DE102022000926A1 - Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production - Google Patents
Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022000926A1 DE102022000926A1 DE102022000926.9A DE102022000926A DE102022000926A1 DE 102022000926 A1 DE102022000926 A1 DE 102022000926A1 DE 102022000926 A DE102022000926 A DE 102022000926A DE 102022000926 A1 DE102022000926 A1 DE 102022000926A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit board
- circuit
- connections
- control
- active power
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
- H05K1/145—Arrangements wherein electric components are disposed between and simultaneously connected to two planar printed circuit boards, e.g. Cordwood modules
-
- H10W70/048—
-
- H10W70/429—
-
- 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
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0263—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
-
- 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
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
-
- 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
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10007—Types of components
- H05K2201/10166—Transistor
-
- 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
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
- H05K2201/10696—Single-in-line [SIL] package
-
- 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
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10742—Details of leads
- H05K2201/1075—Shape details
- H05K2201/10757—Bent leads
- H05K2201/10765—Leads folded back, i.e. bent with an angle of 180 deg
-
- 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
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10742—Details of leads
- H05K2201/1075—Shape details
- H05K2201/1078—Leads having locally deformed portion, e.g. for retention
-
- 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
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/14—Related to the order of processing steps
- H05K2203/1484—Simultaneous treatments, e.g. soldering lead-in-hole components simultaneously with surface mounted components
-
- 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
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
- H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
-
- 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
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3421—Leaded components
- H05K3/3426—Leaded components characterised by the leads
-
- 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
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3447—Lead-in-hole components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Elektronische Schaltung mit einer ersten Leiterplatte (8) und wenigstens einer zweiten parallel angeordneten Leiterplatte (9) mit wenigstens einem aktiven Leistungshalbleiter (1) mit einem oder mehreren Steuerungsanschlüssen (3, 4) und mit mehreren Leistungsanschlüssen (2, 5), mit einem Steuerkreis zur Steuerung des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters (1) und einem Leistungskreis, wobei der oder die Steuerungsanschlüsse (3, 4) mit dem Steuerkreis und die Leistungsanschlüsse (2, 5) mit dem Leistungskreis verbunden sind. Erfindungsgemäß sind der Leistungskreis auf der ersten Leiterplatte (8) und der Steuerkreis auf der zweiten Leiterplatte (9) angeordnet, wobei die Leistungsanschlüsse (2, 5) des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters (1) mit dem Leistungskreis auf der ersten Leiterplatte (8) und der oder die Steueranschlüsse (3, 4) mit dem Steuerkreis auf der zweiten Leiterplatte (9) verlötet sind. The invention is based on an electronic circuit with a first circuit board (8) and at least one second circuit board (9) arranged in parallel with at least one active power semiconductor (1) with one or more control connections (3, 4) and with several power connections (2, 5), with a control circuit for controlling the at least one active power semiconductor (1) and a power circuit, the control connection or connections (3, 4) being connected to the control circuit and the power connections (2, 5) being connected to the power circuit. According to the invention, the power circuit is arranged on the first circuit board (8) and the control circuit on the second circuit board (9), the power connections (2, 5) of the at least one active power semiconductor (1) being connected to the power circuit on the first circuit board (8) and the control connection or connections (3, 4) are soldered to the control circuit on the second circuit board (9).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung und ein Verfahren zu deren Herstellung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 8, sowie einen verbesserten aktiven Leistungshalbleiter zum Einbau in die elektronische Schaltung und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff von Anspruch 5 bzw. Anspruch 6.The invention relates to an electronic circuit and a method for producing it according to the preamble of
Auf dem Markt sind neuartige Transistormodule verfügbar, die vorwiegend SiCFETs in unterschiedlichen Topologien (z.B. als Halb- bzw. Vollbrückenschaltung) beinhalten. Die Transistormodule sind für die direkte Leiterplattenmontage vorgesehen und weisen Kontaktierungsstifte auf. Sie besitzen eine auf die Baugröße bezogene hohe Leistungsfähigkeit mit einer Stromtragfähigkeit von etwa 200 A pro Transistor-Funktionselement. Das Modul ist mit der Unterseite direkt auf eine Wärmesenke zur Abfuhr der Verlustleistung zu montieren. Auf der Oberseite ist eine Leiterplatte aufgesetzt, die gleichzeitig die Verdrahtung des Leistungskreises und die des Steuerkreises übernimmt. Die Transistormodule sind mit ihren Kontaktstiften für Einpress- oder Lötverbindungen mit der Leiterplatte ausgelegt. Der Leistungsbereich dieser neuartigen Module ermöglicht, zumindest von den Spezifikationen der Halbleiter her, Anwendungen bis in den 100 kW Bereich.New types of transistor modules are available on the market, which primarily contain SiCFETs in different topologies (e.g. as half or full bridge circuits). The transistor modules are intended for direct PCB assembly and have contact pins. They have high performance in relation to their size with a current carrying capacity of around 200 A per transistor functional element. The module must be mounted with the underside directly on a heat sink to dissipate the power loss. A circuit board is placed on the top, which simultaneously handles the wiring of the power circuit and the control circuit. The transistor modules are designed with their contact pins for press-fit or soldered connections to the circuit board. The power range of these new modules enables applications up to the 100 kW range, at least in terms of the semiconductor specifications.
Durch immer höher werdende Schaltfrequenzen, die durch die modernen Halbleiter möglich werden, müssen immer umfassendere Maßnahmen getroffen werden um die Steuerkreise so zu isolieren, dass sie weitgehend unbeeinflusst von der mit hoher Frequenz geschalteten Leistung bleiben. Das lässt sich bis zu einem gewissen Grad durch optimierte Leiterbahnen auf den verwendeten, in Mehrlagen-Technik ausgeführten Leiterplatten realisieren. Auch zusätzliche Isolationsmaßnahmen sind möglich. Die erwähnten Maßnahmen benötigen jedoch viel Platz. Auch lässt sich die oben angeführte Maximalleistung durch diese Maßnahmen kaum erhöhen.Due to ever higher switching frequencies made possible by modern semiconductors, ever more comprehensive measures must be taken to isolate the control circuits so that they remain largely unaffected by the power switched at high frequency. This can be achieved to a certain extent through optimized conductor tracks on the printed circuit boards used using multi-layer technology. Additional isolation measures are also possible. However, the measures mentioned require a lot of space. The maximum performance listed above can hardly be increased through these measures.
