DE19929209A1 - Electronic control device for car brake antiblocking systems, comprises carrier in which control connector is fitted and metallic cooling component soldered under it on further side from carrier and encapsulated in plastic - Google Patents
Electronic control device for car brake antiblocking systems, comprises carrier in which control connector is fitted and metallic cooling component soldered under it on further side from carrier and encapsulated in plasticInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät mit ei nem auf einem Schaltungsträger angeordneten Kühlkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steuergeräts.The invention relates to an electronic control unit with egg nem arranged on a circuit carrier heat sink and a method for producing such a control device.
Aus der Patentschrift DE 197 04 152 C2 ist ein Steuergerät für ein Antiblockiersystem bekannt, das eine flexible Leiter platte aufweist. Auf einer Seite der Leiterplatte befindet sich eine Steuerschaltung und auf der anderen Seite eine Kühlplatte. Die Kühlplatte liegt nach dem Aufsetzen des Steu ergeräts auf einen Ventilblock an einer Wand des letzteren an.From the patent DE 197 04 152 C2 is a control device known for an anti-lock braking system that has a flexible ladder plate has. Located on one side of the circuit board one control circuit and one on the other Cooling plate. The cooling plate lies after the control is put on device on a valve block on a wall of the latter on.
Üblicherweise werden solche Kühlplatten mittels Kaltklebe technik oder mittels Heißklebetechnik auf die Leiterplatte laminiert. Bei der Kaltklebetechnik klebt ein doppelseitiges Klebeband die Leiterplatte an die Kühlplatte. Bei der Heiß klebetechnik verbindet eine kunstharzgetränkte Glasfasermatte die Leiterplatte und die Kühlplatte durch Aufpressen unter Wärmeeinwirkung.Such cooling plates are usually made using cold adhesive technology or using hot glue technology on the circuit board laminated. With cold glue technology, a double-sided glue Tape the circuit board to the cooling plate. At the hot adhesive technology connects a resin-impregnated glass fiber mat the circuit board and the cooling plate by pressing under Exposure to heat.
Zusätzlich kann unter den wärmeerzeugenden Bauteilen der Lei terplatte ein Kupferniet in die Leiterplatte eingepresst wer den, über den die Wärme direkt in die Kühlplatte abgeführt wird.In addition, the Lei a copper rivet pressed into the circuit board through which the heat is dissipated directly into the cooling plate becomes.
Der Prozeß des Auflaminierens stellt einen kostenintensiven Arbeitsgang dar, der nur von wenigen Herstellern mit hoher Prozeßsicherheit durchgeführt werden kann. Dabei müssen hohe Anforderungen an die Kühlplatte hinsichtlich Ebenheit, Gratfreiheit und unbeschädigter Klebeoberfläche beachtet wer den. Dies alles führt zu relativ hohen Herstellungskosten. Wegen der großflächigen Kühlplatte ist die Leiterplatte re gelmäßig nur einseitig mit elektronischen Bauteilen bestück bar. Deswegen ist eine gegenüber einer doppelseitigen Bestüc kung größere Leiterplattenfläche nötig. Das Einpressen eines Kupferniets zur Wärmeabführung von einem Bauteil auf die Kühlplatte muß unter Berücksichtigung von extrem geringen To leranzen erfolgen. Die Überprüfung dieser Toleranzen ist sehr schwierig und aufwendig.The process of laminating is an expensive one Operation that is only available from a few manufacturers with high Process security can be performed. It must be high Requirements on the cooling plate with regard to flatness, Burr-free and undamaged adhesive surface are observed the. All of this leads to relatively high manufacturing costs. Because of the large cooling plate, the circuit board is right only equipped with electronic components on one side bar. Therefore, one is compared to a double-sided equipment Larger circuit board area necessary. Pressing one Copper rivets for heat dissipation from one component to the Cooling plate must take into account extremely low To tolerances. Checking these tolerances is very difficult and expensive.
