DE102009047703A1

DE102009047703A1 - Electronic circuit for use in automotive area, has heat producing component exhibiting housing side that is connected with printed circuit board by attachment element, which separates housing side regarding heat transfer from circuit board

Info

Publication number: DE102009047703A1
Application number: DE102009047703A
Authority: DE
Inventors: Ursula Bartenschlager; Alexander Geissler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einer Leiterplatte und einem Wärme erzeugenden Bauelement. Das Bauelement weist elektrische Anschlüsse auf, die sich von dem Bauelement zu der Leiterplatte erstrecken und eine elektrische Verbindung zwischen diesen vorsehen. Das Bauteil weist eine der Leiterplatte zugewandte Bauelementgehäuseseite und eine Wärmeabgabefläche auf, die sich auf der zur der Bauelementgehäuseseite entgegengesetzten Seite des Bauteils erstreckt. Erfindungsgemäß ist die Gehäuseseite über ein Befestigungselement mit der Leiterplatte verbunden. Das Befestigungselement ist wärmeisolierend und trennt die Bauelementgehäuseseite hinsichtlich der Wärmeübertragung von der Leiterplatte.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltung, wobei eine Leiterplatte und ein Wärme erzeugenden Bauelement vorgesehen wird. Das Bauelements wird auf die Leiterplatte durch elektrisches Verbinden des Bauelements mit der Leiterplatte aufgebracht. Erfindungsgemäß wird das Bauelement mit einer Bauelementgehäuseseite mittels eines wärmeisolierenden Befestigungselements auf der Leiterplatte mechanisch befestigt, um das Bauelement wärmeisoliert auf der Leiterplatte zu fixieren.The invention relates to a circuit with a printed circuit board and a heat-generating component. The device has electrical connections that extend from the device to the circuit board and provide an electrical connection therebetween. The component has a component housing side facing the printed circuit board and a heat discharge surface which extends on the side of the component which is opposite to the component housing side. According to the invention, the housing side is connected via a fastening element with the circuit board. The fastener is thermally insulating and separates the component housing side in terms of heat transfer from the circuit board.
The invention further relates to a method for producing a circuit, wherein a printed circuit board and a heat-generating component is provided. The device is applied to the circuit board by electrically connecting the device to the circuit board. According to the invention, the component is mechanically fastened to a component housing side by means of a heat-insulating fastener on the circuit board in order to fix the component thermally insulated on the circuit board.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Konzept zur Befestigung von Bauelementen auf Leiterplatten unter Berücksichtigung von Temperaturvorgaben und insbesondere Integration von Bauelementen in Schaltungen, die eine Wärmesenke zur Abfuhr von Verlustwärme erfordern. Die erfindungsgemäßen Schaltungen sind vor allem zum Einsatz im Automobilbereich geeignet.The invention relates to a concept for mounting components on printed circuit boards, taking into account temperature specifications and in particular integration of components in circuits that require a heat sink to dissipate heat loss. The circuits according to the invention are particularly suitable for use in the automotive sector.

Stand der TechnikState of the art

Übliche elektronische Schaltungen sind leiterplattenbasiert, wobei Bauelemente auf eine Leiterplatte montiert sind. Bauelemente mit hoher Verlustwärme weisen Kühlfahnen oder Kühlflächen auf, die an eine Wärmesenke wie beispielsweise einen Kühlkörper angeschlossen werden um zu verhindern, dass das Bauteil eine Maximaltemperatur überschreitet. Es sind so genannte Slug-down- und Slug-up-Gehäuseformen bekannt, wobei bei einem Slug-down-Bauelementetyp Wärmeabgabeflächen des Bauelements zur Leiterplatte hin gewandt sind und mit dieser verbunden sind, um die Abwärme auf diese zu übertragen. Die elektrische Kontaktebene und die Wärmeabgabeebene von Slug-down-Bauelementen befinden sich somit auf der gleichen Seite des Bauelements (auf der Leiterplattenseite). Slug-up-Bauelemente sehen vor, dass die elektrische Kontaktebene auf der Leiterplattenseite ist, wobei Wärmeabgabeflächen auf der entgegengesetzten Seite des Bauelements vorgesehen sind, um auf der Seite, die von der Leiterplatte abgewandt ist, eine Wärmesenke befestigen zu können.Usual electronic circuits are printed circuit board based, with components mounted on a printed circuit board. High heat loss devices have cooling lugs or cooling surfaces that are connected to a heat sink, such as a heat sink, to prevent the device from exceeding a maximum temperature. There are so-called slug-down and slug-up package forms are known, wherein in a slug-down device type heat transfer surfaces of the device facing the printed circuit board are connected and connected to this, to transfer the waste heat to this. The electrical contact plane and the heat release plane of slug-down devices are thus located on the same side of the device (on the PCB side). Slug-up devices provide that the electrical contact plane is on the printed circuit board side with heat dissipating surfaces provided on the opposite side of the device so as to be able to secure a heat sink on the side remote from the circuit board.

Üblicherweise wird bei der Slug-up-Bauweise die Wärmeabgabefläche mittels einer wärmeübertragenden Schicht (beispielsweise thermisch leitfähiger Kleber) an beispielsweise einen Deckel gekoppelt oder an Kühlkörper, die auf dem Bauelement aufgesetzt sind.Usually, in the slug-up design, the heat transfer surface by means of a heat-transferring layer (for example, thermally conductive adhesive) coupled to, for example, a lid or on heat sink, which are placed on the device.

Zur mechanischen Befestigung wird bei Slug-up-Bauteilen üblicherweise eine dünne Klebeschicht verwendet, um die Bauelementunterseite mit der Leiterplatte mechanisch zu verbinden. Ein beträchtlicher Teil der Wärme wird daher auch an die Leiterplatte übertragen, so dass die Leiterplatte (wie auch die Wärmeabgabefläche) eine hohe Temperatur erfährt.For mechanical fastening, a thin adhesive layer is usually used in slug-up components in order to mechanically connect the component underside to the printed circuit board. A considerable part of the heat is therefore also transmitted to the circuit board, so that the circuit board (as well as the heat transfer surface) experiences a high temperature.

Es wurde erkannt, dass die thermische Übertragung bei üblichen Bauelementkonzepten von Bauelement auf Leiterplatten zu einer ungünstigen Temperaturkonstellation führt. Während bei Chip basierten Bauelementen die maximale Chiptemperatur bei 150°C bis 175°C liegt, ist die maximal zulässige Leiterplattentemperatur bei typischerweise 125°C. Weiterhin werden die Bauelemente insbesondere in der Automobiltechnik in einem geschlossenen Gehäuse vorgesehen, dessen maximal zulässige Innenlufttemperatur typischerweise 105°C beträgt. Bei Slug-down-Bauelementen wird die zur Kühlung vorgesehene Wärmeabgabeflache unmittelbar beim Übertragen an die Leiterplatte angeschlossen, so dass sich im Wesentlichen die gleiche Temperatur für die Leiterplatte wie für den Chip ergibt. Dies trifft auch für Slug-up-Bauelemente zu, bei denen zwar die Wärmeabgabefläche von der Leiterplatte weg weist, jedoch die Unterseite des Bauelements unmittelbar mechanisch mit der Leiterplatte verbunden ist, wobei dies automatisch auch zu einem hohen Wärmeleitwert führt. Daher ergeben sich bei Slug-up-Konzepten die gleichen Probleme, wobei die Leiterplattentemperatur sich der Chiptemperatur auf Grund der Wärmeverbindung annähert.It has been recognized that the thermal transfer leads in conventional device concepts of component to printed circuit boards to an unfavorable temperature constellation. While chip-based devices have a maximum chip temperature of 150 ° C to 175 ° C, the maximum board temperature is typically 125 ° C. Furthermore, the components are provided in particular in the automotive industry in a closed housing, the maximum allowable inside air temperature is typically 105 ° C. In slug-down devices, the heat dissipation surface provided for cooling is connected to the printed circuit board immediately upon transfer, so that substantially the same temperature results for the printed circuit board as for the chip. This also applies to slug-up components in which, although the heat discharge surface facing away from the circuit board, but the bottom of the device is directly mechanically connected to the circuit board, which automatically leads to a high thermal conductivity. Therefore, the same problems arise in slug-up concepts where the board temperature approaches the chip temperature due to the heat connection.

