DE102006009812B4 - Montageanordnung für mehrere Leistungshalbleiter und Schaltung mit einer solchen Montageanordnung - Google Patents

Montageanordnung für mehrere Leistungshalbleiter und Schaltung mit einer solchen Montageanordnung Download PDF

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Abstract

Beschrieben wird eine elektrische Schaltung, welche einen oder mehrere Leistungshalbleiter (4) aufweist, die eine Wärme abgebende Kontaktfläche haben, mit welcher sie in SMT-Technik auf einer Schaltungsträgerplatte (1) montiert sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Leistungshalbleiter (4) in SMT-Technik auf einem metallischen Zwischenträger (5) montiert ist, welcher von der Schaltungsträgerplatte (1) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung für mehrere Leistungshalbleiter, die eine Wärme abgebende Kontaktfläche aufweisen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Montageanordnung ist aus der US 6,320,748 B1 bekannt.
  • Aus der DE 101 02 671 C2 ist eine Schaltung bekannt, die der Steuerung einer elektrischen Heizung für Kraftfahrzeuge dient. Sie hat einen oder mehrere Leistungshalbleiter, bei denen es sich insbesondere um MoSFETs handelt. Die Leistungshalbleiter sind in SMT-Technik (Surface Mounting Technic) auf einer Schaltungsträgerplatte montiert. Dabei ist eine der Schaltungsträgerplatte zugewandte Kontaktfläche, welche bei einem MoSFET regelmäßig auf Plus-Potential liegt, mit der Schaltungsträgerplatte verlötet. Es ist allerdings nicht zwingend, dass die Kontaktfläche auf Plus-Potential liegt. Diese Kontaktfläche ist zugleich diejenige Oberfläche des Leistungshalbleiters, über welche der weit überwiegende Teil der im Leistungshalbleiter erzeugten Verlustwärme abgegeben wird. Um die Verlustwärme abführen zu können, schlägt die DE 101 02 671 C2 vor, auf der den Leistungshalbleitern abgewandten Seite der Schaltungsträgerplatte eine auf Massepotential liegende Metallplatte vor zusehen, welche durch eine die Wärme durchlassende, aber elektrisch isolierende Zwischenschicht, insbesondere eine dünne Klebstoffschicht, mit der Schaltungsträgerplatte verbunden ist. Die Verlustwärme des Leistungshalbleiters wird über mehrere metallische Pfade, welche von der Lotschicht zwischen dem Leistungshalbleiter und der Schaltungsträgerplatte ausgehen und die Schaltungsträgerplatte durchqueren, und über die elektrisch isolierender Zwischenschicht in die an der Rückseite der Schaltungsträgerplatte angeordnete Metallplatte abgeleitet. Von der Metallplatte kann die Verlustwärme in an sich bekannter Weise durch Kühlkörper abgeführt werden. Die Strompfade, welche die Schaltungsträgerplatte durchqueren, werden dadurch hergestellt werden, dass die Schaltungsträgerplatte in den Bereichen, in denen später die Leistungshalbleiter aufgelötet werden, mehrfach durchbohrt wird, die Bohrungen metallisiert und anschließend mit Metall gefüllt werden, z. B. durch Verzinnen von zuvor galvanisch metallisierten Bohrungen.
  • Im Normalfall funktioniert die Wärmeabfuhr bei der bekannten elektrischen Steuerschaltung gut. Bei einer schadhaften Leistungsendstufe der Steuerschaltung kann die Verlustleistung des Leistungshalbleiters jedoch ein Vielfaches der im Normalbetrieb des Leistungshalbleiters auftretenden Verlustleistung betragen. Bei einer schadhaften Leistungsendstufe kann es deshalb vorkommen, dass die Verlustwärme nicht schnell genug abgeführt wird, so dass es zu einem Wärmestau und damit zu einer Überhitzung der Schaltungsträgerplatte kommt. Deren Folge kann eine Geruchbelästigung durch Ausgasen sein. Auf der Schaltungsträgerplatte montierte elektrische Bauelemente können Schaden nehmen. Im schlimmsten Falle kann es zu einem Brand kommen, weil das ausgasende Gasgemisch brennbare Bestandteile enthalten kann. Ein Brand wäre in einem Fahrzeug besonders unangenehm.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer gattungsgemäßen Schaltung die Wärmeabfuhr, insbesondere im Schadensfall zu verbessern, ohne auf die Vorteile der SMT-Technologie bei der Herstellung der Schaltung verzichten zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Montageanordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Montageanordnung hat einen oder mehrere Leistungshalbleiter, die mit ihrer Wärme abgebenden Oberfläche, welche zugleich eine Kontaktfläche ist, in SMT-Technik auf einem metallischen Zwischenträger montiert sind, welcher von dem Schaltungsträger gehalten ist.
