DE10047153B4 - Befestigungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Befestigungseinrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung eines Leistungshalbleitermoduls an einem Schaltungsträger (4), mit:
– mindestens einem ersten Befestigungsbereich (11), welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit dem Schaltungsträger (4) mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, und
– mindestens einem zweiten Befestigungsbereich (12), welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit der am Schaltungsträger (4) zu befestigenden elektronischen Einheit (2) mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, wobei der zweite Befestigungsbereich (12) ausgebildet ist, im Betrieb zumindest einen Teil der elektronischen Einheit (2) aufzunehmen und kraftschlüssig zu haltern, wobei ausgebildete Haltekräfte (F) im Wesentlichen im zweiten Befestigungsbereich (12) abstützbar sind,
– wobei der zweite Befestigungsbereich (12) jeweils mindestens zwei Halteelemente (12-1, 12-2) aufweist, zwischen denen im Betrieb ein Kontaktelement (21) aufnehmbar ist, wobei dann zwischen den Halteelementen (12-1, 12-2) eine Haltekraft ausbildbar ist, welche im Wesentlichen in einer Richtung lateral zu einer Montageebene des Schaltungsträgers (4) gerichtet ist,...

Description

• Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Bei der industriellen Herstellung von Schaltungsanordnungen wird eine Mehrzahl elektronischer Einheiten, z. B. von elektronischen Bauteilen, von Bauteilgruppen, von Schaltungsmodulen oder dergleichen, auf einem Schaltungsträger angeordnet, dort mechanisch fixiert und entsprechend elektrisch kontaktiert.
• Zur Kosteneinsparung werden bei entsprechenden Produktionsprozessen gegebenenfalls automatische Bestückungseinrichtungen vorgesehen. Dabei ist jedoch problematisch, dass eine Vielzahl der am Schaltungsträger anzubringenden elektronischen Einheiten über die entsprechenden elektrischen Kontaktierungen gegebenenfalls, gerade im Hinblick auf die im Bereich der Leistungselektronik auftretenden Wechsellasten, die auftretenden mechanischen Belastungen aufnehmen müssen. Zwar sind eine Reihe von Kontaktierungen bekannt, die diesen thermischen Wechsellasten Rechnung tragen können, z. B. Druckkontaktierungen, Kontaktierungen über Einpressbereiche, direkte Lötverbindungen oder dergleichen. Diese widersetzen sich aber häufig einem Automatisierungskonzept oder führen, wie im Fall der Einpressbereiche zu mechanischen Spannungen im Bereich des zugrundeliegenden Schaltungsträgers, und/oder es sind entsprechende Gegenlager oder Abstützbereiche für die Montage- oder Haltekräfte notwendig, z. B. bei sogenannten Druckkontaktierungen.
• Aus der DE 198 14 156 C1 ist eine Anordnung aus einem Bauteil und einem Trägerelement bekannt. Die dort vorgestellte Baugruppe weist insbesondere ein bedrahtetes passives elektri sches Bauelement und ein Trägerelement mit einer mechanischen Verbindung zwischen beiden und einen elektrisch leitenden Abschnitt auf. Dieser elektrisch leitende Abschnitt besitzt eine Kontaktfläche, welche zur SMD-Montage geeignet ist. Des Weiteren weist der elektrisch leitende Abschnitt einen elektrischen Kontakt zu einem Anschlusspart des Bauelements auf. Das Trägerelement selbst wird auf einen Leiterbahnträger gelötet.
• Aus der DE 39 33 658 A1 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt. Dieser besitzt ein Gehäuse mit Kontakten, die mit leitenden Flächen einer gedruckten Leiterplatte zusammenpassen, wobei die Kontakte in einem Schlitz angeordnet sind. Die Kontakte besitzen sich nach unten erstreckende Lappenbereiche, die mit leitenden Flächen auf einer anderen gedruckten Leiterplatte zusammenwirken. Das Gehäuse ist durch einen oder mehrere Stifte, die in Bohrungen der Platte mittels Presssitz eingepasst sind, mit der Platine in Berührung gehalten.
