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Die
Erfindung betrifft einen Kühlkörper mit
einem Gehäuse
für eine
wärmeabgebende
elektronische Schaltung, insbesondere für eine Gebläsesteuerung einer Klimaanlage
eines Kraftfahrzeuges, welches Gehäuse Seitenwandungen aus Kunststoff
aufweist, die durch Umspritzen des oberen Abschnitts des Kühlkörpers fest
mit diesem verbunden sind, und welcher Kühlkörper zumindest abschnittsweise
den Boden des Gehäuses
bildet und im wärmeleitenden Kontakt
zu wenigstens einem Teil der Schaltung steht.
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Derartige
Leistungsaugruppen mit einem Kühlkörper und
einem Gehäuse
ist beispielsweise aus der
DE
91 06 035 U1 oder der
EP 0 682 467 A2 bekannt. Das Gehäuse ist
als wannenförmige
Aufnahme in einem Grundkörper
aus einem wärmeleitenden
Material, beispielsweise Leichtmetall, ausgebildet. Der Grundkörper bildet
gleichzeitig den Kühlkörper. Die
Aufnahme ist in den Grundkörper
einstückig
angeformt, so daß der
Gestaltungsvielfalt in einem einfachen Umform- oder Urformprozeß Grenzen gesetzt
sind. Auch weist ein derartiger Kühlkörper, auch wenn er aus Leichtmetall
besteht, häufig
ein hohes Geweicht auf. Ähnliche
Aufbauten von Leistungsbaugruppen zeigen die Entgegenhaltungen
DE 39 16 899 A1 und
DE 39 06 973 A1 .
Den hierdurch vorbekannten Leistungsbaugruppen ist gemeinsam, daß die Gehäuse teilweise
als Kühlkörper ausgebildet
sind oder als solche dienen.
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Aus
der
DE 34 15 554 C2 und
der
DE 89 14 493 U1 ist
es bekannt, ein wärmeabgebendes
Leistungsbauteil mit dem Kühlkörper zu
verbinden. Aus
DE 40
38 788 A1 und
DE
38 33 146 C2 ist es bekannt, zum Schutz der elektronischen
Schaltung ein wannenförmiges
Gehäuse
vorzusehen, in das eine Vergußmasse
eingefüllt
wird. Diese Vergußmassen dienen
dem Schutz der elektronischen Schaltung. Die Wärme wird hier über das
Gehäuse
abgeführt. Bei
einer aus der
DE 195
01 895 A1 bekannten Anordnung einer Leistungsbaugruppe
wird eine wärmeleitende
Vergußmasse
eingefüllt.
Grundsätzlich
kann man zwischen Hart- und Weichvergußmassen unterscheiden. Aus
der
US 5,155,660 A ist
es bekannt, in das wannenförmige
Gehäuse
zunächst
eine Weichvergußmasse
einzufüllen,
die von einer Hartvergußmasse überdeckt
wird. Durch diesen zweischichtigen Aufbau soll die elektronische
Schaltung besser geschützt
werden. Allerdings schwimmt die obere Hartvergußmasse auf der unteren Weichvergußmasse. Ein
aufgebrachter Druck wirkt daher über
die Weichvergußmasse
auf die elektronische Schaltung.
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Weiterhin
können
eventuell unmittelbar angeformte Aufnahmen zur Halterung der elektronischen
Schaltung in der wannenförmigen
Aufnahme häufig
nicht mit der ausreichenden Genauigkeit gefertigt werden. Es ist
daher teilweise erforderlich, entsprechende Nachbearbeitungen durchzuführen. Auch
muß die
elektronische Schaltung gesondert gelötet werden. Es sind dazu häufig gesonderte
Lötmasken,
beispielsweise aus Kunststoff, herzustellen, um die elektronischen
Bauelemente in ihrer Lage zu fixieren. Dadurch wird der Produktionsaufwand
erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper der eingangs geschilderten
Art so auszubilden, daß eine
möglichst
guter Schutz der elektronischen Schaltung vor äußeren Einflüssen erreicht wird. Ferner
soll eine große
Gestaltungsvielfalt mit Blick auf das Gehäuse zur Aufnahme der Schaltung
möglich
sein.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
daß das
Gehäuse
zumindest teilweise entlang dem Umfang über zumindest einen Teil der Höhe der Seitenwandung
doppelwandig unter Bildung einer inneren Wanne ausgebildet ist,
die in der zusammengebauten Lage die elektronische Schaltung aufnimmt
und mit einer Weichvergußmasse
verfüllt
ist, daß die äußere Seitenwandung
die innere Seitenwandung überragt,
und daß in
der zusammengebauten Lage das Gehäuse über der inneren Wanne mit einem
Hartvergußmasse
verfüllt
ist, die sich in den durch die doppelte Seitenwandung gebildeten Spalt
erstreckt und sich dort abstützt.