  • Das hat wesentliche Vorteile:
    Die Leistungshalbleiter werden nach wie vor in SMT-Bestücktechnik und Löttechnik verarbeitet, so dass nach wie vor eine kostengünstige Montage der elektrischen Schaltung möglich ist.
  • Die Verlustwärme wird vom Leistungshalbleiter direkt in den metallischen Zwischenträger eingeleitet, ohne die Schaltungsträgerplatte durchqueren zu müssen.
  • Die Wärmebelastung der Schaltungsträgerplatte wird verringert und ein Wärmestau vermieden.
  • Durch das Vermeiden eines Wärmestaus an der Schaltungsträgerplatte wird eine Brandgefahr vermieden.
  • In der Schaltungsträgerplatte müssen keine besonderen Wärme leitende Pfade vorgesehen werden, die die Schaltungsträgerplatte durchqueren.
  • Der Zwischenträger kann durch SMT- oder THT-Reflow-Löten mit der Schaltungsträgerplatte verbunden werden, so dass das Verlöten des metallischen Zwischenträgers mit der Schaltungsträgerplatte und das Verlöten der Leistungshalbleiter mit dem Zwischenträger durch SMT-Reflow-Löten rationell in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen können. Für das bevorzugte THT-Reflow-Löten werden Bohrungen in der Schaltungsträgerplatte vorgesehen, in welchen der Zwischenträger vorzugsweise mit Beinchen gehalten ist. Die Bohrungen sind für den Zweck des THT-Reflow-Lötens vorzugsweise durchkontaktiert und mit Lötpaste gefüllt.
  • Alternativ kann der Zwischenträger mit der Schaltungsträgerplatte verbunden werden, indem die Beinchen der Zwischenträgerplatte in durchkontaktierte Bohrungen der Schaltungsträgerplatte gepresst werden.
  • Der metallische Zwischenträger kann unmittelbar als Stromschiene verwendet werden, um die Leistungshalbleiter mit dem erforderlichen hohen elektrischen Strom zu versorgen. Die Schaltungsträgerplatte wird dadurch entlastet. An dem metallischen Zwischenträger ist zu diesem Zweck vorzugsweise ein elektrischer Anschlußpol für den elektrischen Anschluß der Wärme abgebenden Kontaktfläche des wenigstens einen Leistungshalbleiters vorgesehen. Vorzugsweise ist der Anschlußpol auf einem Abschnitt des Zwischenträgers vorgesehen, welcher in einem Ausschnitt der Schaltungsträgerplatte liegt oder in einem Abstand von der Schaltungsträgerplatte angeordnet ist.
  • Der metallische Zwischenträger ist vorzugsweise nur über Beinchen mit der Schaltungsträgerplatte verbunden. Er kann die Verlustwärme direkt oder indirekt über mit ihm verbundene Kühlkörper an die Umgebungsluft abgeben.
  • Der metallische Zwischenträger hat eine Basis und wenigstens eine Wand, vorzugsweise wenigstens zwei mit der Basis einen Winkel einschließende Wände, wobei der wenigstens eine Leistungshalbleiter auf der Basis montiert ist und die Beinchen, mit denen der Zwischenträger auf der Schaltungsträgerplatte montiert wird, an den Wänden vorgesehen sind. Das ermöglicht nicht nur eine Trennung der die Wärme aufnehmenden Basis von der Schaltungsträgerplatte, sondern auch eine Wärmeabfuhr über die Wände, welche mit der Basis Verbindung haben, aber von dieser abgewinkelt sind und sich dadurch von dieser und ebenso von der Schaltungsträgerplatte weg in den Luftraum erstrecken. Vorzugsweise schließen die Wände mit der Basis einen rechten Winkel ein, verlaufen parallel zueinander und sind mit einander gegenüberliegenden Rändern der Basis verbunden. Auf diese Weise können sie nach Bedarf am einfachsten mit einem zusätzlichen Kühlkörper verbunden werden.