• Aus der DE 90 13 277 U1 ist eine Fassung für Bauelemente im Bereich der elektrischen Nachrichtentechnik bekannt. Der Gegenstand betrifft insbesondere eine Fassung für axiale Bauelemente, bei der das Bauelement zwischen federnden Zungen einklemmbar ist. Es sind zwei spiegelbildlich angeordnete Doppelkontaktfedern in einem isolierenden Gehäuse angeordnet, welche nach unten und außen über das Gehäuse hinausgehende Kontaktflächen besitzen, die durch Oberflächenlötung mit den Leiterbahnen einer Leiterplatte verbindbar sind.
• Die DE 44 13 064 C2 betrifft einen elektrischen Verbinder, der einen auf einer gedruckten Leiterplatte befestigbaren Sockelkörper aufweist, welcher seinerseits einen Hohlraum zum lösbaren Aufnehmen eines komplementären Steckers mit mehreren Kontakten aufweist. Der Sockelkörper besitzt ein erstes und auf der gedruckten Leiterplatte stationär befestigbares Sockelteil. Des Weiteren ist ein zweites Sockelteil mit einem Boden und einem Paar einander gegenüberliegender Seitenwände vorgesehen, die zwischen sich einen Hohlraum zum lösbaren Aufnehmen des komplementären Steckers festlegen. Es sind mehrere Verbinderkontakte vorgesehen, wobei jeder Verbinderkontakt eine Biegung besitzt, von der sich ein Innen- und ein Außenschenkel und ein zwischen dem Innen- und dem Außenschenkel liegender und von diesen beabstandeter Klemmschenkel nach unten erstrecken.
• Aus der DE 195 39 176 A1 ist eine Sockelvorrichtung für eine kleine Lampe bekannt, die von einer Oberfläche einer Leiterplatte aus mit einer Operation mit einmaliger Berührung eingebaut werden kann. An oberen und unteren Positionen der Wände eines isolierenden Sockelhauptkörpers sind Kontaktabschnitte für eine maskierte Fläche und Einschnappabschnitte zum Klemmen und Kontaktierung einer Schalttafel oder Leiterplatte vorgesehen. Die Einschnappabschnitte sind elastisch, so dass sie in den Sockelhauptkörper und aus ihm heraus gelangen können. Dadurch wird die Schalttafel oder Leiterplatte mittels Kontaktabschnitten und Einschnappabschnitten nach einem Durchlaufen eines Einbaulochs geklemmt.
• Die DE 194 48 48 U betrifft eine Plattenklemme für Rundfunk- oder Fernsehgeräte, bei welcher eine Plattenklemme am unteren Ende einen der Stärke einer Leiterplatte entsprechenden waagrechten ersten Schlitz aufweist. Des Weiteren ist ein der Stärke eines am Chassis vorgesehenen Stegs entsprechender und senkrecht zum ersten Schlitz und oberhalb dieses Schlitzes verlaufender weiterer Schlitz vorgesehen. An einem anderen Ende der Platteklemme ist eine Nase vorgesehen, die nur so weit hervorragt, dass sie an einem Steg des Chassis einrastbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung einer elektronischen Einheit auf einem Schaltungsträger zu schaffen, mit welcher ein Befesti gungsvorgang auf besonders einfache, der Automatisierung zugängliche und gleichwohl zuverlässige Art und Weise realisierbar ist.
• Die Aufgabe wird bei einer Befestigungseinrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
