DE102011113929A1 - Electromechanical circuit structure for use as rack for e.g. LED in automotive environment, has deriving device deriving heat dissipated from electrical component that is contacted with injection molding casing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schaltungsaufbau gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Hauptansprüche.The invention relates to a circuit structure according to the respective preamble of the main claims.
Seit Jahrzehnten gehen die Entwicklungstrends zu feineren Leiterbahnenstrukturen mit engerer Bestückung auf bedruckten oder kaschierten und geätzten Leiterplatten, gegebenenfalls unter Einsatz von elektronischen Halbleiter-Bauelementen höherer Leistung. Letztere bedingen, die mit der höheren Verlustleistung anwachsende Wärmeentwicklung abführen zu müssen, um einen Leistungs- oder gar Funktionsverlust infolge Parameteränderungen aufgrund überhitzter Sperrschichttemperaturen möglichst zu vermeiden. Das ist besonders kritisch etwa bei Sensorschaltungen für die Fahrzeugtechnik, bei denen die Bauelemente in gegen Umgebungseinflüsse hermetisch abgeschlossenen, kleinvolumigen Kunststoffgehäusen, zumal oft unter erhöhten Umgebungstemperaturen, betrieben werden. Zumindest muss dann zusätzlicher Raum für eine Montage von kritisch wärmeentwickelnden Bauelementen auf großvolumigen Kühlkörpern bereitgestellt werden, deren Wirkung aber gerade in geschlossenen Kunststoffgehäusen mangels Konvektion doch nur beschränkt ist; und zusätzliches Einbauvolumen wird für die mechanische Sicherung der Kühlkörpermassen gegen die Auswirkung mechanischer Betriebsbeanspruchungen erforderlich, um einen Schaltungsausfall infolge schwingungsbedingten Kontakt- und Leitungsbruches oder gar eines Abreißen der Kühlkörperhalterung zuverlässig ausschließen zu können. Neben diesem betriebstechnischen ist auch ein fertigungstechnischer Gesichtspunkt von praktischer Bedeutung: Für eine zuverlässige Lötverbindung sollten die miteinander zu verlötenden Teile vorübergehend gleiche Temperatur aufweisen. Die Löttemperatur ist aber kritisch hoch für viele elektronische Halbleiter-Bauelemente, zumal bei einer modernen SMD-Bestückung; und bei großvolumigen Bauelemententrägern wie Stanzgittern ist aufgrund der Wärmeableitung die erforderliche Dauer des Wärmeeintrags bis zum Erreichen der Löttemperatur an der Bestückungsstelle zusätzlich kritisch. So kommt es, dass manches Bauelement thermisch vorbelastet in den rauen Betrieb geht, wodurch die Funktionszuverlässigkeit der Schaltung schon a priori verringert ist.For decades, development trends have been towards finer circuit patterns with tighter placement on printed or laminated and etched circuit boards, optionally with the use of higher power electronic semiconductor devices. The latter necessitate dissipating the heat generation which increases with the higher power loss, in order to avoid as far as possible a loss of performance or even loss of function as a result of parameter changes due to overheated junction temperatures. This is particularly critical, for example, in sensor circuits for vehicle technology, in which the components are operated in hermetically sealed, small-volume plastic housings, especially under elevated ambient temperatures. At least then additional space must be provided for a mounting of critical heat-generating components on large-volume heat sinks, but whose effect is limited but only in closed plastic housings for lack of convection; and additional installation volume is required for the mechanical protection of the heatsink masses against the effect of mechanical operating stresses to reliably exclude a circuit failure due to vibration induced contact and line breakage or even tearing off the heatsink holder. In addition to this operational technical and manufacturing aspect is of practical importance: For a reliable solder joint, the parts to be soldered should have temporarily the same temperature. However, the soldering temperature is critically high for many electronic semiconductor devices, especially with modern SMD equipment; and in large-volume component carriers such as lead frames is due to the heat dissipation, the required duration of the heat input until reaching the soldering temperature at the assembly point additionally critical. So it happens that some component thermally biased goes into the rough operation, whereby the functional reliability of the circuit is already reduced a priori.