Statt mit den oben beschriebenen Transistormodulen lassen sich solche Schaltungen für hohe Leistungen auch mit diskreten Leistungshalbleitern realisieren. So sind inzwischen entsprechende aktive Leistungshalbleiter in einem Gehäuse für THD-Löttechnik (Through Hole Technology) auf dem Markt verfügbar. Diese Bauelemente verfügen sogar über einen Kelvin Anschluss für die Ansteuerung. Es wird also ein zusätzlicher Masseanschluss als zusätzlicher Pin (Kelvin Anschluss) als Bezugspotenzial für den Gate-Anschluss aus dem Halbleiterbauelement herausgeführt. Damit lassen sich Masseschleifen zwischen dem Steuer- und dem Leistungskreis eliminieren. Das Bauelement hat damit nicht mehr drei sondern vier Anschlusspins. Damit kann der Steuerkreis auf einfache Weise vom Leistungskreis getrennt werden, obwohl immer noch eine galvanische Verbindung zwischen beiden besteht. Da hier für das Erreichen der gleichen Leistungsklasse wie bei den oben beschriebenen Transistormodulen mehrere diskrete Leistungshalbleiter verwendet werden müssen, ist hier ein relativ großflächiger Aufbau notwendig. Es wird auch wiederum viel Platz benötigt, um den Steuerkreis entsprechend von dem Leistungskreis abschirmen zu können. Dieser großflächige Aufbau ist nicht nur ein Platzproblem, sondern erzeugt auch erhebliche parasitäre Effekte.Instead of using the transistor modules described above, such circuits for high performance can also be implemented using discrete power semiconductors. Corresponding active power semiconductors in a housing for THD soldering technology (Through Hole Technology) are now available on the market. These components even have a Kelvin connection for control. An additional ground connection is therefore led out of the semiconductor component as an additional pin (Kelvin connection) as a reference potential for the gate connection. This eliminates ground loops between the control and power circuits. The component no longer has three but four connection pins. This allows the control circuit to be easily separated from the power circuit, although there is still a galvanic connection between the two. Since several discrete power semiconductors have to be used to achieve the same performance class as the transistor modules described above, a relatively large-area structure is necessary here. A lot of space is also required in order to be able to shield the control circuit from the power circuit. This large-scale structure is not only a space problem, but also creates significant parasitic effects.
Es war deshalb die Aufgabe der Erfindung eine elektronische Schaltung, ein Verfahren zu deren Herstellung, einen verbesserten aktiven Leistungshalbleiter zum Einbau in die elektronische Schaltung und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen. Die neuartige elektronische Schaltung sollte einen möglichst hohen Wirkungsgrad und geringe parasitäre Kapazitäten bei ebenfalls geringem Platzbedarf aufweisen. Trotzdem sollte die elektronische Schaltung auch bei hohen Frequenzen und für hohe Leistungen einsetzbar sein.It was therefore the object of the invention to create an electronic circuit, a method for producing it, an improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and a method for producing it. The new electronic circuit should have the highest possible efficiency and low parasitic capacitances while also requiring little space. Nevertheless, the electronic circuit should also be usable at high frequencies and for high power.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine elektronische Schaltung und ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 8, sowie einen verbesserten aktiven Leistungshalbleiter zum Einbau in die elektronische Schaltung und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 5 bzw. Anspruch 6. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by an electronic circuit and a method for producing it according to
Dadurch, dass der Leistungskreis auf der ersten Leiterplatte und der Steuerkreis auf der zweiten Leiterplatte angeordnet sind und dadurch dass die Leistungsanschlüsse des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters mit dem Leistungskreis auf der ersten Leiterplatte und der oder die Steueranschlüsse mit dem Steuerkreis auf der zweiten Leiterplatte verlötet sind, wird eine ausgezeichnete räumliche Trennung von Steuerkreis und Leistungskreis bei sehr geringer Baugröße der elektronischen Schaltung möglich. Der Steuerkreis umfasst die eigentliche Steuerung für das Schalten des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters, sowie den oder die Treiber dafür. Der gesamte mit niedriger Spannung betriebene Steuerkreis ist folglich auf einer gesonderten Leiterplatte angeordnet und wird somit nicht von einem mit hoher Schaltfrequenz betriebenen Leistungskreis gestört. Zusätzliche Abschirmungsmaßnahmen sind normalerweise nicht notwendig, da sich der Leistungskreis auf einer separaten Leiterplatte befindet. Trotzdem sind der Steuerkreis und der Leistungskreis über die Anschlüsse des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters über sehr kurze stromführende Strecken verbunden. Der erfindungsgemäße Aufbau der elektronischen Schaltung sichert einen hohen Wirkungsgrad und hat nur geringe parasitäre Kapazitäten. Durch die Anordnung des Steuerkreises auf einer eigenen Leiterplatte kann die Beeinflussung des Steuerkreises durch hochfrequente Schwingungen vermieden werden. Auch mögliche Rückkopplungen auf den Steuerkreis werden minimiert. Durch die kürzest möglichen Verbindungen innerhalb der Gate-Ansteuerschaltung werden parasitäre Effekte stark vermindert. Die elektronische Schaltung ist daher ausgezeichnet zum hochfrequenten Schalten hoher elektrischer Leistungen geeignet.Because the power circuit is arranged on the first circuit board and the control circuit on the second circuit board and in that the power connections of the at least one active power semiconductor are soldered to the power circuit on the first circuit board and the control connection(s) are soldered to the control circuit on the second circuit board, An excellent spatial separation of the control circuit and power circuit is possible with a very small size of the electronic circuit. The control circuit includes the actual control for switching the at least one active power semiconductor, as well as the driver or drivers for it. The entire control circuit operated at low voltage is therefore arranged on a separate circuit board and is therefore not disturbed by a power circuit operated at high switching frequency. Additional shielding measures are usually not necessary because the power circuit is on a separate circuit board. Nevertheless, the control circuit and the power circuit are connected via the connections of the at least one active power semiconductor over very short current-carrying distances tied together. The structure of the electronic circuit according to the invention ensures high efficiency and has only low parasitic capacitances. By arranging the control circuit on its own circuit board, the influence of high-frequency vibrations on the control circuit can be avoided. Possible feedback on the control circuit is also minimized. The shortest possible connections within the gate control circuit greatly reduce parasitic effects. The electronic circuit is therefore ideal for high-frequency switching of high electrical power.