• Erfindungsgemäß wird eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung eines Leistungshalbleitermoduls an einem Schaltungsträger vorgeschlagen, mit: mindestens einem ersten Befestigungsbereich, welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit dem Schaltungsträger mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, und mindestens einem zweiten Befestigungsbereich, welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit der am Schaltungsträger zu befestigenden elektronischen Einheit mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, wobei der zweite Befestigungsbereich ausgebildet ist, im Betrieb zumindest einen Teil der elektronischen Einheit aufzunehmen und kraftschlüssig zu haltern, wobei ausgebildete Haltekräfte im Wesentlichen im zweiten Befestigungsbereich abstützbar sind, wobei der zweite Befestigungsbereich jeweils mindestens zwei Halteelemente aufweist, zwischen denen im Betrieb ein Kontaktelement aufnehmbar ist, wobei dann zwischen den Halteelementen eine Haltekraft ausbildbar ist, welche im Wesentlichen in einer Richtung lateral zu einer Montageebene des Schaltungsträgers gerichtet ist, und wobei das erste Haltelemente jeweils als im Wesentlichen elastisch deformierbares Federelement ausgebildet ist.
• Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Haltelemente als Widerlager ausgebildet ist, welches dem ersten Halteelement im Wesentlichen diametral gegenüberliegt, dass das erste Halteelement eine Spitze aufweist, dass das zweite Halteelement einen Vorsprung aufweist und dass die Haltekraft zwischen Spitze und Vorsprung ausbildbar ist.
• Besonders vorteilhaft gestaltet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform davon die Befestigungseinrichtung, insbesondere der erste Befestigungsbereich davon, zur Ausbildung eines mechanischen und/oder elektrischen Oberflächenkontakts mit dem Schaltungsträger ausgebildet ist, insbesondere in SMD-Technik.
• Eine grundlegende Idee ist somit die Vermeidung mechanischer Belastungen des Schaltungsträgers unter gleichzeitiger Vereinfachung eines möglichen Montageprozesses für die auf dem Schaltungsträger zu kontaktierende elektronische Einheit. Dabei werden die Belastungen des Schaltungsträgers und insbesondere dessen Oberfläche nach der ersten erfindungsgemäßen Lösung durch Realisierung eines SMD-Verbindungskonzepts der Befestigungseinrichtung mit dem Schaltungsträger vermieden. Bohrungen für Kontaktstifte oder das Vorsehen spezieller Halteeinrichtungen entfallen und ermöglichen ein belastungsfreies und automatisierbares Montageverfahren. Bei der zweiten erfindungsgemäßen Lösung werden anstelle der Montagekräfte die nach der Montage auftretenden Haltekräfte zum Haltern der elektronischen Einheit im Bereich der Befestigungseinrichtung und insbesondere im zweiten Befestigungsbereich davon quasi konserviert, so dass eine Beeinflussung des Schaltungsträgers und seiner Oberfläche in mechanischer Hinsicht erfindungsgemäß im Wesentlichen vermieden wird.
• Besonders vorteilhaft ist die Kombination beider erfindungsgemäßen Grundgedanken, nämlich das Ausbilden einer Befestigungseinrichtung mit SMD-Kontaktierung zum Schaltungsträger bei gleichzeitigem Fernhalten der Haltekräfte für die elektronische Einheit vom Schaltungsträger und dessen Oberfläche.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ist ein Gehäuse vorgesehen, in welchem jeweils die ersten und zweiten Befestigungsbereiche ausgebildet und/oder gehaltert sind. Dies ermöglicht eine gemeinsame Befestigung und Kontaktierung einer Mehrzahl von elektronischen Einheiten oder aber von elektronischen Einheiten mit einer Mehrzahl von Anschlüssen oder Kontaktelementen.
• Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtungen weist der erste Befestigungsbereich jeweils einen, vorzugsweise im Wesentlichen planaren, Kontaktbereich auf, welcher insbesondere zur Ausbildung einer Lötverbindung vorgesehen und geeignet ist. Dieser Kontaktbereich kann im Betrieb der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtungen mit der Oberfläche des Schaltungsträgers in mechanischen und dann über den Lötprozess in elektrischen Kontakt gebracht werden.
