JP7058651B2 - 電気部品及びヒートシンクを備える回路基板アセンブリ - Google Patents
電気部品及びヒートシンクを備える回路基板アセンブリ Download PDFInfo
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Description
ステップ1 回路基板を提供するステップ1であって、回路基板が、回路基板の表面上に配置され回路基板と接触する少なくとも1つの電気部品を備えるステップ1。
ステップ2 硬化可能なプラスチック層を提供するステップ2であって、プラスチック層が、部品用の窓を備え、窓を、特に回路基板の表面上又は完成した回路基板アセンブリにおける回路基板に向いたヒートシンクの側の上に配置するステップ2。
ステップ3 部品をヒートシンクと材料的に接合する材料を塗布するステップ3であって、材料を、特に完成した回路基板アセンブリにおけるヒートシンクに向いた部品の側の上又は完成した回路基板アセンブリにおける部品と対応するヒートシンクの位置の上に塗布するステップ3。
ステップ4 ヒートシンクを部品上へと配置するステップ4であって、プラスチック層及び部品を、回路基板とヒートシンクとの間を材料的に接合する材料と共に配置し、部品が窓の内部に位置するステップ4。
ステップ5 回路基板とヒートシンクとの間のプラスチック層を、加熱しながら、プレスして硬化させるステップ5であって、その際、材料的に接合する材料を溶融して、部品をヒートシンクと材料的に接合するステップ5。
プラスチック層2を、片側又は両側に電気部品3を実装された回路基板1上へと塗布する際に、プラスチック層2用の未硬化プラスチックを、フィルム又はプレートとして、回路基板1上へと配置する。次いで又は事前に、窓2Aを、冷却されるべき部品3の位置でプラスチック内に切り込む。窓2Aの領域において、はんだ5を、冷却されるべき部品3上へと塗布する。続いて、ヒートシンク4を、プラスチック層2及びはんだ5の上へと配置する。
結果的に、電気部品3とクーラ4との間のはんだ5の層厚が最小となることによって、はんだ5の高い熱伝導率と組み合わせて、電気部品3とクーラ4との間に、極めて良好な熱伝達が生じる。さらに回路基板1は、平坦に、プラスチック層2を介してヒートシンク4と接合されている。そのため、回路基板1が良好に熱接合される。
回路基板1とクーラ4との間の、材料的に接合された全面で堅固な接合のために、機械的な接続素子を、部分的に又は完全に省略することができる。必要な構造スペースが低減される。電圧の影響下にある電気素子又は回路基板1の部品を電気的に絶縁する、追加のTIMの適用が省略される。組み立て費用及び製造費用が、節約される。
クーラ4へと全面で接合することにより、回路基板1の搖動荷重及び振動荷重も低減する。なぜなら、別の場合に必要な接続素子によって発生する、回路基板1における機械的な応力ピークを、この場合には無くすことができるためである。従って、より高い信頼性が達成される。全面でコンパクトかつ密着した接合によって、更に、汚れの侵入も回避される。
2 プラスチック層
2A 窓
3 電気部品
3A 第1側
3B 第2側
4 ヒートシンク
4A 冷却チャネル
5 はんだ層、はんだ
6 電気部品
H 高さ
Claims (10)
- 回路基板(1)と、硬化されたプラスチック層(2)に埋め込まれた電気部品(3)と、前記電気部品(3)を冷却するヒートシンク(4)と、を備える回路基板アセンブリであって、
前記電気部品(3)が、第1側(3A)で、前記ヒートシンク(4)に向いた前記回路基板(1)の表面上に配置され、前記回路基板(1)と電気的に接触し、硬化された前記プラスチック層(2)の窓(2A)内に位置し、
また前記電気部品(3)が、前記第1側(3A)に対向する第2側(3B)で、前記回路基板(1)に向いた前記ヒートシンク(4)の表面と、はんだ付け又は焼結されて、材料的に接合され、
前記プラスチック層(2)が、前記回路基板(1)の前記表面と、前記ヒートシンク(4)の前記表面との間で、プレスされて硬化されることを特徴とする回路基板アセンブリ。 - 請求項1に記載の回路基板アセンブリであって、前記プラスチック層(2)が、前記ヒートシンク(4)と材料的に接合するよう機能するはんだ層(5)又は焼結層を共に備える前記電気部品(3)と、同じ高さ(H)を有する回路基板アセンブリ。
- 請求項1又は2に記載の回路基板アセンブリであって、前記プラスチック層(2)がプリプレグによって構成されている回路基板アセンブリ。
- 請求項1~3の何れか一項に記載の回路基板アセンブリであって、前記電気部品(3)の前記第2側が、全面で前記ヒートシンク(4)と材料的に接合されている回路基板アセンブリ。
- 自動車駆動システムのインバータであって、請求項1~4の何れか一項に記載の回路基板アセンブリを特徴とするインバータ。
- 請求項1~4の何れか一項に記載の回路基板アセンブリを製造する方法であって、前記回路基板(1)と前記ヒートシンク(4)との間の前記プラスチック層(2)を、加熱しながら、プレスして硬化させ、加熱することによって、はんだ又は焼結材料である材料的に接合する材料(5)を、前記電気部品(3)と前記ヒートシンク(4)との間で溶融して、前記電気部品(3)を前記ヒートシンク(4)と材料的に接合する方法。
- 請求項6に記載の回路基板アセンブリを製造する方法であって、
ステップ1 回路基板(1)を提供するステップ1であって、前記回路基板(1)が、前記回路基板(1)の表面上に配置され前記回路基板(1)と接触する少なくとも1つの電気部品(3)を備えるステップ1と、
ステップ2 硬化可能なプラスチック層(2)を提供するステップ2であって、前記プラスチック層(2)が、前記電気部品(3)用の窓(2A)を備え、前記窓(2A)を、前記回路基板(1)の表面上又は完成した前記回路基板アセンブリにおける前記回路基板(1)に向いた前記ヒートシンク(4)の側の上に配置するステップ2と、
ステップ3 前記電気部品(3)を前記ヒートシンク(4)と材料的に接合する材料(5)を塗布するステップ3であって、前記材料(5)を、完成した前記回路基板アセンブリにおける前記ヒートシンク(4)に向いた前記電気部品(3)の側(3B)の上又は完成した前記回路基板アセンブリにおける前記電気部品(3)と対応する前記ヒートシンク(4)の位置の上に塗布するステップ3と、
ステップ4 前記ヒートシンク(4)を前記電気部品(3)上へと配置するステップ4であって、前記プラスチック層(2)及び前記電気部品(3)を、前記回路基板(1)と前記ヒートシンク(4)との間を材料的に接合する前記材料(5)と共に配置し、前記電気部品(3)が前記窓(2A)の内部に位置するステップ4と、
ステップ5 前記回路基板(1)と前記ヒートシンク(4)との間の前記プラスチック層(2)を、加熱しながら、プレスして硬化させるステップ5であって、加熱することによって、材料的に接合する前記材料(5)を溶融して、前記電気部品(3)を前記ヒートシンク(4)と材料的に接合するステップ5と、を含む方法。 - 請求項6又は7に記載の方法であって、前記プラスチック層(2)をプレスする前記ヒートシンク(4)を、取り外し可能にプレス工具上に配置する方法。
- 請求項8に記載の方法であって、前記プレス工具が加熱装置を備え、前記加熱装置が、加熱し、材料的に接合する前記材料(5)を溶融する方法。
- 請求項6~9の何れか一項に記載の方法であって、前記プレスして硬化させるステップを、負圧下で行う方法。
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