DE102005035378B3

DE102005035378B3 - Anordung zum Kühlen von auf einer Leiterplatte angeordneten Bauelementen

Info

Publication number: DE102005035378B3
Application number: DE200510035378
Authority: DE
Inventors: Frank Gömmel; Roland Hammer
Original assignee: Lear Corp GmbH
Current assignee: Lear Corp GmbH
Priority date: 2005-06-25
Filing date: 2005-06-25
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren einer Leiterplatte mit elektronischen Bauelementen mit radialen oder axialen Anschlüssen oder in SMT-Technologie ausgeführten Anschlüssen in einem Gehäuse, das von einem Deckel verschlossen ist, wobei die elektronischen Bauelemente mit einer Wärmeableitseite an Kühlflächen anliegen. Das Gehäuse weist einen Deckel mit zwei abgewinkelten Abschnitten auf. Ein Abschnitt dient als Fläche für liegend auf der Leiterplatte aufgebrachte elektronische Bauelemente zur Herstellung des Kontaktes mit einer Kühlfläche, der zweite Abschnitt zum Andrücken von Bauelementen an einer Kühlfläche des Gehäuses, die senkrecht oder in einem Winkel zur Leiterplatte angeordnet verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von auf einer Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen, wobei erste elektronische Bauelemente parallel und zweite im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplatte bestückt sind, und zum Befestigen der Leiterplatte in einem Gehäuse.
Aus der DE 197 22 602 A1 ist eine Anordnung bekannt, mit der entweder parallel oder senkrecht zur Leiterplatte bestückte Bauelemente wärmeableitend am Gehäuse mit ihren Anlageflächen angedrückt werden, wobei die Leiterplatte gleichzeitig durch den Deckel fixiert ist.
Aus der US 5,402,313 A ist eine Anordnung bekannt, bei der seitlich eine Leiterplatte überstehende Bauelemente gegen eine Wärmeableitfläche eines Gehäuses mittels eines anschraubbaren Niederhalters, der zugleich einen Deckel bildet, gegengedrückt werden.
Aus der DE 196 00 619 A1 ist ein Steuergerät, bestehend aus mindestens zwei Gehäuseteilen, bekannt, bei dem die Leiterplatte auf dem Rand einer Gehäusehälfte liegt. In diesem Bereich befinden sich auch die zu kühlenden Leistungsbauelemente, die in Leiterplattenebenen angeordnet sind. Sie werden mit federnden Andruckmitteln in dem zweiten Gehäuseteil angedrückt. Ähnliche Ausbildungen mit nicht federnden Niederhaltern an den Gehäusehälften sind aus der DE 197 01 731 A1 und DE 197 12 099 A1 bekannt.
Aus der DE 103 17 182 A1 ist ein Gehäuse bekannt, das im Wesentlichen aus einem Kühlkörper besteht, in das eine Leiterplatte eingesetzt ist. Die an dieser Leiterplatte über radiale Anschlüsse vorstehenden elektronischen Bauelemente liegen mit ihrer Wärmeableitseite an der Kühlfläche des Kühlkörpers an. Das Bauelement wird durch eine Formfeder, die mit einem Ende in Kühlrippen gelagert ist, gegen die Kühlfläche gedrückt. Weitergehende Abschirmungen und Abdeckungen sind nicht vorgesehen.
Aus der GB 2 239 739 A ist eine elektronische Schaltungsbaugruppe bekannt, die auf einer Leitplatte angeordnet ist, die in einen Rahmen eingesetzt ist. Die hohe Verlustleistung aufweisenden Halbleiterschalter sind mit ihren Kühlflächen an einen Kühlkörper angeklemmt. Der Kühlkörper kann auch Bestandteil des Gehäuses sein. Die Unterseite des Gehäuses ist von einem Gehäusedeckel verschlossen.
Weitere Federn zum Andrücken elektrischer Bauelemente mit ihren Kühlseiten an Kühlflächen unter Zuhilfenahme von Spannfedern sind aus der DE 195 38 642 A1 sowie aus der DE 101 54 878 A1 bekannt. In dieser Schrift ist die Leiterplatte mit den Bauelementen in ein tunnelförmiges Gehäuse eingeschoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, dass sie eine elektromagnetische Abschirmung im Gehäuse bewirkt und einfache Herstellung der Teile und eine einfache und preiswerte Montage ermöglicht werden, wobei keine gesonderten Mittel zur Fixierung der Leiterplatte zu verwenden sind, so dass allein durch das Abnehmen des Deckels die Leiterplatte als solche zugänglich ist und z. B. ausgetauscht werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch Ausbildung der Anordnung nach der Erfindung gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre.

