DE102012207790A1 - Electrical circuitry for e.g. electrical window lifter of motor car, has switching device that is designed as heat-conducting and electrically insulating component, arranged on circuit board, and integrated in casting material - Google Patents

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Abstract

The electrical circuitry (10) has a power semiconductor switching device (12) for switching the electric current. The switching device is designed as heat-conducting and electrically insulating component. The switching device is arranged on a circuit board (14) and the switching device and circuit board are integrated into outer casting material (16) containing casting resin. Several ribs (18) are formed on outer casting material.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Schalteinrichtung zur Schaltung von elektrischen Strömen. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung der elektrischen Schaltungseinheit in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to an electrical circuit unit for a motor vehicle with a switching device for switching electric currents. Furthermore, the invention relates to a use of the electrical circuit unit in a motor vehicle.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass in der Kraftfahrzeugelektrik elektrische Schaltungseinheiten verwendet werden, die elektrische Ströme schalten. Hierbei werden die Schaltungseinheiten auf entsprechenden Sockeln oder Haltern angeordnet. Beispielsweise ist in DE 196 38 971 A1 ein Relaissockel offenbart. Darüber hinaus ist in DE 198 04 390 A1 eine Anbringanordnung für ein Relais beschrieben.It is known in the prior art that electrical circuit units which switch electrical currents are used in the motor vehicle electrical system. In this case, the circuit units are arranged on corresponding sockets or holders. For example, in DE 196 38 971 A1 a relay socket revealed. In addition, in DE 198 04 390 A1 a mounting arrangement for a relay described.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Handhabung von elektrischen Schaltungseinheiten für Kraftfahrzeuge zu verbessern, wobei die elektrischen Schaltungseinheiten möglich robust sein sollen und die Herstellung der Schaltungseinheiten kostengünstig sein soll.Based on this prior art, the object of the invention is to improve the handling of electrical circuit units for motor vehicles, the electrical circuit units should be possible robust and the production of the circuit units should be inexpensive.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektrische Schaltungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Schalteinrichtung zur Schaltung von elektrischen Strömen, das dadurch weitergebildet wird, dass die Schalteinrichtung in eine wärmeleitende und elektrisch isolierende, und insbesondere ausgehärtete, Vergussmasse eingegossen ist.This object is achieved by an electrical circuit unit for a motor vehicle with a switching device for switching electrical currents, which is further developed in that the switching device is cast in a thermally conductive and electrically insulating, and in particular cured, potting compound.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass die Schalteinrichtung in einer ausgehärteten Vergussmasse angeordnet sowie fixiert vergossen ist, wobei die Vergussmasse eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und gleichzeitig elektrisch isolierend ausgebildet ist. Dadurch wird eine gute Wärmeableitung des beispielsweise als Schalteinrichtung vorgesehenen Leistungshalbleiters zur Schaltung von elektrischen Strömen erreicht, wodurch aufgrund der ausgehärteten Vergussmasse keine weiteren Fixierungseinrichtungen oder Fixierungsmaßnahmen für die Schalteinrichtung vorgesehen sind, da durch die Vergussmasse ein massiver Formkörper ausgebildet ist, der gleichzeitig auch als Gehäusekörper ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Leistungshalbleiter für die Schaltungseinheit auf einer Leiterplatte anordnet, wobei die Leiterplatte zusammen mit dem Leistungshalbleiter (als Schalteinrichtung) in die massive Vergussmasse eingegossen ist.The invention is based on the idea that the switching device is arranged in a hardened potting compound and potted fixed, wherein the potting compound has a high thermal conductivity and is simultaneously formed electrically insulating. This achieves good heat dissipation of the power semiconductor, which is provided, for example, as a switching device, for switching electric currents, whereby no further fixing devices or fixing measures for the switching device are provided due to the hardened potting compound, since a massive molded body is formed by the potting compound, which at the same time also takes the form of a housing body is. For example, the power semiconductor for the circuit unit is arranged on a printed circuit board, wherein the circuit board is cast together with the power semiconductor (as a switching device) in the massive potting compound.