• Vorteilhafterweise ist der erste Befestigungsbereich jeweils als sogenannte Lötlasche und dergleichen ausgebildet. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtungen ist der erste Befestigungsbereich jeweils in etwa in Form eines „L" ausgebildet. Dieses „L" weist vorzugsweise einen ersten Abschnitt auf, der im Betrieb der Befestigungseinrichtungen im Wesentlichen planar auf einem vorgesehenen Schaltungsträger kontaktierbar und halterbar ist. Alternativ oder zusätzlich dazu ist der jeweils zweite Abschnitt des „L" gegebenenfalls an dem vorgesehenen Gehäuse halterbar und fixierbar. Somit wird über das Gehäuse und über die entsprechende Ausgestaltung der ersten Befestigungsbereiche auch eine Mehrzahl dieser Befestigungsbereiche am gemeinsamen Gehäuse gehaltert, geometrisch angeordnet und in der jeweiligen Position fixiert, was für den Montageprozess und auch für den Betrieb besonders vorteilhaft ist.
• Ein vorgesehener Schaltungsträger wird im Allgemeinen von einer Art Platine oder dergleichen gebildet und ist somit plattenartig und Planar strukturiert. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Halteelemente gemäß der eben beschriebenen Ausführungsform wird erreicht, dass bei Aufnahme eines entsprechenden Kontakts der elektronischen Einheit zwischen den Halteelementen die Haltekraft so generiert wird, dass sie sich im Wesentlichen parallel zu der Montageebene oder lateral dazu erstreckt. Dadurch werden senkrecht auf die Oberfläche des Schaltungsträgers wirkende Kraftkomponenten im Wesentlichen vermieden.
• Bei den Halteelementen kann grundsätzlich an sämtliche Ausführungsformen von elastisch deformierbaren Elementen gedacht werden, z. B. Blattfedern oder dergleichen.
• Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die Haltekraft, welche im Wesentlichen jeweils von dem ersten Halteelement generiert wird, abgestützt. Die gesamte Kraft und der Druck verbleiben somit im Bereich der Befestigungseinrichtung, z. B. im Bereich des Gehäuses davon, so dass die Ausbildung eines Widerlagers oder Gegenstücks, wie sie bei konventionellen Befestigungsmechanismen z. B. im Bereich des Schaltungsträgers vorgesehen sein müssen, obsolet ist.
• Für eine besonders leichte Montage, insbesondere auf einer Rückseite eines Schaltungsträgers, ist es vorteilhaft, dass Zusatzbefestigungselemente vorgesehen sind, insbesondere als Rasthaken, Klippelemente, Klebeelemente oder dergleichen, welche zum temporären Haltern der Befestigungseinrichtung auf dem Schaltungsträger, insbesondere während eines Montagevorgangs ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme ist es zum Ersten möglich, auf besonders einfache Art und Weise auch die Rückseite eines Schaltungsträgers, dessen Oberseite bereits mit elektronischen Einheiten bestückt ist, zu verwenden, um z. B. auch Schaltungsmodule oder dergleichen mit großen und platzraubenden Kühlkörpern verwenden zu können, ohne auf die sonstige Geometrie des Schaltungsträgers und den darauf bereits vorgesehenen Schaltungseinheiten Rücksicht nehmen zu müssen.
• Grundlegende Ideen der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtungen sowie ihre Vorteile und Unterschiede gegenüber dem Stand dem Stand der Technik können wie folgt zusammegefasst werden: Bei elektrischen Aufbauten – z. B. Frequenzumrichtern oder dergleichen – werden häufig Leistungshalbleitermodule oder dergleichen verwendet. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, die elektrischen Verbindungen zu den Platinen oder anderen Schaltungsträgern herzustellen. Diese Platinen oder dergleichen tragen üblicherweise einen Großteil der notwendigen Elektronik. Welche elektrische Verbindung dabei jeweils zum Einsatz kommt, hängt von verschiedenen Einflussfaktoren, z. B. der zu übertragenden Leistung, den Fertigungsmöglichkeiten usw., ab.