In Erkenntnis solcher eingangs erörterter Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, einen elektromechanischen Schaltungsaufbau anzugeben, der sich bei kostengünstigen Bestückungsgegebenheiten durch verbessertes Wärmemanagement auszeichnet und dadurch insbesondere zu Betrieb in mechanisch hoch beanspruchbaren, hermetisch geschlossenen kleinvolumigen Kunststoffgehäusen eignet.In recognition of such initially discussed circumstances, the present invention is based on the technical problem of specifying an electromechanical circuit structure which is distinguished by improved thermal management in the case of cost-effective equipment conditions and is therefore suitable in particular for operation in hermetically sealed, small-volume plastic housings which are mechanically highly stressable.
Die Aufgabe ist durch die Kombination der im jeweiligen Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst. Danach führt es zu einem besonders großflächigen und entsprechend wirksamen Auffächern und Ableiten der von einem Bauelement ausgehenden Verlustwärme, wenn der Wärmefluss über das Gehäuse gespreizt wird, indem das kritische Bauelement wärmeleitend mit dem aus elektrisch isolierendem aber möglichst gut wärmeleitendem Material spritzgegossenen Gehäuse kontaktiert ist.The problem is solved by the combination of the essential features specified in the main claim. Thereafter, it leads to a particularly large-scale and correspondingly effective fanning and dissipating the loss of heat emanating from a component when the heat flow is spread over the housing by the critical component is thermally conductive contacted with the injection-molded from electrically insulating but as good as possible thermally conductive material housing.
Unter dem Spritzgussgehäuse ist in vorliegendem Zusammenhang auch ein z. B. topfförmiges Gehäuseteil zu verstehen, das durch ein anderes Gehäuseteil oder schlicht durch einen Deckel zum Gehäuse vervollständigt beziehungsweise geschlossen wird. Das elektrisch isolierende aber wärmeleitende und mechanisch widerstandsfähige Gehäuse-Spritzgussmaterial, etwa PBT oder dergleichen gut spritzgussformbares Polyester beziehungsweise ein Polymer wie PA, kann durch Additive eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit unter Beibehalten seiner elektrischen Isolationseigenschaften erfahren. Eine unebene und dadurch vergrößerte Außenmantelfläche des Gehäuses fördert die Wärmeabgabe an das umgebende Medium, etwa an Luft oder an einen Kühlfluidkreislauf.Under the injection molded housing in the present context, a z. B. cup-shaped housing part to understand that is completed or closed by another housing part or simply by a cover to the housing. The electrically insulating but thermally conductive and mechanically resistant housing injection molding material, such as PBT or the like good injection moldable polyester or a polymer such as PA, can be improved by additives to experience thermal conductivity while maintaining its electrical insulation properties. An uneven and thus enlarged outer surface of the housing promotes the heat transfer to the surrounding medium, such as air or a cooling fluid circuit.
Damit der Wärmeübergang vom Bauelement auf das wärmeableitende Gehäuse möglichst großflächig erfolgt, ist es zweckmäßig, längs der Gehäuseinnenmantelfläche oder in der Gehäusewandung verlaufend – bezüglich der für die elektrischer Funktionalität erforderlichen Stromdichte – elektrisch überdimensionierte, also im Querschnitt vergleichsweise sehr großvolumige Leiterstrukturen bereitzustellen, zu denen das Bauelement wärmeleitend kontaktiert ist; womit dieser Vergleich voluminöser Leiterstrukturen sich auf die oben erörterten feinen Leiterbahnen der gängigen Schaltungsplatinen bezieht. Diese Lösung stellt somit eine radikale Abkehr vom Technologietrend immer feinerer Leiterbahnenstrukturen mit Aufnahme von Leistungshalbleitern auf voluminösen Kühlkörpern dar. Entsprechend vereinfacht, verkleinert und verbilligt sich durch Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung der elektromechanische Schaltungsaufbau, und die Funktionstüchtigkeit beziehungsweise -dauer der Halbleiter-Bauelemente wird sogar signifikant verbessert.So that the heat transfer from the component to the heat-dissipating housing takes place over a large area, it is expedient, along the Gehäuseinnenmantelfläche or in the housing running - with respect to the current density required for the electrical functionality - electrically oversized, so in cross section comparatively very large volume conductor structures provide, to which Component is contacted thermally conductive; Thus, this comparison of bulky conductor structures refers to the above-discussed fine traces of common circuit boards. This solution thus represents a radical departure from the trend in technology of ever finer interconnect structures with the inclusion of power semiconductors on voluminous heat sinks. Accordingly, by using the solution according to the invention, the electromechanical circuit structure is simplified, reduced and rendered more functional and the functionality or duration of the semiconductor components even becomes significant improved.