Elektronische Schaltungen nach dem Stand der Technik verwenden meist Mehrschicht-Leiterplatten. Um große Leistungen schalten zu können, müssen sehr breite Leiterbahnen vorgesehen werden. Unter Umständen sind sogar zusätzliche Kupferaufbauten notwendig, um die notwendigen Leitungsquerschnitte zur Verfügung stellen zu können. Da bei der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung der Leistungskreis auf einer anderen Leiterplatte als der Steuerkreis angeordnet ist, kann die erste Leiterplatte, auf der der Leistungskreis angeordnet ist, als Metallkernleiterplatte ausgebildet sein. Die Schaffung der notwendigen Stromtragfähigkeit ist auf diese Weise problemlos möglich, da wegen der besseren Wärmeabfuhr eine höhere Stromdichte innerhalb der Leiterbahnen ausgenutzt werden kann.Electronic circuits according to the state of the art mostly use multilayer printed circuit boards. In order to be able to switch high outputs, very wide conductor tracks must be provided. Under certain circumstances, additional copper structures may even be necessary in order to be able to provide the necessary cable cross-sections. Since in the electronic circuit according to the invention the power circuit is arranged on a different circuit board than the control circuit, the first circuit board on which the power circuit is arranged can be designed as a metal core circuit board. Creating the necessary current-carrying capacity is easily possible in this way, since a higher current density within the conductor tracks can be utilized due to better heat dissipation.
Trotz des hohen Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung entsteht durch die Fluss- und Schaltverluste des wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiters eine nicht unerhebliche Wärmemenge. Um diese gut abführen zu können, ist die erste Leiterplatte auf der dem wenigstens einen aktiven Leistungshalbleiter gegenüberliegenden Seite mit einem Kühlkörper verlötet. Bei dem Kühlkörper kann es sich sowohl um einen Kühlkörper handeln, bei dem die Wärme über ein Kühlmittel im Inneren des Kühlkörpers, beispielsweise ein durch den Kühlkörper geführtes Kühlfluid, abgeführt wird, oder um einen Kühlkörper der von außen beispielsweise mit Luft gekühlt wird.Despite the high efficiency of the electronic circuit according to the invention, a not inconsiderable amount of heat is generated by the flow and switching losses of the at least one active power semiconductor. In order to be able to dissipate this well, the first circuit board is soldered to a heat sink on the side opposite the at least one active power semiconductor. The heat sink can be either a heat sink in which the heat is dissipated via a coolant inside the heat sink, for example a cooling fluid guided through the heat sink, or a heat sink that is cooled from the outside, for example with air.
Bei der Bestückung der ersten Leiterplatte mit mehreren aktiven Leistungshalbleitern und einer entsprechenden Anordnung der Bauteile auf der ersten Leiterplatte wäre es unter Umständen möglich, die zweite Leiterplatte mit dem Steuerkreis nur über die nach oben gebogenen und in den Aufnahmebohrungen verlöteten Steueranschlüsse der aktiven Leistungshalbleiter mit der ersten Leiterplatte zu verbinden. Vorteilhaft sind jedoch zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte Abstandshalter vorgesehen. Das hat nicht nur Vorteile während der Herstellung, sondern kann während des Betriebs auch verhindern, dass Schwingungen von dem Leistungskreis auf den Steuerkreis übertragen werden.When equipping the first circuit board with several active power semiconductors and a corresponding arrangement of the components on the first circuit board, it might be possible to connect the second circuit board with the control circuit only via the control connections of the active power semiconductors, which are bent upwards and soldered in the receiving holes, to the first Connect circuit board. However, spacers are advantageously provided between the first circuit board and the second circuit board. This not only has advantages during manufacturing, but can also prevent vibrations from being transmitted from the power circuit to the control circuit during operation.
Für den Aufbau der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung wird ein verbesserter aktiver Leistungshalbleiter benötigt. Bei diesem verbesserten aktiven Leistungshalbleiter sind mehrere Leistungsanschlüsse in eine Richtung und der oder die Steueranschlüsse in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet. Hierdurch lässt sich so ein aktiver Leistungshalbleiter direkt mit zwei Leiterplatten verlöten. Dadurch wird auch die Trennung von Leistungskreis und Steuerkreis auf zwei voneinander unabhängige Leiterplatten möglich, ohne dass dafür lange Stromwege in Kauf genommen werden müssen.An improved active power semiconductor is required to construct the electronic circuit according to the invention. In this improved active power semiconductor, several power connections are aligned in one direction and the control connection or connections are aligned in the opposite direction. This allows an active power semiconductor to be soldered directly to two circuit boards. This also makes it possible to separate the power circuit and control circuit on two independent circuit boards without having to accept long current paths.
Aktive Leistungshalbleiter in einem SMD (Surface Mounted Device) Gehäuse sind ein Massenprodukt, welches so auf den Markt kommt, dass alle Anschlüsse mit einem SMD-Verfahren auf einer Leiterplatte verlötet werden können. Um die erfindungsgemäße elektronische Schaltung realisieren zu können müssen deshalb aus handelsüblichen aktiven Leistungshalbleitern verbesserte aktive Leistungshalbleiter gefertigt werden. Erfindungsgemäß wird hierzu ein aktiver Leistungshalbleiter mit einem SMD-Gehäuse, der zum Verlöten mit eine Leiterplatte bestimmt ist und einen oder mehrere in Richtung der zu verlötenden Leiterplatte ausgerichtete Steueranschlüsse und mehrere ebenfalls in Richtung der zu verlötenden Leiterplatte ausgerichtete Leistungsanschlüsse aufweist, einer Biegevorrichtung zugeführt und der oder die in Richtung der zu verlötenden Leiterplatte ausgerichteten Steueranschlüsse werden in die entgegengesetzte Richtung gebogen.Active power semiconductors in an SMD (Surface Mounted Device) housing are a mass-produced product that comes onto the market in such a way that all connections can be soldered to a circuit board using an SMD process. In order to be able to implement the electronic circuit according to the invention, improved active power semiconductors must therefore be manufactured from commercially available active power semiconductors. According to the invention, an active power semiconductor with an SMD housing, which is intended for soldering to a circuit board and has one or more control connections aligned in the direction of the circuit board to be soldered and a plurality of power connections also aligned in the direction of the circuit board to be soldered, is fed to a bending device and the or the control terminals aligned in the direction of the circuit board to be soldered are bent in the opposite direction.