• Herkömmlicherweise wird ein zu kontaktierendes Modul häufig mit lötfähigen Anschlüssen, wie z. B. Lötstiften oder dergleichen, versehen und zusammen mit anderen Bauteilen – z. B. drahtgebundene oder SMD-Bauteile – in einem Schwallbad gelötet. Ein auftretendes Problem bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen und Befestigungseinrichtungen dafür ist, dass Leistungshalbleitermodule im Betrieb häufig mit einem großen Kühlkörper verbunden werden müssen, um die durch die Verlustleistung anfallende Wärme abzuführen und das entsprechende Bauteil zu entwärmen. Dies bedeutet, dass entweder der Kühlkörper in seiner Geometrie an den bereits vorhandenen Aufbau auf dem Schaltungsträger oder der Platine angepasst werden muss. Andererseits kann auch die sonstige Schaltungsanordnung so konzipiert werden, dass alle Bauteile die mit dem Modul auf einer Platine sitzen, nicht höher als das Modul selber ausgebildet sind. Dies führt insgesamt zu Einschränkungen beim Design und Layout von Schaltungsanordnungen.
• Eine Alternative wäre z. B. die Montage für Module mit Kühlkörpern auf der der Bestückungsseite des Schaltungsträgers oder der Platine gegenüberliegenden Rückseite.
• Die vorliegenden erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtungen ermöglichen es, Leistungshalbleitermodule oder dergleichen auf einfache Art und Weise auf der für den mechanischen Aufbau geeigneteren Unterseite oder Rückseite des Schaltungsträgers zu befestigen und zu kontaktieren.
• Die bisher bekannten konventionellen Befestigungskonzepte sind für eine derartige Maßnahme, sowohl in Bezug auf die Rückseite als auch in Bezug auf die eigentliche herkömmliche Bestückungsseite der Platine, ungeeignet. Bei bekannten Maßnahmen wird ein anzubringendes Leistungshalbleitermodul mit einem Kühlkörper in die bereits fertig bestückte und gelötete Platine zum Schluss mit Hand eingelötet. Eine derartige Vorgehensweise ist kaum automatisierbar und bedeutet einen zusätzlichen Aufwand mit zusätzlichen Kosten.
• Bei bekannten Einpressverfahren werden Kontakte oder Pins von Modulen mit Hilfe von flexiblen oder starren Einpresszonen in die Platine eingepresst. Hierbei sind hohe mechanische Kräfte erforderlich, die den Schaltungsträger oder die Platine belasten können. Zusätzlich erschweren enge Toleranzen und deren Grenzen die Anwendung.
• Bei anderen konventionellen Vorgehensweisen ist es möglich die Kontakte oder Pins so zu gestalten, dass sie durch eine Federkraft senkrecht zur Platine, also senkrecht zur Montageebene, eine Kontaktkraft bereitstellen, so dass eine Druckkontaktierung zum Schaltungsträger hergestellt wird. Die durch die Federkraft bereitgestellte Kontaktkraft muss jedoch durch eine entsprechende Gegenkraft aufgefangen oder abgestützt werden, insbesondere weil die Kontaktkraft nicht beliebig klein gewählt werden kann und sich somit die einzelnen Federkräfte summieren. Das Ausbilden eines Widerlagers, z. B. durch einen entsprechenden Gegenhalter, bedeutet einen weiteren erfindungsgemäß vermeidbaren Aufwand beim Stand der Technik.
• Die erfindungsgemäß definierte Vorgehensweise beinhaltet die Verwendung und Ausbildung einer Befestigungseinrichtung für eine elektronische Einheit auf einem Schaltungsträger, insbesondere in Form eines SMD-Adapters (Surface Mounted Device Adapter). Dieser SMD-Adapter kann z. B. auch auf der Unterseite der Platine befestigt werden. Der Adapter oder die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung besitzen Kontakte, die auf der einen Seite mit einem herkömmlichen Schwallbadprozess oder Reflowprozess, welcher ohnehin anfällt, einen elektrischen Kontakt zum Schaltungsträger herstellen und auf der anderen Seite einen Fehlerkontakt zu den Pins oder Kontaktelementen des zu kontaktierenden Moduls herstellen.
