EP3884519A1 - Entwärmung einer elektronischen baugruppe mittels forcierter konvektion, sowie verfahren zum entwärmen einer elektronischen baugruppe - Google Patents

Entwärmung einer elektronischen baugruppe mittels forcierter konvektion, sowie verfahren zum entwärmen einer elektronischen baugruppe

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Publication number
EP3884519A1
EP3884519A1 EP20704425.6A EP20704425A EP3884519A1 EP 3884519 A1 EP3884519 A1 EP 3884519A1 EP 20704425 A EP20704425 A EP 20704425A EP 3884519 A1 EP3884519 A1 EP 3884519A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat sink
electronic
circuit board
component
component side
Prior art date
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Pending
Application number
EP20704425.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Diepold
Alexander Kiesel
Benno Weis
Johannes FÜRST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3884519A1 publication Critical patent/EP3884519A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
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    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components

Definitions

  • the invention relates to an electronic assembly and a method for cooling an electronic assembly.
  • Today's frequency converters are built with standard silicon IGBT modules.
  • Novel power semiconductors for example gallium nitride (GaN) with a large band gap, are mostly available as discrete components.
  • GaN gallium nitride
  • One of the main problems is the cooling of the switching and transmission losses.
  • the switching losses are particularly high with hard switching, whereby both the switching frequency and the forward current are thermally limited depending on the switch technology.
  • this new type of component is usually a discrete switch that is soldered onto a carrier material.
  • These new types of power semiconductor switches are often offered as surface mounted devices (SMD) components, with the electrical connections only being made on one side.
  • the current direction in these switches is horizontal instead of vertical, as is the case with conventional IGBTs.
  • the new power semiconductor switches are discrete and laterally structured switches.
  • These power semiconductor components are available, among other things, in SMD design and with a soldering pad on the lower and / or upper side that acts as a contact surface for the cooling surface. Although the total losses can be reduced due to the new technology, the component size is also small, which means that the area-related energy loss is still high.
  • the new power semiconductor switches are operated with high switching frequencies. Although these high switching frequencies lead to higher losses, they create new advantages.
  • a power section consists of at least one power semiconductor switch.
  • the power semiconductor switches move closer together and changes to the system are often necessary in terms of electromagnetic compatibility.
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • DCB Direct Copper Bonded
  • thermal paste is usually applied to the contact surface. The entire power loss is thereby dissipated to a massive heat sink, which is generally part of the entire housing.
  • the semiconductors can be applied to the circuit board as an SMD component.
  • the voltage gaps between the electrical potentials are selected to be as small as possible in order to be able to implement a compact assembly. Ideally, only the necessary air and creepage distances are provided.
  • the surface of this circuit board can now be cooled with an air stream.
  • the disadvantage of this solution is that the cooling air exposes the upper side of this circuit board to dirt particles that are deposited on the open pins of the components and lead to a short circuit when two potentials are connected. Therefore, this type of cooling leads to a reduced service life of the construction group.
  • a heat sink structure of a circuit board module which comprises a circuit board on which an electronic component is mounted and an electronic device.
  • a first electronic component which is mounted on a front side of the circuit board, can be cooled during operation by the resulting heat loss of the first electronic component is led to a heat sink mounted on the back of the circuit board by means of vias of the circuit board.
  • US 2006/0006525 A1 discloses various systems for removing heat loss from a semiconductor module which is arranged in a computer system. Many of these systems have a semiconductor module, which is located on one side of a circuit board, and have a heat sink for dissipating the heat loss of the semiconductor module, which is located on the other side of the circuit board. One or more thermal vias extend through the circuit board in order to thermally couple the semiconductor module to the heat sink. Such systems thus improve the overall thermal budget of the semiconductor module by making it easier to dissipate its heat loss through the circuit board.
  • the object of the present invention is to provide an electronic assembly and a method with which SMD power semiconductor switches in particular can be cooled without reducing the service life of the electronic assembly.
  • One aspect of the invention relates to an electronic subassembly with a printed circuit board which is designed with a first and a second component side, and at least one first heat sink which is arranged on the first component side. Likewise, several electronic components are te, a majority of which are located on the second assembly side of the circuit board.
  • the electronic subassembly comprises at least one first through-hole contacting the printed circuit board, with which thermal energy generated by the first electronic component is transported from the second mounting side to the first mounting side.
  • the electronic assembly also includes a convection unit for generating forced convection only on the first component side, with which the thermal energy can be transported away from the circuit board of the electronic assembly, so that the electronic assembly can be cooled. Due to the forced convection generated exclusively on the first component side, the thermal energy or heat in particular can be transported away from the assembly. Since the majority of the electronic components are arranged on the second mounting side, which is not subjected to the forced convection, there can be no or only a small accumulation of dirt particles on current-carrying components. Because of the lower exposure to dirt particles, the service life of the circuit board and thus of the entire electronic assembly is usually extended, but above all the service life is not shortened.
  • the few electronic components that are arranged on the first component side can be placed on the first component side so that they are at a large distance from one another.
  • no conductive connections can arise between the individual electronic components due to the transported dirt particles of the forced convection and this can ensure that the service life of the electronic assembly is not reduced.
  • the second component side which is ner plurality of the electronic components is formed, natural convection takes place.
  • the natural convection is achieved by the natural air flow in the vicinity of the second component side. As a result, part of the thermal energy generated can in particular be transported away from the circuit board.
  • the electronic assembly can be, for example, a DC / DC converter and / or a frequency converter or converter.
  • the circuit board serves as a dividing line between the natural convection on the second component side and the forced convection on the first component side.
  • Convection or heat flow should be understood to mean that a method and / or a mechanism is used to achieve heat transfer of energy from one place to another.
  • the first component side has the first heat sink, which can emit the generated thermal energy into a space of forced convection, so that the thermal energy can be transported away by the forced convection.
  • the convection unit for generating the forced convection should, if possible, be arranged in such a way that the air flow generated by the forced convection acts exclusively on the first component side without this having an effect on the second component side. This is intended in particular to ensure that the possible dirt particles occur exclusively on the first loading side, on which in particular no current-carrying components are arranged.
  • the thermal energy or the heat from the circuit board of the electronic assembly can be transported away using forced convection or natural convection.
  • the convection unit can be, for example, a ventilation unit or a fan, such as a fan, in particular a lamella fan, an axial fan, a radial fan, a diagonal fan, or a cross-flow fan.
  • a ventilation unit or a fan such as a fan, in particular a lamella fan, an axial fan, a radial fan, a diagonal fan, or a cross-flow fan.
  • the vias are used for this so that the generated thermal energy can be transmitted through the electronic components, in particular current-carrying electronic components, on the second component side to the first component side.
  • the plated through hole can in particular be a copper plated through hole in the circuit board.
  • the copper plated through-hole in the circuit board can be filled with solder.
  • the plated-through holes can in particular be so-called vias.
  • the through contacts are used to transfer the thermal energy or the heat from the second component side to the first component side.
  • a heat line or heat transfer of the thermal energy generated is achieved with the first through-hole contact.
  • the first via is required because the circuit board of the electronic African assembly itself conducts heat poorly.
  • the electronic components can be logic circuits or power supply lines or power supply tracks or measuring components or power semiconductor switches or power switches or IGBTs or MOSFETs.
  • the plurality of electronic components and the at least first heat sink are designed based on surface mounting technology.
  • the electronic Components do not see any wire connections that have to be inserted through the circuit board, so that the majority of the electronic components can be arranged on the second component side of the circuit board and thereby cooling can be carried out through the forced convection on the first component side, so that the electronic components can be used not exposed to dirt particles who the.
  • the electronic components and the at least first heat sink are built using SMD technology. With SMD technology, the SMD components are no longer attached with wire connections, but directly on the first and / or second component side of the circuit board using solderable connection surfaces. For this purpose, surface mounting SMT (Surface-Mount Technology) is used.
  • the at least first heat sink is designed as a flat conductor track or as a metallic housing or as a metallic heat sink.
  • the at least first heat sink is used.
  • the first heat sink which is designed in particular as an SMD heat sink, is preferably mounted on the first component side in such a way that this is arranged on the opposite side in the heat path of the electronic components that generate the thermal energy.
  • the heat sink can be designed as a flat conductor track or as a flat copper strip, which means that as little installation space as possible is required.
  • the heat sink can be designed as a metallic housing, which is preferably made of copper or aluminum. Thus, thermal energy can be transported away from the circuit board by the forced convection.
  • the first through-hole connection is arranged next to one another parallel to at least one second through-hole connection of the circuit board.
  • several, in particular the first and second vias are arranged in parallel next to one another.
  • a plurality of vias can also be arranged in parallel next to one another. The more vias are arranged in parallel to one another, the better the thermal energy can be given off from the second component side to the first component side. The better the thermal energy can be transferred from the second component side to the first component side, the more the service life of the electronic assembly can be increased.
  • the first through-hole and the second through-hole can be arranged in such a way that they are parallel to one another and are arranged on one component of the plurality of components.
  • the first through-hole and / or the second through-hole insulated from electrical conductor tracks or also connected to electrical conductor tracks of the same potential on the circuit board as close as possible to one or a group of the multiple electrical ronic components are arranged.
