one heat generator electronic component as well as comprehensive coolant, with which the at least one circuit carrier is connected in a heat-conducting manner, wherein the circuit arrangement is a thermally sprayed, thermally conductive Layer comprising at least in sections at least one surface of the at least one circuit carrier covered in such a way that a thermally conductive connection between the at least one circuit carrier and the coolants is produced, the coolant comprise at least one heat sink. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing such a circuit arrangement.

Schaltungsanordnungen der vorgenannten Art sind beispielsweise als sogenannte Heatsink-Verbunde Gekannt. In der Regel dient dabei als Kühlmittel ein Kühlkörper, mit dem der mindestens eine Schaltungsträger wärmeleitend verbunden wird. Die Verbindung zwischen Schaltungsträger und Kühlkörper wird gemäß dem Stand der Technik entweder durch Kleben bzw. Laminieren oder durch Verlöten realisiert. Insbesondere bei der Realisierung von elektrischen Baugruppen der Leistungselektronik auf dem Schaltungsträger, bei denen eine hohe Verlustleistung abgeführt werden muss, weisen die vorgenannten Verbindungstechniken deutliche Nachteile auf.Circuit arrangements of the aforementioned type are known, for example, as so-called heatsink networks. In usually serves as a coolant a heat sink, with which the at least one circuit carrier is thermally connected. The connection between circuit carrier and heat sink is according to the state the technology either by gluing or laminating or by soldering. Especially when implementing electrical assemblies Power electronics on the circuit board, where high power loss dissipated the connection technologies mentioned above clearly indicate Disadvantages.

Bei der Verbindung durch Kleben bzw. Laminieren wird aufgrund der vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit der Kleb- bzw. Laminierwerkstoffe, beispielsweise in Form von Wärmeleitfolien, nur eine geringe Wärmeleitung vom Schaltungsträger zum Kühlkörper ermöglicht. Darüber hinaus ergeben sich aufgrund der begrenzten Temperaturstabilität der Kleb- bzw. Laminierwerkstoffe Beschränkungen hinsichtlich der Einsatztemperatur der auf diese Weise gefertigten Heatsink-Verbunde.When connecting by gluing or Laminating is due to the comparatively low thermal conductivity the adhesive or laminating materials, for example in the form of heat-conducting foils, only a little heat conduction from circuit carrier to Heatsink allows. About that due to the limited temperature stability of the adhesive or laminating materials restrictions regarding the operating temperature of the heatsink assemblies produced in this way.

Der DE 101 62 966 A1 ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu entnehmen. Ein aus der Schaltungsanordnung gebildetes Leistungshalbleitermodul ist schichtartig aufgebaut, wobei die als Kühlkörper verwendete Metallbasis und der Schaltungsträger durch eine thermisch gespritzte, wärmeleitende Schicht wärmeleitend miteinander verbunden sind. Hierbei sind die Metallbasis und der Schaltungsträger unter Verwendung von Lötmitteln aneinander befestigt.The DE 101 62 966 A1 is a circuit arrangement of the type mentioned in the beginning. A power semiconductor module formed from the circuit arrangement is constructed in layers, the metal base used as the heat sink and the circuit carrier being connected to one another in a heat-conducting manner by a thermally sprayed, heat-conducting layer. Here, the metal base and the circuit carrier are attached to one another using solder.

Aus der DE 43 30 975 C2 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Leistungsbauelementes auf einer Leiterplatte bekannt, wobei durch thermisches Spritzen eine lötfähige, wärmeleitende Schicht auf der zu befestigenden Oberfläche des Leistungsbauelements aufgebracht wird. Diese Schicht wird anschließend mit einer auf einer Leiterplatte aufgetragenen Lötmasse verlötet.From the DE 43 30 975 C2 A method for applying a power component to a printed circuit board is known, wherein a solderable, heat-conducting layer is applied to the surface of the power component to be fastened by thermal spraying. This layer is then soldered to a solder paste applied to a circuit board.