  • Es ist aber auch durchaus möglich, nur auf einer Seite der Basis eine Wand vorzusehen, so dass sich für den Zwischenträger ein L-Profil ergibt, oder Wände teilweise an der einen und teilweise an der anderen Seite der Basis vorzusehen, z. B. in Anpassung an die Platzverhältnisse des jeweiligen Anwendungsfalls. Die Basis des Zwischenträgers kann geradlinig oder winkelig verlaufen.
  • Die Halbleiter sind auf der Basis in einem Abstand voneinander angeordnet und die Basis des Zwischenträgers ist zwischen den Leistungshalbleitern durch wenigstens eine Lücke unterbrochen. Besonders bevorzugt ist es, wenn zwischen je zwei Leistungshalbleitern jeweils genau eine Lücke in der Basis vorgesehen ist, die Lücken sich jeweils von einem Leistungshalbleiter bis zum benachbarten Leistungshalbleiter erstrecken und auf diese Weise die Basis des Zwischenträgers zwischen je zwei Leistungshalbleitern vollständig oder nahezu vollständig entfernt ist, so dass die Verlustwärme gezwungen ist, von der Schaltungsträgerplatte weg in die von der Basis abgewinkelten Wände zu fließen.
  • In Anpassung an die Platzverhältnisse im konkreten Anwendungsfall können die Lücken in der Basis des Zwischenträgers auch entfallen und die Leistungshalbleiter bei passender Orientierung ihrer Anschlüsse in dichter Folge angeordnet werden.
  • Die Lücken in der Basis eignen sich gut dafür, jeweils einen Abschnitt der Schaltungsträgerplatte aufzunehmen, welcher einen vom benachbarten Leistungshalbleiter gespeisten Steckverbinder oder eine Anschlußklemme für den elektrischen Anschluß eines Verbrauchers trägt, z. B. für den Anschluß einer Heizeinrichtung, insbesondere einer PTC-Heizeinrichtung für Kraftfahrzeuge.
  • Der Teil des Zwischenträgers, auf welchen ein Leistungshalbleiter mit seiner Wärme abgebenden Kontaktfläche gelötet ist, berührt die Schaltungsträgerplatte vorzugsweise höchstens stellenweise, am besten überhaupt nicht. Das ist mit Hilfe der Beinchen des Zwischenträgers möglich. Der Vorteil liegt darin, dass der Teil des Zwischenträgers, auf welchem ein Leistungshalbleiter montiert ist, gegenüber der Schaltungsträgerplatte wärmeisoliert, aber gleichwohl parallel zu dieser angeordnet werden kann, sogar in der Flucht der Schaltungsträgerplatte liegen kann, wenn man, was bevorzugt ist, in dieser einen Ausschnitt für den einen Leistungshalbleiter tragenden Teil des Zwischenträgers vorsieht. So gelangt man zu einem kompakten Aufbau der elektrischen Schaltung, welcher die Wärmebelastung der Schaltungsträgerplatte niedrig halt und zugleich eine rationelle Herstellung in SMT-Technik mit Reflow-Löten ermöglicht.
  • Der Zwischenträger ist vorzugsweise mit einer Lötstoppmaske versehen, welche als Lack z. B. mit einem Tampondruckverfahren auf den Zwischenträger gedruckt oder als Folie auf den Zwischenträger geklebt werden kann. Dadurch wird es ermöglicht, anstelle einer vollflächigen Verlötung nur eine partielle, insbesondere strukturierte oder segmentierte Verlötung der Leistungshalbleiter mit dem metallischen Zwischen träger vorzunehmen, wodurch in der Lötzone mechanische Spannungen aufgrund von Temperaturänderungen minimiert werden können. Die für das Verlöten erforderliche Lotmenge kann als Lofformteil vorgefertigt werden, mit welchem die Lötstoppmaske bestückt wird. Die mechanischen Spannungen aufgrund von Temperaturänderungen werden in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weiter minimiert, in welcher die Werkstoffe für den Zwischenträger und für den Sockel der Leistungshalbleiter so gewählt werden, dass ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten übereinstimmen oder nahe beieinander liegen, z. B. Kupfer mit 2 Gew.-% Eisen und weniger weniger als 1 Gew.-% Phosphor (CuFe2P).