Aus der Offenlegungsschrift DE 41 07 312 A1 ist eine Leiter platte mit Durchkontaktierungen bekannt, die unter Vermitt lung einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht durch eine Klebung oder eine Verpressung mittels einer kunstharzgetränk ten Glasfasermatte mit einer Kühlplatte verbunden ist. Der thermische Pfad für die Ableitung von Wärme, die von auf der Leiterplatte angeordneten Bauteilen erzeugt wird, führt durch die Durchkontaktierungen über die klebende Zwischenschicht in die Kühlplatte. Die Zwischenschicht stellt einen thermischen Widerstand bei der Wärmeableitung dar.From the published patent application DE 41 07 312 A1 is a ladder plate known with vias that under mediation an electrically insulating intermediate layer through a Gluing or pressing using a synthetic resin drink ten glass fiber mat is connected to a cooling plate. The thermal path for the dissipation of heat from on the Printed circuit board arranged components is generated, performs the vias over the adhesive intermediate layer in the cooling plate. The intermediate layer provides a thermal Resistance in heat dissipation.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein elektronisches Steuergerät und ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Steuer geräts bereitzustellen, bei denen ein Schaltungsträger auf besonders einfache Weise mit einem metallischen Kühlkörper versehen werden kann.It is an object of the invention to provide an electronic control device and a method of manufacturing an electronic tax to provide devices in which a circuit carrier on particularly simple way with a metallic heat sink can be provided.
Dieses Ziel wird mit einem elektronischen Steuergerät und einem Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Steuerge räts erreicht, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This goal is achieved with an electronic control unit and a method of manufacturing an electronic control unit achieved as in the independent claims are defined. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Durch die Verwendung von sehr kompakten Kühlkörpern können diese von einem herkömmlichen Bestückungsautomaten für elek tronische Bauelementen bestückt werden. Zudem erlaubt die punktuelle Anordnung der kleinflächigen Kühlkörper unter ver lustleistungserzeugenden Bauteilen optional eine beidseitige Bestückung des Schaltungsträgers. By using very compact heatsinks this from a conventional pick and place machine for elec tronic components. In addition, the selective arrangement of the small-area heat sink under ver optional power-generating components are bilateral Equipping the circuit board.
Aufgrund der Verlötung der metallischen Kühlkörper, die wegen der verhältnismäßig geringen Masse problemlos erfolgen kann, erfolgt ein besonders guter Wärmeübergang von einer Durchkon taktierung auf den Kühlkörper.Due to the soldering of the metal heat sink, which is because the relatively small mass can be done without problems, there is a particularly good heat transfer from a through con clocking on the heat sink.
Vorzugsweise wird eine Kunststoffmasse unmittelbar auf den Kühlkörper aufgetragen. Hierdurch entsteht eine Wärmesenke, die besonders geeignet zur Aufnahme von nur temporär auftre tenden Verlustleistungsspitzen ist. Der metallische Kühlkör per sorgt für die schnelle Ableitung von Wärme in die Kunst stoffmasse. Letztere weist regelmäßig eine höhere Wärmekapa zität auf als das üblicherweise für Wärmesenken verwendete Aluminium.A plastic mass is preferably applied directly to the Heat sink applied. This creates a heat sink which are particularly suitable for absorbing only temporary occurrences power dissipation peaks. The metallic heat sink per ensures that heat is quickly dissipated into art mass of fabric. The latter regularly has a higher heat capa on than that commonly used for heat sinks Aluminum.
Die Vergußmasse kann innerhalb des Steuergeräts einen zusätz lichen Effekt aufweisen, beispielsweise durch nachträgliches Vergießen eine hermetische Abdichtung der Steuerschaltung be wirken.The potting compound can be an additional within the control unit Liche effect, for example by subsequent Pour a hermetic seal on the control circuit Act.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:Further advantages, features and possible applications of the Invention result from the description of an embodiment Example in connection with the drawings. Show it:
Fig. 1 einen Schaltungsträger, der gerade bestückt wird, und Fig. 1 shows a circuit carrier that is being populated, and
Fig. 2 ein elektronisches Steuergerät mit dem Schaltungs träger von Fig. 1. Fig. 2, an electronic control device with the circuit carrier to FIG. 1.
Fig. 1 veranschaulicht einen Schaltungsträger 11, der mit einem Kühlkörper 112 durch eine handelsüblichen Bestückungs automaten für SMD(Surface Mounted Device) in herkömmlicher Weise bestückt wird. Derselbe Bestückungsautomat wird sowohl für das Bestücken der Kühlkörper als auch von elektronischen Bauelementen eingesetzt. Ein zusätzlicher Prozeßschritt für die Bestückung der Kühlkörper 112 entfällt daher. Der metal lische Kühlkörper 112 besteht aus Kupfer. Fig. 1 illustrates a circuit carrier 11 , which is equipped with a heat sink 112 by a commercially available assembly machine for SMD (Surface Mounted Device) in a conventional manner. The same pick and place machine is used both for loading the heat sink and for electronic components. An additional process step for equipping the heat sink 112 is therefore omitted. The metallic heat sink 112 is made of copper.
