-
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Leiterplatte und einem Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei in einem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse ein wärmeleitendes Medium angeordnet ist, wobei das Medium durch ein Gegeneinanderpressen der Leiterplatte und des Gehäuses in dem Zwischenraum verteilt ist, und wobei der Zwischenraum nur bereichsweise mit dem Medium gefüllt ist, sodass in dem Zwischenraum zumindest ein von dem Medium freier Bereich ausgebildet ist.
-
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des elektronischen Geräts.
-
Stand der Technik
-
Elektronische Geräte der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die Patentschrift
US 9,392,730 B2 ein elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte und einem Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei in einem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse ein wärmeleitendes Medium angeordnet ist. Dabei dient das wärmeleitende Medium dazu, eine durch einen Betrieb der Leiterplatte erzeugte Wärmeenergie auf das Gehäuse zu übertragen. Das wärmeleitende Medium ist durch ein Gegeneinanderpressen der Leiterplatte und des Gehäuses in dem Zwischenraum verteilt, wobei der Zwischenraum nur bereichsweise, insbesondere in einem Bereich, in welchem eine wärmeerzeugende Komponente der Leiterplatte angeordnet ist, mit dem Medium gefüllt ist. Dadurch ist in dem Zwischenraum, insbesondere in einem Bereich, in welchem keine wärmeerzeugende Komponente der Leiterplatte angeordnet ist, zumindest ein von dem Medium freier Bereich ausgebildet. Auch die Offenlegungsschrift
JP 2017 220568 A betrifft ein elektronisches Gerät, mit einer Leiterplatte und einem Substrat zur Aufnahme der Leiterplatte, wobei in einem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem Substrat ein wärmeleitendes Medium angeordnet ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Gewährleistung des von dem Medium freien Bereichs zumindest eine Aussparung in dem Gehäuse ausgebildet ist, in welche überschüssiges Medium bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte und des Gehäuses eindringt. Der Vorteil hierbei ist zum einen, dass die Aussparung ein unerwünschtes Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich verhindert. Der von Medium freie Bereich ist oder bleibt somit unbeeinflusst von dem wärmeleitenden Medium. Damit ist der von Medium freie Bereich nutzbar für einen vorgebbaren Zweck, welcher sich insbesondere von dem Zweck einer bloßen Übertragung einer durch einen Betrieb der Leiterplatte erzeugten Wärmeenergie auf das Gehäuse unterscheidet. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass die Aussparung durch das Eindringen des wärmeleitenden Mediums zumindest einen Teil eines Volumens des wärmeleitenden Mediums aufnimmt. Im Vergleich zu einem Gehäuse, welches die Aussparung zur Aufnahme dieses Teilvolumens nicht aufweist, sind die Leiterplatte und das Gehäuse somit auf einen geringeren Abstand zueinander bringbar. Dies gewährleistet eine Ausbildung oder Ausbildbarkeit einer besonders geringen oder geringeren Schichtdicke des wärmeleitenden Mediums. Eine geringere Schichtdicke gewährleistet eine effizientere Wärmeübertragung insbesondere aufgrund eines sich mit geringer werdender Schichtdicke reduzierenden thermischen Widerstands. Vorzugsweise weist die Aussparung ein Volumen auf, welches größer oder gleich einem vorgebbaren Volumen des überschüssigen Mediums ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aussparung den von Medium freien Bereich zumindest bereichsweise umgibt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass durch die Aussparung ein unerwünschtes Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich besonders effektiv verhindert wird. Vorzugsweise umgibt die Aussparung den von Medium freien Bereich vollständig, insbesondere vollumfänglich. Dies gewährleistet, dass bei einem Gegeneinanderpressen von Leiterplatte und Gehäuse ein Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich von allen Seiten verhindert wird.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Gerät um einen Lüftermotor, eine Pumpe, einen Ventilantrieb, einen Stellmotor und/oder ein Steuergerät für einen Lüftermotor, eine Pumpe, einen Ventilantrieb, einen Stellmotor handelt. Vorzugsweise ist der Lüftermotor, die Pumpe und/oder der Ventilantrieb Teil eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugs und/oder Teil eines Klimatisierungssystems zur Kühlung und/oder Erwärmung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der von Medium freie Bereich eine Verbindungsstelle zum stoffschlüssigen, formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Gehäuses und der Leiterplatte ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass durch die von Medium freie Verbindungsstelle eine zuverlässige stoffschlüssige, formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung ausbildbar ist. Der von Medium freie Bereich ist somit effektiv nutzbar zum Zwecke einer insbesondere sicheren und stabilen Verbindung von Leiterplatte und Gehäuse.
