DE102013111067A1

DE102013111067A1 - Elektronische Schaltung

Info

Publication number: DE102013111067A1
Application number: DE201310111067
Authority: DE
Inventors: Frédéric Laure; Mathieu Pozza
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend eine erste Leiterplatte (1) mit elektronischen Bauteilen (4) und eine zweite Leiterplatte (2) mit elektronischen Bauteilen (4), wobei die Leiterplatten (1, 2) parallel zu ihren Hauptflächen oder in einem Winkel zueinander neben- oder übereinander angeordnet sind. Die Schaltung soll bei sehr kompakter Bauweise einfach und preisgünstig zu fertigen sein. Dies wird dadurch erreicht, dass die Leiterplatten (1, 2) an einer Platte (3) aus Wärme ableitendem Material befestigt sind, die zwischen den Leiterplatten (1, 2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend eine erste Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen und eine zweite Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen, wobei die Leiterplatten parallel zu ihren Hauptflächen oder in einem Winkel zueinander neben- oder übereinander angeordnet sind.
Solche Schaltungen sind an sich bekannt. Sie können intelligente Schaltungen und/ oder Regler umfassen und werden z.B. für elektrische Antriebe genutzt. Besonders im Kraftfahrzeugbau sind beengte Platzverhältnisse zu berücksichtigen, so dass die Antriebe einschließlich der Schaltung bei vergleichsweise hoher Leistung sehr kompakt gebaut sein müssen. Dies bedingt, dass die erforderlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile der Schaltung nicht auf einer einzigen Leiterplatte platziert sein können, sondern dass die Bauteile auf mehrere vergleichsweise kleine Leiterplatten aufgeteilt sein müssen. Diese kleinen Leiterplatten müssen zumindest teilweise untereinander elektrisch verbunden sein und bei parallelen Hauptflächen neben- beziehungsweise untereinander in einem engen Raum angeordnet sein. Gleichzeitig müssen einige der Bauteile mit einer Wärmesenke verbunden sein, um eine Überhitzung der Bauteile zu verhindern. Die Leiterplatte mit den Wärme erzeugenden Bauteilen muss dann mit einer Seite zumindest teilweise auf der Wärmesenke aufliegen. Dies erschwert den kompakten Aufbau der Schaltung weiter.
Weiterhin muss die Schaltung relativ zueinander und gegebenenfalls auf der Wärmesenke positioniert und fixiert sein. Hierfür sind Rahmen bekannt, an denen die Leiterplatten befestigt sind und die zusammen mit diesen z.B. in ein Gehäuse eingesetzt sind. Ein solcher Rahmen ist z.B. in der DE 10 2011 054 818 A1 oder der DE 100 48 377 A1 beschrieben. Der Rahmen ist relativ aufwendig sowie wenig universell und benötigt zusätzlichen Platz.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen elektrischen Antrieb für eine Lenkhilfe und/ oder automatische Einparkhilfe eines Kraftfahrzeugs.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die einschließlich einer Wärmesenke bei sehr kompakter Bauweise einfach und preisgünstig zu fertigen ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Leiterplatten sind an einer Platte aus Wärme ableitendem Material befestigt sind, die zwischen den Leiterplatten angeordnet ist. Die Schaltung ist auf mindestens zwei Leiterplatten verteilt, die eine entsprechend kleine Hauptflächen aufweisen und bei verschiedenen Anforderungen in der preislich und technisch optimalen Technik hergestellt werden können. Die Schaltung kann insgesamt sehr flach gehalten sein, das heißt, ihre Ausdehnung senkrecht zu den Hauptflächen der Leiterplatten ist sehr klein und lediglich durch die dicken der Leiterplatten und der Platte sowie eine Bauhöhe der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile bestimmt. Die Höhe der Schaltung kann also auf einfache Weise minimiert werden. Damit kann auch ein Bauraum von Vorrichtungen, in die die Schaltung zu integrieren ist, verkleinert werden. Insgesamt wird also einer allgemeinen Forderung nach einer möglichst kompakten Vorrichtung Rechnung getragen. Gleichzeitig wird von den Bauteilen erzeugte Wärme sicher von diesen weg geleitet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind auf mindestens einer Hauptfläche der Platte Stege und/oder Stützen angeordnet, die Flächen der Leiterplatten, von denen Wärme abzuleiten ist, zugeordnet sind. Dies ermöglicht es, die Leiterplatten beidseitig mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zu bestücken, die dann in die Freiräume zwischen den Stegen beziehungsweise Stützen hineinragen. Auf diese Weise können die Hauptflächen der Leiterplatten kleiner dimensioniert sein, so dass in Abhängigkeit von den Gegebenheiten ein vorhandener, also vorgegebener Bauraum optimal genutzt werden kann. Die Verbindung der Platte als Wärmesenke ist dann gezielt an den Wärmequellen über die Stege beziehungsweise Stützen platziert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Platte aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt. Hierdurch wirkt sie gleichzeitig als elektrischer Isolator zwischen den Leiterplatten. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die elektrische Isolierung auch auf andere Weise, wie beispielsweise mittels eines mit Glaskugeln gefüllten Klebers, realisiert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Leiterplatten und die Platte mechanisch miteinander verbunden. Damit ist die Verbindung lösbar, so dass im Reparaturfall die Leiterplatten einzeln austauschbar sind.