In dieser inneren Wanne kann die elektronische Schaltung besonders
gut geschützt
gegen äußere Einflüsse montiert sein.
Die Hartvergußmasse
erstreckt sich bis in den durch die doppelte Wandung gebildeten
Spalt ist dort verankert. Im einzelnen ist die Anordnung in der
zusammengebauten Lage demnach so getroffen, daß in der inneren Wanne des
doppelwandigen Gehäuses
die elektronische Schaltung in einer Weichvergußmasse eingebettet ist. Die
anschließend
eingebrachte Hartvergußmasse
deckt die Weichvergußmasse
ab und wird gleichzeitig in dem Spalt zwischen den doppelten Wandungen
fest verankert. Dadurch wird erreicht, daß ein Druck auf die Hartvergußmasse unmittelbar
in das Gehäuse
eingeleitet wird, ohne auf die Weichvergußmasse zu wirken. Eine Beschädigung der
elektronischen Schaltung ist somit nahezu ausgeschlossen.
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Die
Herstellung eines Gehäuses
aus Kunststoff mittels Umspritzen des Kühlkörpers bietet eine große Gestaltungsvielfalt,
ohne das mechanische Nachbearbeitungen erforderlich werden. Im einzelnen
ist vorgesehen, daß die
Oberseite des metallischen Kühlkörpers nach
wie vor zumindest teilweise frei bleibt, so daß der wärmeleitende Kontakt zu der elektronischen
Schaltung ohne weiteres hergestellt werden kann.
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Es
kann grundsätzlich
ausreichend sein, wenn das Gehäuse
als Rahmen ausgebildet ist, so daß die elektronische Schaltung
lediglich auf dem Kühlkörper fixiert
ist. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn
das Gehäuse
wannenförmig
und entlang dem Umfang vollständig
geschlossen und oben offen ausgebildet ist. Dadurch wird ein guter
Schutz der elektronischen Schaltung vor äußeren Einflüssen bewirkt.
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Die
Herstellung des Gehäuses
durch Umspritzen des Kühlkörpers mit
einem Kunststoff bietet eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten.
Es kann beispielsweise vorgesehen werden, daß das Gehäuse Halterungen für die elektronische
Schaltung aufweist, welche unmittelbar beim Umspritzen des Kühlkörpers hergestellt
werden. Auch kann vorgesehen werden, daß das Gehäuse mit angeformten Rastelementen
oder Hinterschneidungen versehen ist, um den Kühlkörper über das Gehäuse in der eingebauten Lage,
beispielsweise in einem Lüftungskanal,
zu halten. Ferner ist es möglich,
daß das
Gehäuse gleichzeitig
wenigstens eine Lötmaske
für den
Lötvorgang
der elektronischen Schaltung in einem Lötofen aufweist.
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Es
ist offensichtlich, daß aufgrund
der Gestaltungsvielfalt der Herstellungsprozeß vereinfacht werden kann.
Insbesondere kann auf mehrere Bauteile, insbesondere auf separate
Lötmasken,
die eine gesonderte Herstellung erfordern, verzichtet werden. Es
ist somit möglich,
die Schaltung lose in dem Gehäuse
auf dem Kühlkörper zu
konfektionieren und in einem Arbeitsgang der Verlötung zu
unterziehen.
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Es
kann weiterhin vorgesehen werden, daß der Kunststoff des Gehäuses zumindest
teilweise den der Schaltung zugekehrten Boden des Kühlkörpers abdeckt.
Dadurch kann eine Isolationsschicht unmittelbar beim Herstellen
des Gehäuses
vorgesehen werden, so daß Kurzschlüsse, Kriechströme oder
dergleichen vermieden werden können.
Insbesondere ist es möglich,
daß der
Kunststoff lediglich die zur Wärmeübertragung
erforderliche metallische Oberfläche
des Kühlkörpers frei
läßt.