Die Verwendung eines Deckels in Form eines abgewinkelten Bleches, z. B. eines L-förmig abgewinkelten Bleches, ermöglicht bei gleichzeitigem Verschließen des Gehäuses, dass die elektronischen Bauelemente, die hohe Verlustleistung haben können, an die Kühlkörper durch den Deckel selbst angepresst werden, wobei diese Bauelemente entweder auf der Bestückungs- oder Lötseite der Leiterplatte als SMD-Bauteile angelötet oder angeschweißt sind. Es können auch Bauelemente, wie Transistoren, Thyristoren oder Leistungshalbleiter mit radialen Anschlussdrähten zugleich eingesetzt werden, die senkrecht zur Leiterplatte verlaufend in einem Abstand zu den anderen zu kühlenden Bauelementen stehen und im Randbereich des Abwinklungsteils angeordnet sind. Die senkrechten Bauteile müssen im Randbereich angeordnet sein. Dies ist erforderlich, da nur von der Außenseite her auf die Bauelemente gedrückt werden kann. Die waagerechten bzw. die an der Leiterplatte aufliegenden Bauelemente hingegen können verteilt platziert sein, müssen jedoch auch an Wärmeableitflächen des Gehäuses anliegen. Die Stützwände für diese Bauteile müssen also parallel zur Leiterplatte verlaufen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen detailliert angegeben.

Durch die erfinderische Lehre ist der Vorteil gegeben, dass mit dem Verschließen des Gehäuse zugleich auch die Leistungsbauelemente in gewünschter Weise gegen die Kühlflächen des Kühlkörpers bzw. des Gehäuses gedrückt werden, über die die Verlustwärme abgeführt werden soll. Üblicherweise werden zu diesem Zweck die elektronischen Leistungsbauelemente in Reihe angeordnet, so dass ein Niederdrücken über eine kanalförmige Sicke erfolgen kann. Diese kann sowohl in den kurzen Seitenschenkeln als auch in den langen Seitenschenkel vorgesehen sein.

Bei der Montage wird wie folgt vorgegangen: Das Gehäuse, das in der Regel aus einem vorgefertigten Kühlkörper mit Aufnahmen für die Leiterplatte besteht, wird mit der Öffnungsseite nach oben auf einen Montageuntergrund gelegt. Dabei kommen die flachen Bauelemente, die an der Leiterplatte befestigt sind, entweder mit ihrer Unterseite in Eingriff mit einer Stützwand des Gehäuses oder liegen obenseitig auf der Leiterplatte. Das senkrecht zur Leiterplatte stehende Bauteil hingegen wird an eine Außenwand von außen angelegt und mittels des senkrechten Deckenschenkels gegen den Kühlkörper gedrückt, so dass auch hierüber eine optimale Wärmeableitung gegeben ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
Das Gehäuse 3 weist eine Schenkelwand 1 auf, die parallel zur Leiterplatte 7 verläuft. Die Leiterplatte 7 weist links unten eine Reihe von Leistungsbauteilen 5 in SMD-Technik auf. Diese liegen mit der Unterseite auf der Kühlfläche 4 des Gehäuses auf. Die Leiterplatte 7 ist auf der anderen Seite auf einem Träger 10 abgestützt gelagert. Dieser Träger 10 ist als Flächenträger ausgeführt und weist einen Wandabschnitt 2 mit einer Wärmeableitfläche 4 auf der Außenseite für einen oder mehrere elektronische Halbleiterschalter oder andere elektronische Bauelemente 6 auf, die ebenfalls mit ihren Wärmeleitflächen am Wandabschnitt 2 anliegen. Die Figur zeigt ferner einen Deckel 9 mit einem parallelen Flächenabschnitt zur Leiterplatte 7 und einen nach unten abgewinkelten Abschnitt 8 auf. In diesen sind Langlöcher in Sickenform eingearbeitet, die so angeordnet sind, dass ohne weitere Montage während des Zuklappens ein sicherer Halt der Bauelemente und der Leiterplatte gegeben ist. Über die anliegenden Sicken 12 werden die Bauelemente 6 in gewünschter Weise gegen die Wärmeableitflächen des Gehäuses gedrückt. In der Ausführung ist die Leiterplatte 7 kopfüber montiert, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Es können auch detaillierte Oberflächen vorgesehen sein, die leitfähig sind. In dem Deckel sind weiterhin Löcher zum Anschrauben mittels Schrauben 11 an das Gehäuse vorgesehen. Die Löcher können auch in Sicken 13 eingebracht sein.