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Montageanordnung mit einer Schaltung in einer Schrägansicht,
  • 2 zeigt einen Längsschnitt einen bestückten Zwischenträger der Schaltung, und
  • 3 zeigt eine Schrägansicht des noch nicht bestückten Zwischenträgers.
  • Die in 1 dargestellte Schaltung ist auf einer Schaltungsträgerplatte 1 aufgebaut, welche auf Kunstharzbasis hergestellt ist. Die Schaltungsträgerplatte 1 trägt elektrische und elektronische Bauelemente, von welchen ein integrierter Schaltkreis 2, mehrere Steckverbinder 3 und ein Leistungshalbleiter 4, insbesondere ein MoSFET, beispielhaft dargestellt sind. Leiterbahnen, welche die elektrischen und elektronischen Bauelemente miteinander verbinden, sind nicht dargestellt. Die Bauelemente sind in SMT-Technik montiert, d. h., sie sind nicht mit Anschlussdrähten in Bohrungen der Schaltungsträgerplatte 1 gesteckt und mit der Rückseite der Schaltungsträgerplatte verlötet, sondern sind mittels löffähiger Anschlüsse bzw. Anschlussflächen direkt auf die Oberfläche ihres Trägers gelötet. Während der integrierte Schaltkreis 2 direkt auf die Oberfläche der Schaltungsträgerplatte 1 gelötet ist, sind die Steckverbinder 3 und der Leistungshalbleiter 4 auf einen metallischen Zwischenträger 5 gelötet. Der Zwischenträger 5 ist eine im Querschnitt U-förmige Schiene mit einer Basis 6 und zwei zueinander parallelen Wänden 7 und 8, welche in einem rechten Winkel zur Basis 6 in der Längsrichtung des Zwischenträgers 5 verlaufen.
  • Wie 3 zeigt, hat die Basis 6 drei sich über die gesamte Breite der Basis 6 erstreckende Lücken 9, welche vier Abschnitte 10, 11, 12 und 13 bei der Basis 6 voneinander trennt, welche die beiden Wände 7 und 8 miteinander verbinden. Im Bereich einer jeden Lücke 9 haben beide Wände 7 und 8 jeweils ein Beinchen 14, welches sich senkrecht zur Basis 6 bis unter eine Ebene erstreckt, in welcher die Unterseite der Abschnitte 10 bis 13 der Basis 6 liegt. Der Zwischenträger 5 kann preiswert durch Stanzen und Biegen aus einem Blech hergestellt sein.
  • Auf den Abschnitten 10, 11 und 12 der Basis 6 ist jeweils eine Lötstoppmaske 15 vorgesehen, welche mit einem nicht dargestellten Lotformteil bestückt ist. Die Lötstoppmaske 15 besteht vorzugsweise aus einem Lack, der unter Anwendung eines Druckverfahrens, insbesondere eines Tampondruckverfahrens, auf die Basis 6 des Zwischenträgers 5 gedruckt ist.
  • In den Abschnitt 13 der Basis 6 ist ein Loch 17 gestanzt, in welches ein elektrischer Anschlußpol 18 eingesetzt und fixiert ist, z. B. durch Einpressen in das vorzugsweise kreisrunde Loch 17. Der Anschlußpol 18 kann z. B. ein Steckkontakt oder ein Schraubkontakt sein.
  • Die Schaltungsträgerplatte 1 hat Löcher, nämlich Bohrungen 19 zum Aufnehmen der Beinchen 14 des Zwischenträgers 5. Zum Zusammenbauen der Schaltung wird die Schaltungsträgerplatte 1 an den Stellen, welche mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen bestückt werden sollen, oberflächlich z. B. mit einer Lotpaste bedruckt. Im Bereich der Bohrungen 19 wird die Schaltungsträgerplatte 1 mit einer Lotpaste bedruckt, welche in die Bohrungen 19 eindringt. Der Zwischenträger 5 wird auf der Schaltungsträgerplatte 1 positioniert, indem er mit seinen Beinchen 14 bis zum Anschlag 16 in die Bohrungen 19 gesteckt wird. Die Abschnitte 10, 11 und 12 der Basis 6 auf der Lötstoppmaske 15 werden jeweils mit einem Lotformteil bestückt. Anschließend werden die mit Lot versehenen Kontaktflächen auf der Schaltungsträgerplatte 1 und auf der Basis 6 des Zwischenträgers 5 mit den dafür vorgesehenen elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückt, vorzugsweise mittels eines Be stückungsautomaten. Die auf der Lötstoppmaske 15 vorgesehenen Lotformteile werden mit jeweils einem Leistungshalbleiter 4 bestückt, von denen nur einer dargestellt ist. Beim anschließenden Aufschmelzen des Lotes (Reflow-Löten) zentrieren sich die bestückten Bauteile durch die Oberflächenspannung des Lotes auf den für sie jeweils vorgesehenen Plätzen, setzen sich ab und werden fixiert, sobald das Lot erstarrt.
  • Anhand der 2 erkennt man, dass die Abschnitte 10, 11, 12 und 13 der Basis 6 in Ausschnitten der Schaltungsträgerplatte 1 liegen, wohingegen in die Lücken 9 der Basis 6 des Zwischenträgers 5 Abschnitte 20, 21 und 22 der Schaltungsträgerplatte 1 hineinragen. Auf diesen Abschnitten 20, 21 und 22 befindet sich jeweils ein Steckverbinder 3, in welchen durch ein Loch 24 in der Schaltungsträgerplatte 1 ein nicht dargestellter Kontaktstift gesteckt werden kann, mit welchem ein elektrischer Verbraucher, z. B. ein elektrischer Heizwiderstand, an den Leistungshalbleiter 4 angeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Anschlussbein 25 des Leistungshalbleiters 4 in SMT-Technik mit dem betroffenen Abschnitt 20 der Schaltungsträgerplatte 1 verlötet.
  • Durch den geschilderten Aufbau ist der Leistungshalbleiter 4 von der Schaltungsträgerplatte 1 thermisch weitgehend entkoppelt. Dadurch wird bei schadhafter Leistungsendstufe der Wärmeeintrag in die Schaltungsträgerplatte 1 und die damit verbundene Ausgasung des Kunststoffes der Schaltungsträgerplatte, meistens ein Epoxydharz, erheblich vermindert. Damit ist ein Brandrisiko durch Entzündung brennbarer Bestandteile des aus der Schaltungsträgerplatte 1 freigesetzten Gasgemisches vermieden.
  • Die hohen Ströme, die von den Leistungshalbleitern 4 zu schalten sind, werden über den Anschlußpol 18 unmittelbar in den metallischen Zwischenträger 5 eingeleitet, verzweigen sich auf die verschiedenen Leistungshalbleiter 4 und gelangen erst nach der Verzweigung auf die Abschnitte 20, 21 und 22 der Schaltungsträgerplatte 1, welche dadurch entlastet wird, weil die höchsten Ströme direkt nur im Zwischenträger 5 fließen, welcher dadurch zugleich die Funktion einer Stromschiene hat.
  • Die Schaltungsträgerplatte durchquerende Hochstrompfade wie im Stand der Technik werden erfindungsgemäß nicht benötigt. Dadurch ergibt sich für den Endnutzer der Schaltung eine höhere Sicherheit.
  • 1
    Schaltungsträgerplatte
    2
    Integrierter Schaltkreis
    3
    Steckverbinder
    4
    Leistungshalbleiter (MoSFET)
    5
    Zwischenträger
    6
    Basis
    7
    Wand
    8
    Wand
    9
    Lücke
    10
    Abschnitt von 6
    11
    Abschnitt von 6
    12
    Abschnitt von 6
    13
    Abschnitt von 6
    14
    Beinchen
    15
    Lötstoppmaske
    16
    Anschlag
    17
    Loch
    18
    Anschlußpol
    19
    Löcher, Bohrungen
    20
    Abschnitt von 1
    21
    Abschnitt von 1
    22
    Abschnitt von 1
    23
    24
    Loch
    25
    Anschlußbein

Claims (19)

  1. Montageanordnung für mehrere Leistungshalbleiter (4), die eine Wärme abgebende Kontaktfläche aufweisen, die flächig mit einem metallischen Zwischenträger (5) verbunden ist, wobei der Zwischenträger (5) Beinchen (14) aufweist, mit welchen er in Löchern (19) eines Schaltungsträgers (1) gehalten ist, wobei an dem Zwischenträger (5) ein elektrischer Anschlusspol (18) angeordnet ist, der als elektrischer Anschluss für die Leistungshalbleiter (4) fungiert, und wobei der Zwischenträger (5) eine Basis, auf welcher die Leistungshalbleiter (4) montiert sind, und mindestens eine mit der Basis (6) einen Winkel einschließende Wand (8, 9) hat, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leistungshalbleiter (4) mit Abstand voneinander auf der Basis (6) angeordnet sind und dass die Basis (6) zwischen den Leistungshalbleitern (4) wenigstens eine Lücke (9) hat.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (19), in welchen der Zwischenträger (5) gehalten ist, durchkontaktiert sind.
