DE2919058A1

DE2919058A1 - Elektronisches geraet mit mindestens einer leiterplatte

Info

Publication number: DE2919058A1
Application number: DE19792919058
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr Ing Schulz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1980-11-20

Description

Elektronisches Gerät mit mindestens einer Leiterplatte
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit a) mindestens einer Leiterplatte, b) auf der Leiterplatte angeordneten Bauelementen und c)-einem Kunststoff-Gußkörper, der c 1) vorgegossen ist, c 2) Aussparungen entsprechend der Kontur der Bauelemente aufweist und c 3) in den Aussparungen die Bauelemente aufnimmt.
Bei einem bekannten elektronischen Gerät dieser Art (DE-OS 20 22 299) dient der Kunststoff-Gußkörper lediglich zur Abdeckung der Leiterplatte und somit auch des elektronischen Gerätes bzw. zu dessen Befestigung. Hinsichtlich des Schutzes der Leiterplatte und der auf ihr angeordneten Bauelemente vor schädlichen äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Gas oder mechanischer Beanspruchung, ist das bekannte Gerät nicht oder nur unzureichend ausgelegt.
Diesbezüglich ist es vorteilhaft, die Leiterplatte mit den auf ihr angeordneten Bauelementen mit härtbaren Kunststoffschichten zu umhüllen und dadurch vollständig einzukapseln. Bekannt ist ein Verfahren (DE-OS 23 47 049), bei dem eine Hybrid-Schaltung mit Kunststoffschichten versehen ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß eine mechanische Beanspruchung der Bauelemente und der sie umgebenden Kunststoffschichten durch Volumenschrumpfung der aushärtenden Kunststoffschichten nur in aufwendiger Weise verhindert werden kann, nämlich indem Kunststoffschichten aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Diese Materialien müssen jeweils verschiedenen Erfordernissen hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit und mechanischer Elastizität Rechnung tragen und bedingen daher komplizierte Gieß- und Aushärteverfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät mit mindestens einer Leiterplatte vorzuschlagen, bei dem die auf der Leiterplatte angeordneten Bauelemente in einem vorbegossenen Kunststoff-Gußkörper derart untergebracht sind, daß ein größtmöglicher Schutz der Bauelemente vor schädlichen äußeren Einflüssen gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem elektronischen Gerät der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß d) ein Kunststoffüberzug vorhanden, der d 1) die Leiterplatte auf ihrer von den Bauelementen abgewandten Seite bedeckt und d 2) im Bereich der Ränder der Leiterplatte innig mit dem Kunststoff-Gußkörper verbunden ist.
Das erfindungsgemäße elektronische Gerät ist insofern vorteilhaft, als durch den Kunststoffüberzug die Bauelemente vollständig versiegelt sind, so daß ein Vordringen von schädlicher Feuchtigkeit oder Gas bis zur Leiterplatte oder bis zu den Bauelementen-verhindert ist, so daß eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften bzw. eine Zerstörung der Bauelemente nicht eintreten kann. Dabei treten schädliche Auswirkungen von mechanischen Beanspruchungen durch Volumenschrumpfung des Kunststoffes, die ebenfalls zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften bzw. zur Zerstörung der Bauelemente führen könnten, nicht auf, da ein volgegossener Kunststoff-Gußkörper verwendet wird und der Kunststoffüberzug, der in einfacher Weise auf die Leiterplatte zu bringen ist, nur die von den Bauelementen abgewandte Seite der Leiterplatte bedeckt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Kunststoff-Gußkörper eine Ausnehmung auf, die die Leiterplatte mit Kunststoffüberzug aufnimmt. Die Ausnehmung ist hierbei bereits während der Herstellung des Kunststoff-Gußkörpers gebildet, indem eine entsprechend gestaltete Gußform verwendet ist; die Ausnehmung ermöglicht ein einfaches Anordnen der Leiterplatte in dem Kunststoff-Guß-.körper und erlaubt weiterhin ein vereinfachtes Herstellen des Kunststoffüberzuges, weil die die Ausnehmung umgebenden Teile des Kunststoff-Gußkörpers eine Gießform für den Kunststoffüberzug bilden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Kunststoff-Gußkörper aus Gießharz besteht und künstlich gealtert ist.
Durch die künstliche Alterung des Kunststoff-GuI3körpers vor dem Einbringen der Bauelemente ist gewährleistet, daß die beim Aushärten auftretende Volumenschrumpfung des Gießharzes die Bauelemente auf keinen Fall beeinträchtigt und so nicht zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der elektrischen Bauelemente bzw. zu ihrer Zerstörung führt. Die künstliche Alterung kann in mehrmalig wiederholter Erwärmung und Abkühlung des Kunststoff-Gußkörpers bestehen.
Für den Fall, daß wärmeerzeugende Bauelemente in den Kunststoff-Gußkörper eingebracht werden, ist es vorteilhaft, daß sich in wärmeerzeugende Bauelemente aufnehmenden Aussparungen des Kunststoff-Gußkörpers eine wärmeleitende Substanz befindet. Als wärmeleitende Substanz eignet sich am besten eine spezielle Wärmeleitpaste; es kann jedoch auch bei Bauelementen, die mechanisch unempfindlich sind, ein Kunststoff in der gleichen Zusammensetzung wie der Kunststoffüberzug verwendet werden. Durch die wärmeleitende Substanz sind Lufteinschlüsse in den Aussparungen des Kunststoff-Gußkörpers vermieden, und dadurch ist eine gute Wärmeableitung gewährleistet.