  • the first through-hole and / or the second through-hole should be arranged as close as possible on one or on a group of electronic components while observing electrical and mechanical conditions.
  • the thermal energy that is generated by the electronic components can be transferred with the first and / or the second plated-through hole from the second component side to the first component side.
  • the thermal energy can be transported as efficiently as possible through the forced convection to the first component side.
  • the arrangement of the first through-hole and the second through-hole depends on specific conditions or standards in the manufacture of the printed circuit board of the electronic assembly.
  • the first and / or the second through-contact can only be arranged so close to the electronic component that certain insulation distances between the through-contact and the electronic component can be maintained.
  • the electronic components and the plated-through holes should also be arranged in such a way that they have sufficient distance from the current-carrying conductor track so that no flashovers can occur.
  • the DRC Design Rule Check
  • ERC Electronic Rule Check
  • the arrangement of the first and / or the second plated-through hole should be arranged as close as possible to the electronic component, on the one hand, that the standards and conditions for the layout of the circuit board are guaranteed and, on the other hand, the generated thermal energy can be easily dissipated.
  • the arrangement of the first through-hole and the second through-hole to the electrical ronic components, aspects of electromagnetic compatibility are also taken into account.
  • the first through-hole is designed to carry current and is coated with an electrically insulating layer on the second component side of the circuit board, whereas the second through-hole is not designed to carry current and, if necessary, is not coated with the electrically insulating layer is.
  • the insulating layer can be designed as an interface material between the heat sink and the circuit board.
  • Through-hole plating and / or the second through-hole plating are primarily used for the heat transfer of the thermal energy from the second component side to the first component side.
  • the first through-contact can also be configured to conduct current and, for example, provide various electronic components with power. Since the first via and the second via can be arranged spatially without a great distance from one another and the first via and the second via can be at different potentials, a short circuit can occur in the event of a fault.
  • the current-carrying first via is provided with an electrically insulating Layer coated. This electrically isolating layer ensures that there is no short circuit between the first via and the second via on the first component side. In particular, the coating takes place with the insulating
  • the second through-hole which is not current-carrying, but rather for the heat transfer of the thermal energy. is formed, not be coated with the electrically insulating layer.
  • the second plated-through hole is therefore not coated with the layer because the electrically insulating layer, although it ensures good electrical insulation, causes poor or deterioration in heat transfer. As a result, not enough heat can be removed from the electronic component in an emergency.
  • the electrically insulating layer is designed as an insulating film or as an insulating varnish.
  • the current-carrying vias are provided with an electrically insulating
  • the electrically insulating layer is preferably be purchased as an insulating film or as an insulating varnish.
  • the insulating film can be used in particular if, for example, the complete or only partial areas of the first component side are covered with the insulating
  • the insulating film can be applied efficiently to the entire first component side.
  • the insulating varnish has the advantage that only the plated-through holes which are designed for conducting current can be coated with the insulating layer in a targeted manner.
  • the first heat sink is assigned to a first electronic component and / or a second electronic component, which is arranged on the first mounting side or on the second mounting side, is assigned a second heat sink on the first mounting side, and / or the first electronic component and the second electronic component of the first heat sink or the second heat sink are assigned.
  • each electronic component in particular each power semiconductor switch, can be assigned a heat sink on the first component side.
  • the first heat sink is arranged in such a way that it is arranged opposite the first electronic component.
  • the second heat sink can be arranged on the first component side in such a way that it is placed opposite the second electronic component.
  • the first electronic component and the second electronic component can be assigned one and the same heat sink, so that the heat sinks can be arranged in a space-saving manner, especially on the first component side, and savings can be made in the number of heat sinks depending on the space required.
  • the first electronic component which is a power semiconductor
  • the first heat sink being arranged directly on the first electronic component on the first assembly side.
  • the first or the second heat sink can be designed as a flat conductor track, so that both the first electronic component and the second electronic component can be cooled with this flat conductor track.
  • a first potential is provided for a first heat sink and a second potential different from the first potential is provided for the second heat sink, or the first heat sink and the second heat sink are connected to the first potential or to the second potential are .
  • SMD heat sinks which are at a certain potential
  • new freedoms in the structure of the electronic assembly can be achieved. This can lead to smaller dimensions of the electronic assembly and to an increase in the performance of the electronic assembly.
  • the second potential is provided, can be dispensed with a large, ground potential heat sink, which can be improved, for example, compliance with the electromagnetic compatibility rule for the increased switching frequencies on the electronic assembly.
  • the first and / or the second potential does not necessarily have to be the earth potential, but can in each case be any fixed or jumping potential.
  • the first and / or the second potential of the first and / or the second heat sink are each independent of one another and can differ from the respective other potential. As a result, aspects of electromagnetic compatibility can be better taken into account when creating the electronic assembly.
  • Another aspect of the invention relates to a method for cooling an electronic assembly which has a circuit board with a first or a second component side.
  • the second component side can be cooled with a natural convection and thermal energy can be transported from the second component side with a through-contact in the circuit board to the first component side. With a forced convection on the first component side, the thermal energy can be transported away from the circuit board so that the electronic assembly is cooled.
  • Natural convection is the natural flow of air that can cool the second component side, in particular the electronic components on the second component side.
  • the thermal energy, which is generated in particular by electronic components on the second component side can be transported through vias, in particular copper vias, in the circuit board from the second component side to the first component side of the circuit board become.
  • the first component side is provided with a forced convection.
  • the forced convection is generated in particular by a convection unit.
  • the convection unit creates an air flow which transports the thermal energy or heat away from the first component side, so that in particular the circuit board of the electronic assembly can be cooled.
  • An independent aspect of the invention relates to an electronic assembly with a printed circuit board which is formed with a first component side and a second component side.
  • the circuit board comprises at least one first heat sink, which is arranged on the first assembly side, and several electronic components, a plurality of which is arranged on the second assembly side of the circuit board.
  • the circuit board comprises the electronic assembly can be transported.
  • the circuit board comprises, for example, a heat sink which is designed as a metallic housing and which is arranged on the first component side.
  • the circuit board can include a convection unit for generating a forced convection exclusively on the first component side, with which the thermal energy can be transported from the circuit board of the electronic assembly, so that the electronic assembly (1) can be cooled.
  • Another independent aspect of the invention relates to a method for cooling an electronic assembly which has a circuit board with a first component side and a second component side, the second component side being cooled with natural convection.
  • thermal energy is transferred from the second component side with a current-carrying through-hole contact in the circuit board to the first component side and transported in a heat sink.
  • the thermal energy is transported away from the circuit board and / or from the heat sink, so that the electronic assembly is cooled.
  • Assembly with a circuit board which comprises a first and a second component side;
  • the electronic component is located on a first component side of the circuit board
  • FIG 3 shows a further schematic electronic assembly with a printed circuit board, the heat sinks here being at different potentials.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the electronic assembly 1 with a circuit board 2, which is formed with a first component side 3 and a second component side 4.
  • the first component side 3 of the printed circuit board 2 comprises a first heat sink 5.
  • the circuit board 2 of the electronic assembly 1 comprises, for example, a plurality of electronic components 6, a plurality of which is arranged on the second component side 4 of the circuit board 2.
  • the circuit board 2 comprises in particular a first non-current-carrying through-hole contact 7, with which the generated thermal energy of an electronic component 6 can be transported from the second component side 4 to the first component side 3.
  • the electronic assembly 1 includes in particular a convection unit 8, with which a forced convection 9 can be generated.
  • the forced convection 9 is generated exclusively on the first component side 3 of the circuit board 2, with which the thermal energy can be transported away from the circuit board 2 of the electronic assembly 1, so that the electronic assembly 1 can be cooled.
  • an air flow can be generated which only removes the thermal energy or heat on the first component side 3 of the circuit board 2.
  • the second component side 4 can, for example, have a natural convection, which can be achieved by a natural air flow. As a result, part of the thermal energy generated can in particular already be dissipated, so that the electronic components 6 in particular can be cooled.
  • the first via 7 can in particular be a copper via which, for example, is filled with solder. With the first through-hole contact, the thermal energy of the second component side 4 can be transferred to, in particular, the heat sink 5 of the first component side 3. The first heat sink 5 can then use the forced convection 9 to transport the thermal energy away from the circuit board 2 so that the electronic assembly 1 can be cooled.
  • the electronic components 6 and the first heat sink 5 can be designed as SMD components.
  • SMD the electronic components 6 in particular can be mounted on the second loading side 4 in a space-saving manner.
  • the electronic assembly 1 can, for example, be a converter or frequency converter.
  • the electronic components 6 can be logic circuits, current-carrying components, measuring lines, conductor tracks, IGBTs or MOSFETs.
  • the electronic assembly 1 can have a power semiconductor switch 10 as the electronic component 6.
  • the examples of the electronic components 6 are not intended to be exhaustive, but are only intended to represent the large number of possible electronic components 6.
  • the first heat sink 5 can be designed as a flatly executed conductor track or flatly executed conductive surface.
  • the first heat sink 5 can also be designed as a metallic housing, wherein the housing of the first heat sink 5 can be made of copper or aluminum, for example.
  • the first via 7 can be arranged parallel to at least one second via 11 of the printed circuit board 2 next to one another.