Bei der Verbindung durch Verlöten können zwar vergleichsweise gute Wärmeübergänge zwischen den Komponenten des Heatsink-Verbundes ermöglicht werden. Weiterhin kann ein derartig hergestellter Heatsink-Verbund auch bei ausreichend hohen Temperaturen betrieben werden. Die Herstellung eines Heatsink-Verbundes durch Verlöten erweist sich jedoch aus mehreren Gründen als nachteilig.When connecting by soldering can comparatively good heat transfers between the components of the heatsink network. Furthermore, a heatsink composite produced in this way can also be operated at sufficiently high temperatures. The production of a heatsink network by soldering turns out to be disadvantageous for several reasons.

Zum einen ist ein derartiger Lötprozess aufwendig und daher kostenintensiv, insbesondere, weil vorab lötfähige Oberflächen auf Schaltungsträger und Kühlkörper geschaffen werden müssen, beispielsweise durch zusätzliche Oberflächenveredelungsverfahren wie galvanisches Beschichten. Zum anderen müssen aufgrund der hohen Verbindungstemperaturen während des Lötvorgangs hochtemperaturbeständige Schaltungsträger verwendet werden. Weiterhin kann die Aufbringung der elektronischen Komponenten auf den Schaltungsträger erst nach erfolgter Verlötung von Kühlkörper und Schaltungsträger erfolgen, weil bei dieser Verlötung sehr hohe Temperaturen erreicht werden. Da aber der bereits erstellte Heatsink-Verbund aus Kühlkörper und Schaltungsträger eine vergleichsweise große Wärmekapazität aufweist, muss mit höheren Verbindungstemperaturen bei der Aufbringung der Komponenten auf den Schaltungsträger gearbeitet werden, was wiederum zur Beschädigung der aufzubringenden Komponenten führen kann.On the one hand is such a soldering process complex and therefore expensive, especially because surfaces that can be soldered beforehand Circuit carriers and Heat sink created Need to become, for example by additional Surface finishing processes like galvanic coating. On the other hand, due to the high connection temperatures while of the soldering process high temperature resistant circuit support be used. Furthermore, the application of the electronic Components on the circuit board only after soldering of heat sink and circuit support done because of this soldering very high temperatures can be reached. But since the one already created Heatsink composite a heat sink and circuit carrier comparatively large Has heat capacity, must with higher Connection temperatures when applying the components the circuit carrier be worked, which in turn damage the applied Components can.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, die eine gute Wärmeleitung zwischen Kühlkörper und Schaltungsträger aufweist und damit insbesondere für Anwendungen in der Leistungselektronik geeignet ist. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schaltungsanordnung anzugeben, das einfach und kostengünstig durchführbar ist.The basis of the present invention Problem is the creation of a circuit arrangement of the beginning mentioned type, which has good heat conduction between heat sink and circuit support has and thus in particular for applications in power electronics suitable is. Furthermore, the present invention is based on the problem a method for producing such a circuit arrangement specify that is simple and inexpensive to perform.

Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Schaltungsanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.This is according to the invention the circuit arrangement by the features of claim 1 and with regard of the method solved by the features of claim 12.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der mindestens eine Schaltungsträger und der mindestens eine Kühlkörper zumindest abschnittsweise derart flächig nebeneinander angeordnet sind, dass diese nebeneinander angeordneten Flächen von Kühlkörper und Schaltungsträger von der thermisch gespritzten Schicht gemeinsam bedeckt werden. Auf bündig nebeneinander angeordneten Flächen von Schaltungsträger und Kühlkörper kann die Schicht einfach und wirkungsvoll aufgespritzt werden. Der Kühlkörper kann dabei entsprechend der abzuführenden Wärme dimensioniert werden. Die thermisch gespritzte Schicht kann bei entsprechend guten Wärmeleiteigenschaften das für die Schicht verwendeten Materials eine ausgesprochen gute Wärmeleitung zwischen Schaltungsträger und Kühlkörper gewährleisten, weil der Schaltungsträger und der Kühlkörper thermisch direkt über die Schicht miteinander gekoppelt sind. Weiterhin können Schichtmaterialien gewählt werden, die eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen.According to claim 1, it is provided that the at least one circuit carrier and the at least one heat sink are arranged at least in sections flat next to one another in such a way that these surfaces of heat sink and circuit carrier arranged next to one another are jointly covered by the thermally sprayed layer. The layer can be placed on surfaces of circuit carrier and heat sink that are arranged flush next to one another be sprayed on easily and effectively. The heat sink can be dimensioned according to the heat to be dissipated. The thermally sprayed layer, with correspondingly good thermal conductivity properties, can ensure that the material used for the layer has extremely good heat conduction between the circuit carrier and the heat sink, because the circuit carrier and the heat sink are thermally coupled to one another directly via the layer. Furthermore, layer materials can be selected which have a high temperature resistance.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die thermisch gespritzte Schicht als elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist und vorzugsweise aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Kupfer besteht.According to the invention it can be provided that the thermally sprayed layer as an electrically conductive layer is formed and preferably made of metallic materials, in particular There is aluminum or copper.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die thermisch gespritzte Schicht als elektrisch isolierende Schicht ausgebildet ist und vorzugsweise aus keramischen Werkstoffen, insbesondere Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid besteht.Alternatively, it can be provided that the thermally sprayed layer as an electrically insulating Layer is formed and preferably made of ceramic materials, in particular aluminum oxide or aluminum nitride.

Hierbei besteht die Möglichkeit, die thermisch gespritzte Schicht zu strukturieren. Beispielsweise können dabei Leiterbahnen oder Vias in die Schicht eingebracht werden.Here there is the possibility structure the thermally sprayed layer. For example can thereby conductor tracks or vias are introduced into the layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Schaltungsanordnung mehrere Schaltungsträger, die insbesondere durch die thermisch gespritzte Schicht miteinander verbunden sind. Die Schicht kann somit neben der Wärmeableitung auch die Funktion der mechanischen und / oder elektrischen Verbindung der Schaltungsträger untereinander gewährleisten.According to a preferred embodiment of the In the present invention, the circuit arrangement comprises a plurality of circuit carriers in particular through the thermally sprayed layer with one another are connected. The layer can thus be used in addition to heat dissipation also the function of the mechanical and / or electrical connection the circuit carrier guarantee among themselves.

Vorteilhafterweise kann der mindestens eine Schaltungsträger als Hybridschaltung, starre oder flexible Leiterplatte, Direct-Bond-Copper-Substrat (DBC) oder dergleichen ausgebildet sein. Das Material des Schaltungsträgers kann je nach Anwendung frei gewählt werden, weil bei der Aufbringung der Schicht keine hohen Temperaturen auftreten, die beispielsweise bei den Lötverbindungen gemäß dem Stand der Technik die Verwendung von Schaltungsträgern auf Polymerbasis verhindern.The at least can advantageously a circuit carrier as hybrid circuit, rigid or flexible printed circuit board, direct bond copper substrate (DBC) or the like. The material of the circuit carrier can freely chosen depending on the application because there are no high temperatures when the layer is applied occur, for example in the soldered connections according to the state prevent the use of circuit carriers based on polymer.

Weiterhin besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass der mindestens eine Schaltungsträger eine dreidimensionale Struktur aufweist. Derartige dreidimensionale Schaltungsträger lassen sich im Gegensatz zum Stand der Technik mit vergleichsweise geringem Aufwand in eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung integrieren, weil das Verbinden über das Aufspritzen der Schicht einfach und flexibel einsetzbar ist.According to the invention, there is also the possibility of that the at least one circuit carrier has a three-dimensional structure having. Leave such three-dimensional circuit carriers in contrast to the prior art with comparatively little Effort in a circuit arrangement according to the invention integrate because connecting over spraying the layer can be used easily and flexibly.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die thermisch gespritzte Schicht die Kühlmittel bildet. Bei dieser Ausbildung der Kühlmittel kann auf separate Kühlkörper verzichtet werden, so dass eine derartige Schaltungsanordnung ausgesprochen kostengünstig herstellbar ist.According to one embodiment the invention provides that the thermally sprayed layer the coolant forms. With this design, the coolant can be separated No heat sink are so that such a circuit arrangement is pronounced economical can be produced.