Der Schaltungsträger 11 ist eine starre Leiterplatte aus FR4. Die Leiterplatte wird nach dem Bestücken mit elektronischen Bauteilen gelötet. In einem Arbeitsschritt werden sowohl die elektronischen Bauteile als auch ein oder mehrere Kühlkörper 112 auf den Schaltungsträger 11 gelötet.The circuit carrier 11 is a rigid circuit board made of FR4. The circuit board is soldered after it has been fitted with electronic components. Both the electronic components and one or more heat sinks 112 are soldered onto the circuit carrier 11 in one work step.
Die Länge eines Kühlkörpers 112 kann zwischen 1 mm und 40 mm betragen, seine Breite zwischen 1 mm und 40 mm und seine Dic ke zwischen 0,3 mm und 5 mm.The length of a heat sink 112 can be between 1 mm and 40 mm, its width between 1 mm and 40 mm and its thickness between 0.3 mm and 5 mm.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kühlkörper eine Länge von 20 mm, eine Breite von 10 mm und eine Dicke von 3 mm auf. Die Kühlkörper werden in mit Bestückungsmaschinen verarbeit barem "Tape & Reel" angeliefert. Dabei handelt es sich um ein auf eine Rolle gewickeltes Band mit Vertiefungen, in denen Kühlkörper von einer Folie abgedeckt liegen.In this exemplary embodiment, the heat sink has a length of 20 mm, a width of 10 mm and a thickness of 3 mm. The heat sinks are processed with assembly machines delivered "tape & reel". This is a tape wound on a roll with depressions in which The heat sink is covered by a foil.
Fig. 2 zeigt ein elektronisches Steuergerät 1 mit einem Schaltungsträger 11. Auf der Oberseite des Schaltungsträgers 11 ist eine Steuerschaltung für eine hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse angeordnet, die ein Leistungsbauteil 111 auf weist. Fig. 2 shows an electronic control unit 1 having a circuit carrier 11. A control circuit for a hydraulically actuable vehicle brake, which has a power component 111 , is arranged on the top of the circuit carrier 11 .
Das Leistungsbauteil 111 ist mit seiner Unterseite auf den Schaltungsträger 11 gelötet. Im Bereich des Leistungsbauteils 111 sind mehrere Durchkontaktierungen 113 angeordnet. Diese Durchkontaktierungen weisen hohlzylinderförmige Kupferflächen auf, die Wärme vom Leistungsbauteil 111 auf der Leiterplat tenoberseite an die Leiterplattenunterseite abführen.The underside of the power component 111 is soldered to the circuit carrier 11 . A plurality of plated-through holes 113 are arranged in the region of the power component 111 . These vias have hollow cylindrical copper surfaces that dissipate heat from the power component 111 on the top of the printed circuit board to the underside of the printed circuit board.
An der Leiterplattenunterseite sind die Durchkontaktierungen 113 durch den Kühlkörper 112 bedeckt. Der Kühlkörper 112 ist seinerseits von einer Kunststoffmasse 13 oder Vergußmasse we nigstens an einer flächigen Seite bedeckt oder eingebettet. In diesem Beispiel sind alle Seiten des Kühlkörpers mit Aus nahme der an die Leiterplattenunterseite gelöteten Fläche vollständig von der Kunststoffmasse 13 umhüllt. Zwischen der Kunststoffmasse 13 und dem Kühlkörper 112 besteht Formschluß, so daß keine isolierende Luftschicht zwischen der Kunststoff masse und dem Kühlkörper existiert. Die Kunststoffmasse be steht aus Polyurethan.The plated-through holes 113 are covered by the heat sink 112 on the underside of the printed circuit board. The heat sink 112 is in turn covered or embedded by a plastic compound 13 or potting compound at least on one flat side. In this example, all sides of the heat sink with the exception of the surface soldered to the underside of the circuit board are completely encased by the plastic compound 13 . Between the plastic mass 13 and the heat sink 112 there is a positive connection, so that there is no insulating air layer between the plastic mass and the heat sink. The plastic mass is made of polyurethane.
In die Unterseite des Schaltungsträger 11 sind Kontaktstifte 14 von Ventilspulen 15 und von einer externen Spannungsver sorgung geführt.In the underside of the circuit carrier 11 contact pins 14 of valve coils 15 and an external power supply are performed.
