DE102015206992A1 - Connection of a power component to a heat sink - Google Patents

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Abstract

Ein Kühlkörper (105) für elektrische Leistungsbauteile (115) umfasst eine erste Kontaktfläche (130) für ein erstes Leistungsbauteil (115) und eine zweite Kontaktfläche (130) für ein zweites Leistungsbauteil (115), wobei die Kontaktflächen (130) miteinander einen spitzen Winkel und einen Raum (135) zur Aufnahme der Leistungsbauteile (115) einschließen. Eine elektrische Baugruppe (100) umfasst eine Leiterplatte (110), ein erstes und ein zweites Leistungsbauteil (115) und den beschriebenen Kühlkörper (105). Jedes Leistungsbauteil (115) weist eine Anlagefläche (120) zur Anlage an einer zugeordneten Kontaktfläche (130) des Kühlkörpers (105) auf und die Leistungsbauteile (115) sind derart an der Leiterplatte (110) angebracht, dass ihre Anlageflächen (120) miteinander einen Winkel einschließen, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen (130) des Kühlkörpers (105) entspricht.A heat sink (105) for electric power components (115) comprises a first contact surface (130) for a first power component (115) and a second contact surface (130) for a second power component (115), the contact surfaces (130) forming an acute angle with each other and a space (135) for receiving the power components (115) include. An electrical assembly (100) comprises a printed circuit board (110), a first and a second power component (115) and the described heat sink (105). Each power component (115) has an abutment surface (120) for abutment with an associated contact surface (130) of the heat sink (105), and the power components (115) are attached to the printed circuit board (110) such that their abutment surfaces (120) together Include angle corresponding to the opening angle of the contact surfaces (130) of the heat sink (105).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper, eine elektrische Baugruppe und ein Montageverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung die Anbindung eines Leistungsbauteils einer elektrischen Baugruppe an einen Kühlkörper. The invention relates to a heat sink, an electrical assembly and a mounting method. In particular, the invention relates to the connection of a power component of an electrical assembly to a heat sink.

Eine elektrische Baugruppe, die beispielsweise zur Steuerung eines Elektromotors eingerichtet ist, umfasst ein elektrisches und insbesondere elektronisches Leistungsbauteil, etwa einen FET, MOSFET oder IGBT. Ein derartiges Leistungsbauteil kann sich im Betrieb erwärmen, sodass die entstehende Verlustwärme abgeführt werden muss. Das Leistungsbauteil kann diskret ausgeführt sein, wobei es über ein eigenes Gehäuse und elektrische Anschlusselemente verfügt. Mittels der Anschlusselemente wird das Leistungsbauteil üblicherweise elektrisch und mechanisch mit einer restlichen Baugruppe verbunden. Das Gehäuse weist eine üblicherweise ebene Anlagefläche zur Anlage an einen Kühlkörper auf. An electrical assembly, which is designed, for example, to control an electric motor, comprises an electrical and in particular electronic power component, such as a FET, MOSFET or IGBT. Such a power component can heat up during operation, so that the resulting heat loss must be dissipated. The power device may be made discrete, having its own housing and electrical connection elements. By means of the connection elements, the power component is usually electrically and mechanically connected to a remaining assembly. The housing has a typically planar contact surface for abutment with a heat sink.

Um einen Wärmeübergang zwischen dem Leistungsbauteil und dem Kühlkörper zu verbessern, muss die Anlagefläche möglichst genau an einer korrespondierenden Kontaktfläche des Kühlkörpers anliegen. Bei der Anbringung des Leistungsbauteils an der Leiterplatte kann die Ausrichtung der Anlagefläche häufig nicht genau genug kontrolliert werden, sodass die Anlagefläche nur teilweise an der Kontaktfläche anliegt oder das Leistungsbauteil einer mechanischen Spannung ausgesetzt ist. In order to improve a heat transfer between the power component and the heat sink, the contact surface must lie as accurately as possible on a corresponding contact surface of the heat sink. When attaching the power component to the circuit board, the orientation of the contact surface often can not be controlled accurately enough so that the contact surface is only partially applied to the contact surface or the power component is subjected to a mechanical stress.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper, eine elektrische Baugruppe und ein Montageverfahren für die elektrische Baugruppe bereitzustellen, die eine verbesserte Anlage des elektrischen Leistungsbauteils am Kühlkörper ermöglichen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention has for its object to provide a heat sink, an electrical assembly and a mounting method for the electrical assembly, which allow improved conditioning of the electrical power component on the heat sink. The invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Ein Kühlkörper für elektrische Leistungsbauteile umfasst eine erste Kontaktfläche für ein erstes Leistungsbauteil und eine zweite Kontaktfläche für ein zweites Leistungsbauteil, wobei die Kontaktflächen miteinander einen spitzen Winkel und einen Raum zur Aufnahme der Leistungsbauteile einschließen. A heat sink for electric power components comprises a first contact surface for a first power component and a second contact surface for a second power component, wherein the contact surfaces with each other include an acute angle and a space for receiving the power components.