Als die im Querschnitt großvolumigen Leiterstrukturen können im Mehrkomponentenspritzguss in das Gehäuse eingeformte elektrisch leitende Kunststoffbahnen eingesetzt werden, wie sie in unserem Patent
Technologisch weniger anspruchsvoll und hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit vorteilhafter ist es, wenigstens ein, die Leiterstruktur wiedergebendes, vergleichsweise dickes Stanzgitter im Zuge der Spritzgussausformung des Gehäuses einzufassen oder einzugießen; mit, in als solcher Weise bekannten, am Stanzgitter ausgebildeten Schneidklemmen oder Löchern zur Montage von bedrahteten Bauelementen und mit in Steckerkörben endenden Stiften. Für Hochstromanschlüsse sind zusätzliche Schraubverbindungen zweckmäßig.Technologically less demanding and advantageous in terms of thermal conductivity, at least one, the conductor structure to enclose or pour in a reproducing, comparatively thick stamped grid in the course of the injection molding of the housing; with, in such known manner, formed on the lead frame cutting clamps or holes for mounting of wired components and ending in plug baskets pins. For high current connections additional screw connections are appropriate.
Im Interesse einer flexiblen Schaltungsauslegung sind wenigstens zwei im Wesentlichen in zueinander parallelen Ebenen in die Gehäuse-Innenwand eingefasste solche Stanzgitter vorgesehen. Von denen ist das eine, vorteilhaft wiederum zweiteilig, aus kostengünstigen Kupferlegierungen wie CuSn2 oder CuZn37 geformt, geometrisch ausgelegt zum Anschluss etwa eines SMD-Transistors; und wenigstens ein weiteres Gitter, bestehend vorzugsweise aus relaxionsoptimiertem CuNiSi, weist Öffnungen zum Einpressen von gesondert erstellten und bestückten kleinen Schaltungsplatinen auf.In the interest of a flexible circuit design, at least two punched grids bordered in substantially parallel planes in the housing inner wall are provided. Of these, one is, in turn advantageously in two parts, formed from cost-effective copper alloys such as CuSn 2 or CuZn 37, geometrically designed to connect, for example, an SMD transistor; and at least one further grating, preferably consisting of relaxation-optimized CuNiSi, has openings for pressing in separately prepared and populated small circuit boards.
Zum Vermeiden von Löttemperaturbeanspruchungen werden unbedrahtete Bauelemente zweckmäßigerweise mit Leitklebern an vom Einguss freigesparte Bereiche der Stanzgitter elektrisch und mechanisch angeschlossen. Das erleichtert auch die Handhabung beim Bestücken der Schaltung direkt in das Gehäuse hinein.In order to avoid soldering temperature stresses, non-wired components are expediently electrically and mechanically connected with conductive adhesives to areas of the stamped grid that are left free from the sprue. This also facilitates handling when loading the circuit directly into the housing.