Dazu ist in einer Weiterbildung der elektrischen Schaltungseinheit vorgesehen, dass durch die Vergussmasse ein Kapselgehäuse oder ein Gehäuseblock bzw. ein Gehäuseformkörper für die elektrische Schaltungseinheit ausgebildet ist. Insbesondere wird dadurch erreicht, dass die Schaltungseinheit gehäusefrei, d.h. ohne einen Innenraum umgebenden Gehäusebehälter ausgebildet oder bereitgestellt wird, da durch den vergossenen Gehäusekörper gleichzeitig ein Formkörper der elektrischen Schaltungseinheit ohne weitere äußere Gehäuseaufnahme ausgebildet ist. Hierdurch wird eine elektrische Schaltungseinheit ohne äußeres Umgehäuse oder Schutzgehäuse bereitgestellt, da durch die ausgehärtete Vergussmasse die im Inneren angeordnete Schalteinrichtung eingehäust ist. Hierbei wird die elektrische Schaltungseinheit ohne äußere Gehäuseummantelung für die Vergussmasse bereitgestellt. Darüber hinaus wird durch die ausgehärtete Vergussmasse als Gehäusekörper aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit die Wärme der Schalteinrichtung, beispielsweise Leistungshalbleiter, nach außen abgeleitet.For this purpose, it is provided in a development of the electrical circuit unit that is formed by the potting compound, a capsule housing or a housing block or a housing molding for the electrical circuit unit. In particular, it is achieved that the circuit unit is housing-free, i. is formed or provided without a housing container surrounding the interior, since at the same time a molded body of the electrical circuit unit without further outer housing receptacle is formed by the molded housing body. As a result, an electrical circuit unit is provided without outer housing or protective housing, since the internally disposed switching device is housed by the cured potting compound. Here, the electrical circuit unit is provided without outer housing casing for the potting compound. In addition, due to the good heat conductivity, the heat of the switching device, for example power semiconductors, is dissipated to the outside by the hardened potting compound as the housing body.

Darüber hinaus ist in einer Ausgestaltung weiter vorgesehen, dass die Vergussmasse an ihrer Außenseite wenigstens eine oder mehrere nach außen weisende Rippen, insbesondere Kühlrippen oder Vorsprünge, aufweist, wobei die wenigstens eine oder mehrere Rippen oder Vorsprünge durch die Vergussmasse gebildet sind. Durch die Ausformung von Rippen bzw. Kühlrippen durch die Vergussmasse wird eine verbesserte Kühlung des gesamten Vergussmassenkörpers erreicht, wodurch auch die Temperatur des Wärme erzeugenden Leistungshalbleiters (als Schalteinrichtung) abgesetzt wird. Im Rahmen der Erfindung kann die ausgehärtete Vergussmasse zusammen mit den Kühlrippen eine beliebige oder gewünschte sowie angepasste Gehäuseform aufweisen.In addition, in one embodiment it is further provided that the potting compound has on its outside at least one or more outwardly directed ribs, in particular cooling ribs or projections, wherein the at least one or more ribs or projections are formed by the potting compound. By the formation of ribs or cooling fins by the potting compound improved cooling of the entire Vergussmassenkörpers is achieved, whereby the temperature of the heat generating power semiconductor (as a switching device) is discontinued. In the context of the invention, the hardened potting compound together with the cooling fins may have any desired or desired and adapted housing shape.

Außerdem ist es bevorzugt, dass die Schalteinrichtung ohne Grundplatte, die gemäß dem Stand der Technik für eine Leiterplatte mit Schalteinrichtung vorgesehen ist, in die Vergussmasse eingegossen ist.Moreover, it is preferred that the switching device without base plate, which is provided according to the prior art for a printed circuit board with switching device, is cast into the potting compound.

Eine günstige Ausbildung der elektrischen Schalteinrichtung zeichnet sich überdies dadurch aus, dass die Schalteinrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung und die Leiterplatte zusammen in der Vergussmasse eingegossen sind.A favorable design of the electrical switching device is also characterized by the fact that the switching device is arranged on a printed circuit board, wherein the switching device and the printed circuit board are cast together in the potting compound.

Dazu ist vorteilhafterweise weiter vorgesehen, dass die Schalteinrichtung als Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung bzw. als Leistungshalbleiter ausgebildet ist.For this purpose, it is further advantageously provided that the switching device is designed as a power semiconductor switching device or as a power semiconductor.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Vergussmasse ein Gießharz oder eine Gießharzmischung ist, wobei insbesondere das Gießharz oder die Gießharzmischung wärmeleitende Füllstoffe enthält, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse erhöht wird oder ist. Beispielsweise ist unter der Bezeichnung RAKU PUR® eine bevorzugte und geeignete Vergussmasse bekannt, die für die erfindungsgemäße Schaltungseinheit eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Hierbei besteht die Vergussmasse aus einem gießbaren Zweikomponentensystem auf der Basis von Polyurethan (PUR) mit einer gefüllten Komponente A und einem Isocyanathärter B. In particular, it is preferred if the potting compound is a casting resin or a casting resin mixture, wherein in particular the casting resin or the casting resin mixture contains heat-conductive fillers, whereby the heat conductivity of the potting compound is or is increased. For example, under the name RAKU PUR ® one preferred and suitable potting compound is known, which can be used for the circuit unit according to the invention of a motor vehicle. In this case, the potting compound consists of a castable two-component system based on polyurethane (PUR) with a filled component A and an isocyanate hardener B.