  • the first through-hole 7 and the second through-hole 11 can be arranged as close as possible to one or on a group of the plurality of electronic components 6, isolated from the electrical conductor tracks on the circuit board 2.
  • the first via 7 and / or the second via 11 should be as close as possible to one of the electrical ronic components 6 are arranged, but certain criteria and / or standards in the layout of the Lei terplatte 2 must be taken into account.
  • first via 7 and / or the second via 11 insulation distances between the first via 7 and / or the second via 11 with the electronic component 6 or with a conductor on the circuit board 2 must be observed.
  • aspects of the electromagnetic compatibility of the electronic assembly 1 must also be taken into account.
  • the first via 7 and the second via 11 should be arranged as close as possible to one of the electronic components 6 so that on the one hand the criteria can be met and on the other hand an efficient heat dissipation of the generated thermal energy to the first assembly side 3 can be carried out.
  • the first through-contact 7 and / or the second through-contact 11 can also be directly under the electrical component 6 in order to improve the thermal dissipation of heat.
  • the first via 7 can be used to conduct current on the circuit board 2, in particular the area of the first via 7, which is located on the first component side 3 of the circuit board 2, can be coated with an electrically insulated layer.
  • the second through-contact 11, which is not designed to carry current, but is designed to transport away the thermal energy generated, is not connected to the electrically insulating one
  • the electrically insulating layer prevents it from becoming one between the first via 7 and the second via 11
  • the electrically insulating layer can be, for example, an insulating film or an insulating varnish.
  • the electrically insulating layer can be, for example, an insulating film or an insulating varnish.
  • the current-carrying first te through contact 7 be coated, but it can also be a part or the entire area of the first fitting side 3 be coated with the insulated layer.
  • the first heat sink 5 and the power semiconductor switch 10 being located as an electronic component 6 on the first component side 3 of the circuit board 2 in this example.
  • the first heat sink 5 is assigned to the power semiconductor switch 10 on the first component side 3.
  • the thermal energy generated by the power semiconductor switch 10 can be cooled with the aid of the heat sink 5 by the forced convection 9 generated by the convection unit 8.
  • the power semiconductor switch 10 can only have pins on the underside of the power semiconductor switch 10, the pins being at a sufficiently large distance from one another. In order to be able to protect the power semiconductor switch 10 from a short circuit or flashover, the pins of the power semiconductor switch 10 can be connected to the
  • the electrically insulating layer are coated. If, for example, the pins of the power semiconductor switch 10 are coated with the layer, the first heat sink 5 or the first component side 3 of the circuit board 2 itself need not be coated.
  • the second component side 4 of the circuit board 2 there are in this example, for example, logic circuits that also generate thermal energy that is transferred from the second component side 4 to the first component side 3 in particular through the first through-hole 7 and / or the second through-hole 11 becomes . With the forced convection 9, the thermal energy can then be transported away from the printed circuit board 2, so that the printed circuit board 2 and in particular the electronic assembly 1 can be cooled.
  • FIG 3 shows a further schematic representation of the electronic assembly 1 with the printed circuit board 2, wherein in this example the first heat sink 5 can be assigned to the first electronic component 10 and a second heat sink 13 can be assigned to a further power semiconductor switch 12.
  • the first heat sink 5 and the second heat sink 13 are on the first component side 3 of the circuit board 2 and the power semiconductor switch 10 and the further power semiconductor switch 12 are located on the second component side 4 of the circuit board 2.
  • the first heat sink 5 are assigned to a first potential and the second heat sink 13 are assigned to a second potential different from the first potential.
  • the power semiconductor switch 10 can be assigned to the first heat sink 5.
  • the first heat sink 5 and the power semiconductor switch 10 are located opposite one another.
  • the further power semiconductor switch 12 can also be arranged opposite the second heat sink.
  • only either the first heat sink 5 and / or the second heat sink 13 can be assigned for the power semiconductor switch 10 and the further power semiconductor switch 12.
  • the first heat sink 5 or the second heat sink 13 can be designed as a flat conductor track.
  • the first and / or the second potential do not necessarily have to be the earth potential, but the first and / or the second potential can be any fixed or jumping potential.
  • the heat dissipation of the generated thermal energy can be optimally improved, so that the heat through the forced convection 9 on the first th component side 3 can be transported away.
  • the first via 7 can be made available to the power semiconductor switch 10 and the second via 11 can be assigned to the further power semiconductor switch 12. As a result, it can be sufficient that the circuit board 2 and in particular the electronic assembly 1 can be optimally cooled.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe (1) mit, - einer Leiterplatte (2), welche mit einer ersten Bestückungsseite (3) und einer zweiten Bestückungsseite (4) ausgebildet ist, - zumindest einem ersten Kühlkörper (5), welcher auf der ersten Bestückungsseite (3) angeordnet ist, - mehreren elektronischen Bauelementen (6), von denen eine Mehrzahl auf der zweiten Bestückungsseite (4) der Leiterplatte (2) angeordnet ist, - zumindest einer ersten nicht stromführenden Durchkontaktierung (7) in der Leiterplatte (2), mit welcher eine erzeugte thermische Energie eines elektronischen Bauelements (6) von der zweiten Bestückungsseite (4) zu der ersten Bestückungsseite (3) transportierbar ist, und - einer Konvektionseinheit (8) zum Erzeugen einer forcierten Konvektion (9) ausschließlich auf der ersten Bestückungsseite (3), mit welcher die thermische Energie von der Leiterplatte (2) der elektronischen Baugruppe (1) abtransportierbar ist, sodass eine Entwärmung der elektronischen Baugruppe (1) durchführbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entwärmen einer elektronischen Baugruppe (1).

Description

Beschreibung
Entwärmung einer elektronischen Baugruppe mittels forcierter Konvektion, sowie Verfahren zum Entwärmen einer
elektronischen Baugruppe
Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe sowie ein Verfahren zum Entwärmen einer elektronischen Baugruppe .
Heutige Frequenzumrichter werden mit Standard Silizium-IGBT- Modulen gebaut . Neuartige Leistungshalbleiter, zum Beispiel Gallium-Nitrid (GaN) mit großem Bandabstand, sind meist als diskrete Bauelemente verfügbar . Eines der Hauptprobleme ist dabei die Entwärmung der Schalt- und Durchlassverluste . Die SchaltVerluste sind beim harten Schalten besonders hoch, wodurch sowohl die Schaltfrequenz , als auch der Durchlass strom, abhängig von der Schaltertechnik thermisch begrenzt wird . Damit einhergehend steigt die Notwendigkeit der gekonn ten Entwärmung der Leistungshalbleiter . Im Gegensatz zu heu tigen Leistungsmodulen handelt es sich bei diesem neuartigen Bauelement meist um diskrete Schalter, die auf einem Träger material aufgelötet werden .
Diese neuartigen LeistungshalbleiterSchalter, insbesondere GaN-Schalter, werden oft als Surface Mounted Device ( SMD) - Bauelement angeboten, wobei die elektrischen Anschlüsse nur auf einer Seite ausgeführt sind . Die Stromrichtung ist bei diesen Schaltern horizontal statt vertikal , wie zum Beispiel bei herkömmlichen IGBTs . Die neuen LeistungshalbleiterSchal ter sind diskrete und lateral aufgebaute Schalter . Diese Leistungshalbleiterbauelemente sind unter anderem in SMD- Bauform und mit einem Löt-Pad auf der Unter- und/oder Ober seite, das als Kontaktfläche zur Kühlfläche wird, verfügbar . Zwar können die gesamten Verluste aufgrund der neuen Techno logie reduziert werden, j edoch ist auch die Bauteilgröße klein, wodurch die flächenbezogenen Verlustenergie nach wie vor hoch ist . Hinzu kommt, dass die neuartigen Leistungshalb leiterschalter mit hohen Schaltfrequenzen betrieben werden . Diese hohen Schaltfrequenzen führen zwar zu höheren Verlus ten, j edoch entstehen dadurch neue Vorteile .
Ein Leistungsteil besteht aus mindestens einem Leistungshalb leiterschalter . Dazu kommt, dass mit steigender Miniaturisie rung der Bauteile die Leistungshalbleiterschalter immer näher aneinanderrücken und auch bei der elektromagnetischen Ver träglichkeit Änderungen am System oftmals notwendig werden .
Heutige Leistungshalbleiter in Antriebsapplikationen sind meist Insulated-Gate-Bipolar-Transistören ( IGBTs ) . Diese wer den in Frequenzumrichtern häufig in ein Modul zusammenge fasst . Dabei werden die Leistungshalbleiter auf einem isolie renden Substrat (=DCB (Direct Copper Bonded) ) angebracht, wo bei die Unterseite des Substrates großflächig Kühlkörper kon taktiert . Um den Wärmeübergang zwischen Modul und Kühlkörper zu verbessern, wird an der Kontaktfläche meist Wärmeleitpaste aufgetragen . Die gesamte Verlustleistung wird hierdurch an einen massiven Kühlkörper abgeführt, welcher im allgemeinen Teil des gesamten Gehäuses ist . Diese Lösung wird besonders von der Systemgrenze des Moduls eingeschränkt, welche bei neuartigen Bauelementen als limitierender Faktor zu sehen ist .