Die im Gehäuse 1 vergossene Kunststoffmasse 13, die nach dem Einsetzen der Kontaktstifte 14 in den Schaltungsträger 11 in dem Gehäuse 1 vergossen wurde, dichtet den Bereich um die Kontaktstifte 14 ab. Es kann daher keine Feuchtigkeit in den Bereich eindringen, in der die Steuerschaltung mit dem Lei stungsbauteil 111 angeordnet ist.The potted in the housing 1 of plastic mass 13, the shed after insertion of the contact pins 14 in the circuit substrate 11 in the housing 1, seals the area around the contact pins from the fourteenth Therefore, no moisture can penetrate into the area in which the control circuit with the power component 111 is arranged.
Die Ventilspulen 15 sind elastisch gelagert, damit die Ven tilspulen beim Aufsetzen auf einen Ventilblock Toleranzen in allen drei Richtungen ausgleichen. Die elastische Lagerung kann durch Umspritzen mit einer elastischen Kunststoffmasse oder durch einen Federmechanismus erzielt werden.The valve coils 15 are elastically mounted so that the Ven tilspulen compensate for tolerances in all three directions when placed on a valve block. The elastic mounting can be achieved by extrusion coating with an elastic plastic compound or by a spring mechanism.
Auf der Leiterplattenunterseite befindet sich ein passives Bauelement 114, nämlich ein Widerstand.A passive component 114 , namely a resistor, is located on the underside of the printed circuit board.
Durch die gute thermische Kopplung zwischen dem Leistungsbau teil 111 und dem Kühlkörper 112 wird bei einer momentan auf tretenden hohen Verlustleistung die Wärme sehr effizient in den Kühlkörper 112 abgeleitet. Über die Kunststoffmasse 13, die ein Vielfaches der Masse des Kühlkörpers aufweist, er folgt eine Pufferung und Abführung der aufgenommenen Wärme.Due to the good thermal coupling between the power component 111 and the heat sink 112 , the heat is very efficiently dissipated into the heat sink 112 when a high power loss occurs. About the plastic mass 13 , which has a multiple of the mass of the heat sink, it follows a buffering and dissipation of the heat absorbed.
Claims (7)
- - eine auf einem Schaltungsträger (11) angeordnete Steuer schaltung mit wenigstens einem elektronischen Leistungsbau teil (111),
- - einen metallischen Kühlkörper (112), der unter dem Lei stungsbauteil (111) auf die dem Leistungsbauteil (111) ab gewandte Seite des Schaltungsträgers (11) gelötet ist und eine Länge von höchstens 40 mm, eine Breite von höchstens 40 mm und eine Dicke von höchstens 5 mm aufweist,
- - eine Kunststoffmasse (13) in die der Kühlkörper (112) form schlüssig eingebettet ist,
- - wenigstens eine Durchkontaktierung (113) des Schaltungsträ gers (11), die einen thermischen Pfad zwischen dem Lei stungsbauteil (111) und dem Kühlkörper (112) bereitstellt.
- - A control circuit arranged on a circuit carrier ( 11 ) with at least one electronic power component ( 111 ),
- - a metal heat sink (112) of the power component (111) on which is soldered on facing side of the circuit carrier (11) under the Lei stungsbauteil (111) and a length of at most 40 mm, mm, a maximum width of 40 and a thickness of at most 5 mm,
- a plastic mass ( 13 ) in which the heat sink ( 112 ) is embedded in a form-fitting manner,
- - At least one plated-through hole ( 113 ) of the circuit carrier ( 11 ), which provides a thermal path between the power component ( 111 ) and the heat sink ( 112 ).
- - ein Schaltungsträger (11) wird von einem Bestückungsautoma ten (2) mit wenigstens einem elektronischen Leistungsbau teil (111) bestückt,
- - der Schaltungsträger (11) wird vom Bestückungsautomaten (2) mit wenigstens einem metallischen Kühlkörper (112) unter einem Leistungsbauteil (111) auf der dem Leistungsbauteil gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers (11) be stückt,
- - das Leistungsbauteil (111) und der Kühlkörper (112) werden an den Schaltungsträger (11) gelötet.
- - A circuit carrier ( 11 ) is equipped by a placement machine ( 2 ) with at least one electronic power component ( 111 ),
- - The circuit carrier ( 11 ) from the assembly machine ( 2 ) with at least one metallic heat sink ( 112 ) under a power component ( 111 ) on the opposite side of the power component of the circuit carrier ( 11 ) BE,
- - The power component ( 111 ) and the heat sink ( 112 ) are soldered to the circuit carrier ( 11 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |