-
Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem für übereinander angeordnete Leiterplatten in einem Elektronikgehause, insbesondere für den Automobilbereich.
-
Aufgrund steigender Anforderungen an die Funktionalität von elektronischen Steuergeräten im Bereich des Motormanagements werden zunehmend Gerate mit mehreren Leiterplatten konzipiert. Dabei treten hinsichtlich des mechanischen Designs zunehmend widersprechende Anforderungen auf. Zum einen muss die Elektronik gut gekühlt werden, wodurch nur enge und wenig variable Spalte für eine thermische Austauschschicht in Frage kommen. Zum anderen sollen die Leiterplatten mechanisch nicht verbogen werden, um Zuverlassigkeitsprobleme aufgrund gebrochener Bauelemente oder Verbindungen zwischen Bauelementen und Leiterplatten zu vermeiden. Die gleichmaßigen Spalte fur eine thermische Austauschschicht können durch definierte Verschraubung der einzelnen Leiterplatten auf die Wärmesenke realisiert werden. Dadurch wird aber relativ viel Platz auf den Leiterplatten für die Befestigungselemente verbraucht. Weiter kommt es zu layouttechnischen Einschränkungen durch die zahlreichen großen Durchbrüche in den Leiterplatten. Reduziert man die Verbindungselemente, muss man mit den verbleibenden beiden Leiterplatten gemeinsam befestigen. Dadurch ergeben sich aber aufgrund diverser Toleranzketten unterschiedliche Spalte und damit auch eine unterschiedliche thermische Wirksamkeit.
-
Dazu ist aus der
DE 101 34 562 A1 ein System zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Befestigung von Leiterplatten bekannt, das wenigstens ein Schneid- oder Schneidklemmelement zur Anbringung an der Unterseite einer Leiterplatte und ein Befestigungselement an der Leiterplatte aufweist. Um eine einfache und schnelle Montage bzw. Demontage zu gewährleisten, ist ein Träger hinsichtlich wenigstens eines Leitungsdrahts derart fixiert, dass bei der mechanischen Befestigung der Leiterplatte mit dem Träger mittels des leiterplattenseitigen Befestigungselementes der Leitungsdraht durch das Schneid- oder Schneidklemmelement an der Unterseite der Leiterplatte direkt kontaktierbar ist.
-
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass fest montierte Leiterplatten unter Wärmeeinwirkung deformiert werden, wodurch die elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte bzw. die elektrischen Kontaktierungen geschädigt werden können. Durch die nicht spannungsfreie Lagerung der Leiterplatten bei Wärmeeinwirkung ist es zu dem nicht möglich, einen thermisch optimierten Aufbau mit definierten thermischen Austauschschichten zu gewährleisten. Hinzu kommt, dass der Bauraum auf der Leiterplatte durch die Verschraubungen erheblich eingeschränkt wird.
-
Aus der
DE 91 12 371 U1 geht eine Befestigung einer in SMD-Technik bestückten Platine an einer Bauteileplatine hervor mit mindestens einer die beiden Platinen verbindenden Feder. Die Feder ist als Schraubenfeder ausgebildet, deren eines Ende mit der Bauteileplatine und deren anderes Ende mit der SMD-Platine verbindbar ist, wobei das der SMD-Platine zugeordnete Ende der Schraubenfeder eine im Wesentlichen vollständige, in einer Ebene liegende letzte Windung aufweist, mit der die Schraubenfeder an der SMD-Platine anlötbar ist.
-
Die
EP 0 892 594 A2 beschreibt ein elektronisches Instrument, das ein Gehäuse, eine Schaltkreisanordnung innerhalb des Gehäuses, eine erste und zweite Abschirmung im Gehäuse sowie eine Feder aufweist. Die Feder weist einen ersten Bereich mit einer ersten Breite auf, der zwischen der Schaltkreisanordnung und der ersten Abschirmung komprimiert ist, und einem zweiten Bereich mit einer kleineren zweiten Breite, der gegen die zweite Abschirmung vorgespannt ist.
-
Aus der
EP 1 524 893 A1 geht eine elektronische Kontrolleinheit mit verbesserter Wärmeabfuhr hervor, bei der aus Metall gefertigte Federn zwischen zwei Leiterplattenträgern angeordnet sind.