In einer weiteren Lösung können die Halbleiter als SMD- Bauteil auf die Leiterplatte aufgebracht werden . Auf der Lei terplatte werden die Spannungsabstände zwischen den elektri schen Potentialen möglichst klein gewählt, um eine kompakte Baugruppe realisieren zu können . Im Idealfall werden nur die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken vorgesehen . Zur Küh lung kann nun die Oberfläche dieser Leiterplatte mit einem Luftstrom gekühlt werden . Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass durch die Kühlluft die Oberseite dieser Leiter platte Schmutzpartikeln ausgesetzt ist, die sich an den offe nen Pins der Bauelemente ablagern und bei verbinden zweier Potentiale zu einem Kurzschluss führen . Deshalb führt diese Art der Entwärmung zu einer reduzierten Lebensdauer der Bau gruppe . Aus der US 2018/0310396 Al ist eine Kühlkörperstruktur eines Leiterplattenmoduls bekannt, welche eine Leiterplatte, auf der eine elektronische Komponente montiert ist, und eine elektronische Vorrichtung umfasst . Eine erste elektronische Komponente, welche auf einer Vorderseite der Leiterplatte montiert ist, kann im Betrieb entwärmt werden, indem mittels Durchkontaktierungen der Leiterplatte die entstehende Ver lustwärme der ersten elektronischen Komponente zu einem auf der Rückseite der Leiterplatte montierten Kühlkörper abge führt wird.
Die US 2006/ 0006525 Al offenbart verschiedene Systeme zur Ab führung von Verlustwärme eines Halbleitermoduls , das in einem ComputerSystem angeordnet ist . Viele dieser Systeme weisen ein Halbleitermodul auf, welches sich auf einer Seite einer Leiterplatte befindet, und weisen einen Kühlkörper zur Ablei tung der Verlustwärme des Halbleitermoduls auf, welcher sich auf der anderen Seite der Leiterplatte befindet . Eine oder mehrere thermische Durchkontaktierungen erstrecken sich durch die Leiterplatte, um das Halbleitermodul thermisch mit dem Kühlkörper zu koppeln . Derartige Systeme verbessern also den thermischen Gesamthaushalt des Halbleitermoduls , indem sie die Ableitung von dessen Verlustwärme durch die Leiterplatte erleichtern .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine elektronische Baugruppe und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchen ins besondere SMD-Leistungshalbleiterschalter gekühlt werden kön nen, ohne die Lebensdauer der elektronischen Baugruppe zu re duzieren .
Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Baugruppe und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst . Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü- chen . Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Baugrup pe mit einer Leiterplatte, welche mit einer ersten und einer zweiten Bestückungsseite ausgebildet ist, und zumindest einen ersten Kühlkörper, welcher auf der ersten Bestückungsseite angeordnet ist . Ebenso sind mehrere elektronische Bauelemen te, von denen sich eine Mehrzahl auf der zweiten Bestückungs seite der Leiterplatte befindet, angeordnet . Die elektroni sche Baugruppe umfasst zumindest eine erste Durchkontaktie rung der Leiterplatte, mit welcher eine erzeugte thermische Energie des ersten elektronischen Bauelements von der zweiten Bestückungsseite zu der ersten Bestückungsseite transportiert wird . Die elektronische Baugruppe umfasst weiter eine Konvek tionseinheit zum Erzeugen einer forcierten Konvektion aus schließlich auf der ersten Bestückungsseite, mit welcher die thermische Energie von der Leiterplatte der elektronischen Baugruppe abtransportierbar ist, sodass eine Entwärmung der elektronischen Baugruppe durchführbar ist . Durch die erzeugte forcierte Konvektion ausschließlich auf der ersten Bestü ckungsseite kann insbesondere die thermische Energie bezie hungsweise die Wärme von der Baugruppe abtransportiert wer den . Da die Mehrzahl der elektronischen Bauelemente auf der zweiten Bestückungsseite, welche nicht mit der forcierten Konvektion beaufschlagt wird, angeordnet ist, kann es zu kei nerlei beziehungsweise nur zu einer geringen Ansammlung von Schmutzpartikeln an stromführenden Bauteilen kommen . Wegen der geringeren Beaufschlagung mit Schmutzpartikel wird in der Regel die Lebensdauer der Leiterplatte und somit der gesamten elektronischen Baugruppe verlängert, aber vor allem wird die Lebensdauer dadurch nicht verkürzt . Die wenigen elektroni schen Bauelemente, welche auf der ersten Bestückungsseite an geordnet werden, können so auf der ersten Bestückungsseite platziert werden, dass diese zueinander einen großen Abstand aufweisen . Dadurch können durch transportierte Schmutzparti kel der forcierten Konvektion keine leitfähigen Verbindungen zwischen den einzelnen elektronischen Bauelementen entstehen und hiermit kann sichergestellt werden, dass die Lebensdauer der elektronischen Baugruppe nicht verringert wird . Insbeson dere findet auf der zweiten Bestückungsseite, welche mit ei- ner Mehrzahl der elektronischen Bauelemente ausgebildet ist, eine natürliche Konvektion statt . Die natürliche Konvektion wird durch den natürlichen Luftstrom in der Umgebung der zweiten Bestückungsseite erreicht . Dadurch kann insbesondere ein Teil der erzeugten thermischen Energie von der Leiter platte abtransportiert werden .
Bei der elektronischen Baugruppe kann es sich beispielsweise um einen DC/DC-Wandler und/oder um einen Frequenzumrichter oder Umrichter handeln . Die Leiterplatte dient als Trennebene zwischen der natürlichen Konvektion auf der zweiten Bestü ckungsseite und der forcierten Konvektion auf der ersten Be stückungsseite .
Konvektion oder WärmeStrömung soll so zu verstehen sein, dass eine Methode und/oder ein Mechanismus angewendet wird, um ei nen Wärmeübertrag von Energie von einem Ort zu einem anderen Ort zu erreichen .
Insbesondere weist die erste Bestückungsseite den ersten Kühlkörper auf, welcher die erzeugte thermische Energie in einen Raum der forcierten Konvektion abgeben kann, sodass durch die forcierte Konvektion die thermische Energie ab transportiert werden kann . Die Konvektionseinheit zum Erzeu gen der forcierten Konvektion soll möglichst so angeordnet werden, dass der erzeugte Luftstrom durch die forcierte Kon vektion ausschließlich auf die erste Bestückungsseite wirkt, ohne dass dieser eine Wirkung auf die zweite Bestückungsseite ausübt . Dadurch soll insbesondere erreicht werden, dass die möglichen Schmutzpartikel ausschließlich auf der ersten Be stückungsseite auftreten, an welcher insbesondere keine stromführenden Bauteile angeordnet werden . Insbesondere kann die thermische Energie beziehungsweise die Wärme von der Lei terplatte der elektronischen Baugruppe mit der forcierten Konvektion oder mit der natürlichen Konvektion abtranspor tiert werden . Bei der Konvektionseinheit kann es sich beispielsweise um ei ne Ventilationseinheit beziehungsweise einen Ventilator, wie etwa einen Lüfter, insbesondere einen Lamellenlüfter, einen Axiallüfter, einen Radial entilator, einen DiagonalVentila tor, oder einen QuerStromventilator handeln . Diese Beispiele sollen nicht abschließend zu verstehen sein, sondern sollen lediglich eine Vielzahl an unterschiedliche Ausführungsformen der Konvektionseinheit darstellen . Insbesondere kann mit der Konvektionseinheit eine künstliche Konvektion erzeugt werden .
Damit die erzeugte thermische Energie durch die insbesondere stromführenden elektronischen Bauelemente der zweiten Bestü ckungsseite auf die erste Bestückungsseite übertragen werden kann, werden die Durchkontaktierungen dafür verwendet . Bei der Durchkontaktierung kann es sich insbesondere um eine Kup ferdurchkontaktierung in der Leiterplatte handeln . Beispiels weise kann die Kupferdurchkontaktierung in der Leiterplatte mit Lötzinn gefüllt sein . Bei den Durchkontaktierungen kann es sich insbesondere um sogenannte Vias handeln . Die Durch kontaktierungen werden dazu verwendet, um die thermische Energie beziehungsweise die Wärme von der zweiten Bestü ckungsseite an die erste Bestückungsseite zu übertragen . Ins besondere wird mit der ersten Durchkontaktierung eine Wärme leitung beziehungsweise eine Wärmeübertragung der erzeugten thermischen Energie erreicht . Insbesondere wird die erste Durchkontaktierung benötigt, da die Leiterplatte der elektro nischen Baugruppe selbst Wärme schlecht leitet .
Beispielsweise kann es sich bei den elektronischen Bauelemen ten um Logikschaltungen oder um Stromversorgungsleitungen be ziehungsweise Stromversorgungsbahnen oder um Messbauteile o- der um Leistungshalbleiterschalter oder um Leistungsschalter oder um IGBTs oder um MOSFETs handeln .
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mehreren elektronischen Bauelemente und der zumindest erste Kühlkörper basierend auf der Oberflächenmontagetechnik ausgebildet sind . Durch Anwen dung der Oberflächenmontagetechnik benötigen die elektroni- sehen Bauelemente keine Drahtanschlüsse, welche durch die Leiterplatte gesteckt werden müssen, sodass die Mehrzahl der elektronischen Bauelemente auf der zweiten Bestückungsseite der Leiterplatte angeordnet werden können und dadurch die Kühlung durch die forcierte Konvektion auf der ersten Bestü ckungsseite durchgeführt werden kann, sodass die elektroni schen Bauteile nicht mit Schmutzpartikeln beaufschlagt wer den . Die elektronischen Bauelemente und der zumindest erste Kühlkörper werden mit der SMD-Technologie aufgebaut . Bei der SMD-Technologie werden die SMD-Bauelemente nicht mehr mit Drahtanschlüssen, sondern mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf der ersten und/oder zweiten Bestückungsseite der Leiterplatte angebracht . Hierzu wird die Oberflächenmontage SMT ( Surface-Mount Technology) angewendet . Durch Verwendung von SMD-Bauelementen kann insbesondere ein möglichst platz sparender Aufbau der elektronischen Baugruppe erreicht werden sowie ein geringer thermischer Widerstand zur Leiterplatte garantiert werden . Wegen der immer stetig wachsenden Miniatu risierung der Peripheriebauteile kommt es insbesondere zu im mer höheren Packungsdichten und zu einer sich damit verrin gernden Wärmeabfuhr . Deshalb wird die erzeugte thermische Energie der zweiten Bestückungsseite mithilfe der Durchkon taktierung an die erste Bestückungsseite abtransportiert, so dass durch die forcierte Konvektion der ersten Bestückungs seite die thermische Energie von der elektronischen Baugruppe abgeführt werden kann, sodass die elektronische Baugruppe entwärmt wird .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zumindest erste Kühlkörper als flä chig ausgeführte Leiterbahn oder als ein metallisches Gehäuse oder als metallischer Kühlkörper ausgebildet ist . Um die von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite überführte thermische Energie möglichst effizient durch die forcierte Konvektion abführen zu können, wird der zumindest erste Kühlkörper verwendet . Der erste Kühlkörper, welcher insbesondere als SMD-Kühlkörper ausgebildet ist, wird vor zugsweise so an der ersten Bestückungsseite montiert, dass dieser auf der gegenüberliegenden Seite im Wärmepfad der elektronischen Bauelemente, welche die thermische Energie er zeugen, angeordnet ist . Je nach zur Verfügung stehender Flä che auf der elektronischen Baugruppe beziehungsweise auf der Leiterplatte kann der Kühlkörper als flächige Leiterbahn oder als Kupferflachband ausgebildet sein, wodurch möglichst wenig Bauraum benötigt wird . Um möglichst viel thermische Energie abgeben zu können, kann der Kühlkörper als metallisches Ge häuse ausgebildet sein, welches vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet ist . Somit kann thermische Energie durch die forcierte Konvektion von der Leiterplatte abtrans portiert werden .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Durchkontaktierung parallel zu mindestens einer zweiten Durchkontaktierung der Leiterplatte nebeneinander angeordnet ist . Um eine möglichst gute Wärmeleitung der thermisch er zeugten Energie von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite erreichen zu können werden mehrere, insbe sondere die erste und die zweite Durchkontaktierung, nebenei nander parallel angeordnet . Vorzugsweise können ebenso mehre re Durchkontaktierungen parallel nebeneinander angeordnet werden . Je mehr Durchkontaktierungen parallel zueinander an geordnet werden, desto besser kann die thermische Energie von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite abgegeben werden . Je besser die thermische Energie von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite über führt werden kann, desto mehr kann die Lebensdauer der elekt ronischen Baugruppe erhöht werden . Beispielsweise können die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung so angeordnet werden, dass sie zueinander parallel sind und an einem Bauteil der mehreren Bauelemente angeordnet sind .
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Durchkontaktie rung und/oder die zweite Durchkontaktierung isoliert von elektrischen Leiterbahnen oder auch verbunden mit elektri schen Leiterbahnen gleichen Potentiales auf der Leiterplatte möglichst nah an einem oder einer Gruppe der mehreren elekt- ronischen Bauelemente angeordnet sind. Um eine möglichst gute Entwärmung der elektronischen Bauelemente zu erreichen sollen die erste Durchkontaktierung und/oder die zweite Durchkontak tierung so nah wie möglich unter Einhaltung elektrischer und mechanischer Gegebenheiten an einem oder an einer Gruppe von elektronischen Bauelementen angeordnet werden . Dadurch kann die thermische Energie, welche durch die elektronischen Bau elemente erzeugt wird, mit der ersten und/oder der zweiten Durchkontaktierung von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite übertragen werden . Somit kann die thermische Energie möglichst effizient durch die forcierte Konvektion auf die erste Bestückungsseite transportiert wer den .
Die Anordnung der ersten Durchkontaktierung und der zweiten Durchkontaktierung ist von spezifischen Bedingungen oder Nor men bei der Herstellung der Leiterplatte der elektronischen Baugruppe abhängig . Die erste und/oder die zweite Durchkon taktierung kann in bestimmten Fällen nur so nahe an dem elektronischen Bauelement angeordnet werden, dass bestimmte Isolationsabstände zwischen der Durchkontaktierung und dem elektronischen Bauelement eingehalten werden können . Die elektronischen Bauelemente und die Durchkontaktierung sollen auch so angeordnet werden, dass diese zur stromführenden Lei terbahn genügend Abstand besitzen, sodass es zu keinerlei Überschlägen kommen kann . Insbesondere kann bei der Anordnung der ersten Durchkontaktierung und der zweiten Durchkontaktie rung an den elektronischen Bauelementen der DRC (Design-Rule- Check) und der ERC (Electrical-Rule-Check) angewendet werden . Diese werden vor allem bei der LayouterStellung der Leiter platte für die Layoutverifikation angewendet . Die Anordnung der ersten und/oder der zweiten Durchkontaktierung soll so möglichst nah an der elektronischen Baueinheit angeordnet werden, dass zum einen die Normen und Bedingungen für die LayouterStellung der Leiterplatte gewährleistet werden und ebenso die erzeugte thermische Energie gut abführbar ist . Insbesondere müssen bei der Anordnung der ersten Durchkontak tierung und bei der zweiten Durchkontaktierung an die elekt- ronischen Bauelemente ebenfalls Aspekte der elektromagneti schen Verträglichkeit berücksichtigt werden .
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Durchkontaktie rung zur Stromführung ausgebildet ist und auf der zweiten Be stückungsseite der Leiterplatte mit einer elektrisch isolie renden Schicht beschichtet ist, wohingegen die zweite Durch kontaktierung nicht stromführend ausgebildet ist und gegebe nenfalls nicht mit der elektrisch isolierenden Schicht be schichtet ist . Beispielsweise kann die isolierende Schicht als Interface-Material zwischen dem Kühlkörper und der Lei terplatte ausgebildet sein . Insbesondere kann die erste
Durchkontaktierung und/oder die zweite Durchkontaktierung primär für die Wärmeübertragung der thermischen Energie von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite verwendet werden . Ebenso kann aber auch die erste Durchkon taktierung zur Stromführung ausgebildet werden und beispiels weise verschiedene elektronische Bauelemente mit Strom ver sorgen . Da die erste Durchkontaktierung und die zweite Durch kontaktierung räumlich ohne großen Abstand zueinander ange ordnet sein können und die erste Durchkontaktierung und die zweite Durchkontaktierung auf unterschiedlichen Potentialen liegen können, kann es im Störfall zu einem Kurzschluss kom men . Damit verhindert werden kann, dass es zu einem Kurz schluss zwischen der ersten Durchkontaktierung und der zwei ten Durchkontaktierung oder zwischen der ersten Durchkontak tierung und/oder der zweiten Durchkontaktierung zu einem an deren elektronischen Bauelement kommt, wird insbesondere die stromführende erste Durchkontaktierung mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet . Diese elektrisch isolieren de Schicht sorgt dafür, dass es zu keinem Kurzschluss zwi schen der ersten Durchkontaktierung und der zweiten Durchkon taktierung auf der ersten Bestückungsseite kommen kann . Ins besondere erfolgt die Beschichtung mit der isolierenden
Schicht nur auf der Seite der Durchkontaktierung, welche an der ersten Bestückungsseite anliegt . Insbesondere soll die zweite Durchkontaktierung, welche nicht stromführend ist, sondern für die Wärmeübertragung der thermischen Energie aus- gebildet ist, nicht mit der elektrisch isolierenden Schicht beschichtet sein . Die zweite Durchkontaktierung ist deshalb nicht mit der Schicht beschichtet, weil die elektrisch iso lierende Schicht zwar eine gute elektrische Isolierung ge währleistet, aber eine schlechte beziehungsweise eine Ver schlechterung der Wärmeübertragung bewirkt . Dadurch kann im Ernstfall nicht genügend Wärme von dem elektronischen Bauele ment abtransportiert werden .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, dass die elektrisch isolierende Schicht als Isolierfo lie oder als Isolierlack ausgebildet ist . Um insbesondere die wärmeführenden Durchkontaktierungen vor einem elektrischen Überschlag schützen zu können, werden die stromführenden Durchkontaktierungen mit einer elektrisch isolierenden
Schicht beschichtet, wobei die elektrisch isolierende Schicht vorzugsweise als Isolierfolie oder als Isolierlack ausgebil det ist . Die Isolierfolie kann insbesondere verwendet werden, wenn beispielsweise die komplette beziehungsweise nur Teilbe reiche der ersten Bestückungsseite mit der isolierenden
Schicht beschichtet werden soll . Die Isolierfolie kann effi zient auf die gesamte erste Bestückungsseite angebracht wer den . Hingegen hat der Isolierlack den Vorteil , dass nur die Durchkontaktierungen, welche für die Stromführung ausgebildet sind, gezielt mit der isolierenden Schicht beschichtet werden können .
