AT519603B1 - Gehäuse für ein elektronisches Gerät mit einer Anpresseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät mit einer Anpresseinrichtung, wobei das Gehäuse zumindest einen ersten Gehäuseteil (1) aufweist und in dem Gehäuse zumindest eine bestückte Trägerplatte (4) angeordnet ist. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein erstes Elastomerelement (8) den zumindest ersten Gehäuseteil (1) kontaktiert, und dass das zumindest erste Elastomerelement (8) mit einer Flächenpressung sowie formschlüssig mit der zumindest einen bestückten Trägerplatte (4) verbunden ist. Dadurch wird eine günstige Wärmeableitung von der Trägerplatte (4) erzielt. Weiterhin ist das zumindest erste Elastomerelement (8) unbeweglich auf der Trägerplatte (4) positioniert.

Description

GEHÄUSE FÜR EIN ELEKTRONISCHES GERÄT MIT EINER ANPRESSEINRICHTUNG [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät mit einer Anpresseinrichtung. Das Gehäuse weist zumindest einen ersten Gehäuseteil auf und es ist darin zumindest eine bestückte Trägerplatte angeordnet.

[0002] Insbesondere in der Industrieelektronik (z.B. bei Motoren von Industrieanlagen) besteht häufig die Notwendigkeit, elektronische Geräte möglichst kompakt auszuführen und zugleich Wärme möglichst effektiv von Trägerplatten über Gehäuse in eine Umgebung abzuleiten. Weiterhin sollen die Geräte konstruktiv einfach ausgebildet sein, um auch bei geringen Stückzahlen eine wirtschaftliche Fertigung zu erzielen.

[0003] Aus dem Stand der Technik ist die EP 2 429 273 A2 bekannt, in der eine Kühlvorrichtung für ein elektrisches Gerät mit einem Gehäuse beschrieben wird. Auf einer Trägerplatte ist eine elektronische Schaltung angeordnet. Zylindrische Anpress-Dome kontaktieren Verlustleistung erzeugende Elemente mechanisch und thermisch. Die Anpress-Dome sind zwischen Gehäuseinnenwänden und den Verlustleistung erzeugenden Elementen vorgesehen und pressen die Trägerplatte an eine Innenseite eines als Kühlkörper ausgeführten Gehäusedeckels. Über diesen Gehäusedeckel wird entstehende Wärme von den Verlustleistung erzeugenden Elementen an eine Umgebung abgeleitet.

Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil auf, dass aufgrund der Anordnung der Anpress-Dome das Gehäuse eine komplizierte, aufwendig zu fertigende Geometrie aufweist. Für dessen Fertigung werden bei großen Stückzahlen zwei Kunststoffspritzgussformen sowie ein Aluminium-Stanzprägewerkzeug eingesetzt.

[0004] Weiterhin zeigt die US 2006/0082975 A1 ein Gehäuse für ein elektronisches Steuergerät, das eine Trägerplatte aufweist. Auf zwei Seiten der Trägerplatte sind jeweils entlang einer Geraden Transistoren, d.h. insgesamt zwei Transistor-Reihen angeordnet. Jede der beiden Transistor-Reihen wird über eine eigene, zwischen dem Gehäuse und der jeweiligen TransistorReihe angeordnete Federplatte gegen die Trägerplatte gepresst.

Für eine Wärmeableitung von den Transistoren werden eigene, von den Federplatten unabhängige Kühlelemente eingesetzt: Unmittelbar unter jeder der beiden Transistor-Reihen ist auf der Trägerplatte je eine Kühlvorrichtung angeordnet. Die Trägerplatte liegt im Bereich dieser Kühlvorrichtungen auf Kühlkörpern auf.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes Gehäuse anzugeben.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Gehäuse der eingangs genannten Art, bei dem zumindest ein erstes Elastomerelement den zumindest ersten Gehäuseteil kontaktiert, und bei dem das zumindest erste Elastomerelement mit einer Flächenpressung sowie formschlüssig mit der zumindest einen bestückten Trägerplatte verbunden ist.