  3. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (5) mit der Schaltungsträger (1) verlötet ist.
  4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beinchen (14) in die Löcher (19) gepresst sind.
  5. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beinchen (14) an der mindestens einen Wand (8, 9) vorgesehen sind.
  6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr als zwei Wände (8, 9) vorgesehen sind, welche an gegenüberliegenden Rändern der Basis (6) angeordnet sind.
  7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (8, 9) mit der Basis (6) einen rechten Winkel einschließen.
  8. Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander parallele Wände (8, 9) vorgesehen sind, welche mit einander gegenüberliegenden Rändern der Basis (6) verbunden sind.
  9. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lücken (9) der Basis (6) ein Abschnitt (10, 11, 12 und 13) des Schaltungsträgers (1) liegt.
  10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Lücke (9) der Basis (6) liegende Abschnitt (10, 11, 12 und 13) des Schaltungsträgers (1) eine von einem benachbarten Leistungshalbleiter (4) gespeiste Anschlußeinrichtung, insbesondere einen Steckverbinder (3) für den elektrischen Anschluß eines elektrischen Verbrauchers trägt.
  11. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußpol (18) auf einem Abschnitt der Basis (6) des Zwischenträgers (5) vorgesehen ist, welcher in einem Ausschnitt des Schaltungsträgers (1) liegt.
  12. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Zwischenträgers (5), auf welchen ein Leistungshalbleiter (4) mit seiner Wärme abgebenden Kontaktfläche gelötet ist, den Schaltungsträger (1) höchstens stellenweise, vorzugsweise überhaupt nicht berührt.
  13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Zwischenträgers (5), auf welchen ein Leistungshalbleiter (4) mit seiner Wärme abgebenden Kontaktfläche gelötet ist, in einem Ausschnitt des Schaltungsträgers (1) angeordnet ist.
  14. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (5) mit einer Lötstoppmaske (15) versehen ist.
  15. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beinchen (14) durch THT-Reflow-Löten mit dem Schaltungsträger (1) verlötet sind.
  16. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1) überwiegend aus einem Kunstharz besteht.
  17. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffe für den Zwischenträger (5) und für den metallischen Sockel des Leistungshalbleiters (4) so gewählt sind, dass sie im Wärmeausdehnungskoeffizienten übereinstimmen oder nahe beieinander liegen.
  18. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Beinchen (14) deren Einstecktiefe begrenzende Anschläge (16) ausgebildet sind.