Weiter ist vorgesehen, dass einem ersten elektronischen Bau element der erste Kühlkörper zugeordnet ist, und/oder einem zweiten elektronischen Bauelement, welches auf der ersten Be stückungsseite oder auf der zweiten Bestückungsseite angeord net ist, ein zweiter Kühlkörper auf der ersten Bestückungs seite zugeordnet ist, und/oder dem ersten elektronischen Bau element und dem zweiten elektronischen Bauelement der erste Kühlkörper oder der zweite Kühlkörper zugeordnet sind .
Um eine möglichst effiziente Entwärmung der Leiterplatte be ziehungsweise der elektronischen Baugruppe zu erreichen, kann beispielsweise jedem elektronischen Bauelement, insbesondere j edem LeistungshalbleiterSchalter, ein Kühlkörper auf der ersten Bestückungsseite zugeordnet werden. Insbesondere wird der erste Kühlkörper so angeordnet, dass dieser gegenüber dem ersten elektronischen Bauelement angeordnet ist . Ebenso kann der zweite Kühlkörper so auf der ersten Bestückungsseite an geordnet werden, dass dieser gegenüber dem zweiten elektroni schen Bauelement platziert ist . Beispielsweise kann dem ers ten elektronischen Bauelement und dem zweiten elektronischen Bauelement ein und derselbe Kühlkörper zugeordnet werden, so- dass insbesondere auf der ersten Bestückungsseite die Kühl körper platzsparend angeordnet werden können und je nach Platzbedarf dabei bei der Anzahl an Kühlkörpern Einsparungen vorgenommen werden . Insbesondere kann es ebenso möglich sein, dass das erste elektronische Bauelement, bei welchem es sich um einen Leistungshalbleiter handelt, auf der ersten Bestü ckungsseite angeordnet ist, wobei der erste Kühlkörper direkt auf dem ersten elektronischen Bauelement auf der ersten Be stückungsseite angeordnet ist . Dadurch kann eine entstehende thermische Energie optimal abgeführt werden und mit dem Luft strom der forcierten Konvektion abtransportiert werden . Bei spielsweise kann die erste oder der zweite Kühlkörper als flächig ausgeführte Leiterbahn ausgebildet sein, sodass mit dieser flächigen Leiterbahn sowohl das erste elektronische Bauelement und das zweite elektronische Bauelement gekühlt werden können .
Es ist vorgesehen, dass für einen ersten Kühlkörper ein ers tes Potential bereitgestellt ist und für den zweiten Kühlkör per ein vom ersten Potential verschiedenes zweites Potential bereitgestellt ist, oder der erste Kühlkörper und der zweite Kühlkörper mit dem ersten Potential oder mit dem zweiten Po tential verbunden sind . Insbesondere kann mit SMD- Kühlkörpern, welche auf einem bestimmten Potential liegen, neue Freiheiten im Aufbau der elektronischen Baugruppe er reicht werden . Dies kann zu kleineren Abmessungen der elekt ronischen Baugruppe führen und zu einer Leistungserhöhung der elektronischen Baugruppe . Dadurch, dass dem ersten Kühlkörper das erste Potential und dem zweiten Kühlkörper das zweite Po tential bereitgestellt wird, kann auf einen großen, auf Erd potential liegenden Kühlkörper verzichtet werden, wobei dadurch zum Beispiel die Normeinhaltung der elektromagneti schen Verträglichkeit für die erhöhten Schaltfrequenzen auf der elektronischen Baugruppe verbessert werden kann . Durch Verwendung unterschiedlicher Potentiale können parasitäre Ka pazitäten von der elektronischen Baugruppe zum ersten
und/oder zum zweiten Kühlkörper wegfallen . Insbesondere muss es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Potential nicht zwingend um das Erdpotential handeln, sondern es kann j eweils ein beliebiges festes oder springendes Potential sein . Das erste und/oder das zweite Potential des ersten und/oder des zweiten Kühlkörpers sind jeweils unabhängig von einander und können sich von dem j eweils anderen Potential unterscheiden . Dadurch können Aspekten der elektromagneti schen Verträglichkeit bei der Erstellung der elektronischen Baugruppe besser Rechnung getragen werden .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwärmen einer elektronischen Baugruppe, welche eine Leiter platte mit einer ersten oder einer zweiten Bestückungsseite aufweist . Die zweite Bestückungsseite kann mit einer natürli chen Konvektion entwärmt werden und eine thermische Energie kann von der zweiten Bestückungsseite mit einer Durchkontak tierung in der Leiterplatte zu der ersten Bestückungsseite transportiert werden . Mit einer forcierten Konvektion auf der ersten Bestückungsseite kann die thermische Energie von der Leiterplatte abtransportiert werden, sodass die elektronische Baugruppe entwärmt wird . Bei der natürlichen Konvektion han delt es sich um die natürliche Luftströmung, welche die zwei te Bestückungsseite, insbesondere die elektronischen Bauteile auf der zweiten Bestückungsseite, kühlen kann . Die thermische Energie, welche insbesondere von elektronischen Bauelementen auf der zweiten Bestückungsseite erzeugt wird, kann durch Durchkontaktierungen, insbesondere Kupferdurchkontaktierun gen, in der Leiterplatte von der zweiten Bestückungsseite an die erste Bestückungsseite der Leiterplatte transportiert werden. Damit die thermische Energie von der zweiten Bestü ckungsseite auf der ersten Bestückungsseite weg von der Lei terplatte transportiert werden kann, wird die erste Bestü ckungsseite mit einer forcierten Konvektion versehen . Die forcierte Konvektion wird insbesondere durch eine Konvekti onseinheit erzeugt . Insbesondere entsteht durch die Konvekti onseinheit ein Luftstrom, welcher die thermische Energie be ziehungsweise die Wärme von der ersten Bestückungsseite ab transportiert, sodass insbesondere die Leiterplatte der elektronischen Baugruppe gekühlt werden kann .
Ein unabhängiger Aspekt der Erfindung betrifft eine elektro nische Baugruppe mit einer Leiterplatte, welche mit einer ersten Bestückungsseite und einer zweiten Bestückungsseite ausgebildet ist . Insbesondere umfasst die Leiterplatte zumin dest einen ersten Kühlkörper, welcher auf der ersten Bestü ckungsseite angeordnet ist, und mehreren elektronischen Bau elementen, von denen eine Mehrzahl auf der zweiten Bestü ckungsseite der Leiterplatte angeordnet ist . Weiter umfasst die Leiterplatt der elektronischen Baugruppe transportierbar ist . Die Leiterplatte umfasst beispielsweise einen Kühlkör per, welcher als ein metallisches Gehäuse ausgebildet ist und welcher auf der ersten Bestückungsseite angeordnet ist . Eben falls kann die Leiterplatte eine Konvektionseinheit zum Er zeugen einer forcierten Konvektion ausschließlich auf der ersten Bestückungsseite umfassen, mit welcher die thermische Energie von der Leiterplatte der elektronischen Baugruppe ab transportierbar ist, sodass eine Entwärmung der elektroni schen Baugruppe (1) durchführbar ist .
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwärmen einer elektronischen Baugruppe, wel che eine Leiterplatte mit einer ersten Bestückungsseite und einer zweiten Bestückungsseite aufweist, wobei die zweite Be stückungsseite mit einer natürlichen Konvektion entwärmt wird . Insbesondere wird eine thermische Energie von der zwei ten Bestückungsseite mit einer stromführenden Durchkontaktie rung in der Leiterplatte zu der ersten Bestückungsseite und in einen Kühlkörper transportiert . Mit einer forcierten Kon vektion auf der ersten Bestückungsseite wird insbesondere die thermische Energie von der Leiterplatte und/oder von dem Kühlkörper abtransportiert, sodass die elektronische Baugrup pe entwärmt wird .
Die für die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe angege benen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt . Infolgedes sen können Vorrichtungsmerkmale natürlich auch als Verfah rensmerkmale und umgekehrt formuliert sein .
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren . In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen .
Es zeigen :
FIG 1 eine schematische Darstellung der elektronischen
Baugruppe mit einer Leiterplatte, welche eine erste und eine zweite Bestückungsseite umfasst ;
FIG 2 eine weitere schematische Darstellung der
elektronischen Baugruppe mit einer Leiterplatte, wobei sich hier ein Kühlkörper und ein
elektronisches Bauelement auf einer ersten Bestückungsseite der Leiterplatte befinden; und
FIG 3 eine weitere schematische elektronische Baugruppe mit einer Leiterplatte, wobei hier die Kühlkörper auf unterschiedlichen Potentialen liegen .