[0007] Durch die Anordnung des ersten Elastomerelements und die Flächenpressung zwischen dem ersten Elastomerelement und der Trägerplatte wird eine günstige Wärmeableitung von der Trägerplatte über das Gehäuse in eine Umgebung erzielt.

[0008] Das erste Elastomerelement kann die Trägerplatte unmittelbar oder darauf angeordnete, oberflächenmontierte Bauelemente (z.B. Leistungsbauteile) kontaktieren.

Das erste Elastomerelement kann beispielsweise in Silikonkautschuk ausgeführt sein, wodurch ein vorteilhaftes linear-elastisches Materialverhalten sowie folglich eine günstige Kompensation von Toleranzen (z.B. Fertigungstoleranzen oder Alterungstoleranzen) erzielt werden.

Weiterhin wird dadurch die Belastung der Trägerplatte und von Bauelementen, die das erste Elastomerelement kontaktiert, reduziert.

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AT 519 603 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0009] Durch die formschlüssige Verbindung des ersten Elastomerelements mit der Trägerplatte wird der Vorteil einer günstigen Positionierung und Befestigung erzielt:

Erstens werden Montagevorgänge vereinfacht sowie Montagefehler vermieden. Endmontagevorgänge können teil- oder vollautomatisiert ausgeführt werden.

Zweitens kann das erste Elastomerelement selbst bei Vibrationen und Stößen etc. auf der Trägerplatte nicht verrutschen.

Darüber hinaus wird durch das erste Elastomerelement eine vorteilhafte mechanische Entkopplung der Trägerplatte von dem Gehäuse bzw. eine Schwingungsdämpfung erzielt.

[0010] Ferner kann der erste Gehäuseteil hinsichtlich seiner Geometrie einfach ausgeführt sein. Das erste Elastomerelement kann beispielsweise auf eine eben ausgebildete Innenfläche des ersten Gehäuseteils aufgeklebt oder auf die Trägerplatte aufgesteckt werden.

Auf Schraubenverbindungen kann verzichtet werden, wodurch eine mechanisch und thermisch robuste Anordnung erzielt wird.

Die Zahl der benötigten Komponenten kann reduziert und eine Massenfertigung mit Standardbzw. Normteilen durchgeführt werden.

[0011] Es ist günstig, wenn auf dem zumindest ersten Elastomerelement eine Vertiefung ausgebildet ist.

[0012] Im Bereich dieser Vertiefung können auf der Trägerplatte beispielsweise eines oder mehrere oberflächenmontierte Bauelemente angeordnet sein, die von dem ersten Elastomerelement zumindest teilweise ummantelt werden.

[0013] Dadurch wird einerseits eine vorteilhafte Positionierung des ersten Elastomerelements auf der Trägerplatte erzielt und andererseits eine besonders effektive Wärmeableitung von der Trägerplatte in das Gehäuse.

[0014] Der vorteilhafte Effekt einer Positionierung des ersten Elastomerelements auf der Trägerplatte bei gleichzeitig effektiver Wärmeableitung wird auch erzielt, wenn auf dem zumindest ersten Elastomerelement eine erste Erhebung ausgebildet ist.

Die erste Erhebung kann beispielsweise in eine auf der Trägerplatte als Gegenstück ausgebildete Ausnehmung einrasten und bewirkt auf diese Weise einerseits, dass sich das erste Elastomerelement im Kontakt zu der Trägerplatte nicht verschieben kann und andererseits, dass Wärme von der Trägerplatte effektiv über das Gehäuse in die Umgebung abgeleitet werden kann.

[0015] Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn eine erste Stirnfläche des zumindest ersten Elastomerelements kleiner ausgeführt ist als eine zweite Stirnfläche des zumindest ersten Elastomerelements.