Weiterhin kann in dem mindestens einen Kühlkörper mindestens eine Aufnahme für den mindestens einen Schaltungsträger vorgesehen sein, insbesondere wobei der Schaltungsträger in der Aufnahme mechanisch fixiert ist. Die Aufnahme kann dabei hinsichtlich ihrer Form den Abmessungen des Schaltungsträgers genau entsprechen. Die mechanische Fixierung des Schaltungsträgers kann entweder durch eine entsprechende Gestaltung der Aufnahme und / oder durch zusätzliche punktuelle Klebeverbindungen erreicht werden.Furthermore, at least at least one heat sink a recording for the at least one circuit carrier may be provided, in particular being the circuit carrier is mechanically fixed in the holder. The recording can be done in terms of their shape, the dimensions of the circuit carrier exactly correspond. The mechanical fixation of the circuit carrier can either by appropriate design of the recording and / or by additional selective adhesive connections can be achieved.

Es besteht die Möglichkeit, dass auch der mindestens eine Kühlkörper eine dreidimensionale Struktur aufweist. Auch derartige dreidimensionale Kühlkörper lassen sich im Gegensatz zum Stand der Technik mit vergleichsweise geringem Aufwand in eine erfindungsgemäß Schaltungsanordnung integrieren, weil das Verbinden über das Aufspritzen der Schicht einfach und flexibel einsetzbar ist.There is a possibility that the minimum a heat sink a has three-dimensional structure. Also leave such three-dimensional heat sinks in contrast to the prior art with comparatively little Effort in a circuit arrangement according to the invention integrate because connecting over spraying the layer can be used easily and flexibly.

Es besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass in dem Schaltungsträger im Bereich eines auf dem Schaltungsträger aufgebrachten oder aufzubringenden wärmeerzeugenden elektronischen Bauteils eine Ausnehmung angeordnet ist, durch die sich die thermisch gespritzte Schicht zumindest abschnittsweise erstreckt. Das wärmeerzeugende Bauteil kann somit direkt von der thermisch gespritzten Schicht thermisch kontaktiert werden, so dass dessen Wärme noch effektiver abgeführt werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die thermisch gespritzte Schicht selbst das Kühlmittel bildet.According to the invention, there is the possibility of that in the circuit carrier in the area of one to be applied or applied to the circuit carrier heat-generating electronic component is arranged a recess through which the thermally sprayed layer at least in sections extends. The heat-generating Component can thus directly from the thermally sprayed layer be contacted thermally so that its heat can be dissipated even more effectively can. This is particularly advantageous if the thermal sprayed layer itself the coolant forms.

Das Verfahren gemäß Anspruch 12 sieht vor, dass auf einen Schaltungsträger zumindest abschnittsweise eine wärmeleitende Schicht thermisch aufgespritzt wird, die eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Schaltungsträger und den Kühlmitteln herstellt. Das thermische Spritzen stellt eine einfache und damit kostengünstige Verbindungsmethode dar. Insbesondere müssen bei der Verbindung durch Aufspritzen die Oberflächen von Kühlkörper und Schaltungsträger nicht veredelt werden, wie dies bei dem Verlöten erforderlich ist.The method according to claim 12 provides that on a circuit board at least in sections a thermally conductive Layer is thermally sprayed on, which is a thermally conductive connection between the at least one circuit carrier and the coolants manufactures. Thermal spraying makes it simple and therefore inexpensive connection method in particular when connecting by spraying, the surfaces of the heat sink and circuit carrier are not be refined as required for soldering.

