DE102012203281A1 - Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul, mit einer Treibereinrichtung und einer Elektronikplatine hierin - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Treibereinrichtung offenbart, die in einem Gehäuse mit einem ersten Unterteil und einem ersten Oberteil eine erste Elektronikplatine aufweist. Diese liegt auf Auflageelementen des ersten Unterteils auf, wobei von dem ersten Unterteil federnde Positionierelemente wegstehen, die die Elektronikplatine mittels Federkraft auf den Auflageelementen fixieren. Zusätzlich kann eine Aufsatzeinrichtung mit einem eigenen Gehäuse auf der Treibereinrichtung angeordnet sein. Das Gehäuse weist ebenfalls ein zweites Unterteil auf, worin eine zweite Elektronikplatine angeordnet ist, die auf zweiten Auflageelementen des zweiten Unterteils aufliegt. Von diesem stehen wiederum federnde Positionierelemente wegstehen, die die zweite Elektronikplatine mittels Federkraft auf den zweiten Auflageelementen fixieren

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Treibereinrichtung, die in einem Gehäuse eine erste Elektronikplatine aufweist, wobei das Gehäuse einen erstes Unterteil, einen Gehäuserahmen, und ein erstes Oberteil, einen Gehäusedeckel, aufweist. Auf der Treibereinrichtung ist bevorzugt eine Aufsatzeinrichtung angeordnet, die ein zweites Unterteil und ein mit dem zweiten Unterteil verbundenes zweites Oberteil aufweist, wobei in der Aufsatzeinrichtung eine zweite Elektronikplatine angeordnet ist. Eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2011 004 491 A1 bekannt.
  • Eine weitere Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul ist aus der DE 10 2008 057 831 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist die Treiberleiterplatte im Gehäuse mittels einer Anzahl von Befestigungselementen lateral beweglich vorgesehen. Die Befestigungselemente sind von Befestigungsschrauben gebildet. Soll eine solche bekannte Schaltungsanordnung beispielhaft mit mindestens einem Glasfaserkabel kombiniert werden, so ist auf dem Gehäusedeckel eine Aufsatzeinrichtung zu befestigen, wobei die genannten Befestigungsschrauben verlängert sein müssen, um die Aufsatzeinrichtung mit dem Gehäusedeckel zu verschrauben.
  • Wenn innerhalb einer derartigen Treibereinrichtung und bevorzugt zusätzlich in einer Aufsatzeinrichtung die zugeordnete Elektronikplatine montiert werden soll, ist es fachüblich Schnapp-Rast-Verbindungen hierfür vorzusehen, ggf. kombiniert mit einer im Anschluss vorzusehenden Schraubverbindung der jeweiligen Elektronikplatine mit Treibereinrichtung und ggf. der Aufsatzeinrichtung, vorzugsweise mit deren zugeordneten Unterteil. Bei der Montage der Elektronikplatine kann es durch die kurzzeitig einwirkenden Kräfte der Schnapp-Rast-Verbindung zur Beschädigung oder schlimmer zu einer nicht unmittelbar erkennbaren Vorschädigung von auf dieser Elektronikplatine angeordneten Bauelementen kommen.
  • In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die jeweilige Elektronikplatine mechanisch fixiert ist ohne dass bei der Montage kurzfristig auftretenden Kräfte auf sie einwirken.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung weist in einer ersten Ausgestaltung mindestens ein Leistungshalbleitermodul, bevorzugt aber auch eine Mehrzahl aneinander gereihter oder anderweitig gruppierter Leistungshalbleitermodule auf. Diesem mindestens einen Leistungshalbleitermodul ist eine Treibereinrichtung zugeordnet und bevorzugt auf der Oberseite des Leistungshalbleitermoduls bzw. der Leistungshalbleitermodule angeordnet. Diese Treibereinrichtung weist ein Gehäuse mit einem ersten Unterteil und einem ersten Oberteil auf. Grundsätzlich kann bei jeglichem hier und im Folgenden genannten Gehäuse das Unterteil und das Oberteil einstückig ausgebildet sein. In dem Gehäuse der Treibereinrichtung ist eine erste Elektronikplatine angeordnet. Diese erste Elektronikplatine dient fachüblich der Versorgung des Leistungshalbleitermoduls mit Steuersignalen und weist häufig auch weitere Funktionalität, insbesondere Überwachungsfunktionalität, auf.