Dadurch ist es möglich, zwei Leistungsbauteile V-förmig anzuordnen und derart in Richtung des zwischen den Kontaktflächen liegenden Raums zu drücken, dass die entstehende Keilwirkung die Leistungsbauteile verbessert an die Kontaktflächen anpresst. Die einander in einem Winkel gegenüberliegenden Kontaktflächen des Kühlkörpers können dabei zangenartig einander entgegengesetzte Anteile der jeweiligen Anpresskräfte der Leistungselemente an die Kontaktflächen aufnehmen. Anpresskräfte zwischen den Leistungsbauteilen und dem Kühlkörper können durch die Keilwirkung größer als die in Richtung des zwischen den Kontaktflächen liegenden Raums wirkende Kraft sein. Dabei gilt, dass die Kraftverstärkung umso größer ist, je kleiner der Winkel zwischen den Kontaktflächen ist. Gleichzeitig verlängert sich jedoch ein Weg in Richtung des zwischen den Kontaktflächen liegenden Raums, indem die Leistungsbauteile eingeführt werden müssen, um die Anpresskraft zu erzeugen. Es ist daher bevorzugt, dass der Winkel in einem Bereich von ca. 1,5 bis ca. 50°, bevorzugt ca. 10 bis ca. 30°, weiter bevorzugt ca. 15 bis ca. 25° liegt. Einen besonders guten Kompromiss bildet ein Winkel von ca. 20°. This makes it possible to arrange two power components V-shaped and to press in the direction of lying between the contact surfaces space, that the resulting wedge effect improves the power components pressed against the contact surfaces. The mutually opposite at an angle contact surfaces of the heat sink can pliers resemble each other opposite portions of the respective contact forces of the power elements to the contact surfaces. Contact forces between the power components and the heat sink can be greater than the force acting in the direction of the space lying between the contact surfaces due to the wedge effect. The rule here is that the smaller the angle between the contact surfaces, the greater the force amplification. At the same time, however, a path lengthens in the direction of the space lying between the contact surfaces in that the power components must be introduced in order to generate the contact pressure. It is therefore preferred that the angle is in a range of about 1.5 to about 50 °, preferably about 10 to about 30 °, more preferably about 15 to about 25 °. A particularly good compromise is an angle of about 20 °.

Eine elektrische Baugruppe umfasst eine Leiterplatte, ein erstes und ein zweites Leistungsbauteil und den oben beschriebenen Kühlkörper. Jedes Leistungsbauteil weist eine Anlagefläche zur Anlage an einer zugeordneten Kontaktfläche des Kühlkörpers auf und die Leistungsbauteile sind derart an der Leiterplatte angebracht, dass ihre Anlageflächen miteinander einen Winkel einschließen, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen des Kühlkörpers entspricht. Durch die beschriebene Ausbildung können die Leistungsbauteile einfacher vom Kühlkörper entfernt werden. Die Baugruppe kann dadurch leichter gewartet werden, beispielsweise im Reparaturfall. An electrical assembly includes a printed circuit board, first and second power devices, and the heat sink described above. Each power component has a contact surface for abutment against an associated contact surface of the heat sink, and the power components are attached to the printed circuit board in such a way that their contact surfaces enclose an angle with one another that corresponds to the opening angle of the contact surfaces of the heat sink. The described construction makes it easier to remove the power components from the heat sink. The assembly can be easily maintained, for example, in case of repair.

Die Leistungsbauteile der elektronischen Baugruppe können auf diese Weise verbessert an den Kühlkörper gepresst werden, sodass ein Wärmeübergang zwischen den Leistungsbauteilen und dem Kühlkörper erleichtert ist. Eine Wärmeabfuhr von den Leistungsbauteilen kann dadurch verbessert sein, sodass eine Lebensdauer oder eine Zuverlässigkeit der elektrischen Baugruppe gesteigert sein können. The power components of the electronic module can be pressed in this way improved pressed against the heat sink, so that a heat transfer between the power components and the heat sink is facilitated. A heat dissipation from the power components can thereby be improved, so that a lifetime or a reliability of the electrical assembly can be increased.

Bevorzugterweise sind die Leistungsbauteile mittels verformbarer Kontaktelemente an der Leiterplatte angebracht. Die Kontaktelemente können beispielsweise Drähte, Stanzgitter oder ein anderes leitfähiges Element umfassen, um sowohl eine mechanische als auch ein elektrische Verbindung zwischen dem Leistungsbauteil und der Leiterplatte herstellen zu können. Dabei kann das Kontaktelement insbesondere an der Leiterplatte verlötet sein. Durch das verformbare Kontaktelement kann das Leistungsbauteil verbessert so ausgerichtet werden, dass seine Anlagefläche parallel zur Kontaktfläche des Kühlkörpers liegt. In einer Ausführungsform kann das Leistungsbauteil zunächst so an der Leiterplatte angebracht werden, dass seine Anlagefläche senkrecht zur Leiterplatte steht. Diese Anbringung kann beispielsweise mittels eines Bestückungsautomaten durchgeführt werden. Die Ausrichtung des Leistungsbauteils kann dann an die schräge Kontaktfläche des Kühlkörpers angepasst werden, bevor die Leistungsbauteile in den V-förmigen Aufnahmebereich des Kühlkörpers gepresst werden. Außerdem kann das Leistungsbauteil während des Einpressens in die Öffnung des Kühlkörpers final ausgerichtet werden. Eine Verformbarkeit des Kontaktelements kann beispielsweise gesteigert sein, indem das Kontaktelement einen gebogenen Abschnitt zwischen dem Leistungsbauteil und der Leiterplatte aufweist, der Biegespannungen verbessert aufnehmen kann. The power components are preferably attached to the printed circuit board by means of deformable contact elements. The contact elements may comprise, for example, wires, stamped grid or another conductive element in order to be able to produce both a mechanical and an electrical connection between the power component and the printed circuit board. In this case, the contact element can be soldered in particular to the printed circuit board. Due to the deformable contact element, the power component can be improved so aligned that its contact surface is parallel to the contact surface of the heat sink. In one embodiment, the power component may first be attached to the circuit board so that its contact surface is perpendicular to the circuit board. This attachment can be carried out for example by means of a placement machine. The orientation of the power device can then be adapted to the inclined contact surface of the heat sink before the Power components are pressed into the V-shaped receiving area of the heat sink. In addition, the power component can be finally aligned during the pressing into the opening of the heat sink. A deformability of the contact element can be increased, for example, by the contact element has a bent portion between the power device and the circuit board, which can accommodate bending stresses improved.

