Titel

Elektronische Baugruppe sowie Verfahren zu deren Herstellung Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, insbesondere eine Leistungselektronik, sowie ein Verfahren zur Herstellung der elektronischen Baugruppe.

Elektronische Baugruppen werden im Stand der Technik vielfältig verwendet. Hierbei werden die elektronischen Baugruppen als Mold-Module vorgesehen. Diese Mold-Module können eine einseitig freiliegende, von der Mold-Masse nicht umschlossene Fläche aufweisen, sogenannte Exposed-Pads, über welche eine Ableitung von Wärme erfolgen kann. Üblicherweise werden diese

wärmeableitenden, nach außen gerichteten Flächen durch Abfräsen oder Abschleifen der Oberflächen der Mold-Module erzeugt. Dies ist jedoch relativ aufwendig und zeitintensiv. Ferner kann es bei derartigen spanabhebenden Vorgängen zu Beschädigungen der elektronischen Baugruppe kommen.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die elektronische Baugruppe zwei zueinander parallele Außenseitenflächen von Schaltungsträgern zur Wärmeabgabe aufweist. Dabei kann die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe sehr einfach und kostengünstig bereitgestellt werden. Insbesondere ist erfindungsgemäß nach einem Mold-Vorgang keine weitere Nachbearbeitung der Baugruppe notwendig, so dass keine Gefahr besteht, dass in einer nachfolgenden Bearbeitung eine unerwünschte Beschädigung der Baugruppe auftritt. Darüber hinaus können erfindungsgemäß definierte, die Wärme sehr gut ableitende, Flächen bereitgestellt werden, welche zur Außenseite der Baugruppe freiliegen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die elektronische Baugruppe einen Mold-Körper sowie einen ersten und zweiten Schaltungsträger umfasst, wobei die Schaltungsträger jeweils eine Innenseitenfläche und eine Außenseitenfläche aufweisen. Die Baugruppe kann dabei über die zur

Außenseite freiliegenden Außenseitenflächen Wärme direkt zur Außenseite abgeben. Die Außenseitenflächen der Schaltungsträger sind dabei an einander gegenüberliegenden Seiten der elektronischen Baugruppe angeordnet, so dass die Wärme von der elektronischen Baugruppe in einander um 180°

entgegengesetzte Richtungen abgeleitet werden kann. Ferner ist zwischen den

Innenseitenflächen eine die beiden Schaltungsträger verbindende

Federvorrichtung vorgesehen. Die Federvorrichtung kann dabei direkt mit den Innenseitenflächen in Kontakt sein oder ist an den Innenseitenflächen der elektronischen Bauteile oder dgl. angeordnet. Die Federvorrichtung hat dabei insbesondere die Aufgabe, die beiden Schaltungsträger während des Mold-

Vorgangs in einer definierten, zueinander parallelen Position zu halten. Alternativ kann die Federvorrichtung auch an Oberflächen von Bauteilen, welche an den Innenseitenflächen angeordnet sind, angreifen. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise sind die beiden Schaltungsträger und die Federvorrichtung als ein integrales Bauteil vorgesehen. Hierdurch kann die Anzahl der Einzelteile reduziert werden und eine Herstellung ist besonders kostengünstig möglich. Besonders bevorzugt sind die beiden Schaltungsträger und die Federvorrichtung als Leadframe vorgesehen, wobei das Leadframe derart umgebogen ist, dass die beiden Schaltungsträger sowie die Federvorrichtung gebildet werden. Die Federvorrichtung kann beispielsweise durch mehrfaches Umbiegen des

Leadframes erhalten werden, so dass ein federnder Bereich erhalten wird.

Weiter bevorzugt ist zusätzlich zu der integrierten Federvorrichtung noch eine zweite, separate Federvorrichtung vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, dass die Schaltungsträger an zwei verschiedenen Positionen, insbesondere an einander gegenüberliegenden Endbereichen, federnd abgestützt werden können. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die beiden Schaltungsträger einen gemeinsamen elektrischen

Verbindungsanschluss. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die elektronische Baugruppe einen ersten und einen zweiten Schaltungsträger sowie eine Federvorrichtung, welche jeweils als separate Bauteile vorgesehen sind. Hierdurch ist zwar eine erhöhte Bauteilezahl notwendig, allerdings kann die Herstellung der Bauteile vereinfacht werden, da die Federvorrichtung nicht als integraler Bestandteil der Schaltungsträger hergestellt werden muss. Bevorzugt umfasst die Federvorrichtung hierbei wenigstens ein separates Federelement, welches die Positionen der beiden separaten Schaltungsträger beim Mold- Vorgang bestimmt. Weiter bevorzugt weisen die beiden separaten

Schaltungsträger jeweils separate elektrische Verbindungsanschlüsse auf.