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Das
Gehäuse
selbst kann auch durch einen Deckel verschlossen sein. Dadurch wird
erreicht, daß der
gegen Druck relativ empfindliche Weichverguß gegen mechanische Einflüsse geschützt ist.
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Es
ist grundsätzlich
zweckmäßig, wenn
der Kunststoff hitzebeständig
ist derart, daß dessen
Erweichungs- oder Schmelztemperatur höher als die Löttemperatur
ist....
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Dadurch
kann das gesamte Gehäuse
mit der Schaltung in einem Lötofen
fertig gelötet
werden.
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Der
Kühlkörper kann
grundsätzlich
aus einem beliebigen wärmeleitenden
Material bestehen. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn der Kühlkörper ein Aluminiumdruckgußteil oder
ein Aluminiumfließpressteil
ist. Ein Aluminiumwerkstoff hat für diese Verwendungszwecke hervorragende
Wärmeleiteigenschaften
und weist zudem ein geringes Gewicht auf.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 im Schnitt einen Kühlkörper gemäß der Erfindung
in der zusammengesetzten Lage und
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2 eine Draufsicht auf ein
offenes Gehäuse
gemäß 1.
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Der
in der Zeichnung dargestellte Kühlkörper 12 weist
auf seinem oberen Abschnitt ein Gehäuse 18 für eine wärmeabgebene
Schaltung 11 auf. Die Unterseite des Kühlkörpers ist mit einer Vielzahl
von Kühldomen 13 beziehungsweise
Kühlrippen
versehen oder mit diesen wärmeleitend
verbunden. Diese Kühldome 13 oder
Kühlrippen
ragen in der eingebauten Lage in einen Lüftungskanal, beispielsweise
einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, hinein, um die Wärme der
elektronischen Schaltung abzuführen.
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Die
elektronische Schaltung 11 ist auf der oberen, den Kühldomen 13 abgekehrten
Seite 14 des Kühlkörpers 12 montiert.
Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß das wärmeabgebende Element, in der
Regel ein Leistungstransistor 15, mit seiner Wärmeleitplatte 16 mit
der metallischen Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 in
einem wärmeleitenden Kontakt
steht. Der wärmeleitende
Kontakt kann durch eine entsprechende Wärmeleitpaste zwischen Kühlkörper 12 und
Leistungstransistor 15 bewirkt werden.
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Der
Leistungstransistor 15 steht in Verbindung mit der restlichen
elektronischen Schaltung, die auf einer Platine 17 montiert
ist. Die Platine weist Anschlüsse 28 auf,
mit der die elektronische Schaltung elektrisch an die Zentralsteuerung
beispielsweise einer Klimaanlage angeschlossen werden kann. Insoweit
ist der gezeigte Aufbau bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
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In
dem im wesentlichen wannenförmig
ausgebildeten Gehäuse 18 ist
die elektronische Schaltung 11 angeordnet. Im einzelnen
ist die Anordnung so getroffen, daß die Seitenwandungen 19 des
Gehäuses 18 aus
Kunststoff bestehen und durch Umspritzen des oberen Abschnitts des
Kühlkörpers 12 fest
mit diesem verbunden sind. Durch diesen Herstellungsprozeß ist es
möglich,
eine passgenaue und vielfältige
Gestalt des Gehäuses
bereit zu stellen.
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Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Seitenwandungen über einen
Teilabschnitt der Höhe
doppelwandig ausgebildet. Die innere Wandung 20 bildet
eine innere Wanne, in der die elektronische Schaltung 11 aufgenommen
ist. Die Höhe
der inneren Wandung 20 ist so bemessen, daß die elektronischen
Bauelemente der elektronischen Schaltung 11 überragt
werden. Die äußere Seitenwandung 19 des
Gehäuses 18 überragen
die inneren Wandungen 20.
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Durch
diesen doppelwandigen Aufbau ist es möglich, die elektronische Schaltung
besonders wirksam gegen äußere Einflüsse zu schützen. In
der zusammengesetzten Lage ist vorgesehen, daß die innere Wanne nach Einsetzen
der Schaltung 11 mit einer sogenannten Weichvergußmasse 21,
beispielsweise aus Silikon, verfüllt
ist. Die durch die äußeren Wandungen 19 gebildete äußere Wanne
des Gehäuses 18 ist
mit einer Hartvergußmasse 22 verfüllt. Diese
Hartvergußmasse 22 erstreckt
sich in den Spalt 23 zwischen der äußeren und inneren Wandung 19, 20. Nach
dem Aushärten
der Hartvergußmasse 23 sind demnach
Stützen
vorhanden, die aus dem in dem Spalt 23 befindlichen Material
gebildet werden. Ein auf die Oberseite 24 der Hatvergußmasse aufgebrachter
Druck wird somit unmittelbar in die Gehäusewandung bzw. den Kühlkörper 12 geleitet,
ohne auf die Weichvergußmasse 21 und
die elektronische Schaltung 11 einzuwirken. Beschädigungen
der elektronischen Schaltung 11 können somit vermieden werden.