Darüber hinaus zeichnet sich die Vergussmasse auch dadurch aus, dass sie elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist.In addition, the potting compound is also distinguished by the fact that it has electrically insulating properties.

Des Weiteren ist es gemäß einer Ausführungsform der elektrischen Schalteinheit vorgesehen, dass Steckverbindungen für die Schalteinrichtung im Inneren der Vergussmasse vorgesehen sind, wobei die Steckverbindungen mit der Schalteinrichtung verbunden sind und wobei die aus der Vergussmasse herausragenden Steckverbindungen durch die ausgehärtete Vergussmasse fixiert sind.Furthermore, it is provided according to an embodiment of the electrical switching unit, that plug connections are provided for the switching device in the interior of the potting compound, wherein the connectors are connected to the switching device and wherein the protruding from the potting compound are fixed by the cured potting compound.

Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer elektrischen Schaltungseinheit in einem Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Schaltungseinheit wie voranstehend beschrieben ausgebildet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen ausdrücklich verwiesen.Furthermore, the object is achieved by the use of an electrical circuit unit in a motor vehicle, wherein the electrical circuit unit is formed as described above. To avoid repetition, reference is expressly made to the above statements.

Insbesondere wird die Schaltungseinheit bei einem Kraftfahrzeug mit elektrischen Einrichtungen eingesetzt, bei denen vorzugsweise hohe Ströme durch die elektrische Schaltungseinheit geschaltet werden. Insbesondere wird die Schaltungseinheit für elektrische Fensterheber, Scheinwerfer sowie Heizungen der Autoscheiben eingesetzt.In particular, the circuit unit is used in a motor vehicle with electrical devices in which preferably high currents are switched by the electrical circuit unit. In particular, the circuit unit for electric windows, headlights and heaters of the car windows is used.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen wird. Es zeigt:The invention will be described below without limiting the general inventive concept using exemplary embodiments with reference to the drawing, reference being expressly made to the drawing with respect to all in the text unspecified details of the invention. It shows:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungseinheit. 1 schematically a perspective view of an electrical circuit unit according to the invention.

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine elektrische Schaltungseinheit 10 für ein Kraftfahrzeug, wobei im Inneren der Schaltungseinheit 10 eine Leiterplatte 12 mit einem Leistungshalbleiter 14 als Schalteinrichtung zur Schaltung von elektrischen Strömen angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde von der Einzeichnung von Leiterbahnen auf der Leiterplatte 12 abgesehen. Der Leistungshalbleiter 14 ist über entsprechende Verbindungen mit den Leiterbahnen der Leiterplatte 12 verbunden. 1 shows a perspective view of an electrical circuit unit 10 for a motor vehicle, being inside the circuit unit 10 a circuit board 12 with a power semiconductor 14 is arranged as a switching device for switching electric currents. For clarity, the drawing of traces on the circuit board 12 apart. The power semiconductor 14 is via appropriate connections with the tracks of the circuit board 12 connected.

Die Leiterplatte 12 zusammen mit dem Leistungshalbleiter 14 ist in einem aus Vergussmasse hergestellten Gehäuseblock 16 eingegossen und fixiert, wobei der durch Vergussmasse gebildete Gehäuseblock 16 eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Zusätzlich ist die den Gehäuseblock 16 bildende Vergussmasse elektrisch isolierend.The circuit board 12 together with the power semiconductor 14 is in a housing block made of potting compound 16 poured and fixed, wherein the housing block formed by potting compound 16 has a good thermal conductivity. In addition, the housing block 16 forming potting compound electrically insulating.

Auf der Oberseite des Gehäuseblocks 16 sind rippenartige Vorsprünge bzw. Kühlrippen 18 ausgebildet, wobei die Kühlrippen 18 und der Gehäuseblock 16 einstoffig ausgebildet sind, da durch die Vergussmasse sowohl der Gehäuseblock 16 als auch die Kühlrippen 18 ausgebildet sind.On top of the housing block 16 are rib-like projections or cooling fins 18 formed, with the cooling fins 18 and the housing block 16 einstoffig are formed, as by the potting compound both the housing block 16 as well as the cooling fins 18 are formed.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, weitere Ausgestaltungen des Gehäuseblocks 16 und von Kühleinrichtungen oder dergleichen vorzusehen, wobei insbesondere der Gehäuseblock 16 und die Kühlrippen 18 aus demselben Werkstoff, z.B. Gießharz, hergestellt sind. Hierdurch ergibt sich eine einstoffige Ausbildung des Gehäuseblocks 16 und der Kühlrippen 18 durch die verwendete Vergussmasse.In the context of the invention, it is possible further embodiments of the housing block 16 and of cooling devices or the like, wherein in particular the housing block 16 and the cooling fins 18 made of the same material, eg cast resin. This results in a one-body design of the housing block 16 and the cooling fins 18 through the potting compound used.