In einer alternativen Ausgestaltung sind die Leiterplatten und die Platte mittels Klebstoff miteinander verbunden. Diese Verbindung ist einfacher herstellbar.
Anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Schnitt durch eine Schaltung in einer ersten Ausführung,
2 eine Draufsicht auf die Schaltung der 1 und
3 einen Schnitt durch eine Schaltung in einer zweiten Ausführung.
Beispiel 1
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich umfasst eine elektronische Schaltung nach einem ersten Ausführungsbeispiel zwei Leiterplatten 1, 2 sowie eine zwischen diesen angeordnete Platte 3.
Die Leiterplatten 1, 2 sind einseitig mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen 4 bestückt und relativ zueinander positioniert, also relativ zueinander hier genau übereinander so ausgerichtet, dass die Bauteile 4 nach außen weisen. Diese sind in der allgemein bekannten SMD-Technik (SMD = surface mounted device) auf den Leiterplatten 1, 2 befestigt. Weiterhin sind die Leiterplatten 1, 2 miteinander kontaktiert, z.B. mittels Einpresskontakten oder verlöteten Kontaktmitteln. Die Kontaktierung ist an Randflächen der Leiterplatten 1, 2 angeordnet, die frei von der Platte 3 sind, also über diese herausragen; Grenzen dieser herausragenden Randflächen sind in der 2 durch gestrichelte Linien angedeutet. Eine elektrische Verbindung von den Leiterplatten 1, 2 zu übergeordneten Systemen erfolgt z.B. mittels genormter Steckverbinder.
Jede der Leiterplatten 1, 2 liegt mit ihrer Seite, die nicht mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen 4 bestückt ist, flächig auf der Platte 3. Auf diese Weise kann Wärme sicher von den Leiterplatten 1, 2 abgeleitet werden. Die Platte 3 weist eine kleinere Breite auf als die Leiterplatten 1, 2, so dass zumindest deren Längsseiten über die Platte 3 herausragen. Die Leiterplatten 1, 2 sind entweder mittels eines gut Wärme leitenden Klebers oder mechanisch mittels z.B. Schrauben und/oder Rastverbindern an der Platte 3 befestigt. Bei der mechanischen Befestigung ist es möglich, die beiden Leiterplatten 1, 2 aneinander zu befestigen und hierbei die Platte 3 zwischen diesen einzuklemmen.
Die Platte 3 ist aus einem gut Wärme leitenden Material wie Metall oder entsprechendem Kunststoff gefertigt. Sie ragt mit zumindest einem Seitenrand über die zugeordneten Seiten der Leiterplatten 1, 2 zungenartig heraus. Mittels dieser zungenartigen Fläche kann Wärme von der Platte 3 durch Konvektion in die Umgebung (bei entsprechend großer Fläche) oder durch Kontakt an eine übergeordnete Wärmesenke – z.B. einen Teil eines Gehäuses – abgegeben werden.
Beispiel 2
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltung entspricht dem ersten mit folgenden Ausnahmen:
Die Leiterplatten 1, 2 sind beidseitig mit den Bauteilen 4 bestückt, wobei die Bauteile 4, die abzuführende Wärme erzeugen, auf den Außenseiten der Schaltung angeordnet sind.
Auf der Platte 3 sind auf beiden Hauptflächen Stege und/oder Stützen 3a angeordnet, die einstückig mit der Platte 3 ausgebildet sind und unbestückte Flächen der Leiterplatten 1, 2 berühren. Diese unbestückten Flächen entsprechen im Wesentlichen solchen Flächen, von denen Wärme abzuleiten ist und die den auf den Außenseiten der Schaltung angeordneten, Wärme erzeugenden Bauteilen 4 auf den Innenseiten der Leiterplatten 1, 2 gegenüber liegen. Zwischen den Leiterplatten 1, 2, der Platte 3 und den Stegen und/ oder Stützen 3a sind freie Räume gebildet, in die auf den Innenseiten der Leiterplatten 1, 2 entsprechend angeordnete Bauteile 4 ragen. Auf diese Weise ist es möglich, entweder eine größere Anzahl der Bauteile 4 auf den Leiterplatten 1, 2 anzuordnen oder diese mit kleineren Hauptflächen auszubilden.
Bezugszeichenliste

1: erste Leiterplatte
2: zweite Leiterplatte
3: Platte
3a: Stütze
4: Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011054818 A1 [0003]
DE 10048377 A1 [0003]

Claims

Elektronische Schaltung, umfassend eine erste Leiterplatte (1) mit elektronischen Bauteilen (4), eine zweite Leiterplatte (2) mit elektronischen Bauteilen (4), wobei die Leiterplatten (1, 2) parallel zu ihren Hauptflächen oder in einem Winkel zueinander neben- oder übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten (1, 2) an einer Platte (3) aus Wärme ableitendem Material befestigt sind, die zwischen den Leiterplatten (1, 2) angeordnet ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Hauptfläche der Platte (3) Stege und/oder Stützen (3a) angeordnet sind, die Flächen der Leiterplatten (1, 2), von denen Wärme abzuleiten ist, zugeordnet sind.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3) aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt ist.
Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten (1, 2) und die Platte (3) mechanisch miteinander verbunden sind.
Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten (1, 2) und die Platte (3) mittels Klebstoff miteinander verbunden sind.