Insbesondere wird hierdurch nicht zuletzt aufgrund der Elastizität der Gehäusewandungen 19 ein
Lösen der
Hartvergußmasse 22 und
eine Spaltbildung zwischen der Hartvergußmasse und den äußeren Wandungen 19 vermieden.
Ein Eindringen von Feuchtigkeit kann somit zuverlässig verhindert
werden. Auch wenn ein Spalt entstehen würde, bleibt die elektronische
Schaltung 11 durch die in der Hartvergußmasse eingebettete Weichvergußmasse 21 vollständig geschützt.
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Es
ist offensichtlich, daß ein
Kühlkörper mit einem
derart ausgebildeten Gehäuse
eine Vielzahl von Vorteilen bietet. Insbesondere ist es, wie oben
erläutert,
möglich
einen absolut dichten Aufbau für
die elektronische Schaltung zu erreichen. Weiterhin können im
Umspritzprozeß eine
Vielzahl von exakten Halterungen, Masken, Fixierungen und dergleichen mit
angeformt werden, um die elektronische Schaltung in der optimalen
Lage zu halten. Insbesondere ist es auch möglich, Rastelemente vorzusehen,
mit der beispielsweise die Platine 17 in dem Gehäuse klemmend
gehalten werden kann. Entsprechendes gilt für den Leistungstransistor 15,
so daß die
Platine 17 und der Leistungstransistor 15 gegebenenfalls
lediglich eingeklippt zu werden brauchen. Weiterhin ist es möglich, daß das Gehäuse angeformte
Lötmasken
enthält
und so ausgebildet ist, daß die
elektronischen Bauelemente vor deren Verlötung durch das Gehäuse selbst
fixiert werden. Zusätzliche
Lötmasken
sind nicht erforderlich. Das gesamte Bauelement bestehend aus Kühlkörper und
elektronischer Schaltung kann dann zunächst konfektioniert und in
einem Arbeitsgang gelötet
werden.
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Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind zudem äußere Rastelemente 25 vorgesehen, über die
das Gehäuse
fest in der eingebauten Lage, beispielsweise in einem Lüftungskanal, gehalten
werden kann. Die Rastelemente 25 sind ebenfalls unmittelbar
angeformt. Durch die Elastizität des
Kunststoffes für
das Gehäuse
ist der Einsatz derartiger Rasten leicht möglich, wodurch die Endmontage
des gesamten Bauelementes, beispielsweise im Kraftfahrzeug wesentlich
erleichtert wird.
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Es
können
weiterhin Hinterschneidungen oder andere Rastelemente vorgesehen
werden, die beispielsweise einen Deckel für das Gehäuse 18 halten. Diese
Ausführungsform
ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Ferner ist es möglich, daß mit dem Umspritzprozeß gleichzeitig
eine Isolationsschicht 26 beispielsweise zwischen der Unterseite
der Platine 17 und der Oberseite des Kühlkörpers 14 in diesem Bereich
angeformt wird. Dadurch kann beispielsweise die Gefahr von Kriechströmen oder
Kurzschlüssen
verringert werden.
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Es
ist offensichtlich, daß der
Gestaltungsvielfalt kaum Grenzen gesetzt sind. Die seitlichen Wandungen 19 können durch
Hinterschneidungen und Vorsprünge 27 mit
dem Kühlkörper 12 verbunden sein.
Dadurch wird ein besonders fester und dichter Halt des Gehäuses an
dem Kühlkörper bewirkt.
Die Verwendung von Kunststoff als Aufnahme hat zudem dem Vorteil,
daß das
Gehäuse
und somit der Kühlkörper und
das fertige Bauelement insgesamt leichter ausgebildet sind. Ferner
ist mit einfachen Mitteln ein vollkommener wasserdichter Aufbau
möglich.