Hierbei kann der Schaltungsträger vor oder nach dem Aufspritzen der Schicht mit Komponenten, insbesondere mit mindestens einem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil bestückt werden. Weil bei dem Aufspritzen der Schicht keine hohen Temperaturen auftreten, kann insbesondere vor dem Aufspritzen der Schicht der Schaltungsträger mit Komponenten versehen werden. Da der Schaltungsträger vor der Verbindung mit dem Kühlkörper eine vergleichsweise geringe Wärmekapazität aufweist, können die Komponenten bei geringen Temperaturen auf den Schaltungsträger aufgebracht werden, wobei die Gefahr der Beschädigung der Komponenten gering ist.Here, the circuit carrier can or after spraying the layer with components, in particular with at least one heat generator electronic component become. Because when the layer is sprayed on, no high temperatures can occur in particular before the layer is sprayed on circuit support be provided with components. Because the circuit board before the connection with the heat sink has comparatively low heat capacity, can the components are applied to the circuit carrier at low temperatures the risk of damaging the components is low is.

Es besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass der Schaltungsträger vor dem Aufspritzen der Schicht in eine Aufnahme eines Kühlkörpers eingebracht, und insbesondere darin mechanisch fixiert wird.According to the invention, there is the possibility of that the circuit carrier introduced into a receptacle of a heat sink before the layer is sprayed on, and in particular is mechanically fixed therein.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die thermisch gespritzte Schicht während des Aufspritzens oder nach dem Aufspritzen strukturiert wird. Insbesondere die Strukturierung während des Aufspritzens erspart einen zusätzlichen Arbeitsschritt.There is still the possibility that the thermally sprayed layer during spraying or is structured after spraying. In particular the structuring while spraying saves an additional step.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Darin zeigtOther features and advantages of present invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments with reference to the attached figure. In it shows

1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. 1 a perspective, partially sectioned view of a circuit arrangement according to the invention.

Die in 1 abgebildete erfindungsgemäß Schaltungsanordnung 1 umfasst einen Kühlkörper 2 und einen Schaltungsträger 3. Kühlkörper 2 und Schaltungsträger 3 sind durch eine thermisch aufgespritzte Schicht 4 wärmeleitend miteinander verbunden.In the 1 Circuit arrangement shown according to the invention 1 includes a heat sink 2 and a circuit carrier 3 , heatsink 2 and circuit carriers 3 are through a thermally sprayed layer 4 thermally connected.

Der Kühlkörper 2 ist in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel plattenähnlich ausgebildet und weist einen rechteckigen Umriss und eine im wesentlichen im Umriss rechteckige Aufnahme 5 auf, die in dem Kühlkörper 2 ausgespart ist. Der Kühlkörper 2 kann weiterhin Bohrungen 6 und randseitige Aussparungen 7 für den Einbau der Schaltungsanordnung aufweisen. Es besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass der Kühlkörper 2 beliebige andere Umrisse aufweist.The heat sink 2 is designed like a plate in the illustrated embodiment and has a rectangular outline and an essentially rectangular receptacle 5 on that in the heat sink 2 is spared. The heat sink 2 can continue drilling 6 and cutouts on the edge 7 have for the installation of the circuit arrangement. According to the invention, there is the possibility that the heat sink 2 has any other outline.

Der Schaltungsträger 3 ist in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ebenfalls plattenähnlich ausgebildet und weist insbesondere die gleiche Dicke auf wie der Kühlkörper 2. Weiterhin weist der Schaltungsträger 3 einen quadratischen Umriss auf, der der Innenkontur der Aufnahme 5 derart entspricht, dass der Schaltungsträger 3 vergleichsweise genau in die Aufnahme 5 des Kühlkörpers 2 passt. Der Schaltungsträger 3 ist in 1 ohne elektrische bzw. elektronische Komponenten abgebildet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, den Schaltungsträger insbesondere schon vor dem Aufbringen der Schicht 4 mit geeigneten Komponenten zu versehen.The circuit carrier 3 is also plate-like in the illustrated embodiment and in particular has the same thickness as the heat sink 2 , Furthermore, the circuit carrier has 3 a square outline of the inside contour of the shot 5 corresponds in such a way that the circuit carrier 3 comparatively accurately in the recording 5 of the heat sink 2 fits. The circuit carrier 3 is in 1 shown without electrical or electronic components. However, there is definitely the possibility, in particular, of the circuit carrier even before the layer is applied 4 to be provided with suitable components.