Das erste Elastomerelement kann beispielsweise konisch ausgebildet sein. Dadurch wird eine günstige Flächenpressung zwischen dem ersten Elastomerelement und der Trägerplatte bzw. ein günstiger Steifigkeitsverlauf des ersten Elastomerelements in Abhängigkeit von dessen Längenänderung erzielt.

[0016] Eine günstige Lösung wird erzielt, wenn zumindest eine Gehäusewand aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist.

Durch diese Maßnahme wird eine effektive Ableitung von Wärme über das Gehäuse in die Umgebung erzielt.

[0017] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0018] Es zeigen beispielhaft:

[0019] Fig. 1: Einen Seitenriss einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem ersten Elastomerelement, das zwischen einem ersten Gehäuseteil und einer Trägerplatte angeordnet ist, [0020] Fig. 2: Einen Seitenriss einer zweiten beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem eine Vertiefung aufweisenden ersten Elastomerelement, und

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AT 519 603 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0021] Fig. 3: Einen Seitenriss einer dritten beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem eine erste Erhebung aufweisenden ersten Elastomerelement sowie einem zweiten Elastomerelement mit einer zweiten Erhebung.

[0022] Fig. 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses für ein elektronisches Gerät in geschnittener Darstellung.

Das Gehäuse ist zweiteilig ausgeführt und weist einen ersten Gehäuseteil 1 und einen zweiten Gehäuseteil 2 auf. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, das Gehäuse als einteiliges Klappgehäuse oder aus mehr als zwei Teilen auszubilden.

In dem zweiten Gehäuseteil 2 ist eine bestückte Trägerplatte 4 angeordnet. Sie liegt auf einer Innenfläche des zweiten Gehäuseteils 2 auf, ist mit dieser verklebt und es ist auf ihr ein als Leistungsbauteil (D2-PACK) ausgeführtes oberflächenmontiertes Bauelement 7 vorgesehen. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, mehr als nur ein Bauelement 7 auf der Trägerplatte 4 anzuordnen. Die Bauelemente 7 können verschiedene Bauformen aufweisen und verschiedene Funktionen ausführen. Beispielsweise können die Bauelemente 7 als Widerstände oder Kondensatoren ausgebildet sein.

[0023] Eine zweite Stirnfläche 14 eines ersten Elastomerelements 8, das in Silikonkautschuk ausgeführt ist, kontaktiert eine Innenseite des ersten Gehäuseteils 1. Bei hohen Anforderungen bezüglich einer Vibrationsfestigkeit ist es erfindungsgemäß auch möglich, das erste Elastomerelement 8 mit dem ersten Gehäuseteil 1 zu verkleben oder mittels Formschluss zu verbinden etc.

[0024] Der zweite Gehäuseteil 2 weist im Bereich der Trägerplatte 4 eine in Aluminium ausgeführte Gehäusewand 3 auf, wodurch eine effektive Wärmeableitung von der Trägerplatte 4 über das Gehäuse in eine Umgebung erzielt wird. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, die Gehäusewand 3 beispielsweise in Zink, in Stahl oder in einem thermisch gut leitfähigen Kunststoff auszuführen.

[0025] Das erste Elastomerelement 8 kontaktiert das oberflächenmontierte Bauelement 7 mechanisch und thermisch. Das erste Elastomerelement 8 weist eine Vertiefung 10 auf, von der das Bauelement 7 teilweise ummantelt wird. Zwischen dem ersten Elastomerelement 8 und dem Bauelement 7 ist ein Formschluss vorgesehen. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, das erste Elastomerelement 8 zusätzlich mit dem Bauelement 7 zu verkleben.

[0026] Aufgrund des Formschlusses und einer Flächenpressung zwischen einer ersten Stirnfläche 13 des ersten Elastomerelements 8 und dem Bauelement 7 ist das erste Elastomerelement 8 einerseits gegen Relativbewegungen bezüglich der Trägerplatte 4 gesichert. Andererseits wird dadurch Wärme von der Trägerplatte 4 und dem Bauelement 7 effektiv an den zweiten Gehäuseteil 2 und von dort in die Umgebung abgeleitet. Weiterhin wird ein Anteil der Wärme auch über das erste Elastomerelement 8 und den ersten Gehäuseteil 1 abgeführt.