Bevorzugterweise ist ferner ein Anpresselement vorgesehen, das zwischen den Leistungsbauteilen angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Leistungsbauteile gegen die Kontaktflächen zu pressen. Die Keilwirkung, die zum verbesserten Anpressen der Leistungsbauteile an den Kühlkörper führt, kann auf diese Weise nicht durch eine Bewegung der Leistungsbauteile gegenüber dem Kühlkörper, sondern durch eine Bewegung des Anpresselements gegenüber den Leistungsbauteilen aufgebracht werden. Um einen Schaden durch eine übermäßige Materialspannung an einem der Leistungsbauteile zu vermeiden, kann das Anpresselement insbesondere elastisch ausgebildet sein. Preferably, a pressing element is further provided, which is arranged between the power components and adapted to press the power components against the contact surfaces. The wedge effect, which leads to the improved pressing of the power components to the heat sink, can be applied in this way not by a movement of the power components with respect to the heat sink, but by a movement of the pressing member relative to the power components. In order to avoid damage due to excessive material tension on one of the power components, the contact pressure element can be designed in particular elastically.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Anpresselement keilförmig ausgebildet und mit einer Vorspannkraft in Richtung des zwischen den Kontaktflächen liegenden Raums belastet ist. Die Spannkraft, die die Leistungsbauteile auseinander und jeweils gegen eine der Kontaktflächen des Kühlkörpers treibt, kann so verbessert aufgebaut und verbessert gehalten werden. Die Baugruppe kann dadurch beispielsweise verbessert auch unter dem Einfluss von Vibrationen, Temperaturschwankungen oder anderen physikalischen Einflüssen eine optimale Anlage der Leistungsbauteile am Kühlkörper sicherstellen. It is further preferred that the pressing element is wedge-shaped and loaded with a biasing force in the direction of lying between the contact surfaces space. The clamping force, which drives the power components apart and each against one of the contact surfaces of the heat sink, can thus be constructed and improved improved. By way of example, the assembly can thereby also ensure, under the influence of vibrations, temperature fluctuations or other physical influences, optimum installation of the power components on the heat sink.

In einer Ausführungsform ist das Anpresselement gegenüber der Leiterplatte abgestützt. Die Anpresskraft auf die Leistungsbauteile kann so besonders einfach bewirkt werden. In one embodiment, the pressing element is supported relative to the printed circuit board. The contact pressure on the power components can be particularly easily effected.

In einer bevorzugten Ausführungsform, die mit der letztgenannten Ausführungsform kombinierbar ist, weist die Leiterplatte eine Aussparung auf, durch die ein zum Anpresselement führendes Übertragungselement zur Einleitung der Vorspannkraft verläuft. Dadurch kann einerseits die Leiterplatte von der Vorspannkraft befreit werden, andererseits kann ein Betätigungsweg des Anpresselements in Richtung der Kerbe des Kühlkörpers vergrößert sein, ohne die relative Position der Leiterplatte bezüglich des Kühlkörpers zu verändern. In a preferred embodiment, which can be combined with the last-mentioned embodiment, the printed circuit board has a recess through which a transmission element leading to the pressing element extends to introduce the biasing force. As a result, on the one hand, the circuit board can be freed from the biasing force, on the other hand, an actuating travel of the pressing element in the direction of the notch of the heat sink can be increased without changing the relative position of the circuit board with respect to the heat sink.

In einer Weiterbildung umfasst die Baugruppe zusätzlich ein Gehäuse mit zwei gegenüberliegenden Innenseiten, wobei der Kühlkörper gegenüber der einen Innenseite und das Übertragungselement gegenüber der anderen Innenseite abgestützt ist. Die Vorspannkraft, die die Anpresskraft der Leistungsbauteile an dem Kühlkörper bewirkt, kann so sicher und einfach aufgebaut und gehalten sein. In einer Variante umfasst das Gehäuse einen Deckel, der eine der Innenseiten bildet. Durch Entfernen des Deckels kann die Vorspannkraft leicht abgebaut werden, sodass ein Entfernen der Leiterplatte mit den Leistungsbauteilen vom Kühlkörper vereinfacht möglich sein kann. In a further development, the assembly additionally comprises a housing with two opposite inner sides, wherein the heat sink is supported relative to the one inner side and the transmission element relative to the other inner side. The biasing force that causes the pressing force of the power components on the heat sink can be so safe and easy to set up and held. In one variant, the housing comprises a lid which forms one of the inner sides. By removing the lid, the biasing force can be easily removed, so that removal of the printed circuit board with the power components from the heat sink can be simplified.