Verfahrenstechnisch noch zweckmäßiger ist es, beim Spritzguss des Gehäuses entsprechend der Leiterstruktur der Schaltung verlaufend in die Gehäusewandung eingesenkte Nuten freizusparen oder darauf Kanäle erhaben einzudeichen, in die dann relativ dicke Stränge von Leitlack oder dergleichen Leitpaste als elektrischer und wärmetechnischer Leiter eingespritzt oder sonstwie eingebracht werden können. Das führt bei denkbar geringen Fertigungskosten zu geometrisch exakt gegeneinander abgegrenzten, also zuverlässig isolierten Leitungsverläufen und ist schaltungstechnisch insbesondere dort unkritisch, wo es auf hohe Genauigkeit und Konstanz des Leitungswiderstandes nicht ankommt. Dabei brauchen nur diejenigen von standardmäßig komplexeren Verläufen der Nuten beziehungsweise Kanäle gefüllt zu werden, die für eine aktuelle von mehreren so vorbereiteten Schaltungsvarianten benötigt werden. Wo diese Verläufe nicht bis zu ihrem oberen Rand mit Leitmaterial gefüllt sind, eröffnen sich problemlose isolierte Kreuzungsverläufe durch Aufbringen einfacher Draht- oder Stanzgitter-Stücke. Die können etwa eine Unterbrechung in einem derartigen Verlauf oder die Distanz zwischen einander benachbarten Verläufen überbrücken, indem sie dazu einfach mit ihren beiderseits abgewinkelt verlaufenden Enden in die Leitpaste, zumal in mit Leitpaste gefüllte Sacklöcher, eingedrückt werden.From a procedural point of view it is even more expedient to free grooves embedded in the housing wall during injection molding of the housing or to project channels elevated into them, into which relatively thick strands of conductive ink or similar conductive paste can be injected or otherwise introduced as electrical and thermal conductors , This leads to extremely low production costs to geometrically exactly against each other delimited, so reliable insulated cable runs and circuit technology is especially critical where it does not depend on high accuracy and consistency of line resistance. In this case, only those of standard more complex gradients of the grooves or channels need to be filled, which are needed for a current of several prepared circuit variants. Where these courses are not filled to their upper edge with conductive material, problem-free isolated intersection curves open up by applying simple wire or punched grid pieces. For example, they can bridge an interruption in such a course or the distance between adjacent courses by simply being pressed into the conducting paste with their ends running at an angle on both sides, especially in blind holes filled with conductive paste.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, Leitpasten mit Klebereigenschaften, also elektrische Leitkleber, etwa auf der Basis von kupfer- oder silberhaltigem Epoxyd oder Polyamid, einzusetzen. Die haften besonders zuverlässig im Nut- oder Kanalgrund; und Bauelemente, die mit ihren Anschlüssen vor dem Aushärten des Leitklebers in diesen eingedrückt werden, sind dadurch ohne besonderen Aufwand gleich mechanisch und elektrisch zuverlässig an die wärmespreizende Leiterstruktur längs der Innenmantelfläche des Gehäuses angeschlossen. Zum Anschluss bedrahteter Bauelemente sind mit Leitkleber gefüllte Sacklöcher zweckmäßig. Insbesondere für die Montage kleiner Bauteile ist andererseits ein dünnflüssiger Leitkleber zu bevorzugen, oder sogar Leitlack oder -tinte mit Additiven auf Basis von Edelmetall, Metall oder Kohlenstoff (vorzugsweise in Nanotechnologie) zum Verbessern der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit dieses dann nur dünn aufgetragenen Leitermaterials.It is particularly advantageous in this context, conductive pastes with adhesive properties, so electrical conductive adhesive, such as based on copper or silver-containing epoxy or polyamide, use. The adhere particularly reliable in the groove or channel bottom; and components that are pressed with their connections before curing of the conductive adhesive in this, are connected without any effort equal mechanically and electrically reliable to the heat-spreading conductor structure along the inner circumferential surface of the housing. To connect wired components are filled with conductive adhesive blind holes appropriate. On the other hand, especially for the assembly of small components, a low-viscosity conductive adhesive is preferred, or even conductive ink or ink with additives based on precious metal, metal or carbon (preferably in nanotechnology) to improve the electrical and thermal conductivity of this then only thinly applied conductor material.