Um diese spezielle Ausrichtung der Anschlüsse zu erreichen, können der oder die Steueranschlüsse wie oben beschrieben in die gewollte Richtung gebogen werden. Es ist aber ebenso möglich, den oder die Steueranschlüsse bis auf ein kurzes gerade aus dem Gehäuse herausgeführtes Stück zu kürzen und jeweils ein Stück eines leitenden Materials in der gewünschten Länge und Richtung an dem oder den gekürzten Steueranschlüssen anzuschweißen.In order to achieve this special alignment of the connections, the control connection(s) can be bent in the desired direction as described above. However, it is also possible to shorten the control connection or connections to a short piece that is led straight out of the housing and to weld a piece of conductive material in the desired length and direction to the shortened control connection or connections.
Die Anschlüsse eines aktiven Leistungshalbleiters sind sehr dünn und werden hauptsächlich von dem Gehäuse in Position gehalten. Um zu verhindern, dass das Gehäuse während des Biegevorgangs beschädigt wird (z. B. Haarrisse erhält) oder sogar bricht und damit zerstört wird, werden die zu biegenden Steueranschlüsse gehäusenah geklemmt.The connections of an active power semiconductor are very thin and are mainly held in position by the housing. In order to prevent the housing from being damaged during the bending process (e.g. getting hairline cracks) or even breaking and thus being destroyed, the control connections to be bent are clamped close to the housing.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung wird wenigstens ein verbesserter aktiver Leistungshalbleiter, wie er oben beschrieben ist, so - wie ebenfalls oben beschrieben - hergestellt. Weiterhin wird eine erste Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen für den Leistungskreis, Abstandshaltern für eine zweite Leiterplatte und wenigstens einem verbesserten aktiven Leistungshalbleiter bestückt. Eine zweite Leiterplatte wird mit einer oder mehreren Aufnahmebohrungen für den oder die Steueranschlüsse des wenigstens einen verbesserten aktiven Leistungshalbleiters versehen und mit elektronischen Bauteilen für den Steuerkreis bestückt. Dann wird die zweite Leiterplatte auf die erste Leiterplatte aufgesetzt. Im nächsten Schritt werden beide Leiterplatten zusammen in einem Arbeitsgang gelötet. Vorteilhaft wird der Schritt zur Herstellung des wenigstens einen verbesserten aktiven Halbleiters als Erstes durchgeführt. Die Bestückung der beiden Leiterplatten kann dann parallel vorgenommen werden. Es ist aber selbstverständlich auch eine serielle Abarbeitung aller Schritte möglich.To produce the electronic circuit according to the invention, at least one improved active power semiconductor, as described above is described, manufactured in the same way as described above. Furthermore, a first circuit board is equipped with electronic components for the power circuit, spacers for a second circuit board and at least one improved active power semiconductor. A second printed circuit board is provided with one or more receiving holes for the control connection(s) of the at least one improved active power semiconductor and is equipped with electronic components for the control circuit. Then the second circuit board is placed on the first circuit board. In the next step, both circuit boards are soldered together in one operation. The step for producing the at least one improved active semiconductor is advantageously carried out first. The two circuit boards can then be assembled in parallel. Of course, it is also possible to process all steps serially.
Soll die Bestückung der Leiterplatten in einem Bestückungsautomaten vorgenommen werden, ist es sinnvoll die beiden Leiterplatten in einen gemeinsamen Halter einzusetzen, damit keine Umstellung des Bestückungsautomaten auf unterschiedliche Breiten der Leiterplatten vorgenommen werden muss. Auf dem Halter können beide Leiterplatten in einem Durchgang bestückt werden.If the assembly of the circuit boards is to be carried out in an assembly machine, it makes sense to place the two circuit boards in a common holder so that the assembly machine does not have to be converted to different widths of the circuit boards. Both circuit boards can be populated on the holder in one go.
Die Aufnahmebohrungen in der zweiten Leiterplatte werden beispielsweise vor dem Lötvorgang mit Lotpaste gefüllt, so dass während des Lötvorgangs ein guter elektrischer Übergang zwischen dem wenigsten einen Steueranschluss des wenigstens einen verbesserten aktiven Halbleiters und dem Steuerkreis erzeugt werden kann. Es muss jedoch vermieden werden, dass die Lötpaste - wenn sie während des Lötvorgangs erhitzt wird - nach unten aus den Aufnahmebohrungen herausläuft. Ebenso muss verhindert werden, dass durch an den Steueranschlüssen herunterlaufendes Lot zwischen den Steueranschlüssen ein Kurzschluss entsteht. Es werden deshalb der oder die mit der zweiten Leiterplatte zu verlötenden Steueranschlüsse des wenigstens einen verbesserten aktiven Leistungshalbleiters mit einer Sicherung gegen das Auslaufen von Lot während des Lötvorgangs aus den Aufnahmebohrungen der zweiten Leiterplatte versehen. Dies kann vorteilhaft durch das Einbringen eines hochtemperaturfesten Klebers zwischen die Steueranschlüsse oder durch Anbringen von Silikonscheiben an den freien Enden der Steueranschlüsse erfolgen.The receiving holes in the second circuit board are filled with solder paste, for example, before the soldering process, so that a good electrical transition can be generated between the at least one control connection of the at least one improved active semiconductor and the control circuit during the soldering process. However, it must be avoided that the solder paste - when heated during the soldering process - runs down out of the mounting holes. It must also be prevented that a short circuit occurs between the control connections due to solder running down the control connections. The control terminal(s) of the at least one improved active power semiconductor to be soldered to the second circuit board are therefore provided with a safeguard against the leakage of solder from the receiving holes of the second circuit board during the soldering process. This can advantageously be done by introducing a high-temperature-resistant adhesive between the control connections or by attaching silicone washers to the free ends of the control connections.
Vorteilhaft wird die erste Leiterplatte mit einem Kühlkörper versehen. Der Zeitpunkt der der Zusammenführung von erster Leiterplatte und Kühlkörper ist grundsätzlich von dem Fertigungsverfahren abhängig.The first circuit board is advantageously provided with a heat sink. The time at which the first circuit board and heat sink are brought together basically depends on the manufacturing process.