Die FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung der elektroni schen Baugruppe 1 mit einer Leiterplatte 2 , welche mit einer ersten Bestückungsseite 3 und einer zweiten Bestückungsseite 4 ausgebildet ist . Insbesondere umfasst die erste Bestü ckungsseite 3 der Leiterplatte 2 einen ersten Kühlkörper 5. Die Leiterplatte 2 der elektronischen Baugruppe 1 umfasst beispielsweise mehrere elektronische Bauelemente 6, von denen eine Mehrzahl auf der zweiten Bestückungsseite 4 der Leiter platte 2 angeordnet ist . Die Leiterplatte 2 umfasst insbeson dere eine erste nicht stromführenden Durchkontaktierung 7 , mit welcher eine erzeugte thermische Energie eines elektroni schen Bauelements 6 von der zweiten Bestückungsseite 4 zu der ersten Bestückungsseite 3 transportiert werden kann . Die elektronische Baugruppe 1 umfasst insbesondere eine Konvekti onseinheit 8 , mit welcher eine forcierte Konvektion 9 erzeugt werden kann . Die forcierte Konvektion 9 wird ausschließlich auf der ersten Bestückungsseite 3 der Leiterplatte 2 erzeugt, mit welcher die thermische Energie von der Leiterplatte 2 der elektronischen Baugruppe 1 abtransportierbar ist, sodass ein Entwärmen der elektronischen Baugruppe 1 durchgeführt werden kann . Mit der forcierten Konvektion 9 kann insbesondere ein Luftstrom erzeugt werden, welcher ausschließlich die thermi sche Energie beziehungsweise Wärme auf der ersten Bestü ckungsseite 3 der Leiterplatte 2 abtransportiert . Die zweite Bestückungsseite 4 kann beispielsweise eine natürliche Kon vektion aufweisen, welche durch einen natürlichen Luftstrom erreicht werden kann . Dadurch kann insbesondere ein Teil der erzeugten thermischen Energie bereits abgeführt werden, so dass insbesondere die elektronischen Bauelemente 6 entwärmt werden können .
Bei der ersten Durchkontaktierung 7 kann es sich insbesondere um eine Kupferdurchkontaktierung handeln, welche beispiels weise mit Lötzinn gefüllt ist . Mit der ersten Durchkontaktie rung kann die thermische Energie der zweiten Bestückungsseite 4 an insbesondere den Kühlkörper 5 der ersten BestückungsSei te 3 überführt werden . Der erste Kühlkörper 5 kann sodann mithilfe der forcierten Konvektion 9 die thermische Energie von der Leiterplatte 2 abtransportieren, sodass die elektro nische Baugruppe 1 gekühlt werden kann .
Beispielsweise können die elektronischen Bauelemente 6 und der erste Kühlkörper 5 als SMD-Bauteile ausgebildet sein . Mithilfe der SMD-Technologie kann insbesondere eine Miniatu risierung der elektronischen Baugruppe 1 erreicht werden . Durch Verwendung von SMD-Bauteilen können insbesondere die elektronischen Bauelemente 6 platzsparend auf der zweiten Be stückungsseite 4 montiert werden .
Bei der elektronischen Baugruppe 1 kann es sich beispielswei se um einen Umrichter beziehungsweise Frequenzumrichter han deln . Insbesondere können die elektronischen Bauelemente 6 Logikschaltungen, stromführende Bauteile, Messleitungen, Lei terbahnen, IGBTs oder MOSFETs sein . Insbesondere kann die elektronische Baugruppe 1 einen Leistungshalbleiterschalter 10 als elektronisches Bauelement 6 aufweisen . Die Beispiele der elektronischen Bauelemente 6 sollen nicht abschließend zu verstehen sein, sondern sollen nur die Vielzahl an möglichen elektronischen Bauelementen 6 darstellen .
Beispielsweise kann der erste Kühlkörper 5 als flächig ausge führte Leiterbahn beziehungsweise flächig ausgeführte Leit fläche ausgebildet sein . Beispielsweise kann ebenso der erste Kühlkörper 5 als ein metallisches Gehäuse ausgebildet sein, wobei das Gehäuse des ersten Kühlkörpers 5 beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet sein kann .
Beispielsweise kann die erste Durchkontaktierung 7 parallel zumindest einer zweiten Durchkontaktierung 11 der Leiterplat te 2 nebeneinander angeordnet werden . Durch das parallele An ordnen von der ersten Durchkontaktierung 7 und der zweiten Durchkontaktierung 11 auf der Leiterplatte 2 kann eine ver besserte Wärmeüberführung der thermischen Energie von der zweiten Bestückungsseite 4 an die erste Bestückungsseite 3 erreicht werden . Insbesondere kann die erste Durchkontaktie rung 7 und/oder die zweite Durchkontaktierung 11 isoliert von den elektrischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte 2 mög lichst nahe an einem oder an einer Gruppe der mehreren elekt ronischen Bauelemente 6 angeordnet werden . Insbesondere sol len zwar die erste Durchkontaktierung 7 und/oder die zweite Durchkontaktierung 11 so nah wie möglich an einem der elekt- ronischen Bauelemente 6 angeordnet werden, aber dabei müssen bestimmte Kriterien und/oder Normen bei dem Layout der Lei terplatte 2 berücksichtigt werden. Dabei sind insbesondere Isolationsabstände zwischen der ersten Durchkontaktierung 7 und/oder der zweiten Durchkontaktierung 11 mit dem elektroni schen Bauelement 6 oder mit einer Leiterbahn auf der Leiter platte 2 zu beachten . Ebenso müssen bei der Anordnung der ersten Durchkontaktierung 7 oder der zweiten Durchkontaktie rung 11 Aspekte der elektromagnetischen Verträglichkeit der elektronischen Baugruppe 1 mitberücksichtigt werden . Unter Berücksichtigung der soeben gekannten Kriterien sollen die erste Durchkontaktierung 7 und die zweite Durchkontaktierung 11 so nah wie möglich an einem der elektronischen Bauelemente 6 angeordnet werden, sodass zum einen die Kriterien eingehal ten werden können und zum anderen eine effiziente Wärmeabfuhr der erzeugten thermischen Energie an die erste Bestückungs seite 3 durchgeführt werden kann . Beispielsweise kann in man chen Fällen auch die erste Durchkontaktierung 7 und/oder die zweite Durchkontaktierung 11 direkt unter dem elektrischen Bauelement 6 sein, um die thermische Wärmeabfuhr zu verbes sern .
Beispielsweise kann die erste Durchkontaktierung 7 zur Strom führung auf der Leiterplatte 2 verwendet werden, wobei dabei insbesondere der Bereich der ersten Durchkontaktierung 7 , welcher sich auf der ersten Bestückungsseite 3 der Leiter platte 2 befindet, mit einer elektrisch isolierten Schicht beschichtet werden kann . Hingegen wird die zweite Durchkon taktierung 11 , welche nicht zur Stromführung ausgebildet ist, sondern zum Abtransport der erzeugten thermischen Energie ausgebildet ist, nicht mit der elektrisch isolierenden
Schicht beschichtet . Mit der elektrisch isolierenden Schicht wird verhindert, dass es zwischen der ersten Durchkontaktie rung 7 und der zweiten Durchkontaktierung 11 zu einem
elektrischen Überschlag oder zu einem Kurzschluss kommen kann . Bei der elektrisch isolierenden Schicht kann es sich beispielsweise um eine Isolierfolie oder um einen Isolierlack handeln . Beispielsweise kann nicht nur die stromführende ers- te Durchkontaktierung 7 beschichtet sein, sondern es kann ebenso ein Teil oder die komplette Fläche der ersten Bestü ckungsseite 3 mit der isolierten Schicht beschichtet werden .