• Die Federkraft der Federkontakte muss dabei im Wesentlichen in einer Ebene parallel zur Montageebene oder zur Ebene der Platine wirken. Das Widerlager für die Federkräfte wird dabei jeweils durch den Adapter, also durch die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung selbst gebildet. Dadurch entfällt das herkömmlicherweise notwendige Gegenlager im Bereich des Schaltungsträgers oder der Platine.
• Ein zu befestigendes Modul oder eine entsprechende elektrische Schaltungseinheit können dann nach dem eigentlichen Lötprozess, bei welchem der Adapter oder die Befestigungseinrichtung befestigt und kontaktiert wurde, auf die richtige Stelle der Platine oder des Schaltungsträgers gesteckt werden.
• Ein weiterer Vorteil ist, dass keine unnötigen Durckkontaktierungen geschaffen werden müssen, d. h. es steht, insbesondere auf der Platinenoberseite (Bestückungsseite), noch Platz zur weiteren Verwendung für Bauteile oder zur Entflechtung des Schaltungslayouts zur Verfügung. Die vorübergehene Befestigung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung oder des Adapters kann durch Verschrauben oder mittels Rasthaken auf den Schaltungsträger erfolgen.
• Mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist es möglich, ein Leistungshalbleitermodul auf der Unterseite einer Platine ohne Gegenhalter und ohne Druckkontaktierungen zu fixieren und zu kontaktieren.
• Der SMD-Adapter ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und besitzt mehrere, eingesetzte Federn als Befestigungsbereiche. Diese Federn sind vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Federkräfte im Wesentlichen in einer Ebene parallel zum Schaltungsträger, zum DCB, PCB oder dergleichen, wirken. Dadurch können die Federkräfte im Wesentlichen im Adapter oder in der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung selbst aufgenommen werden.
• Die Federn können als Lötlasche ausgebildet sein oder eine derartige Lötlasche besitzen, so dass der erste und der zweite Befestigungsbereich für jede erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung einteilig und/oder einstückig ausgebildet ist. Das Vorsehen einer Lötlasche ermöglicht die elektrische Verbindung mit dem Schaltungsträger durch eine Schwalllötung oder Reflowlötung. Dabei wird der Adapter auf der Unterseite des Schaltungsträgers fixiert – z. B. durch Kleben, durch Rasthaken oder dergleichen – und dann zusammen mit anderen, bedrahteten und/oder SMD-Bauteilen gelötet, wobei insbesondere auch eine flache Bauform jeweils notwendig ist.
• Bei der Lötung muss der komplette Adapter durch eine Schablone abgedeckt werden, so dass nur an diejenigen Stellen Lot gelangen kann, an die es gelangen soll, nämlich die Lotlaschen der Federn und insbesondere die Kontaktbereiche der ersten Befestigungsbereiche der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung.
• Die Schablone wird so einfach wie möglich gestaltet, wobei es vorteilhaft ist, dass die Laschen vorzugsweise am Rand der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung und insbesondere des Gehäuses ausgebildet sind.
• Bei der Verwendung des Adapters oder der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung im Zusammenhang mit einem Reflowprozess ist keine Schablone notwendig.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert:
• 1 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung im Betrieb.
• 2 zeigt ein Detail der Ausführungsform aus 1 in einer schematischen teilweise geschnittenen Seitenansicht.
• In Form einer schematischen und teilweise geschnittenen Seitenansicht ist in 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 10 im Betrieb dargestellt.