Der Schaltungsträger 3 wird in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel auf vier Seiten von dem Kühlkörper 2 umgeben. Weiterhin liegen die in 1 unteren Oberflächen von Schaltungsträger 3 und Kühlkörper 2 im wesentlichen in einer Ebene und schließen vorzugsweise bündig miteinander ab. Diese bündig nebeneinander angeordneten unteren Oberflächen von Kühlkörper 2 und Schaltungsträger 3 werden von der Schicht 4 abgedeckt, die in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel die gesamte Unterseite von Kühlkörper 2 und Schaltungsträger 3 bedeckt. Es besteht erfindungsgemäß durchaus die Möglichkeit, dass nur Teilbereiche entsprechender Oberflächen von Kühlkörper 2 und Schaltungsträger 3 mit der Schicht 4 bedeckt werden.The circuit carrier 3 is in the illustrated embodiment on four sides of the heat sink 2 surround. Furthermore, the in 1 lower surfaces of circuit boards 3 and heat sink 2 essentially in one plane and are preferably flush with one another. These lower surfaces of the heat sink are arranged flush next to each other 2 and circuit carriers 3 be from the layer 4 covered, the entire bottom of the heat sink in the illustrated embodiment 2 and circuit carriers 3 covered. According to the invention, there is definitely the possibility that only partial areas of corresponding surfaces of the heat sink 2 and circuit carriers 3 with the layer 4 be covered.

Die Bohrungen 6 und die randseitigen Aussparungen 7 setzen sich in der Schicht 4 fort. Dies kann sowohl durch Abdecken der Bohrungen 6 und Aussparungen 7 während des Ausspritzens, als auch durch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung erzielt werden.The holes 6 and the marginal recesses 7 sit down in the shift 4 continued. This can be done both by covering the holes 6 and cutouts 7 during spraying, as well as by subsequent mechanical processing.

Der Schaltungsträger 3 kann beispielsweise als Hybridschaltung, starre oder flexible Leiterplatte, Direct-Bond-Copper-Substrat (DBC) oder dergleichen ausgebildet sein. Die aufgespritzte Schicht 4 kann eine elektrisch leitende Schicht sein und aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium bestehen. Alternativ dazu kann die Schicht 4 isolierend ausgebildet sein und aus keramischen Werkstoffen wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al2O3) oder Aluminiumnitrid (AIN) bestehen. Es besteht die Möglichkeit, die Schicht 4 während des Aufspritzens oder danach zu strukturieren, beispielsweise um Leiterbahnen oder Vias zu realisieren. Eine wesentliche Eigenschaft der Schicht 4 ist ihre möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit.The circuit carrier 3 can be designed, for example, as a hybrid circuit, rigid or flexible printed circuit board, direct bond copper substrate (DBC) or the like. The sprayed layer 4 can be an electrically conductive layer and consist of a metallic material such as copper or aluminum. Alternatively, the layer 4 be designed to be insulating and consist of ceramic materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (AIN). There is a possibility of the layer 4 to structure during spraying or afterwards, for example to realize conductor tracks or vias. An essential property of the layer 4 is their highest possible thermal conductivity.

Vor dem Aufspritzen der Schicht 4 kann der Schaltungsträger 3 in der Aufnahme 5 mechanisch fixiert werden, beispielsweise durch punktuelle Klebeverbindungen oder eine entsprechend passgenaue Ausgestaltung der Aufnahme 5. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die mechanische Fixierung des Schaltungsträgers 3 an dem Kühlkörper 2 durch die Aufbringung der Schicht 4 erfolgen.Before spraying the layer 4 can the circuit carrier 3 in the recording 5 be mechanically fixed, for example by selective adhesive connections or a correspondingly precise design of the receptacle 5 , As an alternative or in addition, the mechanical fixation of the circuit carrier can 3 on the heat sink 2 by applying the layer 4 respectively.