Auf Grund dieser Wärmekopplung kann die hohe Maximaltemperatur des Chips (typischerweise 150°C) nie verwendet werden, da auf Grund der Wärmekopplung bei derartigen Temperaturen die maximale Leiterplattentemperatur und die maximale Innenlufttemperatur weit überschritten werden. Bei hohen, jedoch zulässigen Chiptemperaturen wird die Leiterplatte stark thermisch beansprucht, wobei weiterhin über die Leiterplatte auch benachbarte Bauteile gegebenenfalls eine zu hohe Temperatur erfahren.Due to this heat coupling, the high maximum temperature of the chip (typically 150 ° C) can never be used, because due to the heat coupling at such temperatures, the maximum circuit board temperature and the maximum indoor air temperature are far exceeded. At high, but permissible chip temperatures, the circuit board is subjected to high thermal stress, while still experiencing over the board and adjacent components, if necessary, too high a temperature.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren vorzusehen, mit dem sich ein effizienteres Wärmemanagement erreichen lässt.It is therefore an object of the invention to provide a circuit arrangement and a method with which a more efficient thermal management can be achieved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe ist gelöst durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the device and the method according to the independent claims.

Die Erfindung ermöglicht eine thermische Entkopplung von Bauelement und Leiterplatte, so dass die geringere Maximaltemperatur der Leiterplatte nicht mehr beschränkend für die Temperatur des Bauelements ist, das eine höhere Maximaltemperatur aufweist. Das Bauelement kann dadurch besser bis an seine thermische Grenze hin betrieben werden, wodurch sich auf Grund des höheren Temperaturunterschieds auch die Kühleffizienz erhöht. Typischerweise haben Kühlkörper, die auf einem Bauelement aufgesetzt sind, eine höhere Maximaltemperatur als der Chip. Werden beispielsweise übliche Aluminiumkühlkörper verwendet oder auch Gehäusedeckel (üblicherweise aus Stahlblech), können diese mit deutlich höheren Temperaturen (im Wesentlichen lediglich begrenzt durch die maximale Chiptemperatur) betrieben werden; es ergeben sich daher eine deutlich bessere Kühlungseffizienz und eine stärkere Konvektionsströmung an den Kühlkörper. Ferner ermöglicht die gezielte Führung der Wärmeableitung durch den Kühlkörper zu einer Entlastung anderer Bauteile, die gegebenenfalls wärmeempfindlich sind. Damit kann einerseits ein Kühlkörper mit einer sehr hohen Temperatur und somit mit einem hohen Temperaturunterschied betrieben werden, und andererseits werden wärmeempfindlichere Bauteile bzw. Komponenten durch die gezielte thermische Entkopplung geschützt.The invention enables a thermal decoupling of device and circuit board, so that the lower maximum temperature of the circuit board is no longer limiting for the temperature of the device having a higher maximum temperature. The device can thus be better operated to its thermal limit, which also increases the cooling efficiency due to the higher temperature difference. Typically, heat sinks mounted on a device have a higher maximum temperature than the chip. For example, if conventional aluminum heat sink used or housing cover (usually made of sheet steel), they can be operated at significantly higher temperatures (essentially limited only by the maximum chip temperature); Therefore, there is a significantly better cooling efficiency and a stronger convection flow to the Heatsink. Furthermore, the targeted management of heat dissipation through the heat sink allows relief of other components that may be sensitive to heat. Thus, on the one hand a heat sink with a very high temperature and thus be operated with a high temperature difference, and on the other hand heat-sensitive components or components are protected by the targeted thermal decoupling.

Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept ist es, zwischen wärmeerzeugenden Bauelementen und Leiterplatte eine thermische Entkopplung vorzusehen, d. h. ein thermische Isolation, die es ermöglicht, dass das Bauelement selbst mit hohen Temperaturen betrieben werden kann (wie auch der daran angeschlossene Kühlkörper), ohne das gleichzeitig die Leiterplatte thermisch beansprucht wird. Dieses Konzept ist für Slug-up-Bauelemente geeignet, da diese die Wärme über eine Wärmeabgabefläche abgeben, die der Leiterplatte entgegengesetzt ist. Die elektrischen Anschlüsse sind unmittelbar mit der Leiterplatte verbunden, wobei jedoch auf Grund des geringen Querschnitts nur geringfügig Wärme über die elektrischen Anschlüsse übertragen wird. Zur mechanischen Fixierung wird darüber hinaus das Bauelement über ein Befestigungselement mit der Leiterplatte verbunden, das Wärme isolierend ist. Die Verwendung eines wärmeisolierenden Befestigungselements (anstatt von Befestigungsmechaniken, die eine hohe Wärmeübertragung zwischen Bauelement und Leiterplatte vorsehen) spiegelt das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept wieder und bildet die Grundlage für die Wirkungsweise der Erfindung, die zu den oben genannten Vorteilen führt.The underlying concept of the invention is to provide a thermal decoupling between heat-generating components and circuit board, d. H. a thermal insulation, which allows the device itself to be operated at high temperatures (as well as the connected thereto heat sink), without the same time the circuit board is thermally stressed. This concept is suitable for slug-up devices as they release the heat across a heat delivery surface opposite the circuit board. The electrical connections are directly connected to the circuit board, but due to the small cross section, only a small amount of heat is transferred via the electrical connections. For mechanical fixation, moreover, the component is connected to the circuit board via a fastening element, which is heat-insulating. The use of a heat-insulating fastener (rather than mounting mechanisms that provide high heat transfer between the component and circuit board) reflects the concept underlying the invention and forms the basis for the operation of the invention, which leads to the above-mentioned advantages.

Als Bauelement werden somit Bauelemente verwendet, deren Kontaktebene auf der Seite des Bauelements vorgesehen ist, die der Seite entgegengesetzt ist, auf der die Wärmeabgabefläche sich erstreckt. Nach einer Seite, d. h. von der Leiterplatte weg, wird daher unter Verwendung von hohen Temperaturen (insbesondere bis zur maximalen Chiptemperatur) die Abwärme abtransportiert, wobei die hohe Temperatur mit hohen Temperaturdifferenzen verknüpft ist, welche in einer hohen Wärmeabgabeeffizienz resultieren. Auf der anderen Seite, entgegengesetzt zu der Richtung des Wärmetransports, wird das Bauelement mechanisch auf der Leiterplatte fixiert und es werden ferner in dieser Richtung die elektrischen Anschlüsse zwischen Bauelement und Leiterplatte vorgesehen.As a component thus components are used, the contact plane is provided on the side of the device which is opposite to the side on which the heat discharge surface extends. After one page, d. H. away from the circuit board, therefore, using high temperatures (especially up to the maximum chip temperature), the waste heat is removed, the high temperature being associated with high temperature differences resulting in a high heat release efficiency. On the other hand, opposite to the direction of heat transport, the device is mechanically fixed on the circuit board and it will be further provided in this direction, the electrical connections between the component and circuit board.