Um einen Wärmeübergang zwischen dem Leistungsbauteil und dem Kühlkörper weiter zu verbessern, ist es bevorzugt, ein Wärmeleitelement zwischen der Kontaktfläche des Kühlkörpers und der Anlagefläche des Leistungsbauteils vorzusehen. Das Wärmeleitelement kann beispielsweise ein sogenanntes Wärmeleitpad, eine Glimmerscheibe oder eine Wärmeleitpaste umfassen. Das Wärmeleitelement kann zusätzlich elektrisch isolierend wirken. Dies kann insbesondere dann von Nutzen sein, wenn ein elektrischer Anschluss des Leistungselements an seine leitfähige Anlagefläche geführt ist. In order to further improve a heat transfer between the power component and the heat sink, it is preferable to provide a heat-conducting element between the contact surface of the heat sink and the contact surface of the power component. The heat-conducting element may comprise, for example, a so-called heat-conducting pad, a mica disk or a thermal compound. The heat-conducting element can additionally act as an electrical insulator. This can be particularly useful when an electrical connection of the power element is guided to its conductive contact surface.

Ein Verfahren zur Montage der beschriebenen Baugruppe umfasst Schritte des Befestigens der Leistungsbauteile an der Leiterplatte, des Ausrichtens der Leistungsbauteile, sodass ihre Anlageflächen miteinander einen Winkel einschließen, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen des Kühlkörpers entspricht, und des Anpressens der Leistungsbauteile an den Kühlkörper in Richtung des zwischen den Kontaktflächen liegenden Raums. Dabei können die beiden erstgenannten Schritte in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden. Zusätzliche Verfahrensschritte können durch die oben beschriebenen weiteren Merkmale der Baugruppe bedingt sein. A method of assembling the described assembly includes steps of attaching the power components to the circuit board, aligning the power components such that their contact surfaces enclose an angle with each other corresponding to the opening angle of the contact surfaces of the heat sink, and pressing the power components toward the heat sink in the direction of between the contact surfaces lying space. The first two steps can be executed in any order. Additional method steps may be due to the further features of the assembly described above.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 eine elektrische Baugruppe; 1 an electrical assembly;

2 die Baugruppe von 1 vor ihrer Montage; und 2 the assembly of 1 before its installation; and

3 eine perspektivische Darstellung einer Baugruppe entsprechend der von 1 in einer exemplarischen Ausführungsform
darstellt. 3 a perspective view of an assembly according to the 1 in an exemplary embodiment
represents.

1 zeigt eine elektrische Baugruppe 100. Die Baugruppe 100 kann insbesondere zum Einsatz an Bord eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Baugruppe 100 eine elektrische Leistungssteuerung durchführen, etwa für eine Steuerung oder Regelung eines Elektromotors. 1 shows an electrical assembly 100 , The assembly 100 may be provided in particular for use on board a motor vehicle. For example, the assembly 100 perform an electrical power control, such as for a control or regulation of an electric motor.

Die Baugruppe 100 umfasst einen Kühlkörper 105, eine Leiterplatte 110 und zwei Leistungsbauteile 115. Die Leistungsbauteile 115 sind üblicherweise mechanisch gleich aufgebaut und können insbesondere jeweils einen Halbleiter, beispielsweise einen Transistor, einen FET, einen MOSFET oder einen IGBT umfassen. Dazu kann das Leistungsbauteil 115 beispielsweise in einem Gehäuse des Typs TO-220 ausgeführt sein. Das Leistungsbauteil 115 umfasst eine Anlagefläche 120 zur Anlage am Kühlkörper 105 und eines oder mehrere Kontaktelemente 125. Das Kontaktelement 125 kann eine mechanische oder elektrische Verbindung zwischen dem Leistungsbauteil 115 und der Leiterplatte 110 ermöglichen. Dazu kann das Kontaktelement 125 insbesondere ein Weichmetall wie Aluminium oder Kupfer umfassen. Das Kontaktelement 125 kann in Form eines Drahtes oder eines Stanzgitters ausgeführt sein. In einer Ausführungsform umfasst das Kontaktelement 125 eine Biegung zum mechanischen Spannungsabbau in einem Abschnitt zwischen der Leiterplatte 110 und dem quaderförmig dargestellten Teil des Leistungsbauteils 115, der den elektrischen bzw. elektronischen Funktionsteil beherbergt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Kontaktelement 125 durch eine entsprechende Aussparung in der Leiterplatte 110 durchgesteckt, man spricht hierbei von einer Durchsteckmontage. In alternativen Ausführungsformen kann auch eine Oberflächenmontage erfolgen. Die elektrische bzw. mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 125 und der Leiterplatte 110 erfolgt üblicherweise mittels Löten. The assembly 100 includes a heat sink 105 , a circuit board 110 and two power components 115 , The power components 115 are Usually constructed mechanically the same and may in particular each comprise a semiconductor, such as a transistor, a FET, a MOSFET or an IGBT. This can be done by the power component 115 For example, be embodied in a housing of the type TO-220. The power component 115 includes a contact surface 120 for contact with the heat sink 105 and one or more contact elements 125 , The contact element 125 can be a mechanical or electrical connection between the power component 115 and the circuit board 110 enable. This can be the contact element 125 especially a soft metal such as aluminum or copper. The contact element 125 may be in the form of a wire or a punched grid. In one embodiment, the contact element comprises 125 a bend for mechanical stress relief in a section between the circuit board 110 and the cuboid-shaped part of the power component 115 , which houses the electrical or electronic functional part. In the illustrated embodiment, the contact element 125 through a corresponding recess in the circuit board 110 plugged through, this is called a through-hole mounting. In alternative embodiments, surface mounting may also be done. The electrical or mechanical connection between the contact element 125 and the circuit board 110 usually takes place by means of soldering.

Der Kühlkörper 105 umfasst zwei Kontaktflächen 130, die miteinander einen spitzen Winkel einschließen. In der dargestellten Ausführungsform beträgt dieser Winkel ca. 20°, wobei jede Kontaktfläche in um ca. 10° gegenüber der Senkrechten durch die Leiterplatte 110 geneigt ist. Im dargestellten Querschnitt des Kühlkörpers 105 entsteht dadurch ein V-förmiger Raum 135, in dem die Leistungsbauteile 115 angeordnet sind. Ein Abstand zwischen gegenüberliegenden Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 verringert sich mit steigender Entfernung von der Leiterplatte 110. The heat sink 105 includes two contact surfaces 130 that enclose an acute angle with each other. In the illustrated embodiment, this angle is about 20 °, with each contact surface in about 10 ° relative to the vertical through the circuit board 110 is inclined. In the illustrated cross section of the heat sink 105 this creates a V-shaped space 135 in which the power components 115 are arranged. A distance between opposite contact surfaces 130 of the heat sink 105 decreases with increasing distance from the PCB 110 ,

Die Leistungsbauteile 115 sind so angeordnet, dass ihre Anlageflächen 120 voneinander weg weisen. Dabei schließen die Anlageflächen 120 miteinander einen Winkel ein, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 entspricht. Jeder Anlagefläche 120 ist eine der Kontaktflächen 130 zugeordnet. Jeweils zwischen einer Anlagefläche 120 und einer Kontaktfläche 130 kann ein Wärmeleitelement 140 vorgesehen sein. The power components 115 are arranged so that their contact surfaces 120 point away from each other. The contact surfaces close 120 each other an angle, the opening angle of the contact surfaces 130 of the heat sink 105 equivalent. Each contact surface 120 is one of the contact surfaces 130 assigned. In each case between a contact surface 120 and a contact surface 130 can be a heat conducting element 140 be provided.

Es wird vorgeschlagen, dass durch eine senkrecht zur Leiterplatte 110 wirkende Kraft in Verbindung mit den zueinander schräg stehenden Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 eine Keilwirkung ausgenutzt wird, um die Leistungsbauteile 115 in den Raum 135 zu spreizen. Die von der Leiterplatte 110 entfernt gerichtete Kraft kann dabei in Abhängigkeit der Größe des zwischen den Kontaktflächen 130 eingeschlossenen Winkels verstärkt auf die Leistungsbauteile 115 wirken und diese auseinandertreiben. It is suggested that by a perpendicular to the circuit board 110 acting force in conjunction with the mutually inclined contact surfaces 130 of the heat sink 105 a wedge effect is exploited to the power components 115 in the room 135 to spread. The of the circuit board 110 away directed force can be dependent on the size of the between the contact surfaces 130 enclosed angle reinforced on the power components 115 act and spread these apart.

Bevorzugterweise wirkt die in 1 vertikal verlaufende Betätigungskraft nicht unmittelbar auf die Leistungsbauteile 115, sondern zunächst auf ein Anpresselement 145, das zwischen den Leistungsbauteilen 115 angeordnet ist. Das Anpresselement 145 ist bevorzugterweise elastisch, um die Leistungsbauteile 115 mechanisch möglichst gleich zu belasten. Außerdem ist bevorzugt, dass das Anpresselement 145 keilförmig ist, um an Oberflächen der Leistungsbauteile 115 möglichst plan anzuliegen, die jeweils von den Anlageflächen 120 entfernt gelegen sind. Preferably, the acts in 1 vertical operating force not directly on the power components 115 , but first on a pressing element 145 that between the power components 115 is arranged. The pressing element 145 is preferably elastic to the power components 115 mechanically load as equally as possible. In addition, it is preferred that the pressing element 145 is wedge-shaped to surfaces of power components 115 as flat as possible, each of the contact surfaces 120 are located away.