  • Die erste Elektronikplatine liegt hierbei auf ersten Auflageelementen des ersten Unterteils auf und wird von dem Gehäuse der Treibereinrichtung vorzugsweise bis auf die Seite zum Leistungshalbleitermodul hin allseitig umschlossen. Weiterhin weist das ersten Unterteil federnde Positionierelemente auf, die von diesem frei gestellt sind und somit von ihm wegstehen. Mittels von diesen Positionierelementen aufgebrachter Federkräfte wird die Elektronikplatine auf den Auflageelementen fixieren. Wesentlich hierbei ist, dass es sich erfindungsgemäß um keine Schnapp-Rast-Verbindung der ersten Elektronikplatine mit dem ersten Unterteil handelt, sondern um eine Klemmung bzw. Klemmverbindung, ohne dass hierbei eine Rastung im fachüblichen Sinn vorliegt.
  • Es kann bevorzugt oder notwendig sein die erste Elektronikplatine noch mittels mindestens einer Schraubverbindung zusätzlich zu fixieren. Eine derartige zusätzliche Fixierung kann die eigentliche Klemmung nicht ersetzen, da diese insbesondere bei der Montage der Anordnung notwendige Haltekräfte aufbringt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung weist in einer zweiten Ausgestaltung ebenfalls ein Leistungshalbleitermodul oder eine Mehrzahl von Leistungshalbleitermodulen und eine Treiberschaltung auf. Zusätzlich weist diese Ausgestaltung noch eine Aufsatzeinrichtung auf, die ein Gehäuse aus einem zweiten Unterteil und ein mit dem zweiten Unterteil verbundenen zweiten Oberteil aufweist. In der Aufsatzeinrichtung ist eine zweite Elektronikplatine angeordnet ist, die in Analogie zur ersten Ausgestaltung auf zweiten Auflageelementen des zweiten Unterteils aufliegt und wobei von dem zweiten Unterteil federnde zweite Positionierelemente wegstehen, die die zweite Elektronikplatine mittels von ihnen erzeugten Federkräften auf den zweiten Auflageelementen fixieren.
  • In beiden genannten Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Paar Positionierelemente vorgesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Elektronikplatine angeordnet sind und deren Federkräfte somit auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Elektronikplatine einwirken.
  • Ebenso ist es jeweils vorteilhaft, wenn die Positionierelemente Flächenabschnitte parallel zur Normalen der zugeordneten Elektronikplatine und dieser zugewandt aufweisen und somit die Federkräfte der Positionierelemente ausschließlich orthogonal zur Normalen der zugeordneten Elektronikplatine auf diese einwirken.
  • Weiterhin kann es für beide Ausgestaltungen vorteilhaft sein, wenn die Positionierelemente in Richtung der Normalen der zugeordneten Elektronikplatine von dem zugeordneten Unterteil hin wegstehen. Diese Positionierelemente können vorteilhafterweise auf ihrer der zugeordneten Elektronikplatine zugewandten Seite jeweils eine Phase aufweisen, wobei diese Phase fachüblich ausschließlich der Montage dient und hierüber keine Klemmkräfte ausgeübt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Positionierelemente auf ihrer der zugeordneten Elektronikplatine zugewandten Seite jeweils eine Einbuchtung aufweisen.
  • Bei der zweiten Ausgestaltung der Anordnung weist die zweite Elektronikplatine vorzugsweise eine Anschlusseinrichtung für mindestens ein Glasfaserkabel und eine Schaltungseinrichtung zur Umwandlung optischer Lichtsignale in elektrische Signale auf. Die Schaltungseinrichtung weist beispielhaft einen Empfänger für die optischen Lichtsignale auf, die dann in elektrische Signale umgewandelt werden.
  • An der in der Aufsatzeinrichtung vorgesehenen zweiten Elektronikplatine ist vorzugsweise mindestens eine Ausgangsanschlußeinrichtung für elektrische Signale angebracht. Die mindestens eine Ausgangsanschlußeinrichtung ist mit der im Gehäuse der Treibereinrichtung vorgesehenen zweiten Elektronikplatine zusammengeschaltet. Zu diesem Zwecke kann die Aufsatzeinrichtung mindestens eine Aussparung aufweisen, in der die eine oder mehrere Anschlusseinrichtung angeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, dass sie die jeweilige Elektronikplatine gegen kurzeitig einwirkende Kräfte während der Montage und ebenso gegen Schock- und Vibrationsbelastungen während des Betriebs schützt.