Diese Richtungstrennung für Wärmetransport einerseits und mechanische Fixierung/elektrischer Anschluss andererseits ermöglicht eine temperaturspezifische Unterscheidung für die einzelnen Komponenten. Während die Richtung der elektrischen Anbindung (d. h. die Richtung der elektronischen Anschlüsse) optional ist, wird erfindungsgemäß die Wärmeabgabe auf der Bauelementseite vorgesehen, die entgegengesetzt zu der Seite ist, auf der die mechanische Verbindung zwischen Bauelement und Leiterplatte stattfindet. Insbesondere ist die Wärmeabgabefläche und somit die Wärmeabfuhrrichtung entgegengesetzt zu der Seite des Bauelements, auf der die Leiterplatte angeordnet ist. Die mechanische, (und auch elektronische), jedoch wärmeisolierende Verbindung zwischen Bauelement und Leiterplatte ist vorzugsweise zwischen einer Gehäuseseite des Bauelements, die der Leiterplatte zugewandt ist, und der Leiterplatte vorgesehen. Jedoch können auch andere Befestigungselemente vorgesehen sein, die prinzipiell das Bauelement gegenüber der Leiterplatte fixieren (die beispielsweise seitlich oder von der Seite der Wärmeabgabefläche her das Bauelement mechanisch kontaktieren), jedoch gleichzeitig gewährleisten, dass das Bauelement gegenüber der Leiterplatte wärmeisoliert ist.This directional separation for heat transport on the one hand and mechanical fixation / electrical connection on the other hand allows a temperature-specific distinction for the individual components. While the direction of the electrical connection (i.e., the direction of the electronic connections) is optional, according to the invention the heat release is provided on the component side, which is opposite to the side on which the mechanical connection between the component and the circuit board takes place. In particular, the heat release surface and thus the heat dissipation direction is opposite to the side of the device on which the circuit board is arranged. The mechanical, (and electronic), but heat-insulating connection between the component and the circuit board is preferably provided between a housing side of the device, which faces the circuit board, and the circuit board. However, other fasteners can be provided, which in principle fix the component relative to the circuit board (for example, mechanically contact the component laterally or from the side of the heat delivery surface), but at the same time ensure that the component is thermally insulated from the printed circuit board.

Die Erfindung sieht somit eine Schaltung mit einer Leiterplatte und einem wärmeerzeugenden Bauelement vor, wobei elektrische Anschlüsse des Bauelements sich zu der Leiterplatte hin erstrecken und das Bauelement elektrisch mit diesem verbinden. Das Bauelement hat eine der Leiterplatte zugewandte Bauelementsgehäuseseite und eine hierzu entgegensetzte Wärmeabgabefläche, die sich auf der zu der Bauelementgehäuseseite entgegensetzten Seite des Bauelements erstreckt. Die erfindungsgemäße Wärmetrennung wird vorgesehen, in dem die Gehäuseseite über ein Befestigungselement mit der Leiterplatte verbunden ist, das selbst wärmeisolierend ist. Mit dieser Struktur bzw. mit diesem Befestigungselement ist, bezogen auf eine Wärmeübertragung, die Bauelementgehäuseseite von der Leiterplatte getrennt.The invention thus provides a circuit comprising a printed circuit board and a heat-generating component, electrical connections of the component extending toward the printed circuit board and electrically connecting the component to the latter. The device has a device housing side facing the circuit board and a heat dissipating surface opposite thereto which extends on the side of the device opposite to the device housing side. The heat separation according to the invention is provided in which the housing side is connected via a fastening element with the circuit board, which is itself heat-insulating. With this structure or with this fastening element, based on a heat transfer, the component housing side is separated from the printed circuit board.

Es werden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, um das Befestigungselement wärmeisolierend vorzusehen. Zum einen kann die Wärmeleitfähigkeit des Materials selbst verringert werden. Ferner kann das Material in einer Struktur vorgesehen sein, die die Wärmeisolation vorsieht. Zudem kann die Schichtdicke, d. h. der Abstand zwischen Leiterplatte und Bauelementgehäuseseite, die von dem Befestigungselement überbrückt wird, so gewählt werden, dass sich eine gute Wärmeisolation allein auf Grund des Abstands ergibt. Als weitere Maßnahme kann das Befestigungselement auf Grund der Wahl der Fläche, mit dem dieses die Bauelementgehäuseseite und/oder die Leiterplatte berührt, wärmeisolierend vorgesehen sein. Schließlich kann die Wärmeisolation durch das Befestigungselement mittels eines Kontaktwiderstands wärmeisolierend vorgesehen sein.Various mechanisms are proposed to provide the fastener heat-insulating. On the one hand, the thermal conductivity of the material itself can be reduced. Further, the material may be provided in a structure that provides the thermal insulation. In addition, the layer thickness, d. H. the distance between the printed circuit board and the component housing side, which is bridged by the fastener, be chosen so that a good thermal insulation results solely on the basis of the distance. As a further measure, the fastening element may be provided in a heat-insulating manner on the basis of the choice of the surface with which it contacts the component housing side and / or the printed circuit board. Finally, the heat insulation can be provided by the fastening element by means of a contact resistance thermally insulating.

Um eine Wärmeisolation vorzusehen, werden daher die folgenden Maßnahmen getroffen, die in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind: Verwenden von geringfügig wärmeleitenden Material für das Befestigungselement (oder eines Teils hiervon), Verwendung von Materialstrukturen, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen (insbesondere Schäume), Verwendung von Befestigungselementen, deren Dicke (d. h. Abstand zwischen Bauelementgehäuseseite und Leiterplatte) deutlich größer sind als übliche Kontaktschichtdicken, insbesondere mehr als 2, 3 oder 5 mm, Verwendung von geringen Kontaktflächen, beispielsweise indem das Befestigungselement einen Querschnitt aufweist, der geringer, insbesondere ein Vielfaches geringer als der Flächeninhalt der Bauelementgehäuseseite ist.In order to provide a thermal insulation, therefore, the following measures are taken, which can be combined in any way with each other: Use of slightly thermally conductive material for the fastener (or a part thereof), use of material structures that have low thermal conductivity (especially foams), use of fasteners whose thickness (ie distance between the component housing side and circuit board) are significantly larger than conventional contact layer thicknesses, in particular more than 2, 3 or 5 mm, use of small contact surfaces, for example by the fastener has a cross-section which is smaller, in particular a multiple less than the surface area of the component housing side.