Die Fertigung der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung kann vorteilhaft komplett in einem entsprechend ausgerüsteten Bestückungsautomaten erfolgen. Es ist aber auch möglich für einzelne oder für alle Fertigungsschritte Handhabungsroboter einzusetzen. Auch die zweite Leiterplatte kann entweder mit einem Handhabungsroboter oder mit dem Bestückungsautomaten auf die erste Leiterplatte aufgesetzt werden. Bei der Verwendung eines oder mehrerer Handhabungsroboter für die Bestückung der Leiterplatten, kann der Kühlkörper bereits vor der Bestückung an die erste Leiterplatte gekoppelt werden.The electronic circuit according to the invention can advantageously be manufactured completely in an appropriately equipped placement machine. However, it is also possible to use handling robots for individual or all production steps. The second circuit board can also be placed on the first circuit board either with a handling robot or with the assembly machine. When using one or more handling robots to assemble the circuit boards, the heat sink can be coupled to the first circuit board before assembly.
Bei bestimmten Bestückungsautomaten ist die Höhe für durchlaufende Leiterplatten beschränkt. Bei einem höheren Kühlkörper kann das dazu führen, dass die Durchlaufhöhe des Bestückungsautomaten für eine Leiterplatte, die bereits an den Kühlkörper gekoppelt ist, nicht mehr ausreicht. In diesem Fall ist es sinnvoll, den Kühlkörper erst nach dem Bestücken zuzuführen. Beispielsweise lässt sich das Zusammenführen der beiden bestückten Leiterplatten noch sehr exakt in dem Automaten bewerkstelligen. Danach können die beiden Leiterplatten in einen anderen Halter eingesetzt werden, in dem sich bereits der Kühlkörper befindet, so dass die Zusammenführung der Leiterplatten mit dem Kühlkörper erst hinter dem Bestückungsautomaten stattfindet.With certain assembly machines, the height for continuous circuit boards is limited. With a higher heat sink, this can mean that the throughput height of the assembly machine is no longer sufficient for a circuit board that is already coupled to the heat sink. In this case, it makes sense to add the heat sink only after it has been fitted. For example, the two assembled circuit boards can be brought together very precisely in the machine. The two circuit boards can then be inserted into another holder in which the heat sink is already located, so that the circuit boards are brought together with the heat sink only behind the assembly machine.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.Further details and advantages of the invention result from the description of an exemplary embodiment, which is explained in detail with reference to the drawing.
Es zeigt:
-
1 ein erfindungsgemäßer verbesserter aktiver Leistungshalbleiter in Seitenansicht, -
2 das Bauteil aus 1 in Vorderansicht, -
3 die nach oben gebogenen elektrischen Anschlüsse des Bauteils ausden 1 und 2 , -
4 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung, -
5 eine schematische Darstellung des Biegevorgangs in einer Biegevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, -
6 ein Teilder Biegevorrichtung nach 5 , -
7 ein Teil einer Biegevorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
8 ein Ablaufdiagramm zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung und -
9 Schaltbild für ein inder Schaltung nach 4 verwendetes SiC-MOSFET-Bauteil.
-
1 an improved active power semiconductor according to the invention in side view, -
2 thecomponent 1 in front view, -
3 the upwardly curved electrical connections of the component from the1 and2 , -
4 a schematic side view of the electronic circuit according to the invention, -
5 a schematic representation of the bending process in a bending device according to a first exemplary embodiment, -
6 part of thebending device 5 , -
7 a part of a bending device according to a second exemplary embodiment, -
8th a flow chart for producing the electronic circuit according to the invention and -
9 Circuit diagram for one in thecircuit 4 SiC MOSFET component used.
In den
Ein SiC-MOSFET ist hier nur beispielsweise genannt. Es soll aber betont werden, dass die Erfindung selbstverständlich auch für andere aktive Leistungshalbleiter in einem SMD-Gehäuse mit aus dem Gehäuse herausragenden Anschluss-Pins gilt. Sogar aktive Leistungshalbleiter in einem anderen Gehäuse wie beispielsweise GaNFETs können verwendet werden. Bei solchen Bauteilen, bei denen üblicherweise alle Anschlüsse als Lötflächen nach unten ausgeführt sind, müssen Änderungen vorgenommen werden, so dass die Anschlüsse für die Steuer- und Treiberschaltung nach oben herausgeführt sind und so auf kurzem Weg mit einer oberen Leiterplatte (siehe
Ein Ausschnitt aus
In
In
Die untere Leiterplatte 8 ist auf einem Kühlkörper 11 (Wärmesenke) montiert, die einen Kühlmittelzufluss 12 und einen Kühlmittelabfluss 13 aufweist. Je nach der Geometrie des Schaltungsaufbaus können die Kühlmittelkanäle 12 und 13 senkrecht zu der in
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind 4 aktive Leistungshalbleiter auf der unteren Leiterplatte 8 parallel geschaltet und dort mit Ihren Power-Source-Anschlüssen 5 und den Drain-Anschlüssen 2 verlötet. Die nach oben gebogenen Pins 3 und 4 (der Gate-Anschluss und der Driver-Source-Anschluss) sind in den Aufnahmebohrungen 10 der oberen Leiterplatte 9 verlötet. Um die obere Leiterplatte 9 zu stabilisieren ist sie über die Abstandshalter 11 mit der unteren Leiterplatte 8 verbunden. Auf der unteren Leiterplatte 8 ist ausschließlich die Leistungselektronik verbaut, während auf der oberen Leiterplatte 9 nur die Steuer- und Treiberschaltung verbaut ist. Es muss also lediglich die untere Leiterplatte 8 aktiv gekühlt werden.In the exemplary embodiment shown, 4 active power semiconductors are connected in parallel on the lower circuit board 8 and soldered there to their
Anhand der