Es besteht die Möglichkeit, mehr als einen Schaltungsträger 3 mit dem Kühlkörper 2 oder mit mehreren Kühlkörpern 2 in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zusammenzufassen. Hier kann die Schicht 4 sowohl zur Wärmeableitung, als auch zur mechanischen und / oder elektrischen Verbindung der einzelnen Schaltungsträger 3 untereinander bzw. mit dem oder den Kühlkörpern dienen.There is the possibility of more than one circuit carrier 3 with the heat sink 2 or with several heat sinks 2 summarize in a circuit arrangement according to the invention. Here the layer 4 for heat dissipation as well as for mechanical and / or electrical connection of the individual circuit carriers 3 serve each other or with the heat sink (s).

Anstelle des abgebildeten Kühlkörpers 2 und Schaltungsträgers 3 können anders gestaltete, insbesondere dreidimensional strukturierte Schaltungsträger und / oder Kühlkörper Verwendung finden.Instead of the heat sink shown 2 and circuit carrier 3 differently designed, in particular three-dimensionally structured circuit carriers and / or heat sinks can be used.

Erfindungsgemäß besteht weiterhin die Möglichkeit, dass in dem Schaltungsträger 3 unterhalb eines vorderseitig aufgebrachten oder aufzubringenden wärmeerzeugenden elektronischen Bauteils eine Aussparung vorgesehen wird. Durch diese Aussparung hindurch kann das wärmeerzeugende Bauteil direkt von der nachträglich thermisch gespritzten Schicht 4 thermisch kontaktiert werden.According to the invention there is also the possibility that in the circuit carrier 3 a recess is provided below a heat-generating electronic component that is applied or applied on the front. The heat-generating component can pass directly through the recess from the subsequently thermally sprayed layer 4 be contacted thermally.

Claims (15)