Darüber hinaus ist die Leiterplatte 12 mit Steckverbindungen 20.1, 20.2 verbunden, wobei die Steckverbindungen 20.1, 20.2 aus dem Gehäuseblock 16 hinausragen. Die Steckverbindungen 20.1, 20.2 sowie gegebenenfalls weitere Kontaktanschlüsse, die mit der Leiterplatte 12 verbunden sind, ragen aus dem Gehäuseblock 16 hinaus, um den Leistungshalbleiter 14 mit weiteren elektrischen Einrichtungen zu verbinden. Durch die ausgehärtete Vergussmasse für den Gehäuseblock 16 sind die Steckverbindungen 20.1, 20.2 fixiert.In addition, the circuit board 12 with plug connections 20.1 . 20.2 connected, with the connectors 20.1 . 20.2 from the housing block 16 protrude. The plug connections 20.1 . 20.2 and optionally further contact connections with the printed circuit board 12 are connected, protrude from the housing block 16 out to the power semiconductor 14 to connect with other electrical devices. Due to the hardened potting compound for the housing block 16 are the connectors 20.1 . 20.2 fixed.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
elektrische Schaltungseinheit electrical circuit unit
1212
Leiterplatte circuit board
1414
Leistungshalbleiter Power semiconductor
1616
Gehäuseblock housing block
1818
Kühlrippen cooling fins
20.1, 20.220.1, 20.2
Steckverbindung connector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19638971 A1 [0002] DE 19638971 A1 [0002]
  • DE 19804390 A1 [0002] DE 19804390 A1 [0002]

Claims (9)

Elektrische Schaltungseinheit (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer Schalteinrichtung (12) zur Schaltung von elektrischen Strömen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) in eine wärmeleitende und elektrisch isolierende, und insbesondere ausgehärtete, Vergussmasse (16) eingegossen ist.Electrical circuit unit ( 10 ) for a motor vehicle with a switching device ( 12 ) for switching electrical currents, characterized in that the switching device ( 12 ) in a thermally conductive and electrically insulating, and in particular cured, potting compound ( 16 ) is poured. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vergussmasse (16) ein Kapselgehäuse oder ein Gehäuseblock für die elektrische Schaltungseinheit (10) ausgebildet ist.Electrical circuit unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that by the potting compound ( 16 ) a capsule housing or a housing block for the electrical circuit unit ( 10 ) is trained. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (16) an ihrer Außenseite wenigstens eine oder mehrere nach außen weisende Rippen (18), insbesondere Kühlrippen (18), aufweist, wobei die wenigstens eine oder mehrere Rippen (18) durch die Vergussmasse gebildet sind.Electrical circuit unit ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the potting compound ( 16 ) on its outside at least one or more outwardly facing ribs ( 18 ), in particular cooling ribs ( 18 ), wherein the at least one or more ribs ( 18 ) are formed by the potting compound. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung ohne Grundplatte in die Vergussmasse eingegossen ist.Electrical circuit unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device is cast without base plate in the potting compound. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) auf einer Leiterplatte (14) angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung (12) und die Leiterplatte (14) zusammen in der Vergussmasse (16) eingegossen sind.Electrical circuit unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switching device ( 12 ) on a printed circuit board ( 14 ), wherein the switching device ( 12 ) and the printed circuit board ( 14 ) together in the potting compound ( 16 ) are poured. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) als Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung (12) ausgebildet ist.Electrical circuit unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the switching device ( 12 ) as power semiconductor switching device ( 12 ) is trained. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (16) ein Gießharz oder eine Gießharzmischung ist, wobei insbesondere das Gießharz oder die Gießharzmischung wärmeleitende Füllstoffe enthalten.Electrical circuit unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the potting compound ( 16 ) is a casting resin or a casting resin mixture, wherein in particular the casting resin or the casting resin mixture contain heat-conductive fillers. Elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Steckverbindungen (20.1, 20.2) für die Schalteinrichtung (12) vorgesehen sind, wobei die Steckverbindungen (20.1, 20.2) mit der Schalteinrichtung (12) verbunden sind und wobei die aus der Vergussmasse (16) herausragenden Steckverbindungen (20.1, 20.2) durch die ausgehärtete Vergussmasse (16) fixiert sind. Electrical circuit unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that connectors ( 20.1 . 20.2 ) for the switching device ( 12 ) are provided, wherein the connectors ( 20.1 . 20.2 ) with the switching device ( 12 ) and wherein the from the potting compound ( 16 ) outstanding connectors ( 20.1 . 20.2 ) by the hardened potting compound ( 16 ) are fixed. Verwendung einer elektrischen Schaltungseinheit (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.Use of an electrical circuit unit ( 10 ) in a motor vehicle, wherein the electrical circuit unit ( 10 ) is designed according to one of claims 1 to 8.
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