-
Die
US 4,644,614 beschreibt ein Befestigungsmittel für übereinander angeordnete Trägerplatten.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungssystem für übereinander angeordnete Leiterplatten zu schaffen, das eine spannungsfreie Lagerung der Leiterplatten ermöglicht, dabei aber definierte Wärmeübergangsbereiche ausbildet, und das wenig Bauraum auf der Leiterplatte benötigt.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Befestigungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Das erfindungsgemaße Befestigungssystem fur ubereinander angeordnete Leiterplatten in einem Elektronikgehause zeichnet sich dadurch aus, dass eine Leiterplatte durch ein starres Befestigungsmittel am Elektronikgehause fixiert ist und alle weiteren Leiterplatten durch federnde Befestigungsmittel fixiert sind. Die erfindungsgemaße Ausgestaltung des Befestigungssystems ermoglicht eine sichere Positionierung der Leiterplatten aneinander, die außerhalb des Gehäuses vorgenommen werden kann, bevor die Leiterplatten durch das flexible Federelement aufeinander zu bewegt und in das Elektronikgehause eingeschoben werden. Vorzugsweise wird die Leiterplatte die dem Gehauseboden am nächsten ist, durch starre Befestigungsmittel wie zum Beispiel Schrauben fixiert. Die weiteren daruber in Richtung Gehäusedeckel angeordneten Leiterplatten konnen dann durch federnde Befestigungsmittel positioniert werden. Das erfindungsgemäße Befestigungssystem ermoglicht es, mehrere Leiterplatten übereinander anzuordnen, wobei die Befestigungsmittel selber wenig Platz auf der Leiterplatte benotigen. Zudem ist es möglich, die thermischen Austauschschichten zwischen Gehausedeckel und Leiterplatten optimal einzustellen.
-
Vorzugsweise ist das federnde Befestigungsmittel aus einem elektrisch leitenden Material wie zum Beispiel Blech ausgebildet, so dass keine zusatzlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten ausgebildet werden müssen. Zudem ist Blech auch unempfindlich gegenuber Alterungsprozessen.
-
Es ist bevorzugt, dass das federnde Befestigungsmittel einen U-formigen Mittelbereich mit zwei parallel verlaufenden Seitenschenkeln und einem Basisschenkel aufweist. Dieser Mittelbereich des federnden Befestigungsmittels dient als Spielraum, der ausgenutzt wird, wenn die beiden Leiterplatten beim Einschieben in das Elektronikgehause aufeinander zu bewegt werden.
-
Es ist von Vorteil, wenn jeweils an den Seitenschenkeln des U-formigen Mittelbereichs ein L-formiger Bereich angeformt ist, wobei die langeren L-Schenkel als Beabstandungselement dienen und die kurzeren L-Schenkel an der Oberseite der unteren Leiterplatte bzw. an der Unterseite der oberen Leiterplatte anliegen. Die Ausformung des erfindungsgemaßen federnden Befestigungsmittels erfüllt somit drei Funktionen. Der U-formige Mittelbereich liefert den Spielraum, um die übereinander positionierten Leiterplatten problemlos in das Elektronikgehause einschieben zu können. Die längeren L-Schenkel dienen als Abstandshalter und die kurzeren L-Schenkel dienen als elektrische Verbindung zwischen den übereinander angeordneten Leiterplatten.
-
Vorzugsweise ist der zur federnd gelagerten Leiterplatte ausgebildete L-förmige Bereich als Leiterplattenhalterung ausformt, so dass die federnd gelagerte Leiterplatte positionssicher verankert ist und beim Einbau in das Elektronikgehause nicht verrutscht.
-
Es ist auch bevorzugt, dass federnde Befestigungsmittel als Elastomer-Feder auszubilden. Die Elastomer-Feder bietet eine vibrationsdampfende sichere Lagerung der Leiterplatte. Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe. In der Regel handelt es sich bei Elastomeren um Polymere oder Polyadukte. Die Makromoleküle von Elastomeren sind nur an einigen Stellen untereinander verbunden und bilden ein weitmaschiges räumliches Netz. Dadurch weisen sie eine hohe Elastizitat auf. Die Kunststoffe konnen sich bei Zug- und Druckbelastung verformen, finden aber danach in ihre Ausgangsform zuruck. Sie konnen also nicht dauerhaft plastisch verformt werden. Elastomere sind nicht schmelzbar, d. h., auch bei hoheren Temperaturen im Elektronikgehause sind keine Alterungsprozesse oder Versprodungen zu erwarten.
-
Es ist bevorzugt, die Elastomer-Feder, in einer Halterung zu lagern. Dadurch wird eine feste Fixierung der Elastomer-Feder geschaffen, wodurch sich insgesamt ein stabiles, an individuelle Bedingungen anpassbares, positionsfixiertes Befestigungssystem fur ubereinander angeordnete Leiterplatte an einem Elektronikgehause ergibt.