Das Anpresselement 145 kann in einer Ausführungsform gegenüber der Leiterplatte 110 abgestützt sein. Dazu kann ein elastisches Element senkrecht zur Leiterplatte 110 wirken. In der hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist ein Übertragungselement 150 vorgesehen, das sich senkrecht zur Leiterplatte 110 durch eine Aussparung 155 in der Leiterplatte 110 erstreckt. Das Übertragungselement 150 ist dazu eingerichtet, eine senkrecht zur Leiterplatte 110 wirkende Anpresskraft auf das Anpresselement 145 weiterzuleiten. In einer Ausführungsform umfasst die Baugruppe 100 ein Gehäuse 160 mit einer ersten Innenseite 165, die einer zweiten Innenseite 170 gegenüberliegt. Dabei liegen das Übertragungselement 150 und der Kühlkörper 105 an unterschiedlichen Innenseiten 165, 170 an. Es ist besonders bevorzugt, dass das Gehäuse 160 einen Deckel 175 umfasst, an dem eine der Innenseiten 165, 170 ausgebildet ist. Dabei übt der Deckel 175 eine Anpresskraft auf das Übertragungselement 150 aus. Wird der Deckel 175 vom Gehäuse 160 entfernt, so wird die über das Übertragungselement 150 auf das Anpresselement 145 wirkende Anpresskraft automatisch verringert. Dadurch sinkt auch die nach außen gerichtete Kraft zwischen den Leistungsbauteilen 115, die sie jeweils an eine der Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 presst. So können die Leistungsbauteile 115 zusammen mit der Leiterplatte 110 leicht vom Kühlkörper 105 abgenommen werden. Dies kann beispielsweise im Reparaturfall von Bedeutung sein. In einer Ausführungsform ist das Übertragungselement 150 so ausgeführt, dass man an ihm in Richtung des Deckels 175 ziehen kann, um zuerst die Anpresskraft der Leistungsbauteile 115 auf den Kühlkörper 105 zu verringern und dann die Leistungsbauteile 115 zusammen mit der Leiterplatte 110 in einem Vorgang aus dem Raum 135 zu entfernen. Das Übertragungselement 150 kann auch am Deckel 175 befestigt oder mit ihm integriert ausgeführt sein The pressing element 145 may in one embodiment with respect to the circuit board 110 be supported. This can be an elastic element perpendicular to the circuit board 110 Act. In the preferred embodiment shown here is a transmission element 150 provided, which is perpendicular to the circuit board 110 through a recess 155 in the circuit board 110 extends. The transmission element 150 is set up, one perpendicular to the circuit board 110 acting contact pressure on the contact pressure element 145 forward. In one embodiment, the assembly includes 100 a housing 160 with a first inside 165 that is a second inside 170 opposite. Here are the transmission element 150 and the heat sink 105 on different insides 165 . 170 at. It is particularly preferred that the housing 160 a lid 175 includes, on which one of the insides 165 . 170 is trained. The lid exercises 175 a contact pressure on the transmission element 150 out. Will the lid 175 from the case 160 removed, so is the over the transmission element 150 on the contact pressure element 145 automatically reduces the effective contact pressure. This also reduces the outward force between the power components 115 They each contact one of the contact surfaces 130 of the heat sink 105 pressed. So can the power components 115 together with the circuit board 110 slightly from the heat sink 105 be removed. This can be important, for example, in the case of repair. In one embodiment, the transmission element 150 executed so that you look at it in the direction of the lid 175 can pull to first the contact pressure of the power components 115 on the heat sink 105 reduce and then the power components 115 together with the circuit board 110 in one operation from the room 135 to remove. The transmission element 150 can also be on the lid 175 fixed or integrated with it

Das Übertragungselement 150 kann, wenn kein Anpresselement 145 verwendet wird, auch auf die Leiterplatte 110 oder unmittelbar auf die Leistungsbauteile 115 wirken. The transmission element 150 can if no pressing element 145 is used, even on the circuit board 110 or directly on the power components 115 Act.

2 zeigt die Baugruppe 100 von 1 nach Art einer Explosionszeichnung vor ihrer Montage. Dabei ist das Gehäuse 160 nicht dargestellt. 2 shows the assembly 100 from 1 in the manner of an exploded drawing before assembly. Here is the case 160 not shown.

Zur Montage der Baugruppe 100 werden die Leistungsbauteile 115 an der Leiterplatte 110 befestigt, beispielsweise durch das oben erwähnte Verlöten, und derart ausgerichtet, dass ihre Anlageflächen 120 miteinander einen Winkel einschließen, der dem zwischen den Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 möglichst entspricht. In einer Variante werden die Leistungsbauteile 115 erst nach dem Befestigen an der Leiterplatte 110 in diese Ausrichtung gebracht. In einer anderen Ausführungsform werden die Leistungsbauteile 115 zuerst ausgerichtet und dann an der Leiterplatte 110 angebracht. For mounting the module 100 become the power components 115 on the circuit board 110 fastened, for example, by the above-mentioned soldering, and oriented such that their contact surfaces 120 enclose an angle with each other, that between the contact surfaces 130 of the heat sink 105 as possible corresponds. In a variant, the power components 115 only after attaching to the circuit board 110 brought into this orientation. In another embodiment, the power components 115 aligned first and then on the circuit board 110 appropriate.