  • Weitere Erläuterung der Erfindung vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung oder von Teilen hiervon.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Aufsatzeinrichtung, mit drei nebeneinander angeordneten Leistungshalbleitermodulen und einer gemeinsamen Treibereinrichtung.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht durch eine Aufsatzeinrichtung ohne zweites Oberteil.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 mit einer Aufsatzeinrichtung 16, mit drei nebeneinander angeordneten Leistungshalbleitermodulen 12 und einer gemeinsamen Treibereinrichtung 14. Die Leistungshalbleitermodule 12 weisen hierbei an ihren Schmalseiten Lastanschlusseinrichtungen 128 zur externen elektrischen Verbindung auf.
  • Die gemeinsame Treibereinrichtung 14 weist ein zweiteiliges Gehäuse 18 mit einem ersten Unterteil 40 und einem ersten Oberteil 50 auf. Das erste Oberteil 50 weist an seiner Oberseite erste Verbindungseinrichtungen 56 zur Verbindung mit einer Aufsatzeinrichtung 16 auf, die hierzu zweite Verbindungseinrichtungen 66 aufweist. Fachüblich sind diese Verbindungseinrichtungen 56, 66 als Schnapp-Rast-Verbindungen ausgebildet.
  • Von der Aufsatzeinrichtung 16 ist hier nur ein zweites Unterteil 60 des Gehäuses 38 mit einer darin angeordneten zweiten Elektronikplatine 22 dargestellt. Auf dieser zweiten Elektronikplatine 22 sind neben typischen nicht dargestellten elektronischen Bauelementen auch Anschlusseinrichtungen 220, 222, 224 angeordnet. Hierbei handelt es sich um eine Ausgangsanschlusseinrichtung 220 zur Verbindung mit einer ersten Elektronikplatine 22, vgl. 2, der Treiberschaltung 14. Weiterhin sind eine Eingangsanschlusseinrichtung 224 für optische Signale, wie auch eine Eingangsanschlusseinrichtung 222 für elektronische Signale auf der zweiten Elektronikplatine 22 angeordnet.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung 10, wie sie beispielhaft einem Schnitt entlang A-A gemäß 1 ausgebildet sein kann. In dieser Anordnung sind beide erfindungsgemäße Ausführungsformen gleichzeitig dargestellt.
  • Dargestellt ist ein Leistungshalbleitermodul 12 mit einem Substrat 120 und hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen 122. Diese sind schaltungsgerecht mittels interner Verbindungseinrichtungen 124, fachüblich als Bondverbindungen ausgebildet, miteinander bzw. mit Leiterbahnen des Substrats 120 verbunden. Zur externen Lastverbindung weist das Leistungshalbleitermodul Lastanschlusseinrichtungen 128 auf, die vom Substrat 120 nach außen führen.
  • Zur Steuerverbindung, oder für Überwachungsfunktionen wie beispielhaft Temperarturüberwachung, sind ebenso fachüblich Kontaktfedern 126 dargestellt, die von Leiterbahnen des Substrats 120 aus dem Leistungshalbleitermodul 12 herausreichen und der Verbindung zur Treibereinrichtung 14 dienen.
  • Eine derartige Treibereinrichtung 14 ist oberhalb des Leistungshalbleitermoduls 12 angeordnet. Diese Treibereinrichtung 14 weist ein Gehäuse 18, bestehend aus einem ersten Unterteil 40 und einem ersten Oberteil 50 auf. Das erste Unterteil 40 weist weiterhin erste Auflageelemente 42 auf, auf denen eine erste Elektronikplatine 20 angeordnet ist. Um diese erste Elektronikplatine 20 auf dieser Position zu fixieren sind erste federnd ausgestaltete Positionierelemente 44 vorgesehen. Diese sind Teil des ersten Unterteils 40, sind von diesem freigestellt und ragen in Richtung der ersten Elektronikplatine 20 von dem ersten Unterteil 40 weg.