Es ist daher vorgesehen, wärmeisolierendes Material, insbesondere Kunststoff oder Keramik für das Befestigungselement zu verwenden, das Befestigungselement als Verbindungselement mit einem Kontaktquerschnitt zu verwenden, der wesentlich kleiner als der Inhalt der Fläche der Bauelementgehäuseseite ist, die der Leiterplatte zugewandt ist, das Befestigungselement durch ein Verbindungselement vorzusehen, das einen Abstand zwischen Bauelementgehäuseseite und Leiterplatte überbrückt, der größer als übliche Klebeschichtdicken ist, d. h. insbesondere dicker als die Leiterplatte oder dicker als 2, 3, 5 oder auch 10 mm. Ferner wird erfindungsgemäß als Befestigungselement ein geschäumter Körper verwendet, insbesondere ein geschäumter Festkörper, beispielsweise ein geschäumter Kunststoff oder besonders bevorzugt beschäumter Klebstoff. Ferner eignet sich als Material für das Befestigungselement auch wärmeisolierender Klebstoff, der keine wärmeleitenden Zusätze enthält. Um den Wärmeübertragungsquerschnitt zu verringern, wird das Befestigungselement vorgesehen als dünner Steg, insbesondere aus Kunststoff, als dünner Pin, insbesondere ebenso aus Kunststoff oder eine Vielzahl hiervon. Die Stege und Pins haben jeweils eine Kontaktfläche, die kleiner, insbesondere um ein Vielfaches, als der Inhalt der Fläche der Bauelementgehäuseseite, die der Leiterplatte zugewandt ist. Auch bei der Verwendung von mehreren Stegen oder Pins ist die Gesamtquerschnittfläche der als Befestigungselement verwendeten Stege oder Pins deutlich kleiner als der Inhalt der Fläche der Bauelementgehäuseseite, die der Leiterplatte zugewandt ist. Die Gesamtquerschnittsfläche kann insbesondere weniger als die Hälfte, weniger als ein Viertel, weniger als ein Zehntel oder weniger als ein Zwanzigstel des Flächeninhalts der Bauelementgehäuseseite sein. Als Bauelementgehäuseseite ist insbesondere der Flächenabschnitt des Bauelementgehäuses zu betrachten, der Parallel zur Leiterplatte verläuft. Da gemäß dem Stand der Technik die gesamte Unterseite des Bauelements, d. h. die gesamte Bauelementgehäuseseite mit einer dünnen Klebeschicht mit der Leiterplatte verbunden wird, ergibt sich durch den wesentlich geringeren Querschnitt des Befestigungselements allein auf Grund des geringen Querschnitts ein wesentlich höherer Wärmewiderstand.It is therefore intended to use heat-insulating material, in particular plastic or ceramic for the fastener to use the fastener as a connecting element with a contact cross section, which is substantially smaller than the content of the surface of the component housing side, which faces the circuit board, the fastener by a Provide connecting element bridging a distance between the component housing side and the circuit board, which is larger than conventional adhesive layer thicknesses, d. H. in particular thicker than the printed circuit board or thicker than 2, 3, 5 or even 10 mm. Furthermore, a foamed body is used according to the invention as a fastening element, in particular a foamed solid, for example a foamed plastic or particularly preferably foamed adhesive. Furthermore, as a material for the fastener and heat-insulating adhesive which contains no heat-conductive additives. In order to reduce the heat transfer cross-section, the fastening element is provided as a thin web, in particular made of plastic, as a thin pin, in particular also made of plastic or a plurality thereof. The webs and pins each have a contact area, the smaller, in particular by a multiple, than the content of the surface of the component housing side, which faces the circuit board. Even when using a plurality of webs or pins, the total cross-sectional area of the webs or pins used as a fastener is significantly smaller than the content of the surface of the component housing side, which faces the circuit board. In particular, the total cross-sectional area may be less than one half, less than a quarter, less than one tenth, or less than one twentieth of the surface area of the component housing side. As a component housing side in particular, the surface portion of the component housing is to be considered, which is parallel to the circuit board. Since according to the prior art, the entire bottom of the device, d. H. the entire component housing side is connected to the printed circuit board with a thin adhesive layer, resulting from the much smaller cross section of the fastener alone due to the small cross section a much higher thermal resistance.

Durch jede einzelne dieser Maßnahmen, die beliebig kombiniert werden können, wird erreicht, dass im Betrieb der Chip und auch die Wärmeabgabefläche eine höhere Temperatur aufweisen können als im Stand der Technik, während die Leiterplatte eine deutlich geringere Temperatur im Vergleich hierzu aufweist. Der sich ergebende Temperaturunterschied zwischen Bauelement und Leiterplatte ist bei der erfindungsgemäßen Schaltung deutlich größer als bei Schaltungen gemäß dem Stand der Technik. Dieser Temperaturunterschied kann zur Strom- bzw. Spannungsgewinnung verwendet werden mittels Peltier- oder Seebeck-Elemente (oder andere thermoelektrische Elemente), die zwischen Bauelementsgehäuseseite und Leiterplatte vorgesehen werden. Ferner kann die höhere Temperatur des Bauteils verwendet werden, um mit der Wärmeabgabe des Bauteils Heatpipes und deren Sammelmedium auf eine Temperatur zu erhitzen, die höher ist, als die Temperatur, die mit Schaltungen gemäß dem Stand der Technik erreichbar ist.By each of these measures, which can be combined as desired, it is achieved that during operation of the chip and the heat transfer surface may have a higher temperature than in the prior art, while the circuit board has a much lower temperature compared to this. The resulting temperature difference between the component and circuit board is significantly larger in the inventive circuit than in circuits according to the prior art. This temperature difference can be used to generate power by means of Peltier or Seebeck elements (or other thermoelectric elements) provided between the device housing side and the circuit board. Furthermore, the higher temperature of the component can be used to heat-up the component heatpipes and their collecting medium to a temperature which is higher than the temperature that can be achieved with circuits according to the prior art.

Die Wärmeabgabefläche des Bauteils ist von der Leiterplatte weg gerichtet und ist vorzugsweise Wärme leitend mit einem Kühlkörper verbunden. Diese Verbindung kann direkt, insbesondere über eine Wärmeleitpasteschicht oder über ein Wärmeleitpad vorgesehen werden, oder es kann zusätzlich ein Wärmespreizer vorgesehen sein, der zunächst mit der Wärmeabgabefläche verbunden ist, und an dem der Kühlkörper angeordnet ist. Der Wärmespreizer kann über eine Wärmeleitschicht (Wärmeleitpaste oder Wärmepad) mit der Wärmeabgabefläche des Bauelements verbunden sein. Vorzugsweise wird jedoch der Wärmespreizer unmittelbar an das Bauelement angelötet oder auf andere Weise stoffschlüssig verbunden, wobei der Wärmespreizer, ebenso wie die Wärmeabgabefläche des Bauelements aus Metall vorgesehen ist. Vorteilhafterweise hat der Wärmespreizer einen Querschnitt mit einem Flächeninhalt, der deutlich größer ist als der Inhalt der Wärmeabgabefläche, beispielsweise um 50%, 100% oder 200% größer ist als der Inhalt der Wärmeabgabefläche. Dieser, deutlich über die Wärmeabgabeflache hinausragende Wärmespreizer ist vorzugsweise unmittelbar an der Wärmeabgabefläche angelötet oder mit dieser auf andere Weise stoffschlüssig verbunden.The heat transfer surface of the component is directed away from the printed circuit board and is preferably connected to a heat sink in a heat-conducting manner. This connection can be provided directly, in particular via a heat-conducting paste layer or via a heat-conducting pad, or it can additionally be provided a heat spreader, which is first connected to the heat-dissipating surface, and on which the heat sink is arranged. The heat spreader can be connected via a Wärmeleitschicht (thermal grease or Wärmepad) with the heat transfer surface of the device. Preferably, however, the heat spreader is soldered directly to the device or otherwise connected cohesively, wherein the heat spreader, as well as the heat transfer surface of the metal element is provided. Advantageously, the heat spreader has a cross-section with a surface area that is significantly larger than the content of the heat-dissipating surface, for example 50%, 100% or 200% larger than the content of the heat-dissipating surface. This heat spreader projecting clearly beyond the heat discharge surface is preferably soldered directly to the heat discharge surface or connected to it in a materially cohesive manner.