Optional werden noch Wärmeleitelemente 140 an den Leistungsbauteilen 115 oder an den Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers angebracht. Dann wird die Leiterplatte 110 zusammen mit den Leistungsbauteilen 115 so an den Kühlkörper 105 angenähert, dass die Leistungsbauteile 115 in den Raum 135 zwischen den Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 eintauchen. Idealerweise liegen dann die Anlageflächen 120 der Leistungsbauteile 115 bereits an den Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers an, es können jedoch zunächst ein gewisser Abstand oder eine gewisse Verkantung erlaubt werden. Optional are still heat-conducting elements 140 on the power components 115 or at the contact surfaces 130 attached to the heat sink. Then the circuit board 110 together with the power components 115 so to the heat sink 105 approximated that the power components 115 in the room 135 between the contact surfaces 130 of the heat sink 105 plunge. Ideally then lie the contact surfaces 120 the power components 115 already at the contact surfaces 130 of the heat sink, however, it may initially be allowed a certain distance or a certain tilting.

Wird das Anpresselement 145 verwendet, so wird es spätestens zu diesem Zeitpunkt zwischen die Leistungsbauteile 115 eingeführt, und zwar in 1 in einer Richtung senkrecht zur Darstellungsebene. Optional wird das Übertragungselement 150 durch die Aussparung 155 in der Leiterplatte 110 geführt. Bevorzugterweise rastet das Übertragungselement 150 an einer entsprechenden Struktur des Anpresselements 145 ein und wird dadurch an ihm fixiert. Durch Ausüben einer Vorspannkraft auf das Übertragungselement 150 in Richtung der Leiterplatte 110 kann nun die Anpresskraft bewirkt werden, die die Leistungsbauteile 115 gegen den Kühlkörper 105 drücken, sodass die Anlageflächen 120 der Leistungsbauteile 115 an den korrespondierenden Kontaktflächen 130 des Kühlkörpers 105 angepresst werden. Wird kein Anpresselement 145 verwendet, können die Leistungsbauteile 115 auch durch eine unmittelbare oder auf die Leiterplatte 110 ausgeübte Kraft derart gegen den Kühlkörper 105 gepresst werden, dass die Anlageflächen 120 möglichst gut an den Kontaktflächen 130 anliegen. Will the pressure element 145 used, it will be at the latest at this time between the power components 115 introduced, and indeed in 1 in a direction perpendicular to the plane of representation. Optionally, the transmission element 150 through the recess 155 in the circuit board 110 guided. Preferably, the transmission element locks 150 on a corresponding structure of the pressing element 145 and is thereby fixed to him. By applying a biasing force to the transmission element 150 in the direction of the circuit board 110 Now, the contact force can be effected, the power components 115 against the heat sink 105 Press down so that the contact surfaces 120 the power components 115 at the corresponding contact surfaces 130 of the heat sink 105 be pressed. Will not be a pressing element 145 used, the power components can 115 also by a direct or on the PCB 110 applied force such against the heat sink 105 be pressed that the contact surfaces 120 as well as possible at the contact surfaces 130 issue.

3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Baugruppe 100 entsprechend der von 1 in einer exemplarischen Ausführungsform. Hier sind das Gehäuse 160 und die Leiterplatte 110 nicht dargestellt. Mehrere Paare einander jeweils gegenüberliegender Leistungsbauteile 115 liegen im Raum 135 eines gemeinsamen Kühlkörpers 105. Mittels der vorgestellten Anpresstechnik können praktisch beliebig lange Reihen solcher Paare von Leistungsbauteilen 115 am gleichen Kühlkörper 105 vorgesehen werden. Bevorzugterweise werden mehrere der Paare von Leistungsbauteilen 115 mittels des gleichen Anpresselements 145 an den Kühlkörper 105 gepresst. Dazu können mehrere Übertragungselemente 150 vorgesehen sein, um die in den Raum 135 zwischen den Kontaktflächen 130 gerichtete Kraft auf das Anpresselement 145 geeignet zu verteilen. 3 shows a perspective view of an assembly 100 according to the 1 in an exemplary embodiment. Here are the case 160 and the circuit board 110 not shown. Several pairs of each opposing power components 115 lie in the room 135 a common heat sink 105 , By means of the presented Anpresstechnik can virtually arbitrarily long rows of such pairs of power components 115 on the same heat sink 105 be provided. Preferably, more of the pairs of power components 115 by means of the same pressing element 145 to the heat sink 105 pressed. This can be several transmission elements 150 be provided to those in the room 135 between the contact surfaces 130 directed force on the contact pressure element 145 suitable to distribute.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100
elektrische Baugruppe electrical assembly
105 105
Kühlkörper heatsink
110 110
Leiterplatte circuit board
115 115
Leistungsbauteil power device
120 120
Anlagefläche contact surface
125 125
Kontaktelement contact element
130 130
Kontaktfläche contact area
135 135
Raum room
140 140
Wärmeleitelement thermally conductive element
145 145
Anpresselement presser
150 150
Übertragungselement transmission element
155 155
Aussparung recess
160 160
Gehäuse casing
165 165
erste Innenseite first inside
170 170
zweite Innenseite second inside
175 175
Deckel cover

Claims (10)