-
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verbindungsstelle als Schraubloch, Schweißstelle und/oder Klebestelle ausgebildet ist. Der Vorteil hierbei ist, dass zuverlässig eine Schraubverbindung, eine Lötverbindung und/oder eine Klebeverbindung ausbildbar ist. So ist insbesondere gewährleistet, dass das Schraubloch frei von Medium ist, so dass eine Schraube problemlos in das Schraubloch einbringbar ist, oder dass eine Klebefläche der Klebestelle frei von Medium ist, so dass eine größtmögliche Fläche der Klebestelle mit einem Klebemedium, insbesondere Klebstoff, bedeckbar ist.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der von Medium freie Bereich eine Dichtstelle zum Abdichten des Gehäuses, eine Druckausgleichsstelle zur Gewährleistung eines Druckausgleichs zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einer äußeren Umgebung des Gehäuses und/oder eine Aufnahmestelle zur Aufnahme zumindest einer Komponente der Leiterplatte ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass zuverlässig eine Abdichtung des Gehäuses, ein Druckausgleich und/oder eine Komponentenaufnahme gewährleistet ist. Die Druckausgleichsstelle ist vorzugsweise durch eine Druckmembran gebildet. Die Aufnahmestelle ist vorzugsweise eine in dem Gehäuse ausgebildete Vertiefung.
-
Vorzugsweise ist zur Gewährleistung des von dem Medium freien Bereichs zumindest ein sich in Richtung der Leiterplatte erstreckendes Abschirmelement an dem Gehäuse und/oder zumindest ein sich in Richtung des Gehäuses erstreckendes Abschirmelement an der Leiterplatte ausgebildet, welches bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte und des Gehäuses den von Medium freien Bereich vor überschüssigem Medium abschirmt. Der Vorteil hierbei ist, dass durch das Abschirmelement ein unerwünschtes Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich zusätzlich verhindert wird.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Abschirmelement den vom Medium freien Bereich zumindest bereichsweise umgibt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass durch das Abschirmelement ein unerwünschtes Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich besonders effektiv verhindert wird. Vorzugsweise umgibt das Abschirmelement den von Medium freien Bereich vollständig, insbesondere vollumfänglich. Dies gewährleistet, dass bei einem Gegeneinanderpressen von Leiterplatte und Gehäuse ein Eindringen von Medium in den von Medium freien Bereich von allen Seiten verhindert wird. Vorzugsweise entspricht eine Kontur oder Außenkontur des Abschirmelements der Kontur oder Außenkontur der Aussparung. Das Abschirmelement, insbesondere das den von Medium freien Bereich vollständig umgebende Abschirmelement, ist vorzugsweise entlang eines Innenumfangs der Aussparung angeordnet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Geräts, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich dadurch aus, dass zur Gewährleistung des von dem Medium freien Bereichs zumindest eine Aussparung in dem Gehäuse ausgebildet wird, in welche überschüssiges Medium bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte und des Gehäuses eindringt. Es ergeben sich hierbei insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem elektronischen Gerät erläutert wurden. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Unteransprüchen.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Gehäuse zur Aufnahme einer Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 ein elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte und dem Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte,
- 3 eine Querschnittsdarstellung des elektrischen Geräts im Bereich einer Aussparung und
- 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung des elektronischen Geräts.
-
1 zeigt in einer Draufsicht ein Gehäuse 1 zur Aufnahme einer Leiterplatte 2. Auf einer Innenfläche 3 des Gehäuses 1 ist ein wärmeleitendes Medium 4 angeordnet. Das wärmeleitende Medium 4 ist vorzugsweise ein Thermisches Interface Material (TIM), insbesondere eine Wärmeleitpaste. Die Innenfläche 3 weist vorliegend senkrecht in die Papierebene hinein.