Die FIG 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der elektronischen Baugruppe 1 mit der Leiterplatte 2, wobei sich in diesem Beispiel der erste Kühlkörper 5 und der Leistungs halbleiterschalter 10 als elektronisches Bauelement 6 auf der ersten Bestückungsseite 3 der Leiterplatte 2 befinden . Dabei ist der erste Kühlkörper 5 auf der ersten Bestückungsseite 3 dem Leistungshalbleiterschalter 10 zugeordnet . Dadurch kann die erzeugte thermische Energie des LeistungshalbleiterSchal ters 10 mithilfe des Kühlkörpers 5 durch die von der Konvek tionseinheit 8 erzeugte forcierte Konvektion 9 gekühlt wer den . Insbesondere ergibt sich hierbei eine verbesserte Wärme abführung der erzeugten thermischen Energie . Beispielsweise kann der Leistungshalbleiterschalter 10 nur Pins auf der Un terseite des LeistungshalbleiterSchalters 10 aufweisen, wobei die Pins untereinander einen genügend großen Abstand zueinan der besitzen . Um den Leistungshalbleiterschalter 10 vor einem Kurzschluss oder einem Überschlag schützen zu können, können die Pins des LeistungshalbleiterSchalters 10 mit der
elektrisch isolierenden Schicht beschichtet werden . Wenn bei spielsweise die Pins des LeistungshalbleiterSchalters 10 mit der Schicht beschichtet werden, muss nicht der erste Kühlkör per 5 oder die erste Bestückungsseite 3 der Leiterplatte 2 selbst beschichtet werden . Auf der zweiten Bestückungsseite 4 der Leiterplatte 2 befinden sich in diesem Beispiel bei spielsweise Logikschaltungen, welche ebenso thermische Ener gie erzeugen, die insbesondere durch die erste Durchkontak tierung 7 und/oder die zweite Durchkontaktierung 11 von der zweiten Bestückungsseite 4 an die erste Bestückungsseite 3 überführt wird . Mit der forcierten Konvektion 9 kann an schließend die thermische Energie von der Leiterplatte 2 ab transportiert werden, sodass die Leiterplatte 2 und insbeson dere die elektronische Baugruppe 1 gekühlt werden kann . Die FIG 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung der elektronischen Baugruppe 1 mit der Leiterplatte 2, wobei in diesem Beispiel der erste Kühlkörper 5 dem ersten elektroni schen Bauelement 10 zugeordnet werden kann und ein zweiter Kühlkörper 13 einem weiteren Leistungshalbleiterschalter 12 zugeordnet werden kann . In diesem Beispiel befindet sich der erste Kühlkörper 5 und der zweite Kühlkörper 13 auf der ers ten Bestückungsseite 3 der Leiterplatte 2 und der Leistungs halbleiterschalter 10 und der weitere Leistungshalbleiter schalter 12 befinden sich auf der zweiten Bestückungsseite 4 der Leiterplatte 2. Beispielsweise kann der erste Kühlkörper 5 einem ersten Potential zugeordnet werden und der zweite Kühlkörper 13 einem vom ersten Potential unterschiedlichen zweiten Potential zugeordnet werden . Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, dass der erste Kühlkörper 5 und der zweite Kühlkörper 13 entweder auf dem ersten Potential oder auf dem zweiten Potential zusammen verbunden werden .
Insbesondere kann der Leistungshalbleiterschalter 10 dem ers ten Kühlkörper 5 zugeordnet werden . Dabei befinden sich der erste Kühlkörper 5 und der Leistungshalbleiterschalter 10 ge genüberliegend . Der weitere Leistungshalbleiterschalter 12 kann genauso dem zweiten Kühlkörper gegenüberliegend angeord net sein . Beispielsweise kann für den Leistungshalbleiter schalter 10 und den weiteren Leistungshalbleiterschalter 12 nur entweder der erste Kühlkörper 5 und/oder der zweite Kühl körper 13 zugeordnet werden . Dabei kann beispielsweise der erste Kühlkörper 5 oder der zweite Kühlkörper 13 als flächige Leiterbahn ausgebildet sein . Das erste und/oder das zweite Potential müssen nicht zwingend das Erdpotential sein, son dern bei dem ersten und/oder dem zweiten Potential kann es sich um ein beliebig festes oder springendes Potential han deln .
Durch Zuordnung eines separaten Kühlkörpers 5, 13 für j eden
Leistungshalbleiterschalter 10 , 12 kann die Wärmeabfuhr der erzeugten thermischen Energie optimal verbessert werden, so- dass die Wärme durch die forcierte Konvektion 9 auf der ers- ten Bestückungsseite 3 abtransportiert werden kann. Bei spielsweise kann die erste Durchkontaktierung 7 dem Leis tungshalbleiterschalter 10 zur Verfügung gestellt werden und die zweite Durchkontaktierung 11 kann dem weiteren Leistungs- halbleiterschalter 12 zugeordnet werden . Dadurch kann er reicht werden, dass die Leiterplatte 2 und insbesondere die elektronische Baugruppe 1 optimal gekühlt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Baugruppe (1) mit,
- einer Leiterplatte (2), welche mit einer ersten Bestü ckungsseite (3) und einer zweiten Bestückungsseite (4) ausge bildet ist,
- zumindest einem ersten Kühlkörper (5), welcher auf der ers ten Bestückungsseite (3) angeordnet ist, und
- mehreren elektronischen Bauelementen (6), von denen eine Mehrzahl auf der zweiten Bestückungsseite (4) der Leiterplat te (2) angeordnet ist,
- zumindest einer ersten Durchkontaktierung (7) in der Lei terplatte (2), mit welcher eine erzeugte thermische Energie eines elektronischen Bauelements (6) von der zweiten Bestü ckungsseite (4) zu der ersten Bestückungsseite (3) transpor tierbar ist, und
- einer Konvektionseinheit (8) zum Erzeugen einer forcierten Konvektion (9) ausschließlich auf der ersten Bestückungsseite (3), mit welcher die thermische Energie von der Leiterplatte (2) der elektronischen Baugruppe (1) abtransportierbar ist, sodass eine Entwärmung der elektronischen Baugruppe (1) durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- einem ersten elektronischen Bauelement ( 10 ) der erste Kühl körper (5) zugeordnet ist, und/oder einem zweiten elektroni schen Bauelement ( 12 ) , welches auf der ersten BestückungsSei te (3) oder auf der zweiten Bestückungsseite (4) angeordnet ist, ein zweiter Kühlkörper ( 13 ) auf der ersten Bestückungs seite (3) zugeordnet ist, und/oder dem ersten elektronischen Bauelement (10) und dem zweiten elektronischen Bauelement
( 12 ) der erste Kühlkörper (5) oder der zweiten Kühlkörper
( 13 ) zugeordnet sind und
- für den ersten Kühlkörper (5) ein erstes Potential bereit gestellt ist und für den zweiten Kühlkörper ( 13 ) ein vom ers ten Potential verschiedenes zweites Potential bereitgestellt ist, oder der erste Kühlkörper (5) und der zweite Kühlkörper
( 13 ) mit dem ersten Potential oder mit dem zweiten Potential verbunden sind .
2. Elektronische Baugruppe (1) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren elektro nischen Bauelemente (6) und der zumindest erste Kühlkörper
(5) basierend auf der Oberflächenmontagetechnik ausgebildet sind .
3. Elektronische Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest erste Kühlkörper (5) als flächig ausgeführte Leiterbahn oder als ein metallisches Gehäuse ausgebildet ist .
4. Elektronische Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchkon taktierung (7) parallel zu zumindest einer zweiten Durchkon taktierung (11) der Leiterplatte (2) nebeneinander angeordnet ist .
5. Elektronische Baugruppe (1) nach Anspruch 4 , dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Durchkontaktierung (7) und/oder die zweite Durchkontaktierung (11) isoliert von elektrischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte (2) möglichst nahe an einem oder an einer Gruppe der mehreren elektronischen Bauelemente
(6) angeordnet ist .
6. Elektronische Baugruppe (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchkontaktierung (7) zur Stromführung ausgebildet ist und auf der ersten Bestü ckungsseite (3) der Leiterplatte (2) mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet ist, wohingegen die zweite Durchkontaktierung (11) nicht stromführend ausgebildet ist und gegebenenfalls nicht mit der elektrisch isolierenden Schicht beschichtet ist .
7. Elektronische Baugruppe (1) nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Schicht als Isolierfolie oder als Isolierlack ausgebildet ist .
8. Elektronische Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchkontaktierung (7) nicht stromführbar ausgebildet ist .
9. Elektronische Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchkontaktierung (7) stromführbar ausgebildet ist .
10. Verfahren zum Entwärmen einer elektronischen Baugruppe
( 1 ) , welche eine Leiterplatte (2) mit einer ersten Bestü ckungsseite (3) und einer zweiten Bestückungsseite (4) auf weist, wobei
- die zweite Bestückungsseite (4) mit einer natürlichen Kon vektion entwärmt wird, und
- eine thermische Energie von der zweiten Bestückungsseite (4) mit einer Durchkontaktierung (7) in der Leiterplatte (2) zu der ersten Bestückungsseite (3) transportiert wird, und
- mit einer forcierten Konvektion (9) auf der ersten Bestü ckungsseite (3) die thermische Energie von der Leiterplatte
(2) abtransportiert wird, sodass die elektronische Baugruppe ( 1 ) entwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- einem ersten elektronischen Bauelement ( 10 ) der erste Kühl körper (5) zugeordnet wird, und/oder einem zweiten elektroni schen Bauelement ( 12 ) , welches auf der ersten BestückungsSei te (3) oder auf der zweiten Bestückungsseite (4) angeordnet wird, ein zweiter Kühlkörper ( 13 ) auf der ersten Bestückungs seite (3) zugeordnet wird, und/oder dem ersten elektronischen Bauelement (10) und dem zweiten elektronischen Bauelement
( 12 ) der erste Kühlkörper (5) oder der zweiten Kühlkörper
( 13 ) zugeordnet werden und
- für den ersten Kühlkörper (5) ein erstes Potential bereit gestellt wird und für den zweiten Kühlkörper ( 13 ) ein vom ersten Potential verschiedenes zweites Potential bereitge stellt wird, oder der erste Kühlkörper (5) und der zweite Kühlkörper ( 13 ) mit dem ersten Potential oder mit dem zweiten Potential verbunden werden .
11. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei die erste Durchkontak tierung (7) nicht stromführend ist .
12. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei die erste Durchkontak- tierung (7) stromführend ist .
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