-
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft ein Befestigungssystem fur ubereinander angeordnete Leiterplatten in einem Elektronikgehause, das eine spannungsfreie Lagerung der Leiterplatten ermöglicht, dabei aber definierte Wärmeubergangsbereiche ausbildet, und das wenig Bauraum auf der Leiterplatte benotigt. Sie eignet sich insbesondere für den Automobilbereich.
-
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
-
Dabei zeigt schematisch:
-
1 in einer Schnittdarstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung für ubereinander angeordnete Leiterplatten;
-
2 in einer Schnittdarstellung eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung für ubereinander angeordnete Leiterplatten;
-
3 in einer Schnittdarstellung eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung fur ubereinander angeordnete Leiterplatten;
-
4 in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Befestigungssystems;
-
5 in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Befestigungssystems;
-
6 in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Befestigungssystems im Elektronikgehäuse;
-
7 in einer Explosionsdarstellung ein Elektronikgehäuse mit Befestigungssystemen nach 6;
-
8 in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäßen Befestigungssystems im Elektronikgehäuse und
-
9 in einer Explosionsdarstellung ein Elektronikgehause mit Befestigungssystem nach 8.
-
1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung 1a fur ubereinander angeordnete Leiterplatten 2a, 3a in einem zweiteilig ausgebildeten Elektronikgehause mit Gehauseboden 4a und Gehäusedeckel 5a. Dabei ist die Leiterplatte 2a uber eine Schraube 6a am Gehäusedeckel 5a befestigt. Die Leiterplatte 3a ist über eine Schraube 7a, die sowohl durch eine Durchtrittsoffnung 8a der Leiterplatte 2a als auch durch die Leiterplatte 3a gefuhrt ist, am Gehausedeckel 5a fixiert. Durch diese Anordnung ergeben sich zwischen den Leiterplatten 2a, 3a und dem Gehausedeckel 5a thermische Zwischenschichten 9a. Die Schraube 7a weist einen lang gestreckten Grundkörper auf, der als Abstandshalter 10a dient.
-
Nachteilig hierbei ist, dass durch den Einbau der Schraube 7a auf der Leiterplatte 2a der zu verwendende Bauraum auf der Leiterplatte 2a erheblich eingeschrankt wird.
-
2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung 1a für ubereinander angeordnete Leiterplatten 2a, 3a in einem zweiteilig ausgebildeten Elektronikgehäuse mit Gehauseboden 4a und Gehäusedeckel 5a. Dabei ist sowohl die Leiterplatte 2a als auch die Leiterplatte 3a über eine Schraube 7a am Gehäusedeckel 5a fixiert, die durch beide Leiterplatten 2a, 3a geführt ist und somit auch als Abstandshalter 10a dient. Zwischen den Leiterplatten 2a, 3a und dem Gehäusedeckel 5a befinden sich thermische Zwischenschichten 9a, 9b, wobei die Zwischenschicht 9a nicht definiert ausgebildet ist, da keine spezielle Fixierung der Leiterplatte 2a am Gehäusedeckel 5a erfolgte.
-
3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung übereinander angeordneter Leiterplatten 2a, 3a in einem zweiteilig ausgebildeten Elektronikgehäuse mit Gehauseboden 4a und Gehäusedeckel 5a. Sowohl die Leiterplatte 2a als auch die Leiterplatte 3a sind durch gleichformig ausgebildete Schrauben 6a, 7a am Gehausedeckel 5a befestigt. Um eine definierte thermische Zwischenschicht 9a, 9b zwischen den Leiterplatten 2a, 3a und dem Gehausedeckel 5a zu ermöglichen, sind im Gehäusedeckel 5a Fuhrungsstutzen 11a fur die Schrauben 6a, 7a ausgeformt.
-
Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass die Leiterplatten 2a, 3a nacheinander in das Elektronikgehause eingelegt und verschraubt werden müssen und dass zusatzlich eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten 2a, 3a geschaffen werden muss.