  • Die ersten Positionierelemente 44 üben eine seitliche Klemmkraft auf die erste Elektronikplatine 20 aus. Die Klemmkraft wirkt somit orthogonal zur Normalen N1 der ersten Elektronikplatine 20 auf diese ein. Bei der Montage der ersten Elektronikplatine 20 werden die ersten Positionierelemente 44 seitlich weggedrückt und legen sich bei Erreichen der Endlage mit Kontaktflächen seitlich an die erste Elektronikplatine 20 an. Wesentlich hierbei ist, dass keine Rastung, wie bei Schnapp-Rast-Verbindungen nach dem Stand der Technik, sondern ein Klemmung erzielt wird. Die Klemmung weist gegenüber der Rastung insbesondere bei der Montage den Vorteil auf, dass keine kurzzeitige Stoßbelastung der ersten Elektronikplatine 20 auftritt, die zu Vorschädigung oder Beschädigung von auf der ersten Elektronikplatine 20 angeordneten Bauelementen 200 führen kann.
  • Auf der Treibereinrichtung 14 ist hier noch eine optionale Aufsatzeinrichtung 16 vorgesehen, die beispielhaft dazu dienen kann die Funktionalität der Treibereinrichtung 14 zu erweitern. Es ist bekannt, die Steuersignale zur Treibereinrichtung 14 bzw. deren erster Elektronikplatine 20 als elektrische Signale auszubilden. Mittels der Aufsatzeinrichtung 16 kann beispielhaft die Funktionalität einer optischen Schnittstelle nachgerüstet werden. Grundsätzlich sind hier allerdings verschiedenartigste Erweiterungen vorstellbar.
  • Die Aufsatzeinrichtung 16 weist ihrerseits wiederum ein Gehäuse 38 und eine darin angeordnete zweite Elektronikplatine 22 auf. Das Gehäuse 38 besteht hier aus einem zweiten Unterteil 60 und einem zweiten Oberteil 70. In dem zweiten Unterteil 60 und von diesem umschlossen ist die zweite Elektronikplatine 22 vorgesehen. Zu deren Fixierung weist das zweite Unterteil 60 zweite Auflageelemente 62 und zweite Positionierelemente 64 auf, die jeweils Funktional identisch mit denjenigen der Treibereinrichtung 14 ausgebildet sind.
  • Die zweite Elektronikplatine 22 weist grundsätzlich die gleichen Elemente auf, wie sie entsprechend zu 1 für die dortige zweite Elektronikplatine 20 genannt sind. Zum externen Anschluss der Anschlusseinrichtungen, beispielsweise der Ausgangsanschlusseinrichtung 220 zur Verbindung der zweiten Elektronikplatine 22 mit der ersten Elektronikplatine 20 der Treibereinrichtung 14, weist das Gehäuse 38 in seinem zweiten Oberteil 70 eine Ausnehmung 72 auf, durch den die Ausgangsanschlusseinrichtung 220 teilweise hindurch ragt.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht durch eine Aufsatzeinrichtung 16, wobei das Gehäuse 38 nur mit zweitem Unterteil 60 und ohne zweites Oberteil dargestellt ist. Das zweite Unterteil 60 weist eine Mehrzahl von zweiten Auflageelementen 62 auf. Hierbei dienen einige dieser zweiten Auflageelemente 62 einer zusätzlichen Fixierung der zweiten Leiterplatte 22 mittels Schraubverbindungen. Dazu weist die zweite Elektronikplatine Löcher 24 auf, die fluchtend zu zugeordneten Sacklöchern der zweiten Auflageelemente 62 vorgesehen sind.
  • Die primäre Klemmkraft zur Fixierung der zweiten Elektronikplatine 22 auf den zweiten Auflageelementen 62 wird durch die zweiten Positionierelemente 64 ausgebildet, die hier paarweise gegenüberliegen bezogen auf die zweite Elektronikplatine 22 angeordnet sind. Diese zweiten Positionierelemente 64 sind hier wie auch die zweiten Auflageelemente 62 einstückig mit dem zweiten Unterteil 60 des Gehäuses 38 Aufsatzeinrichtung 16 ausgebildet.
  • Die zweiten Positionierelemente 64 weisen jeweils einen federnden Abschnitt 644, einen Flächenabschnitt 640 zum Kontakt mit dem Rand der zweiten Elektronikplatine 22 und vorzugsweise eine Phase 642 auf. Die Phase 642 dient während der Montag der zweiten Elektronikplatine 22 in dem zweiten Unterteil 60 zur einfachen Auslenkung der zweiten Positionierelemente 64 aus ihrer Ruhelage.