Vorzugsweise sind zwei oder vier separate Federelemente vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Federvorrichtung zusätzlich eine elektrisch leitende Funktion. Somit weist die Federvorrichtung neben der Federeigenschaft noch eine weitere Eigenschaft auf, so dass beispielsweise elektrische Verbindungen vom ersten zum zweiten

Schaltungsträger über die Federvorrichtung realisiert werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der elektronischen Baugruppe mit zwei Schaltungsträgern und einem Mold-Körper umfasst die Schritte des Anordnens der beiden Schaltungsträger in einem Mold-Werkzeug, wobei eine

Federvorrichtung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsträger angeordnet ist. Hierbei ist die Federvorrichtung derart angeordnet, dass die

Außenseitenflächen der beiden Schaltungsträger gegen zwei zueinander parallele Wandbereiche des Mold-Werkzeugs gedrückt werden. Mit anderen Worten werden die beiden Schaltungsträger durch die Federvorrichtung derart im

Mold-Werkzeug in Position gebracht, dass die Außenseitenflächen gegen die einander gegenüberliegenden, parallelen Wandflächen des Mold-Werkzeugs gedrückt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass im anschließenden Mold-Vorgang, bei dem eine Mold-Masse in das Mold-Werkzeug zugeführt wird, die beiden Außenseiten, die an den Randbereichen des Mold-Werkzeugs anliegen, in der hergestellten elektronischen Baugruppe frei zur Außenseite liegen. Dadurch sind sie als Wärmeabgabenflächen ausgebildet, ohne dass eine zusätzliche nachfolgende Bearbeitung der elektronischen Baugruppe notwendig ist. Hierdurch kann die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden. Die Federvorrichtung kann dabei integral mit den beiden Schaltungsträgern gebildet sein, oder die Federvorrichtung ist als separates Bauteil vorgesehen. Auch kann zusätzlich neben der integralen Federvorrichtung eine weitere separate Federvorrichtung vorgesehen werden. Die Federkraft der Federvorrichtung wird dabei derart gewählt, dass die

Außenseitenflächen der Schaltungsträger während des Mold-Vorgangs sicher gegen die Wandbereiche des Mold-Werkzeugs gedrückt werden.

Besonders bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine

Federvorrichtung aus einem elektrisch leitenden Material verwendet, welche vor dem Einlegen in das Mold-Werkzeug in elektrisch leitender Weise mit den Schaltungsträgern verbunden wird. Ein Verbinden kann beispielsweise mittels Löten oder Bonden oder Schweißen oder einer Verwendung von Leitkleber erfolgen.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer elektronischen

Baugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht der elektronischen

Baugruppe von Figur 1 während des Herstellungsprozesses,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer elektronischen

Baugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 4 eine schematische Schnittansicht der elektronischen

Baugruppe von Figur 3 während des Herstellungsprozesses,

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die elektronische Baugruppe 1 einen

Mold-Körper 2, einen ersten Schaltungsträger 3 und einen zweiten

Schaltungsträger 4. Der erste Schaltungsträger 3 weist einen ersten elektrischen Verbindungsanschluss 8 auf und der zweite Schaltungsträger 4 weist einen zweiten elektrischen Verbindungsanschluss 9 auf. Es sei angemerkt, dass jeder der Schaltungsträger auch mehrere elektrische Verbindungsanschlüsse aufweisen kann. Die beiden Schaltungsträger 3, 4 sind als separate Bauteile vorgesehen. Beide Schaltungsträger 3, 4 sind im Wesentlichen flächenartige Bauteile mit einer Innenseitenfläche 3a und einer Außenseitenfläche 3b bzw. einer Innenseitenfläche 4a und einer Außenseitenfläche 4b. An den

Innenseitenflächen 3a, 4a sind in bekannter Weise elektronische Bauteile 5 angeordnet.

Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem ersten Schaltungsträger 3 und dem zweiten Schaltungsträger 4 eine Federvorrichtung mit einem ersten Federelement 6 und einem zweiten Federelement 7 vorgesehen. Die beiden

Federelemente 6, 7 stützen sich direkt an den Innenseitenflächen 3a, 4a der Schaltungsträger 3, 4 ab. Die beiden Federelemente 6, 7 können aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sein und auch eine elektrische

Verbindungsfunktion übernehmen. Alternativ oder zusätzlich könnte ein

Federelement zwischen den elektrischen Bauteilen 5 an den beiden

Schaltungsträgern 3, 4 angeordnet sein.