Der Kühlkörper und/oder der Wärmespreizer ist aus wärmeleitenden Material vorgesehen, insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder Stahl. Der Kühlkörper kann ein individueller Kühlkörper mit entsprechend geformten Wärmeabgabeflächen sein (beispielsweise in Form von Kühlfingern), der auf der Wärmeabgabeflache befestigt ist. Insbesondere eignet sich ein äußeres Gehäuse bzw. eine wärmeleitende Gehäusefläche eines Gehäuses, in dem die Schaltung selbst vorgesehen ist. Die Schaltung ist somit als gekapselte Schaltung vorgesehen, die ein Gehäuse umfasst, in der die Schaltung vorgesehen ist. Ein derartiges Gehäuse ist beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Stahlblech gefertigt oder umfasst zumindest eine Metall- oder Stahlblechfläche. Das hier beschriebene Gehäuse, in dem die Schaltung vorgesehen ist, ist ein Außengehäuse, beispielsweise eines Steuerungsmoduls und umgreift die Schaltung vollständig, um diese einzukapseln. Von diesem äußeren, die gesamte Schaltung umgebenden Gehäuse ist das Bauelementgehäuse selbst strikt zu unterscheiden, welches einen unmittelbar elektrisch oder elektronisch aktiven oder funktionellen Körper umschließt, beispielsweise ein Gussgehäuse eines integrierten Schaltkreises, der einen Halbleiter unmittelbar umschließt. In gleicher Weise ist beispielsweise ein Metall-, Keramik- oder Kunststoffgehäuse eines Leitungshalbleiters oder eines Hochleistungsprozessors anzusehen, wobei das Metall, die Keramik oder der Kunststoff das wärmeerzeugende elektrisch bzw. elektronisch funktionelle bzw. aktive Element selbst umschließt. Im Gegensatz hierzu ist das als Kühlkörper vorgesehene, äußere Gehäuse nicht in unmittelbarer Verbindung mit einem Halbleiterkörper oder einem anderen unmittelbar elektronisch aktiven oder funktionellen Körper.The heat sink and / or the heat spreader is provided of thermally conductive material, in particular of aluminum, copper or steel. The heat sink may be an individual heat sink having correspondingly shaped heat release surfaces (eg, in the form of cold fingers) mounted on the heat release surface. In particular, an outer housing or a is suitable thermally conductive housing surface of a housing in which the circuit itself is provided. The circuit is thus provided as an encapsulated circuit comprising a housing in which the circuit is provided. Such a housing is for example made of metal, in particular made of sheet steel or comprises at least one metal or steel sheet surface. The housing described herein, in which the circuit is provided, is an outer housing, such as a control module, and fully engages the circuit to encapsulate it. From this outer, surrounding the entire circuit housing, the component housing itself is strictly distinguishable, which encloses a directly electrically or electronically active or functional body, such as a cast housing of an integrated circuit, which encloses a semiconductor directly. In the same way, for example, a metal, ceramic or plastic housing of a line semiconductor or a high-performance processor is to be regarded, wherein the metal, the ceramic or the plastic encloses the heat-generating electrically or electronically functional or active element itself. By contrast, the outer housing provided as a heat sink is not in direct connection with a semiconductor body or another directly electronically active or functional body.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann ferner mehrere Bauelemente aufweisen, die erfindungsgemäß auf der Leiterplatte fixiert sind. Bei der Verwendung von mehreren Bauelementen ermöglicht die Erfindung, dass diese mit ihren Wärmeabgabeflachen in der gleichen Ebene angeordnet werden, wodurch sich die Anordnung eines Kühlkörpers deutlich vereinfacht. Als ausgleichendes Element kann hier das erfindungsgemäße Befestigungselement verwendet werden, da dessen Höhe beliebig gewählt werden kann, im Gegensatz zu Befestigungselementen gemäß dem Stand der Technik, die so dünn wie möglich sein müssen, um eine geeignete Wärmeleitung zu ermöglichen. Die Schaltung umfasst daher mehrere wärmeerzeugende Bauelemente, die jeweils eine Wärmeabgabefläche aufweisen, wobei die Wärmeabgabeflächen der Bauelemente in einer gemeinsamen Ebene liegen. Insbesondere umfassen die mehrere Bauelemente unterschiedliche Bauelemente, die sich insbesondere in ihrer Höhe bzw. in ihrer Dicke unterscheiden, wodurch sich unterschiedliche Abstände zwischen den Bauelementgehäuseseiten und der Leiterplatte ergeben. Diese unterschiedlichen Abstände werden vollständig von dem Befestigungselement überbrückt, so dass die Befestigungselemente Höhen aufweisen, die den jeweiligen Abständen zwischen Bauelementgehäuseseite und Leiterplatte entsprechen, um die Unterschiede ausgleichen zu können, während die Wärmeabgabeflächen in der gleichen Höhe vorgesehen werden können.The circuit of the invention may further comprise a plurality of components which are fixed according to the invention on the circuit board. When using a plurality of components, the invention enables them to be arranged with their heat discharge surfaces in the same plane, whereby the arrangement of a heat sink significantly simplified. As a compensating element, the fastening element according to the invention can be used here, since its height can be chosen arbitrarily, in contrast to fastening elements according to the prior art, which must be as thin as possible in order to allow a suitable heat conduction. The circuit therefore comprises a plurality of heat-generating components, each having a heat-dissipating surface, wherein the heat-emitting surfaces of the components lie in a common plane. In particular, the plurality of components comprise different components, which differ in particular in their height or in their thickness, resulting in different distances between the component housing sides and the circuit board. These different distances are completely bridged by the fastening element, so that the fastening elements have heights which correspond to the respective distances between the component housing side and the printed circuit board, in order to be able to compensate for the differences, while the heat dissipation surfaces can be provided at the same height.

Bei der Verwendung von mehreren Bauelementen, die jeweils mindestens eine Wärmeabgabefläche aufweisen, umfasst die Schaltung zumindest einen Kühlkörper, einen Wärmespreizer oder eine Gehäusefläche eines Gehäuses, das die Schaltung umgreift, wobei ein einzelner Wärmespreizer, ein einzelner Kühlkörper oder eine einzelne Gehäusefläche auf mindestens zwei oder auf allen Wärmeabgabeflächen gleichzeitig angeordnet ist. Somit weisen Wärmeabgabeflächen unterschiedlicher Bauelemente den gleichen Kühlkörper, den gleichen Wärmespreizer oder die gleiche Gehäusefläche auf, über die diese Wärme abgeben. Insbesondere wenn, wie oben beschrieben, die Wärmeabgabeflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen, so erstrecken sich auch der Kühlkörper, der Wärmespreizer bzw. die Gehäusefläche innerhalb dieser Ebene, wodurch sich eine besonders einfache Ausgestaltung des Gehäuses, des Wärmespreizers bzw. des Kühlkörpers ergibt.When using a plurality of components, each having at least one heat transfer surface, the circuit comprises at least a heat sink, a heat spreader or a housing surface of a housing which surrounds the circuit, wherein a single heat spreader, a single heat sink or a single housing surface on at least two or is arranged on all heat emitting surfaces at the same time. Thus, heat emitting surfaces of different components have the same heat sink, the same heat spreader or the same housing surface over which these heat. In particular, if, as described above, the heat delivery surfaces lie in a common plane, then extend the heat sink, the heat spreader or the housing surface within this plane, resulting in a particularly simple embodiment of the housing, the heat spreader or the heat sink.