Das erfindungsgemäße elektronische Gerät kann in vorteil hafter Weise nach dahingehend erweitert werden, daß eine weitere Leiterplatte vorhanden ist, die zusätzliche Bauelemente trägt und der einen Leiterplatte gegenüber derart angeordnet ist, daß die den Bauelementen zugewandten Seiten der Leiterplatten einander zugekehrt sind, und daß der Kunststoff-Gußkörper in von wärmeerzeugenden Bauelementen freien Bereichen zwischen den Leiterplatten sich von Leiterplatte zu Leiterplatte erstreckende größere Aussparungen aufweist, die die Bauelemente im jeweiligen Bereich gemeinsam aufnehmen. Bei dieser Ausführungsform braucht also zur Unterbringung von zwei Leiterplatten nur ein einziger Kunststoff-Gußkörper hergestellt zu werden. In den Bereichen, in denen nur nicht wärmeerzeugende Bauelemente einander gegenüber angeordnet sind, wird auf Aussparungen entsprechend der Kontur der Bauelemente verzichtet, was zu einer wesentlich vereinfachten Gießform für den Kunststoff-Gußkörper führt, weil der gesamte Zwischenraum zwischen den von wärmeerzeugenden Bauelementen freien Bereichen der Leiterplatten von Kunststoff frei ist bzw. mit einem elastischen Kunststoff ausgefüllt ist Lediglich in den Bereichen, in denen sich wärmeerzeugende Bauelemente befinden, weist der Kunststoff-Gußkörper Aussparungen entsprechend der Kontur dieser Bauelemente auf; die verbleibenden Hohlräume können auch hier mit einer wärmeleitenden Substanz ausgefüllt werden. Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Gerätes mit einer Leiterplatte und in Figur 2 ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektronischen Gerätes mit zwei Leiterplatten dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 enthält eine Leiterplatte 1, auf der Bauelemente 2 bis 6 angeordnet sind.
Die Bauelemente 2 bis 6 befinden sich in Aussparungen 7 bis 11 eines vorgegossenen Kunststoff-Gußkörpers 12, der zur Aufnahme der Leiterplatte 1 eine Ausnehmung 13 aufweist. Die Aussparungen 7 bis 11 sind entsprechend der Kontur der Bauelemente 2 bis 6 ausgebildet, und zwar derart, daß zwischen den Bauelementen 2 bis 6 und den Aussparungen 7 bis 11 jeweils kleine Zwischenräume verbleiben.
Die Ausnehmung 13 ist mit einem Kunststoff ausgefüllt, der einen Kunststoffüberzug 14 für die Leiterplatte 1 bildet; aus dem Kunststoffüberzug 14 ragen lediglich Anschlußstifte 15 und 16 heraus. An den Rändern ist der Kunststoffüberzug 14 innig mit dem Kunststoff-Gußkörper 12 verbunden. Die zwischen den Bauelementen 5 und 6 und dem Kunststoff-Gußkörper 12 verbleibenden Zwischenräume 17 und 18 in den Aussparungen 10 und 11 sind mit einer Wärmeleitpaste 19 oder einer Kunststoffschicht ausgefüllt, weil es sich bei diesen Bauelementen um wärmeerzeugende Bauelemente handelt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes wird zunächst die Leiterplatte 1 derart in den Kunststoff-Gußkörper 12 eingebracht, daß die Bauelemente 2 bis 6 in die Aussparungen 7 bis 11 hineinragen, wobei in die Aussparungen 10 und 11 zuvor die Wärmeleitpaste 19 eingebracht wurde. Die Leiterplatte 1 liegt im Bereich der Ausnehmung 13 auf dem Kunststoff-Gußkörper auf. Es wird dann der Kunststoff zur Bildung des Kunststoff-Überzuges 14 auf die Leiterbahneeite der Leiterplatte 1 bis an die die Ausnehmung 13 umgebenden Teile des Kunststoff-Gußkörpers 12 aufgebracht, wobei die Ränder der Ausnehmung 13 als Gießform dienen; an den Rändern der Ausnehmung 13 verbindet sich der.Kunststoff-Überzug 14 innig mit dem Kunststoff-Gußkörper 12. Die Leiterplatte 1 und die auf ihr angeordneten Bauelemente 2 bis 6 sind somit vor schädlichen äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Gas oder mechanischer Beanspruchung, geschützt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 liegt der Leiterplatte 1 eine weitere Leiterplatte 20 gegenüber.
Auf der Seite, die der Leiterplatte 1 mit Bautementen 2 bis 6 zugekehrt ist, befinden sich Bauelemente 21 bis 24 auf der Leiterplatte 20. Ein Kunststoff-Gußkörper 25 weist Ausnehmungen 13 und 26 auf, in denen die Leiterplatten 1 und 20 liegen; diese sind mit Kunststoffüberzügen 14 und 27 versehen. Der Raum zwischen der Leiterplatte 1 und der weiteren Leiterplatte 20 im Bereich der Bauelemente 2 bis 4 und 21 bis 24 weist eine sich von Leiterplatte zu Leiterplatte erstreckende größere Aussparung 28 auf. Die Aussparung 28 ist nicht der Kontur der Bauelemente angepaßt, weil diese keine Wärme erzeugen und daher keine Probleme mit der Wärmeabfuhr verursachen. Die Zwischenraume 17 und 18 zwischen den wärmeerzeugenden Bauelementen 5, 6 und dem Kunststoff-Gußkörper 25 sind dagegen wiederum mit einer Wärmeleitpaste 19 oder einer Kunststoffschicht versehen.
8 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche Elektronisches Gerät mit aj mindestens einer Leiterplatte (1), b) auf der Leiterplatte (1) angeordneten Bauelementen (2 bis 6) und c) einem Kunststoff-Gußkörper (12), der c1) vorgegossen ist.