Schaltungsanordnung umfassend mindestens einen Schaltungsträger (3) mit mindestens einem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil sowie weiterhin umfassend Kühlmittel, mit denen der mindestens eine Schaltungsträger (3) wärmeleitend verbunden ist, wobei die Schaltungsanordnung (1) eine thermisch gespritzte, wärmeleitende Schicht (4) umfasst, die zumindest abschnittsweise mindestens eine Oberfläche des mindestens einen Schaltungsträgers (3) derart bedeckt, dass dadurch eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Schaltungsträger (3) und den Kühlmitteln hergestellt wird, wobei die Kühlmittel mindestens einen Kühlkörper (2) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schaltungsträger (3) und der mindestens eine Kühlkörper (2) zumindest abschnittsweise derart flächig nebeneinander angeordnet sind, dass diese nebeneinander angeordneten Flächen von Kühlkörper (2) und Schaltungsträger (3) von der thermisch gespritzten Schicht (4) gemeinsam bedeckt werden.Circuit arrangement comprising at least one circuit carrier ( 3 ) with at least one heat-generating electronic component and furthermore comprising coolant with which the at least one circuit carrier ( 3 ) is connected in a heat-conducting manner, the circuit arrangement ( 1 ) a thermally sprayed, heat-conducting layer ( 4 ) around that at least in sections at least one surface of the at least one circuit carrier ( 3 ) covered in such a way that a heat-conducting connection between the at least one circuit carrier ( 3 ) and the coolant is produced, the coolant having at least one heat sink ( 2 ), characterized in that the at least one circuit carrier ( 3 ) and the at least one heat sink ( 2 ) are at least sectionally arranged side by side in such a way that these surfaces of heat sinks arranged side by side ( 2 ) and circuit board ( 3 ) from the thermally sprayed layer ( 4 ) are covered together. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch gespritzte Schicht (4) als elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist und vorzugsweise aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Kupfer besteht.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the thermally sprayed layer ( 4 ) is designed as an electrically conductive layer and preferably consists of metallic materials, in particular aluminum or copper. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch gespritzte Schicht (4) als elektrisch isolierende Schicht ausgebildet ist und vorzugsweise aus keramischen Werkstoffen, insbesondere Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid besteht.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the thermally sprayed layer ( 4 ) is designed as an electrically insulating layer and preferably consists of ceramic materials, in particular aluminum oxide or aluminum nitride. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch gespritzte Schicht (4) strukturiert ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thermally sprayed layer ( 4 ) is structured. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) mehrere Schaltungsträger (3) umfasst, die insbesondere durch die thermisch gespritzte Schicht (4) miteinander verbunden sind.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the circuit arrangement ( 1 ) several circuit carriers ( 3 ) which, in particular, due to the thermally sprayed layer ( 4 ) are connected. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schaltungsträger (3) als Hybridschaltung, starre oder flexible Leiterplatte, Direct-Bond-Copper-Substrat (DBC) oder dergleichen ausgebildet ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one circuit carrier ( 3 ) is designed as a hybrid circuit, rigid or flexible printed circuit board, direct bond copper substrate (DBC) or the like. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schaltungsträger (3) eine dreidimensionale Struktur aufweist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one circuit carrier ( 3 ) has a three-dimensional structure. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch gespritzte Schicht (4) die Kühlmittel bildet.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the thermally sprayed layer ( 4 ) forms the coolant. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Kühlkörper (2) mindestens eine Aufnahme (5) für den mindestens einen Schaltungsträger (3) vorgesehen ist, insbesondere wobei der Schaltungsträger (3) in der Aufnahme (5) mechanisch fixiert ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the at least one heat sink ( 2 ) at least one recording ( 5 ) for the at least one circuit carrier ( 3 ) is provided, in particular where the circuit carrier ( 3 ) in the recording ( 5 ) is mechanically fixed. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (2) eine dreidimensionale Struktur aufweist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one heat sink ( 2 ) has a three-dimensional structure. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schaltungsträger (3) im Bereich eines auf den Schaltungsträger (3) aufgebrachten oder aufzubringenden wärmeerzeugenden elektronischen Bauteils eine Ausnehmung angeordnet ist, durch die sich die thermisch gespritzte Schicht zumindest abschnittsweise erstreckt.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the circuit carrier ( 3 ) in the area of a on the circuit carrier ( 3 ) applied or to be applied heat-generating electronic component, a recess is arranged through which the thermally sprayed layer extends at least in sections. Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Schaltungsträger (3) zumindest abschnittsweise eine wärmeleitende Schicht (4) thermisch aufgespritzt wird, die eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Schaltungsträger (3) und den Kühlmitteln herstellt.Method for producing a circuit arrangement according to one of Claims 1 to 11, characterized in that on a circuit carrier ( 3 ) a heat-conducting layer at least in sections ( 4 ) is thermally sprayed on, which is a heat-conducting connection between the at least one circuit carrier ( 3 ) and the coolant. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (3) vor oder nach dem Aufspritzen der Schicht (4) mit Komponenten, insbesondere mit mindestens einem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil bestückt wird.A method according to claim 12, characterized in that the circuit carrier ( 3 ) before or after spraying the layer ( 4 ) with components, in particular with at least one heat-generating electronic component. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (3) vor dem Aufspritzen der Schicht (4) in eine Aufnahme (5) des Kühlkörpers (2) eingebracht, und insbesondere darin mechanisch fixiert wird.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that the circuit carrier ( 3 ) before spraying the layer ( 4 ) in a recording ( 5 ) of the heat sink ( 2 ) introduced, and in particular mechanically fixed therein. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch gespritzte Schicht (4) während des Aufspritzens oder nach dem Aufspritzen strukturiert wird.Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that the thermally sprayed layer ( 4 ) is structured during spraying or after spraying.
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