Wie oben bemerkt kann zur Rückgewinnung von Wärme bzw. Energie das Befestigungselement ein Peltier-Element, ein Seebeck-Element oder eine Heatpipe umfassen, wobei das Peltier-Element oder das Seebeck-Element eine Wärmesenkenkontaktfläche aufweisen, die mit der Leiterplatte wärmeleitend verbunden ist, und die eine Wärmequellenkontaktquelle aufweist, die mit dem Bauelement, insbesondere mit der Bauelementgehäuseseite wärmeleitend verbunden ist. Die Heatpipe weist hierbei eine Außenfläche auf, die mit dem Bauelement bzw. mit der Bauelementgehäuseseite wärmeleitend verbunden ist. Somit kann die höhere Temperatur des Bauelements und insbesondere der höhere Temperaturunterschied zwischen Leiterplatte und Bauelement zur effizienteren Energierückgewinnung verwendet werden.As noted above, to recover heat or energy, the fastener may comprise a Peltier element, a Seebeck element or a heat pipe, the Peltier element or the Seebeck element having a heat sink contact surface thermally conductively connected to the circuit board, and which has a heat source contact source, which is thermally conductively connected to the component, in particular to the component housing side. The heat pipe in this case has an outer surface which is thermally conductively connected to the component or to the component housing side. Thus, the higher temperature of the device and in particular the higher temperature difference between the printed circuit board and the device can be used for more efficient energy recovery.

Das Bauelement ist als elektrisches oder elektronisches Bauelement mit einer thermischen Verlustleistung von mindestens ½, 1, 2, 5 oder 100 Watt vorgesehen und hat auf Grund von hohen Betriebsströmen, einer hohen Leistung und/oder auf Grund einer hohen Arbeitslastfrequenz eine hohe Verlustwärme. Als Bauelement kann vorgesehen sein: ein Transistor, MOSFET, ein Bipolar-Transistor, ein JFET-Transistor, eine Hochleistungsdiode (insbesondere eine Schottly-Diode), ein TRIAC oder andere Leistungshalbleiter, Prozessoren oder andere integrierte Schaltkreise, die eine hohe Verlustwärme aufweisen bzw. gekühlt werden müssen, elektrische Bauteile wie Widerstände oder Spulen, die während des Betriebs eine hohe Verlustwärme aufweisen oder andere Bauelemente, die einer Kühlung bedürfen.The component is provided as an electrical or electronic component with a thermal power loss of at least ½, 1, 2, 5 or 100 watts and has due to high operating currents, high power and / or due to a high workload frequency high heat loss. As a component may be provided: a transistor, MOSFET, a bipolar transistor, a JFET transistor, a high-power diode (in particular a Schottly diode), a TRIAC or other power semiconductors, processors or other integrated circuits having a high heat loss or must be cooled, electrical components such as resistors or coils that have high heat loss during operation or other components that require cooling.

Die Erfindung wird ferner umgesetzt durch ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltung, wobei ein wärmeerzeugendes Bauelement auf eine Leiterplatte durch elektrisches Verbinden des Bauelements mit der Leiterplatte verbunden wird, wobei erfindungsgemäß eine Bauelementgehäuseseite des Bauelements mittels eines wärmeisolierenden Befestigungselements auf der Leiterplatte mechanisch befestigt wird, um das Bauelement wärmeisoliert auf der Leiterplatte mechanisch zu fixieren. Das elektrische Verbinden kann mit dem mechanischen Fixieren einhergehen oder es kann zunächst die mechanische Fixierung durchgeführt werden, indem das Befestigungselement angebracht wird, woraufhin die elektrische Verbindung vorgesehen wird. Das elektrische Verbinden des Bauelements auf die Leiterplatte hängt von dem Typ des Bauelements ab, wobei die Bauelemente prinzipiell SMD-Bauteile oder Durchstecktechnik-Bauteile sein können. Das mechanische Befestigen des Bauelements wird durch das Anordnen eines oben beschriebenen Befestigungselements vorgesehen, insbesondere durch Kleben des Befestigungselements. Bei der Verwendung von Klebstoff als Befestigungselement wird die mechanische Fixierung vorgesehen, indem Klebstoff, insbesondere geschäumter Klebstoff in einen Zwischenraum zwischen Leiterplatte und Bauelementgehäuseseite eingebracht wird. Alternativ kann zunächst die Leiterplatte oder die Bauelementgehäuseseite mit Klebstoff, insbesondere geschäumten Klebstoff beschichtet werden, woraufhin Bauelemente und Leiterplatte zusammengefügt werden. Bei der Verwendung von Stegen, Pins oder ähnlichen Festkörpern als Befestigungselement werden diese auf Leiterplatte und Bauelementgehäuseseite geklebt. Insbesondere kann das mechanische Fixieren vorgesehen werden durch eine Vielzahl von aufeinander folgenden Befestigungsschritten, die jeweils Teile des Befestigungselements befestigen, wobei die Teile durch die Vielzahl von Befestigungsschritten und durch deren Aufbau eine Vielzahl von Wärmelücken aufweisen, wodurch die Wärmeisolierung vorgesehen wird.The invention is further implemented by a method of manufacturing a circuit, wherein a heat generating component is connected to a printed circuit board by electrically connecting the component to the printed circuit board, wherein According to the invention, a component housing side of the device is mechanically fastened by means of a heat-insulating fastener on the circuit board to heat-mechanically fix the device on the circuit board. The electrical connection may be accompanied by the mechanical fixation or, first, the mechanical fixation may be performed by attaching the fastener, whereupon the electrical connection is provided. The electrical connection of the component to the printed circuit board depends on the type of the component, wherein the components may in principle be SMD components or through-hole components. The mechanical fastening of the component is provided by arranging a fastening element described above, in particular by gluing the fastening element. When using adhesive as a fastening element, the mechanical fixing is provided by adhesive, in particular foamed adhesive is introduced into a gap between the printed circuit board and the component housing side. Alternatively, first the printed circuit board or the component housing side can be coated with adhesive, in particular foamed adhesive, whereupon components and printed circuit board are joined together. When using bars, pins or similar solids as a fastener they are glued to the circuit board and component housing side. In particular, the mechanical fixing may be provided by a plurality of sequential mounting steps, each fastening parts of the fastener, the parts having a plurality of heat gaps through the plurality of mounting steps and by their construction, thereby providing the thermal insulation.