Das Nachobenbiegen der Pins 3 und 4 (Driver-Source-Anschluss und Gate-Anschluss) erfolgt vorteilhaft sofort nach der Entnahme der aktiven Leistungshalbleiter 1 aus der Verpackung oder aus einem Magazin. Um Beschädigungen zu vermeiden, muss verhindert werden, dass während des Biegevorgangs mechanische Spannungen in das Gehäuse des aktiven Leistungshalbleiters 1 eingetragen werden. Hierzu sind ein oberer Klemmstempel 15 und ein unterer Klemmstempel 16 vorgesehen. Mit diesen beiden Klemmstempeln 15 und 16, die von oben bzw. von unten an die Pins 3 und 4 herangefahren werden, werden die beiden Pins geklemmt und somit in ihrer Lage fixiert.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist der obere Klemmstempel 15 im Querschnitt rechteckig ausgeführt. Eine Kante (in der Zeichnung unten rechts gesehen) ist mit einem Biegeradius versehen (nicht dargestellt) um zu verhindern, dass die beiden Pins 3 und 4 während des Biegens einreißen und dadurch möglicherweise instabil werden oder sogar abbrechen. Die Klemmstellung mit den an die Pins 3 und 4 herangefahrenen Klemmstempeln 15 und 16 ist in
Um die Biegung durchzuführen wird nun - wie in
Um die beiden Pins 3 und 4 beim Aufsetzen der oberen Leiterplatte 9 in die zwei Aufnahmebohrungen 10 einführen und dort verlöten zu können ist der Abstand zwischen den beiden nach oben gebogenen Pins 3 und 4 zu gering. Die beiden Pins müssen deshalb V-förmig auseinander gebogen werden. Dieser Vorgang ist in den
Die Formungsmatritze 18 weist eine V-förmige Matritzenausnehmung 20 auf. Der Formungsstempel 19 ist in seiner Form an die Matritzenausnehmung 20 angepasst. Seine Dicke entspricht der Tiefe der Matritzenausnehmung 20. An seiner Unterseite ist der Formungsstempel 19 in etwa spitz ausgeformt, so dass gewährleistet ist, dass er zwischen die beiden freien Enden der parallel verlaufenden, nach oben gebogenen Pins 3 und 4 eindringen kann.The forming
Wie in Fig, 5e gezeigt, wird der Formungsstempel 19 nun nach unten in die in
In
Im Folgenden soll beispielhaft noch eine weitere Möglichkeit beschrieben werden über die die Pins 3 und 4 in die geforderte Position gebogen werden können. Die in
Die entsprechenden Bauteile sind in
Die korrespondierende Seite des Biegestempels 17a ist dachförmig ausgebildet. Die Dachschräge ist dabei an die abgewinkelten Flächen 22 des oberen Klemmstempels 15a angepasst.The corresponding side of the bending
Wird der Biegestempel 17a nun wie in
Im Folgenden wird nun das erfindungsgemäße Verfahren anhand von
- im ersten Verfahrensstrang
mit den Verfahrensschritten 25bis 27 wird die untere Leiterplatte 8 mit dem Leistungskreis vorbereitet, - im zweiten Verfahrensstrang
mit den Verfahrensschritten 28bis 30 werden die aktiven Leistungshalbleiter 1 zur Bestückung der unteren Leiterplatte 8 vorbereitet und - im dritten Verfahrensstrang
mit den Verfahrensschritten 32bis 34 wird die obere Leiterplatte 9 mit der Steuer- und Treiberschaltung vorbereitet.
- In the first process strand with process steps 25 to 27, the lower circuit board 8 is prepared with the power circuit,
- In the second process strand with process steps 28 to 30, the
active power semiconductors 1 are prepared for equipping the lower circuit board 8 and - In the third process strand with process steps 32 to 34, the upper circuit board 9 is prepared with the control and driver circuit.
Im ersten Verfahrensschritt 25 des ersten Verfahrensstranges wird eine Metallkern-Leiterplatte für die Bestückung mit elektronischen Bauelementen auf ihrer Oberseite und für die Montage eines Kühlkörpers an ihrer Unterseite vorbereitet. Vorteilhaft ist die Leiterplatte 8 für eine Bestückung mit SMD-Bauteilen vorbereitet. Entsprechend wird dann die Lötpaste aufgebracht. Da es sich hierbei um bekannte Vorgehensweisen handelt, müssen diese Teilschritte im Detail nicht weiter beschrieben werden. Die Unterseite der Leiterplatte 8 wird vorteilhaft nur mit Flussmittel behandelt.In the
Im Verfahrensschritt 26 wird nun auf die Unterseite der so vorbereiteten Metallkern-Leiterplatte der Kühlkörper 12 aufgesetzt. Bei einem größeren Kühlkörper können auch Passstifte oder Führungsnuten vorgesehen sein, die den Kühlkörper bis zum Lötvorgang in Position halten. Um eine sichere Verbindung mit gutem Temperaturübergang zwischen der unteren Metallkernleiterplatte 8 und dem Kühlkörper 12 zu gewährleisten, kann ebenfalls der Kühlkörper 12 mit Flussmittel behandelt und auf den Kühlkörper eine passende Lötzinnfolie aufgebracht werden.In
Soll die Bestückung der Leiterplatten in einem Bestückungsautomaten erfolgen, ist es sinnvoll den Kühlkörper 12 erst nach dem Bestücken und Aufeinanderstapeln der beiden Leiterplatten mit der unteren Leiterplatte 8 zusammen zu bringen, da die Höhe des Bestückungsautomaten möglicherweise nicht für die Aufnahme der unteren Leiterplatte zusammen mit dem Kühlkörper ausreicht.If the PCBs are to be assembled in an assembly machine, it makes sense to bring the
Im nächsten Verfahrensschritt 27 werden dann die Abstandshalter 11 angebracht, über die später die Verbindung zu der oberen Leiterplatte 9 hergestellt wird. Vorteilhaft werden die Abstandshalter 11 mit der unteren Leiterplatte 8 ebenfalls über Lötpaste verbunden und in dem späteren Lötprozess dann mit der unteren Leiterplatte 8 verlötet.In the
In dem parallelen zweiten Verfahrensstrang werden die aktiven Leistungshalbleiter 1 so vorbereitet, dass sie später in die Bestückung der unteren Leiterplatte 8 mit einfließen können. Hierzu werden die Leistungshalbleiter 1 im Verfahrensschritt 28 entweder direkt der Verpackung oder aber einem Magazin entnommen und in eine Biegevorrichtung eingesetzt.In the parallel second process strand, the
Im Verfahrensschritt 29 werden jeweils der Gate-Anschluss 3 und der Driver-Source-Anschluss 4 so nach oben gebogen wie es weiter oben im Text bereits beschrieben wurde.In