  19. Elektrische Schaltung mit einer Montageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
DE200610009812 2006-03-01 2006-03-01 Montageanordnung für mehrere Leistungshalbleiter und Schaltung mit einer solchen Montageanordnung Active DE102006009812B4 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014154567A1 (fr) * 2013-03-26 2014-10-02 Valeo Systemes Thermiques Module de commande d'un appareil électrique
US10322619B2 (en) 2013-03-26 2019-06-18 Valeo Systemes Thermiques Control module for an electric appliance

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089539B3 (de) * 2011-12-22 2013-04-25 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Heizung für Fahrzeuge und elektrische Heizung mit einer derartigen Vorrichtung
FR3004056B1 (fr) * 2013-03-26 2016-10-21 Valeo Systemes Thermiques Module de commande d'un appareil electrique
EP3673507B1 (de) 2017-08-22 2023-09-20 SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG Energiespeicheranordnung und fahrzeug mit energiespeicheranordnung

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5339217A (en) * 1993-04-20 1994-08-16 Lambda Electronics, Inc. Composite printed circuit board and manufacturing method thereof
DE19533251A1 (de) * 1995-06-27 1997-01-02 Braun Ag Verfahren zur wärmeleitenden Befestigung eines elektronischen Leistungsbauelementes auf einer Leiterplatte mit einem Kühlblech oder Kühlkörper
EP0926733A1 (de) * 1997-12-16 1999-06-30 STMicroelectronics S.r.l. Leiterplattenanordnung bestehend aus einem in einem Kunststoffgehäuse verpackten Leistungshalbleiterbauelement, dessen interne Wärmesenke mit einer externen Wärmesenke gelötet ist
DE19853777A1 (de) * 1998-11-21 2000-05-25 Wuerth Elektronik Gmbh & Co Kg Kühlelement für Leiterplatten
DE10055436A1 (de) * 1999-11-11 2001-08-02 Yazaki Corp Wärmestrahlungs-Einbettungsstruktur für ein elektrisches Bauteil und Einbettungsverfahren dafür
US20010026438A1 (en) * 1999-12-21 2001-10-04 Ploix Olivier Dominique Electric power module and method for making same
US6320748B1 (en) * 2000-03-17 2001-11-20 Celestica International Inc. Power heatsink for a circuit board
US20020064674A1 (en) * 2000-11-29 2002-05-30 Pioneer Corporation Part
DE20301773U1 (de) * 2003-02-05 2003-04-17 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Elektrische Einrichtung
US20030174469A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Morelock Robert C. Electronics assembly with improved heatsink configuration
DE10102671C2 (de) * 2001-01-17 2003-12-24 Eichenauer Heizelemente Gmbh Elektrische Heizung für ein Kraftfahrzeug
US20050180116A1 (en) * 2004-01-05 2005-08-18 Funai Electric Co., Ltd. Heatsink

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5339217A (en) * 1993-04-20 1994-08-16 Lambda Electronics, Inc. Composite printed circuit board and manufacturing method thereof
DE19533251A1 (de) * 1995-06-27 1997-01-02 Braun Ag Verfahren zur wärmeleitenden Befestigung eines elektronischen Leistungsbauelementes auf einer Leiterplatte mit einem Kühlblech oder Kühlkörper
EP0926733A1 (de) * 1997-12-16 1999-06-30 STMicroelectronics S.r.l. Leiterplattenanordnung bestehend aus einem in einem Kunststoffgehäuse verpackten Leistungshalbleiterbauelement, dessen interne Wärmesenke mit einer externen Wärmesenke gelötet ist
DE19853777A1 (de) * 1998-11-21 2000-05-25 Wuerth Elektronik Gmbh & Co Kg Kühlelement für Leiterplatten
DE10055436A1 (de) * 1999-11-11 2001-08-02 Yazaki Corp Wärmestrahlungs-Einbettungsstruktur für ein elektrisches Bauteil und Einbettungsverfahren dafür
US20010026438A1 (en) * 1999-12-21 2001-10-04 Ploix Olivier Dominique Electric power module and method for making same
US6320748B1 (en) * 2000-03-17 2001-11-20 Celestica International Inc. Power heatsink for a circuit board
US20020064674A1 (en) * 2000-11-29 2002-05-30 Pioneer Corporation Part
DE10102671C2 (de) * 2001-01-17 2003-12-24 Eichenauer Heizelemente Gmbh Elektrische Heizung für ein Kraftfahrzeug
US20030174469A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Morelock Robert C. Electronics assembly with improved heatsink configuration
DE20301773U1 (de) * 2003-02-05 2003-04-17 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Elektrische Einrichtung
US20050180116A1 (en) * 2004-01-05 2005-08-18 Funai Electric Co., Ltd. Heatsink

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014154567A1 (fr) * 2013-03-26 2014-10-02 Valeo Systemes Thermiques Module de commande d'un appareil électrique
FR3004058A1 (fr) * 2013-03-26 2014-10-03 Valeo Systemes Thermiques Module de commande d'un appareil electrique
US10322619B2 (en) 2013-03-26 2019-06-18 Valeo Systemes Thermiques Control module for an electric appliance
US10479169B2 (en) 2013-03-26 2019-11-19 Valeo Systemes Thermiques Control module for an electric appliance

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