Erfindungsgemäß kann ferner das Verfahren ausgeführt werden, indem ein Kühlkörper, eine Gehäusefläche eines Gehäuses oder ein Wärmespreizer mit der Wärmeabgabefläche verbunden wird, insbesondere durch eine Verbindung einer Kombination hiervon. Beispielsweise kann zunächst ein Wärmespreizer auf die Wärmeabgabefläche aufgebracht werden, woraufhin ein Kühlkörper auf den Wärmespreizer aufgebracht wird. Der Wärmespreizer kann ferner zunächst auf den Kühlkörper aufgebracht werden, woraufhin die Wärmeabgabefläche mit dem Wärmespreizer verbunden wird. Das Verbinden kann das Anbringen von Wärmeleitpaste oder von Wärmeleitpads umfassen, insbesondere von Wärmeleitklebstoff. Auch hier kann bei der Verwendung eines Wärmespreizers dieser eine deutlich größere Fläche aufweisen als die Wärmeabgabefläche, wodurch die Wärmespreizung verbessert wird und es insbesondere möglich ist, einen Kühlkörper mit der gleichen Fläche wie der Wärmespreizer oder einer größeren Fläche wie der Wärmespreizer mit geringem Wärmewiderstand aufzubringen.Further, according to the invention, the method may be carried out by connecting a heat sink, a case surface of a case, or a heat spreader to the heat dissipation surface, in particular, by a combination of a combination thereof. For example, a heat spreader may first be applied to the heat transfer surface, whereupon a heat sink is applied to the heat spreader. The heat spreader may also be first applied to the heat sink, whereupon the heat discharge surface is connected to the heat spreader. The bonding may include the attachment of thermal grease or thermal pads, in particular thermal adhesive. Again, when using a heat spreader, it may have a much larger area than the heat-dissipating surface, thereby improving the heat spread and, in particular, being able to apply a heat sink having the same area as the heat spreader or a larger area such as the heat spreader with low thermal resistance.

Durch die oben dargestellten Vorgehensweisen kann die Wärmeleitfähigkeit des Kontakts zwischen Bauelementgehäuseseite und Leiterplatte gegenüber einer Befestigungsstruktur (beispielsweise einer Klebeschicht) gemäß dem Stand der Technik um den Faktor 10 verringert sein, so dass als wärmeisolierendes Befestigungselement Befestigungselemente vorgesehen werden, deren Wärmeübertragungsfähigkeit um den Faktor 10 verringert sind gegenüber üblichen großflächigen Klebeflächen aus wärmeleitenden Klebstoff.By the above-described procedures, the thermal conductivity of the contact between the component case side and the circuit board against a fixing structure (for example, an adhesive layer) according to the prior art can be reduced by a factor of 10, so that fastening elements are provided as a heat-insulating fastening element, the heat transfer capability reduced by a factor of 10 are compared to conventional large-area adhesive surfaces made of thermally conductive adhesive.

Da erfindungsgemäß zwischen Bauteil und Leiterplatte eine Wärmeisolierung vorgesehen ist, kann ferner darauf verzichtet werden, dass Wärmespreizelemente auf der Leiterplatte vorgesehen werden (üblicherweise Abschnitte der Kupferkaschierung), wodurch zusätzlich Rohmaterial eingespart wird und eine höhere Integration der Bauelemente ermöglicht wird. Ferner können Leiterplatten verwendet werden, die keine Wärmeverbindungen durch die Leiterplatte hindurch aufweisen (thermal wires), wodurch die Komplexität der Leiterplatte weiterhin verringert werden kann. Darüber hinaus ergibt sich ein zusätzlich erhöhter Integrationsgrad.Since, according to the invention, a heat insulation is provided between the component and the printed circuit board, it can further be dispensed with that heat spreading elements are provided on the printed circuit board (usually sections of the copper lining), thereby additionally saving raw material and enabling a higher integration of the components. Furthermore, printed circuit boards can be used which have no thermal connections through the printed circuit board (thermal wires), whereby the complexity of the printed circuit board can be further reduced. In addition, there is an additional degree of integration.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen SchaltungThe 1 shows an embodiment of the circuit according to the invention

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltung 10 mit einer Leiterplatte 20 dargestellt, auf der ein wärmeerzeugendes Bauelement 30, 40, 50 dargestellt ist. Das Bauelement umfasst einen Chip 30, der von einer Mouldmasse bzw. Spritzgussmasse 40 umgeben ist, die das Bauelementgehäuse vorsieht. Der Chip selbst ist ferner auf einem sogenannten Case, d. h. einem Wärmeleitkörper 50 befestigt, der die Wärmeabgabefläche 60 vorsieht. Das Bauelementgehäuse 40 bildet eine Bauelementgehäuseseite 70, die zur Leiterplatte 20 hin gewandt ist. Die Wärmeabgabefläche 60 ist über eine Lotschicht 80 und über eine Klebeschicht 90 mit dem Kühlkörper 100 verbunden, der von einem Gehäusedeckel vorgesehen wird. Die Klebeschicht 90 bzw. die Lotschicht 80 sind optional, beispielsweise kann die Lotschicht 80 weggelassen werden, und die Wärmeabgabeflache 60 ist unmittelbar über die Klebeschicht 90 mit dem Gehäusedeckel 100 verbunden.In the 1 is a circuit according to the invention 10 with a circuit board 20 shown on the a heat-generating component 30 . 40 . 50 is shown. The component comprises a chip 30 , of a molding compound or injection molding compound 40 is surrounded, which provides the component housing. The chip itself is also on a so-called case, ie a heat-conducting body 50 attached, the heat transfer surface 60 provides. The component housing 40 forms a component housing side 70 leading to the circuit board 20 turned back. The heat delivery surface 60 is over a layer of solder 80 and over an adhesive layer 90 with the heat sink 100 connected, which is provided by a housing cover. The adhesive layer 90 or the solder layer 80 are optional, for example, the solder layer 80 be omitted, and the heat discharge surface 60 is immediately above the adhesive layer 90 with the housing cover 100 connected.

Um die erfindungsgemäße Wärmeisolierung vorzusehen umfasst die Schaltung ferner ein Befestigungselement 110, das in 1 als poröser, d. h. geschäumter Kleber vorgesehen ist. Es ist zu erkennen, dass das Befestigungselement 110 (d. h. die Klebeschicht) nicht die volle Oberfläche der Bauelementgehäuseseite 70 abdeckt. Darüber hinaus besteht ein wesentlicher Abstand zwischen Leiterplatte 20 und Bauelementgehäuseseite 70, die von dem Befestigungselement 110 überbrückt wird. Alleine durch den Abstand ergeben sich daher hohe Wärmeübertragungswiderstände, wobei diese zusätzlich von dem geschäumten Material des Befestigungselements 110 unterstützt werden. Eine weitere Möglichkeit des Befestigungselements 110, das als Alternative zu dem porösen Kleber anzusehen ist, wird gebildet von einem Kunststoffsteg oder einem Pin 120, der zum einen über eine Klebeschicht 130 mit der Leiterplatte 20 verbunden ist, und zum anderen mit einer weiteren Klebeschicht 140 mit der Bauelementgehäuseseite verbunden ist. Da der Kunststoffsteg bzw. Pin 120 selbst eine ausreichende Länge aufweist und aus wärmeisolierendem Material hergestellt ist (beispielsweise Kunststoff oder Keramik), können die Klebeschichten 130, 140 gegebenenfalls von wärmeleitendem Kleber, jedoch bevorzugt aus einem nicht wärmeleitenden Kleber vorgesehen sein.In order to provide the thermal insulation according to the invention, the circuit further comprises a fastening element 110 , this in 1 is provided as a porous, ie foamed adhesive. It can be seen that the fastener 110 (ie the adhesive layer) not the full surface of the component housing side 70 covers. In addition, there is a significant gap between the circuit board 20 and component housing side 70 that of the fastener 110 is bridged. Alone by the distance therefore result in high heat transfer resistances, which in addition to the foamed material of the fastener 110 get supported. Another possibility of the fastener 110 , which is to be regarded as an alternative to the porous adhesive, is formed by a plastic web or a pin 120 Firstly, there is an adhesive layer 130 with the circuit board 20 connected, and on the other with another adhesive layer 140 connected to the component housing side. Since the plastic bar or pin 120 itself has a sufficient length and is made of heat-insulating material (for example, plastic or ceramic), the adhesive layers 130 . 140 optionally be provided by thermally conductive adhesive, but preferably from a non-heat conductive adhesive.