Kühlkörper (105) für elektrische Leistungsbauteile (115), wobei der Kühlkörper (105) eine erste Kontaktfläche (130) für ein erstes Leistungsbauteil (115) und eine zweite Kontaktfläche (130) für ein zweites Leistungsbauteil (115) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (130) miteinander einen spitzen Winkel und einen Raum (135) zur Aufnahme der Leistungsbauteile (115) einschließen. Heat sink ( 105 ) for electrical power components ( 115 ), wherein the heat sink ( 105 ) a first contact surface ( 130 ) for a first power component ( 115 ) and a second contact surface ( 130 ) for a second power component ( 115 ), characterized in that the contact surfaces ( 130 ) with each other an acute angle and a space ( 135 ) for receiving the power components ( 115 ) lock in. Elektrische Baugruppe (100) mit einer Leiterplatte (110), einem ersten und einem zweiten Leistungsbauteil (115) und einem Kühlkörper (105) nach Anspruch 1, wobei jedes Leistungsbauteil (115) eine Anlagefläche (120) zur Anlage an einer zugeordneten Kontaktfläche (130) des Kühlkörpers (105) aufweist und die Leistungsbauteile (115) derart an der Leiterplatte (110) befestigt sind, dass ihre Anlageflächen (120) miteinander einen Winkel einschließen, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen (130) des Kühlkörpers (105) entspricht. Electrical assembly ( 100 ) with a printed circuit board ( 110 ), a first and a second power component ( 115 ) and a heat sink ( 105 ) according to claim 1, wherein each power component ( 115 ) a contact surface ( 120 ) for engagement with an associated contact surface ( 130 ) of the heat sink ( 105 ) and the power components ( 115 ) on the printed circuit board ( 110 ) are fixed, that their contact surfaces ( 120 ) enclose with each other an angle which corresponds to the opening angle of the contact surfaces ( 130 ) of the heat sink ( 105 ) corresponds. Baugruppe (100) nach Anspruch 2, wobei die Leistungsbauteile (115) mittels verformbarer Kontaktelemente (125) an der Leiterplatte (110) angebracht sind. Assembly ( 100 ) according to claim 2, wherein the power components ( 115 ) by means of deformable contact elements ( 125 ) on the printed circuit board ( 110 ) are mounted. Baugruppe (100) nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend ein Anpresselement (145), das zwischen den Leistungsbauteilen (115) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Leistungsbauteile (115) gegen die Kontaktflächen (130) zu pressen. Assembly ( 100 ) according to claim 2 or 3, further comprising a pressure element ( 145 ) between the power components ( 115 ) and is arranged to connect the power components ( 115 ) against the contact surfaces ( 130 ) to press. Baugruppe (100) nach Anspruch 4, wobei das Anpresselement (145) keilförmig ausgebildet und mit einer Vorspannkraft in Richtung des zwischen den Kontaktflächen (130) liegenden Raums (135) belastet ist. Assembly ( 100 ) according to claim 4, wherein the pressing element ( 145 ) wedge-shaped and with a biasing force in the direction of the between the contact surfaces ( 130 ) ( 135 ) is charged. Baugruppe (100) nach Anspruch 5, wobei das Anpresselement (145) gegenüber der Leiterplatte (110) abgestützt ist. Assembly ( 100 ) according to claim 5, wherein the pressing element ( 145 ) opposite the printed circuit board ( 110 ) is supported. Baugruppe (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Leiterplatte (110) eine Aussparung (155) aufweist, durch die ein zum Anpresselement (145) führendes Übertragungselement (150) zur Einleitung der Vorspannkraft verläuft. Assembly ( 100 ) according to claim 5 or 6, wherein the printed circuit board ( 110 ) a recess ( 155 ), by which a to pressing element ( 145 ) leading transfer element ( 150 ) to initiate the biasing force. Baugruppe (100) nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend ein Gehäuse (160) mit zwei gegenüberliegenden Innenseiten (165, 170), wobei der Kühlkörper (105) gegenüber der einen Innenseite (165) und das Übertragungselement (150) gegenüber der anderen Innenseite (170) abgestützt ist. Assembly ( 100 ) according to claim 6 or 7, further comprising a housing ( 160 ) with two opposite inner sides ( 165 . 170 ), wherein the heat sink ( 105 ) opposite the one inside ( 165 ) and the transmission element ( 150 ) opposite the other inside ( 170 ) is supported. Baugruppe (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen einer Kontaktfläche (130) und einer zugeordneten Anlagefläche (120) ein Wärmeleitelement (140) vorgesehen ist. Assembly ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein between a contact surface ( 130 ) and an associated contact surface ( 120 ) a heat conducting element ( 140 ) is provided. Verfahren zur Montage einer Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, folgende Schritte umfassend: – Befestigen der Leistungsbauteile (115) an der Leiterplatte (110); – Ausrichten der Leistungsbauteile (115), sodass ihre Anlageflächen (120) miteinander einen Winkel einschließen, der dem Öffnungswinkel der Kontaktflächen (130) des Kühlkörpers (105) entspricht; und – Anpressen der Leistungsbauteile (115) an den Kühlkörper (105) in Richtung des zwischen den Kontaktflächen (130) liegenden Raums (135). Method for assembling an assembly ( 100 ) according to one of claims 2 to 9, comprising the following steps: - fixing the power components ( 115 ) on the printed circuit board ( 110 ); - Aligning the power components ( 115 ) so that their contact surfaces ( 120 ) enclose with each other an angle which corresponds to the opening angle of the contact surfaces ( 130 ) of the heat sink ( 105 ) corresponds; and - pressing the power components ( 115 ) to the heat sink ( 105 ) in the direction of the between the contact surfaces ( 130 ) ( 135 ).
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