  • Nach dieser Auslenkung und sobald die zweite Elektronikplatine 22 auf den zweiten Auflageelementen 62 zu liegen kommt drücken die Flächenabschnitte 642 auf den Rand der zweiten Elektronikplatine 22 und klemmen diese an ihrer Position. Hierbei haben die Phasen 642 der zweiten Positionierelemente 64 keinen Kontakt zur zweiten Elektronikplatine 22. Bei dieser Montage entstehen im Gegensatz zu Schnapp-Rast-Verbindungen keine kurzzeitig auftretenden Kräfte auf die zweite Elektronikplatine 22.
  • Die Klemmkräfte wirken durch die beschriebene Ausgestaltung der zweiten Positionierelemente 64 orthogonal zur Flächennormalen N2 der zweiten Elektronikplatine 22 auf diese ein.
  • Die hier zu 3 beschriebene Funktionalität ebenso wie die beschriebenen Vorteile gelten natürlich ebenso für erfindungsgemäß ausgebildete Treibereinrichtungen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011004491 A1 [0001]
    • DE 102008057831 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Anordnung (10) mit einem Leistungshalbleitermodul (12) und mit einer Treibereinrichtung (14), die in einem Gehäuse (18) mit einem ersten Unterteil (40) und einem ersten Oberteil (50) eine erste Elektronikplatine (20) aufweist, die auf ersten Auflageelementen (42) des ersten Unterteils (40) aufliegt, wobei von dem ersten Unterteil (40) federnde Positionierelemente (44) wegstehen, die die Elektronikplatine (20) mittels Federkraft auf den Auflageelementen (42) fixieren.
  2. Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul (12) und mit einer Treibereinrichtung (14), die in einem Gehäuse (18) mit einem ersten Unterteil (40) und einem ersten Oberteil (50) eine erste Elektronikplatine (20) aufweist, wobei auf der Treibereinrichtung (14) eine Aufsatzeinrichtung (16) mit einem eigenen Gehäuse (38) angeordnet ist, das ein zweites Unterteil (60) und ein mit dem zweiten Unterteil (60) verbundenes zweites Oberteil (70) aufweist, wobei in der Aufsatzeinrichtung (16) eine zweite Elektronikplatine (22) angeordnet ist, die auf zweiten Auflageelementen (62) des zweiten Unterteils (60) aufliegt und wobei von dem zweiten Unterteil (60) federnde zweite Positionierelemente (64) wegstehen, die die zweite Elektronikplatine (22) mittels Federkraft auf den zweiten Auflageelementen (62) fixieren.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Paar Positionierelemente (44, 64) vorgesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) angeordnet sind und deren Federkräfte somit auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) einwirken.
  4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionierelemente (44, 64) Flächenabschnitt (640) parallel zur Normalen (N1, N2) der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) und dieser zugewandt aufweisen und somit die Federkräfte der Positionierelemente (44, 64) ausschließlich orthogonal zur Normalen (N1, N2) der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) auf diese Elektronikplatine (20, 22) einwirken.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionierelemente (44, 64) in Richtung der Normalen (N1, N2) der zugeordneten Elektronikplatine von dem zugeordneten Unterteil (40, 60) hin wegstehen.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Positionierelemente (44, 64) auf ihrer der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) zugewandten Seite jeweils eine Phase (642) aufweisen.
  7. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Positionierelemente (44, 64) auf ihrer der zugeordneten Elektronikplatine (20, 22) zugewandten Seite jeweils eine Einbuchtung aufweisen.
  8. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die zweite Elektronikplatine (22) eine Eingangsanschlusseinrichtung (224) für mindestens ein Glasfaserkabel und eine Schaltungseinrichtung zur Umwandlung optischer Lichtsignale in elektrische Signale aufweist.
  9. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die zweite Elektronikplatine (22) eine Ausgangsanschlusseinrichtung (220) für elektrische Signale zur Verbindung der zweiten Elektronikplatine (22) mit der ersten Elektronikplatine (20) aufweist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Aufsatzeinrichtung (16) in ihrem zweites Oberteil (70) mindestens eine Aussparung (72) für eine Eingangsanschlusseinrichtung (222) und/oder eine Ausgangsanschlusseinrichtung (220) aufweist.
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