Gemäß einer besonders wirksamen Weiterbildung der Erfindung ist das Spritzgussgehäuse wenigstens zweischalig ausgebildet, mit in ein vorgeformtes Außengehäuse eingespritztem Innengehäuse oder mit einem vom Außengehäuse umspritzten, vorgeformten Innengehäuse. Dabei ist das Innengehäuse mit möglichst dünner Wandstärke ausgelegt, um bei vor allem elektrisch isolierendem Spritzgussmaterial die mittels der Leiterstruktur längs der Gehäuseinnenwandfläche großflächig aufgefächerte Verlustwarme möglichst gut an die Wärmesenke in Form des großflächig anliegenden Außengehäuses zu übertragen. Das besteht aus gut wärmeleitendem Spritzgussmaterial bei vorzugsweise gegenüber dem Innengehäuse wesentlich größerer Wandstärke, also größerem Wandungs-Volumen. Eine Wellen, Rippen- oder Pfeilergeometrie auf der Außenmantelfläche des Innengehäuses und komplementär auf der Innenmantelfläche des Außengehäuses fördert infolge Kontaktflächenvergrößerung den Wärmeübergang von der Leiterstruktur über das Innengehäuse zur Wärmesenke in Form des Außengehäuses. Eine vergleichbar strukturierte Geometrie dessen Außenmantelfläche fördert die konvektive Wärmeweitergabe an das umgebende Fluid. Wenn das Material des Außengehäuses auch elektrisch leitend ist, wie im Falle eines auf PA basierenden Spritzgussmaterials, geht mit der Funktion als Wärmesenke auch eine wünschenswerte elektromagnetische Abschirmwirkung für die elektrische Schaltung im Gehäuseinneren einher.According to a particularly effective development of the invention, the injection-molded housing is formed at least two shells, with injected into a preformed outer housing inner housing or with a molded from the outer housing, preformed inner housing. In this case, the inner housing is designed with the thinnest possible wall thickness in order to transfer as much as possible to the heat sink in the form of the large-area outer casing, especially in the case of electrically insulating injection-molded material, by means of the conductor structure along the housing inner wall surface. This consists of good heat-conducting injection molding material with a wall thickness which is substantially greater than that of the inner housing, ie a larger wall volume. A wave, rib or pillar geometry on the outer circumferential surface of the inner housing and complementary on the inner circumferential surface of the outer housing promotes contact surface enlargement, the heat transfer from the conductor structure via the inner housing to the heat sink in the form of the outer housing. A comparably structured geometry whose outer circumferential surface promotes the convective heat transfer to the surrounding fluid. If the material of the outer casing is also electrically conductive, as in the case of a PA-based injection molding material, the function as a heat sink is accompanied by a desirable electromagnetic shielding effect for the electrical circuit inside the housing.
Das mit den Bauelementen bestückte Innengehäuse kann abschließend mit Isolierlack oder mit Thermo- oder Duroplast ausgespritzt oder ganz vergossen werden, um bei dadurch nach erhöhter mechanischer Stabilität einen zusätzlichen Schutz gegen Umwelteinflüsse wie insbesondere Feuchtigkeit zu erzielen.The equipped with the components inner housing can finally be sprayed with insulating varnish or with thermosetting or thermosetting plastic or completely shed, thereby achieving an additional protection against environmental influences such as moisture in particular by increased mechanical stability.
Wenn einzelne Profile wie etwa Pfeiler auf der Innenmantelfläche des Außengehäuses die Wandung des Innengehäuses örtlich ganz durchdringen, dann können deren Stirnenden zu wärmeleitender aber erforderlichenfalls elektrisch isolierender Aufnahme von Bauelementen ausgelegt sein, um deren Verlustwärme unter Umgehen des schlechter wärmeleitenden inneren Gehäuses unmittelbar in das Außengehäuse abzuführen. Diese Aufnahme kann je nach der Art des Bauelementes etwa materialschlüssig mittels Klebers und kraftschlüssig mittels Schrauben oder Klemmhilfen wie Biegefedern erfolgen. Letztere können an solchen Profilen angespritzt sein, im Falle eines Stanzgitters auch durch davon abgebogene Blechstreifen realisiert sein. If individual profiles such as pillars on the inner circumferential surface of the outer housing locally penetrate the wall of the inner housing, then the front ends can be designed for heat-conducting but, if necessary, electrically insulating recording of components to dissipate their heat loss directly bypassing the poorer heat-conducting inner housing in the outer housing , This recording can be done depending on the nature of the component as material fit by means of adhesive and non-positively by means of screws or clamping aids such as bending springs. The latter can be injection-molded on such profiles, in the case of a stamped grid also be realized by it bent sheet metal strips.
Schutz wird auch für Herstellungsverfahren zum Erstellen des beschriebenen Schaltungsaufbaus begehrt. Anwendung findet ein solcher Schaltungsaufbau jedenfalls im Automotive-Umfeld, etwa als Baugruppenträger für Scheinwerfer und andere Leuchten (zumal jeweils mit LED-Bestückung), Wechselrichter und Verstärker, aber auch für Schalt- und dergleichen Module wie Umkehrbrücken, insbesondere für Module in Ausstattung mit IGBT-, Transistor-, Dioden- oder Hallsensor-Bauelementen.Protection is also sought after for manufacturing processes for creating the described circuitry. In any case, such a circuit design is used in the automotive environment, for example as a subrack for headlights and other lights (especially each with LED equipment), inverters and amplifiers, but also for switching and the like modules such as reversing bridges, especially for modules equipped with IGBT , Transistor, diode or Hall sensor devices.