Im Verfahrensschritt 30 wird der Zwischenraum zwischen den beiden nach oben gebogenen Pins 3 und 4 dann entweder mit einem elastischen Kleber oder mit Abdeckmaterial 6 aufgefüllt oder aber es werden auf die freien Enden der nach oben gebogenen Pins 3 und 4 Silikonscheiben 7 aufgesetzt. Bei dem Kleberauftrag ist darauf zu achten, dass die noch zu verlötenden freien Enden der nach oben gebogenen Pins 3 und 4 frei von Kleber bleiben. Die so vorbereiteten verbesserten aktiven Leistungshalbleiter 1 werden in einem Speicher bis zur Bestückung der unteren Leiterplatte 8 zwischengespeichert.In
Die Verfahrensschritte 28 bis 30 des zweiten Verfahrensstranges werden so oft wiederholt bis in dem Zwischenspeicher so viele vorbereitete Leistungshalbleiter 1 vorhanden sind, wie sie für die Bestückung der unteren Leiterplatte 8 benötigt werden.The process steps 28 to 30 of the second process strand are repeated until there are as many
In dem dritten Verfahrensstrang wird im Verfahrensschritt 32 die obere Leiterplatte 9 mit den Aufnahmebohrungen 10 für die nach oben gebogenen Pins 3 und 4 der vorbereiteten Leistungshalbleiter 1 versehen. Auch bei der oberen Leiterplatte 9 handelt es sich um eine Leiterplatte, die mit SMD-Bauteilen bestückt wird.In the third process strand, in
Im Verfahrensschritt 33 wird nun auch auf die obere Leiterplatte 9 die Lötpaste aufgebracht. Dabei müssen auch die Aufnahmebohrungen 10 für die nach oben gebogenen Pins 3 und 4 der verbesserten aktiven Leistungshalbleiter 1 mit Lötpaste gefüllt werden (entsprechend einem bekannten THR-Prozess). Ebenso werden die Stellen an der Unterseite der oberen Leiterplatte 9, an denen später die Abstandshalter 11 aufsetzen, mit Lötpaste versehen. Alternativ können aber auch die Abstandshalter 11 an ihrer Oberseite mit Lötpaste beschichtet werden.In
Nach diesen Vorbereitungen können beide Leiterplatten 8 und 9 bestückt werden. Die Bestückung kann in einem Bestückungsautomaten erfolgen oder aber mit einem Handhabungsroboter durchgeführt werden. In ersterem Fall kann die Biegevorrichtung direkt in den Bestückungsautomaten integriert sein. Bei der Verwendung eines Handhabungsroboters ist es sinnvoll sowohl die untere 8 als auch die obere Leiterplatte 9 auf einer Halteeinrichtung im Arbeitsbereich des Handhabungsroboters zu platzieren. Die Bestückung kann dann hintereinander oder parallel durch wenigstens zwei Handhabungsroboter erfolgen. Bei der Verwendung eines Bestückungsautomaten werden die Leiterplatten 8 und 9 ebenfalls in einen gemeinsamen Halter eingesetzt und zusammen auf diesem Halter dem Bestückungsautomaten zugeführt.After these preparations, both circuit boards 8 and 9 can be populated. The assembly can take place in an assembly machine or with a handling robot. In the first case, the bending device can be integrated directly into the placement machine. When using a handling robot, it makes sense to place both the lower 8 and the upper circuit board 9 on a holding device in the working area of the handling robot. The assembly can then be carried out one after the other or in parallel by at least two handling robots. When using an assembly machine, the circuit boards 8 and 9 are also inserted into a common holder and fed together to the assembly machine on this holder.
Im Verfahrensschritt 31 werden die elektronischen Bauteile für den Leistungskreis auf die untere Leiterplatte 8 aufgesetzt. Dazu gehören auch die bereits vorbereiteten, in dem Zwischenspeicher vorrätig gehaltenen aktiven Leistungshalbleiter 1. Weiterhin gehört dazu ein Anschlussterminal, welches auch nach dem Aufsetzen der oberen Leiterplatte 9 zugänglich sein muss, so dass die notwendigen Leitungen auch nach dem Lötvorgang angeschlossen werden können.In
Im Verfahrensschritt 34 wird die obere Leiterplatte 9 bestückt, indem alle für die Steuer- und Treiberschaltung notwendigen Bauteile aufgesetzt werden. Bei der Verwendung eines Bestückungsautomaten werden die Verfahrensschritte 31 und 34 vorteilhaft parallel in dem Bestückungsautomaten durchgeführt.In
Nach der Bestückung beider Leiterplatten 8 und 9 mit den elektronischen Bauteilen werden in Verfahrensschritt 35 beide Leiterplatten 8 und 9 mit einander verbunden. Hierzu ist eine exakte Positionierung der oberen Leiterplatte 9 über der unteren Leiterplatte 8 notwendig. Nach dem Positionieren wird entweder die obere Leiterplatte 9 abgesenkt oder die untere Leiterplatte 8 angehoben. Dabei dringen die nach oben gebogenen Pins 3 und 4 der Leistungshalbleiter 1 in die mit Lötpaste gefüllten Aufnahmebohrungen 10 in der oberen Leiterplatte 9 ein. Die Leiterplatten 8 und 9 werden soweit zusammengeführt bis die obere Leiterplatte 9 auf den Abstandshaltern 11 aufliegt. Es ist eine Befestigung über Schrauben, aber auch ein Verkleben mit einem hoch-temperaturfesten Kleber möglich.After both circuit boards 8 and 9 have been fitted with the electronic components, both circuit boards 8 and 9 are connected to one another in
Vorteilhaft wird aber auch die obere Leiterplatte 9 mit den Abstandshaltern 11 verlötet. Bei Verwendung eines Bestückungsautomaten wird dieser Verfahrensschritt vorteilhaft ebenfalls in dem Bestückungsautomaten durchgeführt.However, the upper circuit board 9 is also advantageously soldered to the
Der Kleber 6 zwischen den nach oben gebogenen Pins 3 und 4 der Leistungshalbleiter 1 oder die auf die freien Enden aufgesteckten Silikonscheiben 7 schließen nun die Aufnahmebohrungen 10 in der oberen Leiterplatte 9 nach unten ab. Auf diese Weise kann während des Lötvorganges kein Lot unten aus den Aufnahmebohrungen 10 herauslaufen.The adhesive 6 between the upwardly
Nun kann im Verfahrensschritt 36 der Lötvorgang durchgeführt werden. Bei diesem Lötvorgang werden sowohl die Bauteile der oberen 9 als auch die Bauteile der unteren Leiterplatte 8 und der Kühlkörper 12 gleichzeitig gelötet. Dadurch ist eine möglichst geringe thermische Belastung der elektronischen Bauteile gewährleistet.The soldering process can now be carried out in