-
Zur Gewährleistung mehrerer, vorliegend von vier, von dem wärmeleitenden Medium 4 freier Bereiche 5, 6, 7, 8 sind vorliegend mehrere Aussparungen 9, 10, 11, 12 in dem Gehäuse 1 ausgebildet. Dabei umgibt die Aussparung 9 den Bereich 5, die Aussparung 10 den Bereich 6, die Aussparung 11 den Bereich 7 und die Aussparung 12 den Bereich 8 jeweils vollständig. Vorzugsweise entspricht eine Kontur oder Außenkontur einer jeweiligen Aussparung 9, 10, 11, 12 einer Kontur des jeweiligen zu schützenden Bereichs 5, 6, 7, 8. Die Aussparungen 9, 10, 11, 12 sind dazu ausgebildet, dass bei einem Gegeneinanderpressen von Gehäuse 1 und Leiterplatte 2 überschüssiges Medium 4 in diese eindringt.
-
Die Bereiche 5, 6 und 7 sind vorliegend jeweils Verbindungsstellen zum formschlüssigen Verbinden des Gehäuses 1 mit der Leiterplatte 2. Die Bereiche 5, 6 und 7 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel als Schraublöcher 13 ausgebildet. Der Bereich 8 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Aufnahmestelle zur Aufnahme zumindest einer elektrischen Komponente, insbesondere eines oberflächenmontierten Bauteils, der Leiterplatte 2.
-
Optional ist/sind nur ein von dem wärmeleitenden Medium 4 freier Bereich 5, 6, 7, 8 oder mehr oder weniger als vier von dem wärmeleitenden Medium 4 freie Bereiche 5, 6, 7, 8 in dem Gehäuse 1 ausgebildet. Eine Breite und/oder eine Tiefe einer jeweiligen Aussparung 9, 10, 11, 12 ist vorzugsweise in Abhängigkeit eines Volumens von überschüssigem Medium 4, welches in eine jeweiligen Aussparung 9, 10, 11, 12 eindringen soll, vorgebbar.
-
Alternativ oder zusätzlich ist der von Medium 4 freie Bereich 5, 6, 7, 8 eine Verbindungsstelle zum stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Gehäuses 1 und der Leiterplatte 2. Dabei ist die Verbindungsstelle vorzugsweise als Lötstelle und/oder Klebstelle ausgebildet. Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der von Medium 4 freie Bereich 5, 6, 7, 8 eine Dichtstelle zum Abdichten des Gehäuses 1 und/oder eine Druckausgleichsstelle, insbesondere eine Druckmembran, zur Gewährleistung eines Druckausgleichs zwischen einem Innenraum des Gehäuses 1 und einer äußeren Umgebung des Gehäuses 1 ist.
-
2 zeigt ein elektronisches Gerät 14, mit dem Gehäuse 1 und mit einer darin aufgenommenen Leiterplatte 2. Das wärmeleitende Medium 4 ist durch ein Gegeneinanderpressen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 in einem Zwischenraum 15 zwischen der Leiterplatte 2 und dem Gehäuse 1 verteilt. Dabei ist der Zwischenraum 15 nur bereichsweise, vorzugsweise in allen Bereichen außer den von Medium 4 freien Bereichen 5, 6, 7, 8, mit dem Medium 4 gefüllt. Zur Gewährleistung der von dem wärmeleitenden Medium 4 freien Bereiche 5, 6 7, 8 sind vorliegend die mehrere Aussparungen 9, 10, 11, 12 in dem Gehäuse 2 ausgebildet, in welche überschüssiges Medium 4 bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 eindringt.
-
Optional ist zur Gewährleistung des von dem Medium 4 freien Bereichs 5, 6, 7, 8 zumindest ein sich in Richtung der Leiterplatte 2 erstreckendes Abschirmelement 16 an dem Gehäuse 1 ausgebildet. Dieses schirmt bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 den von Medium 4 freien Bereich 5, 6, 7, 8 zusätzlich vor überschüssigem Medium 4 ab. Das Abschirmelement 16 umgibt den vom Medium 4 freien Bereich 5, 6, 7, 8 zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig.
-
3 zeigt in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung den von Medium 4 freien Bereich 5, welcher als Schraubloch 13 ausgebildet ist. Vorliegend sind die gegeneinandergepresste Leiterplatte 2 und das Gehäuse 1 mittels einer Schraubverbindung, insbesondere durch eine Schraube 17, miteinander formschlüssig verbunden.
-
In dem Zwischenraum 15 ist das Medium 4 verteilt, wobei überschüssiges Medium 4 bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 in die Aussparung 9 eingedrungen ist. Der Abstand zwischen einer Kontaktstirnseite 18 des Gehäuses 1 und einer Kontaktstirnseite 19 der Leiterplatte 2 ist vorzugsweise 0,3 mm. Vorzugsweise weist somit das Medium 4 eine Schichtdicke von 0,3 mm auf.
-
Weiterhin ist an dem Gehäuse 1 das sich in Richtung der Leiterplatte 2 erstreckende Abschirmelement 16 ausgebildet, wobei das Abschirmelement 16 den von Medium 4 freien Bereich 5, vorliegend das Schraubloch 13, vollständig umgibt. Durch das Abschirmelement 16 wird bei dem Gegeneinanderpressen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 der von Medium 4 freie Bereich 5 vor überschüssigem Medium 4 abgeschirmt.
-
Vorliegend umgibt die Aussparung 9 sowohl den freien Bereich 5, insbesondere das Schraubloch 13, als auch das den freien Bereich 5 umgebende Abschirmelement 16.
-
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen des elektronischen Geräts 14.
-
Dabei werden in einem ersten Schritt S1 die Leiterplatte 2 und das Gehäuse 1 zur Aufnahme der Leiterplatte 2 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 wird zur Gewährleistung eines von Medium 4 freien Bereichs 5, 6, 7, 8 zumindest eine Aussparung 9, 10, 11, 12 in dem Gehäuse 1 und optional zusätzlich zumindest ein Abschirmelement 16 an dem Gehäuse 2 ausgebildet. In einem dritten Schritt S3 wird auf der Innenfläche 3 des Gehäuse 2 oder auf einer Oberfläche der Leiterplatte 2 das wärmeleitende Medium 4 insbesondere durch eine Düse aufgebracht. In einem vierten Schritt S4 werden die Leiterplatte 2 und das Gehäuse 1 gegeneinander gepresst, wobei sich das Medium 4 in dem Zwischenraum 15 zwischen Leiterplatte 2 und Gehäuse 1 verteilt. Dabei dringt überschüssiges Medium 4 bei dem Gegeneinanderpressen in die Aussparung 9 ein.
-
Durch das elektronische Gerät 14 ergibt sich zum einen der Vorteil, dass die Aussparung 9, 10, 11, 12 ein unerwünschtes Eindringen von Medium 4 in den von Medium 4 freien Bereich 5, 6, 7, 8 verhindert. Insbesondere im Vergleich zu einem Gehäuse 1, welches die Aussparung 9, 10, 11, 12 nicht aufweist, wird somit ein Ausbreiten des Mediums 4 in unerwünschte Bereiche oder Gebiete auf einfache Art und Weise verhindert. Eine Reduktion einer Menge des Mediums 4 oder eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Leiterplatte 2 und des Gehäuses 1 oder eine Vergrößerung der Schichtdicke zur Gewährleistung, dass sich das Medium bei dem Gegeneinanderpressen nicht in unerwünschte Bereiche, insbesondere die von Medium freien Bereiche 5, 6, 7, 8, ausbreitet, ist somit nicht notwendig.
-
Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass die Aussparung 9, 10, 11, 12 durch das Eindringen des Mediums 4 zumindest einen Teil des Volumens des Mediums 4 aufnimmt. Im Vergleich zu einem Gehäuse, welches die Aussparung 9, 10, 11, 12 zur Aufnahme dieses Teilvolumens nicht aufweist, sind die Leiterplatte 2 und das Gehäuse 1 damit auf einen geringeren oder besonders geringen Abstand zueinander bringbar. Da mit abnehmender Schichtdicke des Mediums 4 und insbesondere zunehmender Fläche, welche durch das Medium 4 bedeckt wird, ein thermischer Widerstand abnimmt, führt dies zu einer schnelleren und effizienteren Ableitung oder Übertragung von Wärmeenergie von der Leiterplatte 2 auf das Gehäuse 1.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 9392730 B2 [0003]
- JP 2017220568 A [0003]