-
4 zeigt in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems 1, fur ubereinander angeordnete Leiterplatten 2, 3 in einem vorzugsweise zweiteilig ausgeformten Elektronikgehause mit Gehauseboden 4 und Gehäusedeckel 5. Das vorzugsweise mindestens zweiteilig ausgebildete Befestigungssystem 1 weist ein starres Befestigungsmittel 6 wie zum Beispiel eine Schraube und ein federndes, vorzugsweise aus einem thermisch und elektrisch leitenden Material ausgebildetes Befestigungsmittel 7 wie zum Beispiel eine Blechfeder auf. Das starre Befestigungsmittel 6 fixiert vorzugsweise die Leiterplatte 2, die dem Gehauseboden 4 am nächsten liegt, am Gehausedeckel 5. Das federnde Befestigungsmittel 7 ist vorzugsweise einteilig ausgeformt und weist einen federartig ausgebildeten Bereich 8 und einen als Abstandshalter dienenden Bereich 9 auf. Durch die Funktion des Abstandshalters wird eine definierte thermische Zwischenschicht 10 zwischen Leiterplatte 2 und Gehäusedeckel 5 ausgebildet. Durch die Anpresskraft der Federwirkung des federnden Befestigungsmittels 7 wird auch eine definierte thermische Zwischenschicht 11 zwischen der Leiterplatte 3 und dem Gehausedeckel 5 geschaffen.
-
5 zeigt in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Befestigungssystems 1 für übereinander angeordnete Leiterplatten 2, 3 in einem vorzugsweise zweiteilig ausgeformten Elektronikgehause mit Gehäuseboden 4 und Gehausedeckel 5. 5 zeigt als neuen Aspekt, dass die zwischen Leiterplatte 2 und Gehausedeckel 5 angeordnete thermische Zwischenschicht 10 durch die Ausformung des Abstandshalters 9, 9' des federnden Befestigungsmittels 7 um die Zwischenschicht 10' erweitert werden kann, wenn besondere Bedingungen im Elektronikgehäuse dies erfordern.
-
6 zeigt in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemaßen Befestigungssystems 1 in einem Elektronikgehause. Das federnde Befestigungsmittel 7 weist einen U-formigen Mittelbereich 12 mit zwei parallel zueinander verlaufenden Seitenschenkeln 13 und einem Basisschenkel 14 auf. An die Seitenschenkel 13 sind L-formige Bereiche 15, 16 an den U-förmigen Mittelbereich 12 angeformt. Dabei dienen die parallel zur Gehäusedeckelseitenwand 17 verlaufenden Schenkel 18, 19 der L-förmigen Bereiche 15, 16 als Abstandshalter. Die quer zur Gehäusedeckelseitenwand 17 und damit parallel zu den Leiterplatten 2, 3 verlaufenden Schenkel 20, 21 ermöglichen die elektrische Verbindung zwischen den ubereinander angeordneten Leiterplatten 2, 3. Vorzugsweise kann eine Leiterplattenhalterung 22 an den Schenkel 18 angeformt sein, die vorzugsweise U-formig ausgebildet ist und die Leiterputte 3 fest positioniert.
-
7 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Elektronikgehause mit erfindungsgemäßem Befestigungssystem 1 nach 6. Dargestellt ist der Gehauseboden 4 sowie der Gehäusedeckel 5 des Elektronikgehauses mit übereinander angeordneten Leiterplatten 2, 3, die durch die federnden Befestigungsmittel 7 aneinander positioniert werden.
-
8 zeigt in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Befestigungssystems 1. Das vorzugsweise mindestens zweiteilig ausgebildete Befestigungssystem 1 weist einen federndes Befestigungsmittel 7, das als Elastomer-Feder ausgebildet ist, und ein starres Befestigungsmittel 6 auf, das als Halterung fur die Elastomer-Feder dient. Das federnde Befestigungsmittel 7 ist vorzugsweise blockartig ausgeformt, wobei die Eckelemente des Blocks entfernt wurden, um die Positionierung der Elastomer-Feder in der Halterung bzw. an der Leiterplatte 6 zu vereinfachen. Die Blockober- bzw. unterseite weist somit eine lippenartige Ausbildung 23 auf, die das Einfuhren des Blocks in die Halterung erleichtert.
-
9 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Elektronikgehause mit Befestigungssystem nach 8. Dargestellt ist der Gehauseboden 4 sowie der Gehäusedeckel 5 des Elektronikgehauses mit ubereinander angeordneten Leiterplatten 2, 3. Das erfindungsgemäße Befestigungssystem 1 ist hier als blockartige Elastomer-Feder mit Halterung ausgebildet, die als starres Befestigungsmittel dient und die die feste Positionierung der Feder 7 ermoglicht.
-
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft ein Befestigungssystem 1 fur übereinander angeordnete Leiterplatten 2, 3 in einem Elektronikgehause, das eine spannungsfreie Lagerung der Leiterplatten 2, 3 ermöglicht, dabei aber definierte Warmeübergangsbereiche ausbildet und das wenig Bauraum auf der Leiterplatte benötigt. Sie eignet sich insbesondere fur den Automobilbereich.