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- aktiver Leistungshalbleiteractive power semiconductor
- 22
- Drain-AnschlussDrain connection
- 33
- Gate-AnschlussGate connector
- 44
- Driver-Source-AnschlussDriver source connection
- 55
- Power-Source-AnschlüssePower source connections
- 66
- KleberGlue
- 77
- Silikon-ScheibenSilicone discs
- 88th
- untere Leiterplattelower circuit board
- 99
- obere Leiterplatteupper circuit board
- 1010
- AufnahmebohrungenLocation holes
- 1111
- AbstandshalterSpacers
- 1212
- KühlkörperHeat sink
- 1313
- KühlmittelzuflussCoolant inflow
- 1414
- KühlmittelabflussCoolant drain
- 1515
- oberer Klemmstempelupper clamping stamp
- 1616
- unterer Klemmstempellower clamping stamp
- 1717
- BiegestempelBending punch
- 1818
- Formungsmatritzeforming die
- 1919
- Formungsstempelforming stamp
- 2020
- MatritzenausnehmungDie recess
- 2121
- gerade Flächestraight surface
- 2222
- abgewinkelte Flächeangled surface
- 2323
- VerbindungsschrägeConnection slope
- 2424
- Unterkante der abgewinkelten Fläche mit BiegeradiusLower edge of the angled surface with bending radius
- 2525
- Vorbereiten der MetallkernleiterplattePreparing the metal core circuit board
- 2626
- Anbringen des KühlkörpersAttaching the heat sink
- 2727
- Anbringen der AbstandshalternAttaching the spacers
- 2828
- Einsetzen der Leistungshalbleiter in die BiegevorrichtungInserting the power semiconductors into the bending device
- 2929
- BiegevorgangBending process
- 3030
- Anbringen einer Sicherung gegen abfließendes LotInstalling protection against solder leakage
- 3131
- Bestücken der MetallkernleiterplatteAssembling the metal core circuit board
- 3232
- Anbringen der Aufnahmebohrungen in der oberen LeiterplatteMaking the mounting holes in the upper circuit board
- 3333
- Vorbereiten der oberen LeiterplattePreparing the top circuit board
- 3434
- Bestücken der oberen LeiterplattePopulating the upper circuit board
- 3535
- Zusammenführen der beiden LeiterplattenMerge the two circuit boards
- 3636
- Löten der elektronischen SchaltungSoldering the electronic circuit
Claims (10)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022000926.9A DE102022000926A1 (en) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production |
| EP23712473.0A EP4494426A1 (en) | 2022-03-17 | 2023-03-15 | Electronic circuit and method of manufacturing the same, and improved active power semiconductor for incorporation in the electronic circuit and method of manufacturing the same |
| PCT/EP2023/056562 WO2023174984A1 (en) | 2022-03-17 | 2023-03-15 | Electronic circuit and method of manufacturing the same, and improved active power semiconductor for incorporation in the electronic circuit and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022000926.9A DE102022000926A1 (en) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022000926A1 true DE102022000926A1 (en) | 2023-09-21 |
Family
ID=85724950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022000926.9A Pending DE102022000926A1 (en) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4494426A1 (en) |
| DE (1) | DE102022000926A1 (en) |
| WO (1) | WO2023174984A1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02260450A (en) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and its mounting |
| GB2312785B (en) * | 1995-01-05 | 1999-08-11 | Int Rectifier Co Ltd | Electrode configuration in surface-mounted devices |
| DE102015101086B4 (en) * | 2015-01-26 | 2018-04-12 | Infineon Technologies Ag | SEMICONDUCTOR POWER MODULE ARRANGEMENT |
-
2022
- 2022-03-17 DE DE102022000926.9A patent/DE102022000926A1/en active Pending
-
2023
- 2023-03-15 EP EP23712473.0A patent/EP4494426A1/en active Pending
- 2023-03-15 WO PCT/EP2023/056562 patent/WO2023174984A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023174984A1 (en) | 2023-09-21 |
| EP4494426A1 (en) | 2025-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10221891C5 (en) | Power semiconductor device | |
| DE29620596U1 (en) | Socket for an integrated circuit | |
| DE112016005794B4 (en) | Circuit arrangement and electrical junction box | |
| DE112015004024T5 (en) | Circuit board and electrical distributor | |
| DE112018006370B4 (en) | Semiconductor device | |
| DE102008033465A1 (en) | Semiconductor module with a housing | |
| DE102005024900A1 (en) | Semiconductor device | |
| DE112007000183T5 (en) | High performance module with open frame assembly | |
| DE1951583A1 (en) | Semiconductor devices with an elongated body made of malleable material | |
| DE19722357C1 (en) | Control unit | |
| EP1445799A2 (en) | Heat dissipation device for a semiconductor on a printed circuit board | |
| DE112017005093T5 (en) | Method for producing a heat-dissipating unit | |
| DE102013215588A1 (en) | Circuit board assembly, controller for a radiator fan module and method | |
| DE102014010373A1 (en) | Electronic module for a motor vehicle | |
| DE60315469T2 (en) | Heat dissipating insert, circuit with such an insert and method of manufacture | |
| DE102012204133B4 (en) | Method for manufacturing an electronic power circuit | |
| EP3874917B1 (en) | High current circuit | |
| DE112015005593B4 (en) | power module | |
| US11404354B2 (en) | Power control modules | |
| DE102009060123B4 (en) | Electrical circuit comprising at least one printed circuit board and a number of provided with Bauteilekontaktierungen electrical components | |
| DE102022000926A1 (en) | Electronic circuit and process for its production, as well as improved active power semiconductor for installation in the electronic circuit and process for its production | |
| DE102011088285B4 (en) | ELECTRONIC DEVICE | |
| DE102017205453B3 (en) | Method for populating a printed circuit board and assembly device | |
| DE202013105809U1 (en) | Power semiconductor module and contacting arrangement | |
| EP0751562B1 (en) | Thermally conducting fastening of an electronic power device to a printed circuit board with a heat dissipator |