• Die Befestigungseinrichtung 10 der 1 ist auf einem Schaltungsträger 4 bzw. dessen Oberfläche 4a angeordnet. Auf der Rückseite 4b sind weitere elektronische Schaltungseinhei ten 5 in SMD-Technik aufgebracht und kontaktiert. Die Bezeichnungen und Funktionsweisen der Oberseite 4a und Unterseite 4b in Bezug auf den Schaltungsträger 4 können auch vertauscht sein.
• Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 10 aus 1 wird im Wesentlichen von einem Gehäuse 14 gebildet, in dessen Randbereich eine Mehrzahl von ersten Befestigungsbereichen 11 ausgebildet ist. Die Befestigungsbereiche 11 sind L-förmig und mit einem Kontaktbereich 11a eines ersten planaren Abschnitts 11-1 davon an der Oberfläche 4a des Schaltungsträgers 4 kontaktiert. Die ersten Befestigungsbereiche 11 weisen ferner zweite Abschnitte 11-2 auf, die im Wesentlichen senkrecht zum jeweils ersten Abschnitt 11-1 und am Gehäuse 14 befestigt und gehaltert sind.
• Mittels der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 10 ist eine elektronische Schaltungseinheit 2, z. B. ein Leistungshalbleitermodul mit einem Kühlkörper, mit dem Schaltungsträger 4 verbunden und verschaltet. Dazu werden Kontaktelemente 21 der elektronischen Einheit, die z. B. als Kontaktstift oder dergleichen ausgebildet sein können, in zweiten Befestigungsbereichen 12 im Gehäuse 14 der Befestigungseinrichtung 10 aufgenommen.
• Die Befestigungsbereiche 12 weisen im Gehäuse 14 zwei sich im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Halteelemente 12-1 und 12-2 auf. Das erste Halteelement 12-1 des zweiten Befestigungsbereichs 12 ist dabei jeweils als vorgespannte Feder realisiert, nämlich als Blattfeder oder dergleichen. Gegenüberliegend ist ein Abstützelement oder Abstützbereich als zweites Halteelement 12-2 des zweiten Befestigungsbereichs 12 ausgebildet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist das zweite Halteelement 12-2 einen Vorsprung V auf, welcher der Spitze S des ersten Halteelements 12-1 direkt gegenübersteht, so dass zwischen dem Vorsprung V und der Spitze S eine Passage gebildet wird, deren Querschnitt kleiner ist als der Durchmesser des eingeführten Kontaktelements 21 der elektronischen Einheit 2, wenn man die Passage zwischen Spitze S und Vorsprung V außerhalb des Betriebs der Befestigungseinrichtung 10 betrachtet.
• In der Ausführungsform der 1 sind das erste Halteelement 12-1 und der erste Befestigungsbereich 11 einstückig ausgebildet, nämlich als Lötlasche mit angesetztem Federelement. Zusätzlich kann auch das zweite Halteelement 12-2 einstückig angefügt sein, z. B. indem der erste und der zweite Befestigungsbereich 11 und 12 einstückig als eine Art Hülse im Gehäuse 14 der Befestigungseinrichtung 10 eingesetzt sind.
• Die 2 zeigt im Detail einen ersten und zweiten Befestigungsbereich 11 und 12 der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 10 aus 1 ebenfalls in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht.
• Ein zwischen die Spitze S des ersten Halteelements 12-1 und den Vorsprung V des zweiten Halteelements 12-2 1 in Form einer Feder einzuführendes Kontaktelement 21 ist gestrichelt dargestellt. Es ist somit deutlich, dass der Durchmesser des Kontaktelements 21 den Querschnitt der Passage zwischen der Spitze S und dem Vorsprung V im Ruhezustand übersteigt, so dass im Betrieb beim Einführen des Kontaktelements 21 in die Passage die Feder des ersten Halteelements 12-1 des zweiten Befestigungsbereichs 12 in Bewegungsrichtung oder Einführrichtung des Kontaktelements 21 gebogen wird. Dadurch entsteht die zwischen der Spitze S und dem Vorsprung V sich im Wesentlichen lateral ausbildende Haltekraft F.