Weitere Abwandlungen und zusätzliche Alternativen zur erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich deren Vorteilen, aus nachstehender Beschreibung eines in der einzigen Figur der Zeichnung in abgebrochener Darstellung unmaßstäblich vergrößert auf das Funktionswesentliche abstrahiert skizzierten, schematischen Realisierungsbeispiel es zum Ausführen der Erfindung.Further modifications and additional alternatives to the inventive solution will become apparent from the other claims and, with regard to the advantages thereof, from the following description of an enlarged scale in the single figure of the drawing in aborted representation on the functional essentials outlined sketched, schematic implementation example for carrying out the invention.
Der skizzierte Längsschnitt durch einen elektromechanischen Schaltungsaufbau
Die Stärke der Wandung
Die Ableitung der Verlustwärme aus dem Bauelement
Über die vergleichsweise massiven Stanzgitter
Auch eine dritte Elektrode
Für ein großflächiges Aufspreizen der von einem elektrischen Bauelement
Solch ein die elektrische Leiterstruktur
Das Leitmaterial ist vorzugsweise für thermisches Aushärten unter Konvektion bei Raumtemperatur ausgelegt, eventuell gefördert durch ultraviolette oder infrarote Bestrahlung beziehungsweise durch Thermosintern. Zu bevorzugen ist ein Aushärte – beziehungsweise Trocknungsprozess bei Temperaturen unterhalb 250°C, insbesondere zwischen Raumtemperatur und 180°C. Dazu lässt sich das so genannte Niedertemperatur-Sintern einsetzen, aber auch eine chemische beziehungsweise physikalische Oxydations- oder Trocknungs-Reaktion.The conductive material is preferably designed for thermal curing under convection at room temperature, possibly promoted by ultraviolet or infrared radiation or by thermal sintering. A curing or drying process at temperatures below 250 ° C., in particular between room temperature and 180 ° C., is to be preferred. For this purpose, the so-called low-temperature sintering can be used, but also a chemical or physical oxidation or drying reaction.
Stattdessen oder zusätzlich zu derartigen Leitmaterialien können auch Stanzgitter
Die Leiterstruktur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1111
- Schaltungsaufbaucircuit design
- 1212
-
Bauelement (auf
14 )Component (on14 ) - 1313
- Gehäusecasing
- 1414
-
Leiterstrukturen (aus
22 ,23 )Ladder structures (out22 .23 ) - 1515
-
Profilierungen (auf
13 )Profiles (on13 ) - 1616
-
Außenmantelfläche (von
13 )Outer jacket surface (from13 ) - 1717
-
Wandung (von
13 )Wall (from13 ) - 1818
-
Innenmantelfläche (von
17.2 )Inner circumferential surface (from17.2 ) - 1919
-
Pfeiler (auf
18 , durch13.1 )Pillar (up18 , by13.1 ) - 2020
-
Stirn (von
19 , innerhalb13.1 )Forehead (from19 , within13.1 ) - 2121
-
Elektroden (
21.3 –21.5 von12 , auf14 )Electrodes (21.3 -21.5 from12 , on14 ) - 2222
- Leitkleber (auch Leitlack oder -tinte)Conductive adhesive (also conductive ink or ink)
- 2323
-
Stanzgitter (
23.3 ,23.4 )Punching grid (23.3 .23.4 ) - 2424
-
Innenwandfläche (von
13 )Inner wall surface (from13 ) - 2525
-
Nut (in
24 , mit22 )Groove (in24 , With22 ) - x.1x.1
- Innen-...Inside-...
- x.2x.2
- Außen-...Outside-...