[0027] Die erste Stirnfläche 13 ist kleiner als die zweite Stirnfläche 14 ausgeführt, das erste Elastomerelement 8 weist eine konische Form auf. Dadurch ergibt sich ein günstiges Steifigkeitsverhalten des ersten Elastomerelements 8. Erfindungsgemäß ist es beispielsweise auch vorstellbar, das erste Elastomerelement 8 prismatisch auszuführen.

[0028] Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses für ein elektronisches Gerät in geschnittener Darstellung. Es werden teilweise die gleichen Bezugszeichen wie für Fig. 1 verwendet.

[0029] Im Vergleich zu Fig. 1 weist ein in Fig. 2 gezeigtes erstes Elastomerelement 8 an seiner Unterseite eine größere Vertiefung 10 auf. Innerhalb dieser Vertiefung 10 ist ein mit einer bestückten Trägerplatte 4 verbundenes oberflächenmontiertes Bauelement 7 angeordnet.

[0030] Das erste Elastomerelement 8 ummantelt das Bauelement 7. Dadurch ist das erste Elastomerelement 8 auf der Trägerplatte 4 positioniert und gegen Relativbewegungen bezüglich der Trägerplatte 4 gesichert.

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Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, mehr als ein Bauelement 7 innerhalb der Vertiefung 10 anzuordnen.

[0031] Über eine erste Stirnfläche 13 kontaktiert das erste Elastomerelement 8 einen ersten Gehäuseteil 1.

Über eine zweite Stirnfläche 14 ist das erste Elastomerelement 8 an die Trägerplatte 4, die auf einer Innenfläche eines zweiten Gehäuseteils 2 angeordnet ist, gepresst.

Der zweite Gehäuseteil 2 weist im Bereich der Trägerplatte 4 eine in Aluminium ausgeführte Gehäusewand 3 auf, wodurch eine effektive Wärmeableitung von der Trägerplatte 4 über das Gehäuse in eine Umgebung erzielt wird.

[0032] Das erste Elastomerelement 8 ist konisch ausgeführt, wodurch ein günstiges Steifigkeitsverhalten des ersten Elastomerelements 8 erzielt wird.

[0033] Ansonsten entspricht das in Fig. 2 gezeigte konstruktive Prinzip jener Ausführungsvariante, die in Fig. 1 dargestellt ist.

[0034] Fig. 3 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Gehäuses für ein elektronisches Gerät in geschnittener Darstellung. Es werden teilweise die gleichen Bezugszeichen wie für Fig. 1 und Fig. 2 verwendet.

[0035] Im Unterschied zu Fig. 1 und Fig. 2 weist in Fig. 3 ein erstes Elastomerelement 8 an seiner Unterseite eine erste Erhebung 11 und ein zweites Elastomerelement 9 an seiner Unterseite eine zweite Erhebung 12 auf.

[0036] Eine erste Stirnfläche 13 des ersten Elastomerelements 8 und eine dritte Stirnfläche 15 des zweiten Elastomerelements 9 kontaktieren einen ersten Gehäuseteil 1.

[0037] Eine zweite Stirnfläche 14 des ersten Elastomerelements 8 und eine vierte Stirnfläche 16 des zweiten Elastomerelements 9 sind an eine Trägerplatte 4 gepresst, die in einem zweiten Gehäuseteil 2 angeordnet und mit diesem verklebt ist. Der zweite Gehäuseteil 2 weist im Bereich der Trägerplatte 4 eine in Aluminium ausgeführte Gehäusewand 3 auf. Aufgrund der Flächenpressung zwischen dem ersten Elastomerelement 8 und der Trägerplatte 4 sowie dem zweiten Elastomerelement 9 und der Trägerplatte 4 und aufgrund der Gehäusewand 3 aus Aluminium wird eine effektive Wärmeableitung von der Trägerplatte 4 über das Gehäuse in eine Umgebung erzielt.