2

elektronische Schaltungseinheit

4

Schaltungsträger

4a

Oberseite

4b

Unterseite

5

elektronische Schaltungseinheit

10

Befestigungseinrichtung

11

erster Befestigungsbereich

11-1

erster Abschnitt

11-2

zweiter Abschnitt

11a

Kontaktbereich

12

zweiter Befestigungsbereich

12-1

erstes Halteelement, Feder

12-2

zweites Halteelement, Abstützelement

14

Gehäuse

S

Spitze

V

Vorsprung

Claims (7)

1. Befestigungseinrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung eines Leistungshalbleitermoduls an einem Schaltungsträger (4), mit: – mindestens einem ersten Befestigungsbereich (11), welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit dem Schaltungsträger (4) mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, und – mindestens einem zweiten Befestigungsbereich (12), welcher ausgebildet ist, im Betrieb mit der am Schaltungsträger (4) zu befestigenden elektronischen Einheit (2) mechanisch und elektrisch verbindbar und befestigbar zu sein, wobei der zweite Befestigungsbereich (12) ausgebildet ist, im Betrieb zumindest einen Teil der elektronischen Einheit (2) aufzunehmen und kraftschlüssig zu haltern, wobei ausgebildete Haltekräfte (F) im Wesentlichen im zweiten Befestigungsbereich (12) abstützbar sind, – wobei der zweite Befestigungsbereich (12) jeweils mindestens zwei Halteelemente (12-1, 12-2) aufweist, zwischen denen im Betrieb ein Kontaktelement (21) aufnehmbar ist, wobei dann zwischen den Halteelementen (12-1, 12-2) eine Haltekraft ausbildbar ist, welche im Wesentlichen in einer Richtung lateral zu einer Montageebene des Schaltungsträgers (4) gerichtet ist, und – wobei das erste Haltelemente (12-1) jeweils als im Wesentlichen elastisch deformierbares Federelement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das zweite Haltelemente (12-2) als Widerlager ausgebildet ist, welches dem ersten Halteelement (12-1) im Wesentlichen diametral gegenüberliegt, – dass das erste Halteelement (12-1) eine Spitze (S) aufweist, – dass das zweite Halteelement (12-2) einen Vorsprung (V) aufweist und – dass die Haltekraft zwischen Spitze (S) und Vorsprung (V) ausbildbar ist.
2. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (10) und insbesondere der erste Befestigungsbereich (11) davon zur Ausbildung eines mechanischen und elektrischen Oberflächenkontakts mit dem Schaltungsträger (4) ausgebildet ist, insbesondere in SMD-Technik.
3. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (14) vorgesehen ist, in welchem die ersten und zweiten Befestigungsbereiche (11, 12) ausgebildet und gehaltert sind.
4. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsbereich (11) einen, vorzugsweise im Wesentlichen planaren, Kontaktbereich (11a) aufweist, welcher insbesondere zur Ausbildung einer Lötverbindung vorgesehen und geeignet ist.
5. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsbereich (11) jeweils als Lötlasche oder dergleichen ausgebildet ist.
6. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsbereich (11) jeweils im Wesentlichen in Form eines „L" ausgebildet ist, dessen erster Abschnitt (11-1) im Betrieb der Befestigungseinrichtung (10) im Wesentlichen planar auf dem Schaltungsträger (4) kontaktierbar und/oder halterbar ist und/oder dessen zweiter Abschnitt (11-2) gegebenenfalls insbesondere am Gehäuse (14) halterbar ist.
7. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzbefestigungselemente vorgesehen sind, insbesondere in Form von Rasthaken, Klippelementen, Klebeelementen oder dergleichen, welche zum temporären Haltern der Befestigungseinrichtung (10) auf dem Schaltungsträger (4) während eines Montagevorgangs ausgebildet sind.