Figur 2 zeigt dabei einen Schnitt durch ein Mold-Werkzeug 20 mit einer ersten Werkzeugshälfte 21 und einer zweiten Werkzeughälfte 22. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind im Mold-Werkzeug 20 das erste und zweite Federelement 6, 7 zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsträger 3, 4 angeordnet. Hierdurch wird eine Außenseitenfläche 3b des ersten Schaltungsträgers gegen eine erste Wandfläche 21 a der ersten Werkzeughälfte gedrückt. Gleichzeitig wird die Außenseitenfläche 4b des zweiten Schaltungsträgers 4 gegen eine zweite Wandfläche 22a der zweiten Werkzeughälfte 22 gedrückt. Die beiden

Wandflächen 21 a, 22a sind dabei parallel zueinander angeordnet. Hierdurch werden auch die beiden Außenseitenflächen 3b, 4b der Schaltungsträger 3, 4 parallel zueinander angeordnet. Die Schaltungsträger 3, 4 sind dabei schon vollständig bestückt, so dass in einem nächsten Schritt eine Mold-Masse in einem inneren Hohlraum 23 im Mold-Werkzeug 20 eingeführt werden kann. Hierbei halten die Federelemente 6, 7 die beiden Schaltungsträger 3, 4 gegen die Wandflächen 21 a, 22a gedrückt, so dass im fertigen Bauteil, wie in Figur 1 gezeigt, die beiden Außenseitenflächen 3b, 4b freiliegend zur Außenseite angeordnet sind. Hierdurch können die beiden Außenseitenflächen 3b, 4b zur Wärmeabgabe der elektronischen Baugruppe 1 verwendet werden. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, kann dadurch die Wärme in zueinander um 180° entgegengesetzte Richtungen A (an der ersten Außenseitenfläche 3b) und B (an der zweiten Außenseitenfläche 4b) abgegeben werden.

Hierdurch kann erfindungsgemäß ein sehr einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der elektronischen Baugruppe 1 mit zwei zueinander parallelen, außen freiliegenden Wärmeabgabeflächen erhalten werden. Die Federelemente 6, 7 werden dabei vollständig von der Mold-Masse umschlossen. Hierdurch weisen die Federelemente 6, 7 in der fertigen elektronischen

Baugruppe keine Federeigenschaft mehr auf, da der erstarrte Mold-Körper 2 die Expansion der Federelemente 6, 7 unterbindet. Gegebenenfalls können die

Federelemente 6, 7 noch elektrisch leitende Funktionen übernehmen.

Erfindungsgemäß wird somit die Parallelität des Mold-Werkzeugs 20 verwendet, um elektronische Baugruppen mit zur Außenseite freien Schaltungsträgerflächen zu erzeugen. Hierdurch können elektronische Baugruppen 1 mit großen

Kühlflächen auf sehr einfache und kostengünstige Art hergestellt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Federelemente vorgesehen. Es sei jedoch angemerkt, dass auch ein einzelner oder auch mehrere Federelemente, beispielsweise vier Federelemente, welche im Wesentlichen an Eckbereichen der Schaltungsträger 3, 4 angeordnet sind, verwendet werden können. Auch können anstatt der dargestellten Spiralfedern auch andere Federelemente verwendet werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, werden im Unterschied zum ersten

Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht zwei separate

Schaltungsträger verwendet, sondern die Schaltungsträger werden durch ein gemeinsames Bauteil 12, welches auch die Federvorrichtung integriert, dargestellt. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist das gemeinsame Bauteil 12 ein Leadframe, welches ausgehend von einem gemeinsamen elektrischen

Verbindungsanschluss 18 oder mehreren elektrischen Verbindungsanschlüssen

18 einen ersten Schaltungsträger 13, einen zweiten Schaltungsträger 14 und eine integrierte Federvorrichtung 16 aufweist. Die integrierte Federvorrichtung 16 wird dabei durch mehrmaliges Umbiegen des Leadframes erhalten und verbindet den ersten Schaltungsträger 13 mit dem zweiten Schaltungsträger 14. Weiter ist zusätzlich noch ein separates Federelement 6 vorgesehen. Es sei angemerkt, dass eine Ausführung auch ohne das separate Federelement 6 möglich ist, wobei die Federwirkung dann ausschließlich aus der Federvorrichtung 16 kommt. Insgesamt wird wieder eine elektronische Baugruppe 1 bereitgestellt, bei der die Außenseitenflächen 13b und 14b der Schaltungsträger 13, 14 zur Außenseite freiliegen und als Wärmeabgabeflächen, wie durch die Pfeile A und B

angedeutet, verwendet werden können. Die Innenseitenflächen des ersten und zweiten Schaltungsträgers 13, 14 sind mit dem Bezugszeichen 13a und 14a bezeichnet. Der gemeinsame elektrische Verbindungsanschluss 18 ist aus dem Mold-Werkzeug 20 herausgeführt, so dass dann in den Hohlraum 23 wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Mold-Masse eingeführt werden kann, um den

Mold-Körper 2 zu erzeugen. Hierbei umschließt der Mold-Körper 2 sowohl die integrierte Federvorrichtung 16 als auch das separate Federelement 6.

Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden

Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.