Anhand der Reihenfolge der Schichten 130, 140 und des Pins 120 ist zu erkennen, dass das Befestigungselement aus mehreren Abschnitten bestehen kann (d. h. Klebeschichten und Festkörper), wobei zur Ausführung der Erfindung es erforderlich ist, dass zumindest eines dieser Elemente mit einem hohen Wärmewiderstand vorgesehen ist. Bei Befestigungselementen, die aus mehreren Abschnitten bestehen, sind diese Abschnitte als Serienschaltung von einzelnen Befestigungsteilelementen anzusehen, von denen zumindest eines wärmeisolierend ist, um diese Serienschaltung insgesamt als wärmeisolierendes Befestigungselement vorzusehen.Based on the order of the layers 130 . 140 and the pin 120 It can be seen that the fastener may consist of several sections (ie adhesive layers and solid), wherein for the practice of the invention it is necessary that at least one of these elements is provided with a high thermal resistance. For fasteners consisting of several sections, these sections are to be regarded as a series connection of individual fastening sub-elements, of which at least one is heat-insulating, to provide this series circuit as a whole as a heat-insulating fastener.

Schließlich sind elektrische Anschlüsse 150 vorgesehen, mit denen das Bauelement 30, 40, 50 mit der Oberfläche der Leiterplatte 20 verbunden ist. Im Falle der Ausführungsform von 1 ist das Bauelement als SMD-Bauelement ausgeführt, so dass die elektrische Verbindung zwischen Bauelement und der Oberfläche der Lagerplatte vorgesehen ist, die dem Bauelement zugewandt ist. Bei Bauelementen in Durchstecktechnik (nicht dargestellt) würden die elektrischen Anschlüsse durch die Leiterplatte 20 hindurch verlaufen und auf der Seite der Leiterplatte 20 elektrisch angeschlossen werden, die von dem Bauelement abgewandt ist. Es ist zu erkennen, dass die elektrischen Anschlüsse 150, (obwohl diese aus Metall vorgesehen sind) keine wesentliche Wärmeübertragung vorsehen, alleine auf Grund ihres Querschnitts.Finally, there are electrical connections 150 provided with which the component 30 . 40 . 50 with the surface of the circuit board 20 connected is. In the case of the embodiment of 1 the device is designed as an SMD component, so that the electrical connection between the component and the surface of the bearing plate is provided, which faces the component. For through-hole devices (not shown), the electrical connections would be through the circuit board 20 pass through and on the side of the circuit board 20 be electrically connected, which faces away from the device. It can be seen that the electrical connections 150 (although they are made of metal) do not provide significant heat transfer, solely because of their cross-section.

Claims

Circuit with a printed circuit board ( 20 ) and a heat generating component, wherein the component electrical connections ( 150 ) extending from the device to the printed circuit board ( 20 ) and provide an electrical connection between them; the component one of the circuit board facing component housing side ( 70 ) and a heat release surface ( 60 ), which extends on the side opposite the component of the housing side of the device, characterized in that the housing side via a fastening element ( 110 ; 120 - 140 ) with the printed circuit board ( 20 ), which is heat-insulating and which the component housing side ( 70 ) with regard to heat transfer from the printed circuit board ( 20 ) separates.

Circuit according to claim 1, wherein between the component and the printed circuit board by the fastening element ( 110 ; 120 - 140 ) a total of heat insulation is provided and the fastening element, the component mechanically on the circuit board ( 20 ), wherein the fastening element is provided by: a heat-insulating material, in particular plastic or ceramic, a connecting element with a contact cross-section with which this contacts the printed circuit board and / or the component housing side, which is substantially smaller than the surface of the component housing side facing the printed circuit board, by a connecting member bridging a distance between the component case side and the circuit board, which is larger than the thickness of the circuit board or thicker than 2 mm, 3 mm, or 5 mm, by a foamed body, in particular, foamed plastic or a foamed adhesive ( 110 ), heat-insulating adhesive, in particular without heat-conducting additives, thin webs, plastic webs, pins ( 120 ) or plastic pins, whose contact area is many times smaller than the surface area of the component housing side, or a combination thereof.

A circuit according to claim 1 or 2, wherein the circuit further comprises a heat sink ( 100 ), the heat-conducting with the heat transfer surface ( 60 ) of the device directly or via a heat spreader ( 90 ), wherein the heat sink of heat-conducting material is provided or provided by a heat-conductive housing surface of a housing in which the circuit is provided, wherein the housing is provided as a part of the circuit.

Circuit according to one of the preceding claims, wherein the circuit ( 10 ) comprises a plurality of the heat generating components whose respective heat emitting surfaces lie in a common plane, wherein different heights of the components and resulting different distances between component housing sides and printed circuit board different, the respective distances corresponding heights of the fasteners are compensated.

The circuit of claim 1, wherein the fastener comprises a Peltier element, a Seebeck element or a heat pipe, wherein the Peltier element or the Seebeck element has a heat sink contact surface thermally conductively connected to the circuit board and a heat source contact surface thermally conductively connected to the device housing side , or wherein the heat pipe has an outer surface which is thermally conductively connected to the component housing side.

Circuit according to one of the preceding claims, wherein the device is an electrical or electronic component with a power loss of at least ½, 1, 5, or 10 watts, a high performance device for processing high currents or a device with a high operating clock frequency and associated high Loss heat is.

A method of manufacturing a circuit, comprising: providing a printed circuit board ( 20 ) and a heat-generating component; and attaching the component to the printed circuit board ( 20 by electrically connecting the component to the printed circuit board, characterized in that the component is further provided with a component housing side ( 70 ) by means of a heat-insulating fastening element ( 110 ; 120 - 140 ) on the printed circuit board ( 20 ) is mechanically fastened in order to fix the component thermally insulated on the circuit board.

The method of claim 7, wherein the mechanical fixing of the component on the circuit board is provided by providing, between the component and circuit board, a heat-insulating material, in particular plastic or ceramic, a connecting element with a contact cross-section with which the printed circuit board and / or the component housing side contacted which is substantially smaller than the surface of the housing side facing the printed circuit board, by a connecting element which bridges a distance between the component housing side and the printed circuit board, which is greater than the thickness of the printed circuit board or thicker than 2 mm, 3 mm, or 5 mm, by a foamed body, in particular made of foamed plastic or of a foamed adhesive ( 110 ), a heat-insulating adhesive, in particular without heat-conducting additives, thin webs, plastic webs, pins or plastic pins ( 120 ) whose contact area is many times smaller than the area of the device case side, or a combination thereof.

The method of claim 7 or 8, wherein the mounting of the device on the circuit board is provided by applying adhesive, in particular foamed adhesive, on the device housing side or on the circuit board and assembly of the component and circuit board, or by introducing adhesive, in particular foamed adhesive , between the component housing side and the printed circuit board, or by gluing the fastener on the circuit board or on the component housing side and assembly of printed circuit board and component.

A method according to claim 7, 8 or 9, further comprising a heat sink ( 100 ) heat-conducting with a heat transfer surface ( 60 ) of the device directly or via a heat spreader ( 90 ), or wherein a heat-conductive housing surface of a housing is connected to a heat-emitting surface of the device directly or via a heat spreader, in particular using thermal paste or a Wärmeleitpads.