c2) Aussparungen (7 bis ii) entsprechend der Kontur der Bauelemente (2 bis 6) aufweist und c3) in den Aussparungen (7 bis 1i) die Bauelemente (2 bis 6) adhimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß d) ein Kunststoff-Uberzug (i4) vorhanden ist, der d1) die Leiterplatte (i) auf ihrer von den Bauelementen (2 bis 6) abgewandten Seite bedeckt und d2) im Bereich der Ränder der Leiterplatte innig mit dem Kunststoff-Gußkörper (12) verbunden ist.
2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß e) der Kunststoff-Gußkörper (12) eine Ausnehmung (13) aufweist, die ei) die Leiterplatte (1) mit Kunststoff-Überzug (14) aufnimmt.
3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, d a -durch gekennzeichnet, daß f) der Kunsttoff-Gußkörper (12) aus Gießharz besteht und f1) künstlich gealtert ist.
4. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß g) sich in wärmeerzeugenden Bauelementen (5 und 6) aufnehmenden Aussparungen (10 und 11) des Kunststoff-Gußkörpers (12) eine wärmeleitende Substanz (19) befindet.
5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß g1) die wärmeleitende Substanz (19) Kunststoff ist.
6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 4,<1 da d u r c h gekennzeichnet,daß g2) die wärmeleitende Substanz (19) eine Wärmeleitpaste ist.
7. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß h) eine weitere Leiterplatte (20) vorhanden ist, die h1) zusätzliche Bauelemente (2] his 24) trägt und h2) der einen Leiterplatte (1) gegenüber derart angeordnet ist, daß die den Bauelementen (2 bis 6, 21 bis 24) zugewandten Seiten der Leiterplatten (1 und 20) einander zugekehrt sind.

J) der Kunststoff-Gußkörper in von wärmeerzugenden Bauelementen freien Bereichen zwischen den LeiteriLatten (1 und 20) sich von Leiterplatte zu Leiterplatte erstreckende größere Aussparung (28) aufweist, die die Bauelemente im jeweiligen Bereich gemeinsam aufnehmen.
8. Elektronisches Gerät nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß k) die größeren Aussparungen (28) mit einem elastischen Kunststoff ausgefüllt sind.