Claims

Anordnung zum Kühlen von auf einer Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelementen, wobei erste elektronische Bauelemente parallel und zweite im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplatte bestückt sind, und zum Befestigen der Leiterplatte in einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, – dass das Gehäuse (3) Wärmeableitflächen (4) für die zu kühlenden Bauelemente (5, 6) aufweist, – dass an mindestens zwei Wandabschnitten (1, 2) des Gehäuses (3) partiell oder durchgehend die Wärmeableitflächen (4) für die Anlage der zu kühlenden Bauelemente (5, 6) vorgesehen sind, wobei erste Wärmeableitflächen (4) in einer Ebene parallel zu einer Leiterplatte (7) und zweite Wärmeableitflächen (4) im Wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte verlaufen, – dass die Leiterplatte (7) in dem Gehäuse (1) gegen seitliches Verschieben fixiert gelagert ist, – dass die Oberseiten der zu kühlenden ersten elektronischen Bauelemente (5) parallel zur Leiterplattenebene und die Oberseiten der zu kühlenden zweiten elektronischen Bauelemente (6) im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenebene verlaufen, – dass das Gehäuse (3) von einem Deckel (9) verschlossen ist, der einen abgewinkelten Abschnitt (8) aufweist, der über die im Winkel zur Leiterplatte (7) an diese befestigten, zweiten elektronischen Bauelementen (6) greift und die Bauelemente (6) mit den Wärmeableitseiten gegen Wärmeableitflächen des Gehäuses (3) drückt und der einen zweiten Abschnitt aufweist, der auf die Bauelemente (5) an der Leiterplatte (7) greift, deren Wärmeableitseiten parallel zur Leiterplatte (7) verlaufen oder diese mittels eines Niederhalters auf die Leiterplatte (7) drückt und mit den Bauelementen (5) in der eingesetzten Position fixiert oder an der Unterseite der Leiterplatte (7) vorgesehene Bauelemente (5) mit der äußeren Flächen gegen eine weitere Kühlfläche des Gehäuses drücken.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bauelemente (6) im rechten Winkel an der Unterseite der Leiterplatte (7) vorstehen und in das Gehäuse (3) ragen und dass die ersten Bauelemente (5) entweder an der Unterseite der Leiterplatte (7) oder an der Oberseite der Leiterplatte (7) angebracht sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Niederdrücken der Bauelemente in die flächigen Abschnitte des Deckels (9) Sicken (13) (12) eingearbeitet sind, die auf die Oberfläche der Bauelemente (5, 6) oder auf die Leiterplatte mit an der anderen Seite vorstehenden Bauelemente (5) drücken.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewände die Wände eines Kühlkörpers sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (3) Lagerungsnuten und/oder Durchbrüche vorgesehen sind, in die die abgewinkelten Enden des Deckels (9) eindrückbar oder einrastbar sind, und dass der abgewinkelte Abschnitt (8) mit Rastvorsprüngen an der Innenseite Ansätze an dem Gehäuse (3) zur Lagersicherung und zum Verschließen des Gehäuses hintergreift.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (9) anschraubbar ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel ein L-förmiger Deckel ist, der mindestens an seinen Enden Ausformungen aufweist, um eine Kraftschlussverbindung mit den Gehäuseunterteilen herstellen zu können.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflächen durch den Deckel selbst gebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil als Kühlkörper ausgebildet ist und Aufnahmen zur Verrastung des Deckels und Aufnahmen für die Lagerung der Leiterplatte aufweist und dass die SMD-Bauteile oder Bauteile mit axialen Anschlüssen mit der Oberfläche an dem Kühlkörper anliegen und dass die weiteren Bauelemente mit radialen Anschlüssen an zentrischen Wänden des Kühlkörpers anliegen und dass eine L-förmige Gehäuseabdeckung aufsetzbar ist, die mit einer Sicke die Leiterplatte einerseits und das Bauteil mit radialen Anschlüssen andererseits gegen die Kühlflächen der Kühlkörper drückt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Gehäuse als auch der Deckel aus Metall besteht.