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016203125A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Audi Ag | Electromechanical switching device |
DE102018108410A1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Lisa Dräxlmaier GmbH | ELECTRICAL COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD |
US20210282234A1 (en) * | 2015-06-15 | 2021-09-09 | J.W. Speaker Corporation | Lens heating systems and methods for an led lighting system |
DE102021132731A1 (en) | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Connaught Electronics Ltd. | Housing for an electronic circuit |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0650315A2 (en) * | 1993-10-23 | 1995-04-26 | Leonische Drahtwerke AG | Electric control apparatus, especially for installation in a vehicle |
DE19601649A1 (en) * | 1996-01-18 | 1997-07-24 | Telefunken Microelectron | Electronic component heat extracting apparatus for e.g. electronics of motor vehicle |
DE19707757A1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-08-27 | Siemens Ag | Switching device e.g. for automobile airbag |
US6180045B1 (en) * | 1998-05-20 | 2001-01-30 | Delco Electronics Corporation | Method of forming an overmolded electronic assembly |
DE10048680C1 (en) | 2000-09-30 | 2002-04-25 | Oechsler Ag | Electrical bus bar is one-piece extrusion object of bearer body and conducting strip with metallisation on exposed ends of extrusion profile embedded in bearer body |
DE10065857A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-18 | Siemens Ag | Heat dissipation arrangement for plastic housings for electronic units has increased thermal conductivity area(s) produced during multiple component injection molding or by molding insert |
US20040022031A1 (en) * | 2002-05-15 | 2004-02-05 | Bel Fuse, Inc. | Overmolded device with contoured surface |
US20060012034A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Hitachi, Ltd. | Engine control circuit device |
DE102004042488A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Siemens Ag | Electrical assembly |
DE102006018457A1 (en) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Denso Corp., Kariya | Electronic circuit apparatus, e.g. engine electronic control unit, used to control operation of electrical devices at vehicle, comprises casing that is molded to seal part of connector and whole of circuit board and component in resin |
-
2011
- 2011-09-21 DE DE102011113929.3A patent/DE102011113929B4/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0650315A2 (en) * | 1993-10-23 | 1995-04-26 | Leonische Drahtwerke AG | Electric control apparatus, especially for installation in a vehicle |
DE19601649A1 (en) * | 1996-01-18 | 1997-07-24 | Telefunken Microelectron | Electronic component heat extracting apparatus for e.g. electronics of motor vehicle |
DE19707757A1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-08-27 | Siemens Ag | Switching device e.g. for automobile airbag |
US6180045B1 (en) * | 1998-05-20 | 2001-01-30 | Delco Electronics Corporation | Method of forming an overmolded electronic assembly |
DE10048680C1 (en) | 2000-09-30 | 2002-04-25 | Oechsler Ag | Electrical bus bar is one-piece extrusion object of bearer body and conducting strip with metallisation on exposed ends of extrusion profile embedded in bearer body |
DE10065857A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-18 | Siemens Ag | Heat dissipation arrangement for plastic housings for electronic units has increased thermal conductivity area(s) produced during multiple component injection molding or by molding insert |
US20040022031A1 (en) * | 2002-05-15 | 2004-02-05 | Bel Fuse, Inc. | Overmolded device with contoured surface |
US20060012034A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Hitachi, Ltd. | Engine control circuit device |
DE102004042488A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Siemens Ag | Electrical assembly |
DE102006018457A1 (en) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Denso Corp., Kariya | Electronic circuit apparatus, e.g. engine electronic control unit, used to control operation of electrical devices at vehicle, comprises casing that is molded to seal part of connector and whole of circuit board and component in resin |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210282234A1 (en) * | 2015-06-15 | 2021-09-09 | J.W. Speaker Corporation | Lens heating systems and methods for an led lighting system |
DE102016203125A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Audi Ag | Electromechanical switching device |
WO2017144195A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Audi Ag | Electromechanical switch device |
DE102016203125B4 (en) | 2016-02-26 | 2019-03-28 | Audi Ag | Electrical system for a motor vehicle with an electromechanical switching device and a holding device and motor vehicle with it |
DE102018108410A1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Lisa Dräxlmaier GmbH | ELECTRICAL COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD |
DE102018108410B4 (en) * | 2018-04-10 | 2020-08-20 | Lisa Dräxlmaier GmbH | ELECTRICAL COMPONENT AND MANUFACTURING PROCESS |
DE102021132731A1 (en) | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Connaught Electronics Ltd. | Housing for an electronic circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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