[0038] Die erste Erhebung 11 des ersten Elastomerelements 8 ist in eine als Gegenstück zu der ersten Erhebung 11 ausgebildete und auf der Trägerplatte 4 angeordnete erste Ausnehmung 5 eingerastet, die zweite Erhebung 12 des zweiten Elastomerelements 9 in eine zweite Ausnehmung 6 auf der Trägerplatte 4.

Die erste Erhebung 11, die zweite Erhebung 12, die erste Ausnehmung 5 und die zweite Ausnehmung 6 sind zylindrisch ausgeführt. Erfindungsgemäß sind jedoch auch andere geometrische Formen vorstellbar. Die erste Ausnehmung 5 und die zweite Ausnehmung 6 können an beliebigen Stellen der Trägerplatte 4 angeordnet sein.

Es ist weiterhin denkbar, dass die erste Erhebung 11 und die zweite Erhebung 12 zwischen Rändern der Trägerplatte 4 und dem Gehäuse eingeklemmt sind.

[0039] Aufgrund der formschlüssigen Verbindungen zwischen dem ersten Elastomerelement 8 und der Trägerplatte 4 über die erste Erhebung 11 und zwischen dem zweiten Elastomerelement 9 und der Trägerplatte 4 über die zweite Erhebung 12 sind das erste Elastomerelement 8 und das zweite Elastomerelement 9 gegen Relativbewegungen in Bezug auf die Trägerplatte 4 gesichert.

[0040] Das erste Elastomerelement 8 und das zweite Elastomerelement 9 sind konisch und in Silikonkautschuk ausgeführt, wodurch ein günstiges Steifigkeitsverhalten des ersten Elastomerelements 8 und des zweiten Elastomerelements 9 erzielt wird.

[0041] Ansonsten entspricht das in Fig. 3 gezeigte konstruktive Prinzip jenen Ausführungsvarianten, die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt sind.

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DER BEZEICHNUNGEN

Erster Gehäuseteil

Zweiter Gehäuseteil Gehäusewand

T rägerplatte

Erste Ausnehmung

Zweite Ausnehmung

Bauelement

Erstes Elastomerelement

Zweites Elastomerelement

Vertiefung

Erste Erhebung

Zweite Erhebung

Erste Stirnfläche

Zweite Stirnfläche

Dritte Stirnfläche

Vierte Stirnfläche

Claims (8)

1. Gehäuse für ein elektronisches Gerät mit einer Anpresseinrichtung, wobei das Gehäuse zumindest einen ersten Gehäuseteil aufweist und in dem Gehäuse zumindest eine bestückte Trägerplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Elastomerelement (8) den zumindest ersten Gehäuseteil (1) kontaktiert, und dass das zumindest erste Elastomerelement (8) mit einer Flächenpressung sowie formschlüssig mit der zumindest einen bestückten Trägerplatte (4) verbunden ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zumindest ersten Elastomerelement (8) eine Vertiefung (10) ausgebildet ist.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zumindest einen Trägerplatte (4) zumindest ein Bauelement (7) angeordnet ist, das von der Vertiefung (10) zumindest teilweise ummantelt wird.

4. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zumindest ersten Elastomerelement (8) eine erste Erhebung (11) ausgebildet ist.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Trägerplatte (4) zumindest eine, als Gegenstück zu der ersten Erhebung (11) ausgebildete, erste Ausnehmung (5) aufweist.

6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Stirnfläche (13) des zumindest ersten Elastomerelements (8) kleiner ausgeführt ist als eine zweite Stirnfläche (14) des zumindest ersten Elastomerelements (8).

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest erste Elastomerelement (8) konisch ausgeführt ist.

8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gehäusewand (3) aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist.