DE102019134098B4 - Kühlrichtungsorientierte Kühleinrichtung - Google Patents

Kühlrichtungsorientierte Kühleinrichtung Download PDF

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Abstract

Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) für eine ober- und/ unterseitig mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Elektronikbauelement (2a, 2b) tragende Leiterplatte (1), welche sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstreckt, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) eine integrierte Kühleinrichtung (3) zum Kühlen des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Elektronikbauelements (2a, 2b) aufweist und weiter ein sich zumindest teilweise in einer zu der ersten Ebene parallel darüber angeordneten zweiten Ebene erstreckendes plattenartiges erstes Kühlerelement (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Leiterplatte (1) zugewandte Unterseite (9) des ersten Kühlerelements (4) mindestens einen das oberseitig angeordnete mindestens eine erste Elektronikbauelement (2a) thermisch kontaktierenden ersten Bereich (31) und mindestens einen die Leiterplatte (1) oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich (36) aufweist, wobei das mindestens eine zweite Elektronikbauelement (2b) gegenüberliegend zu dem mindestens einen zweiten Bereich (36) unterseitig an der Leiterplatte (1) angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Bereich (31) in einer Höhenachse (Z) gegenüber des mindestens einen zweiten Bereichs (36) nach oben (Z2) versetzt angeordnet ist, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) ein sich zumindest teilweise in einer zu der zweiten Ebene parallel darüber angeordneten dritten Ebene erstreckendes plattenartiges zweites Kühlerelement (5) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugelektronikbaugruppe für eine ober- und/oder unterseitig mindestens ein Elektronikbauelement tragende Leiterplatte mit einer integrierten Kühleinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung und Leistungsfähigkeit elektronischer Elemente wird gleichzeitig auch mehr ungewollte Wärme erzeugt, wodurch ein effizientes Wärmemanagement zu einem entscheidenden Faktor wird. Es stehen verschiedene Möglichkeiten für ein Kühlsystem zur Verfügung, welche sich hinsichtlich der Leistung, Kosten und dem Einsatzbereich unterscheiden.
  • Die Wärmeentwicklung bei Elektronikbauelementen ist physikalisch bedingt und kann nicht vermieden werden, wobei die Wärme, denen die Bauelemente ausgesetzt sind, deren Funktion wesentlich beeinflusst.
  • Auf Leiterplatten angeordnete Elektronikbauelemente werden zur Kühlung üblicherweise durch ein Kühlerelement direkt thermisch kontaktiert, um die im Betrieb entstehende Wärme in die weg von der Leiterplatte zeigende Richtung abzuführen. Bei beidseitig mit Elektronikbauelementen versehenen Leiterplatten kann eine effektive Wärmeabfuhr gemäß dem Stand der Technik lediglich durch eine separate thermische Kontaktierung der oberseitig und unterseitig angeordneten Elektronikbaugruppen, d. h. eine beidseitige Anordnung von Kühlerelementen an der Leiterplatte, gewährleistet werden. Dabei ist nachteilig, dass beide Leiterplattenseiten bzw. die daran angeordneten Elektronikbaugruppen mit einem entsprechenden Kühlerelement versehen werden müssen, was zu einem erhöhten Bauraum- und Materialbedarf führt. Vor allem bei der Fahrzeugherstellung ergibt sich das Problem, dass aufgrund der Fülle der verschiedenen Elemente, welche im oder am Fahrzeug angeordnet werden müssen, kaum mehr zur Verfügung stehender Bauraum vorhanden ist.
  • Aus dem Stand der Technik ist das Dokument US 2018 / 0 092 255 A1 bekannt. Dieses Dokument offenbart ein Steuergerät, insbesondere für eine Fahrzeugnavigation, mit einer Leiterplatte, die sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt und zumindest ober- und unterseitig zwei Elektronikbauelemente trägt. Weiter umfasst das Steuergerät eine parallel darunter angeordnete, plattenartige Kühleinrichtung, gleichzeitig Kühlerelement, das einen ersten Bereich und einen nach oben versetzt angeordneten zweiten Bereich aufweist. Der zweite Bereich des Kühlelements kontaktiert dabei über ein wärmeleitendes Material die Leiterplatte, Dabei ist das zweite Elektronikbauelement gegenüberliegend zu dem zweiten Bereich angeordnet. Weiterhin umfasst das Steuergerät ein plattenartiges Abdeckelement, welches mechanisch mit dem Kühlelement verbunden ist.
  • Das Dokument US 2006 / 0 181 859 A1 zeigt ein Steuermodul für Fahrzeuge, welches ein Abdeckelement eine Leiterplatte mit oberseitig und/oder unterseitig angebrachten Elektronikbauelementen und einem Kühlerelement mit einem ersten Bereich und zwei nach unten versetzte zweite Bereiche umfasst. Auf den Bereichen der Leiterplatte, an denen keine Elektronikbauelemente angeordnet sind, ist ein wärmeleitendes Material aufgebracht, das im thermischen Kontakt mit dem Kühlelement, insbesondere den zweiten Bereichen, steht.
  • Das Dokument EP 3 457 824 A1 beschreibt eine elektronische Einheit für ein Fahrzeug mit einer Leiterplatte, die Elektronikbauelemente aufweist, einen Ventilator sowie ein Kühlerelement, das über ein wärmeleitendes Material die Elektronikbauelemente thermisch kontaktiert.
  • Schließlich ist das Dokument WO 2013/ 009 982 A bekannt. Dieses Dokument offenbart ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät, umfassend ein oberes und unteres Abdeckelement, ein Kühlerelement mit einem ersten Bereich und einem nach unten versetzt angeordneten zweiten Bereich, weiter umfassend eine Leiterplatte mit nicht näher bezeichneten Elektronikbauelementen. Der nach unten versetzt angeordnete zweite Bereich des Kühlerelementes steht dabei im thermischen Kontakt mit der Leiterplatte, wobei zwischen dem Bereich und der Leiterplatte ein wärmeleitendes Material angebracht ist. Dadurch soll gewährleistet werden, dass Wärme vorteilhaft vom Kühlerelement aufgenommen und abgeführt werden kann. Eine Wärmeschranke vermindert dabei den Wärmeübergang auf das untere Abdeckelement.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugelektronikbaugruppe mit einer integrierten Kühleinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher eine ober- und/oder unterseitig mindestens ein Elektronikbauelement tragende Leiterplatte einseitig entwärmt werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst von einer Fahrzeugelektronikbaugruppe für eine oberundunterseitig mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Elektronikbauelement tragende Leiterplatte, welche sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstreckt, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppe eine integrierte Kühleinrichtung zum Kühlen des mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Elektronikbauelements aufweist und weiter ein sich zumindest teilweise in einer zu der ersten Ebene parallel darüber angeordneten zweiten Ebene erstreckendes plattenartiges erstes Kühlerelement umfasst, wobei eine der Leiterplatte zugewandte Unterseite des ersten Kühlerelements mindestens einen das oberseitig angeordnete mindestens eine erste Elektronikbauelement thermisch kontaktierenden ersten Bereich undr mindestens einen die Leiterplatte oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich aufweist, wobei das mindestens eine zweite Elektronikbauelement (2b) gegenüberliegend zu dem mindestens einen zweiten Bereich (36) unterseitig an der Leiterplatte (1) angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Bereich in einer Höhenachse gegenüber des mindestens einen zweiten Bereichs nach oben versetzt angeordnet ist.
  • Die Fahrzeugelektronikbaugruppe erstreckt sich entlang einer Höhenachse Z, einer Breitenachse Y und einer Längenachse X, wobei den jeweiligen Achsen jeweils zwei Richtungen zuzuordnen sind. So umfasst die Höhenachse Z die Richtungen Z1 (nach oben) und Z2 (nach unten). Die Breitenachse Y umfasst die Richtungen Y1 (nach rechts) und Y2 (nach links). Die Längenachse X umfasst die Richtungen X1 (nach vorne) und X2 (nach hinten).
  • Die erste, zweite, dritte Ebene erstrecken sich jeweils bevorzugt entlang der Längenachse und der Breitenachse, wobei die Ebenen entlang der Höhenachse über- bzw. untereinander angeordnet sind.
  • Unter einer Fahrzeugelektronikbaugruppe ist erfindungsgemäß eine Elektronikbaugruppe zu verstehen, welche in und/oder an einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei die Elektronikbaugruppe zum Betrieb des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugkomponenten erforderlich ist. Unter einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist jegliches Fahrzeug zu verstehen, welches eine Elektronikbaugruppe aufweist und/oder benötigt, wobei es sich um Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeuge handeln kann.
  • Unter einem Elektronikbauelement wird jegliches elektronische bzw. elektrische Bauelement verstanden, welches für Schaltkreise in der Elektronik verwendet werden, wie Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten oder dergleichen, verstanden. Weiterhin kann unter einem Elektronikbauelement ein integrierter Schaltkreis (kurz Chip) jeglicher Art zu verstehen sein. Grundsätzlich ist jedes elektronische bzw. elektrische Bauelement unter einem Elektronikbauelement zu verstehen, welches mit Blick auf den Stand der Technik auf einer Leiterplatte angeordnet wird. Diese Aufzählung soll nicht abschließend sein.
  • Unter einem plattenartigen Element wird hiernach ein Element verstanden, welches sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt. So kann sich eine Ebene beispielsweise entlang der Höhenachse und der Breitenachse, der Höhenachse und der Längenachse oder der Längenachse und der Breitenachse erstrecken.
  • Bevorzugt erstrecken sich der mindestens eine erste Bereich und der mindestens eine zweite Bereich im Wesentlichen entlang der Längenachse und der Breitenachse, wobei die Erstreckung bevorzugt jeweils einer Erstreckung der oberseitigen direkt kontaktierten oder der unterseitig indirekt kontaktierten Elektronikbauelemente entspricht.
  • Weiter bevorzugt sind das erste Kühlerelement und die Leiterplatte mechanisch miteinander verbunden, wobei für eine entsprechende Verbindung beispielsweise eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung, eine Nietenverbindung, eine Bolzenverbindung, eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Klebeverbindung oder dergleichen in Betracht kommt.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von ersten und zweiten Bereichen, welche entlang der Höhenachse versetzt zueinander angeordnet sind, an der Unterseite des ersten Kühlerelements kann die Leiterplatte selbst sowie die darauf oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente direkt thermisch kontaktiert werden, wodurch eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet wird. Im Gegensatz zu den bekannten Kühlerelementen werden nicht nur Elektronikbauelemente thermisch kontaktiert, sondern auch die Leiterplatte.
  • Erfindungsgemäß ist ein mindestens zweites Elektronikbauelement gegenüberliegend zu dem mindestens einen zweiten Bereich unterseitig an der Leiterplatte angeordnet. Durch diese bevorzugte Anordnung kann ein unterseitig an der Leiterplatte angeordnetes Elektronikbauelement durch den die Leiterplatte oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich des ersten Kühlerelements entwärmt/gekühlt werden, ohne dass ein zusätzlich unterseitig an der Leiterplatte angeordnetes Kühlerelement nötig wäre. Die entstandene Wärme der unterseitig an der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente wird durch die Leiterplatte hindurch dem zweiten Bereich zugeführt und somit von dem Elektronikbauelement ohne eine direkte Kontaktierung durch das erste Kühlerelement abgeführt. Es ist besonders bevorzugt, wenn gegenüberliegend des mindestens zweiten Elektronikbauelements oberseitig auf der Leiterplatte kein Elektronikbauelement angeordnet ist, um eine vorteilhafte Kontaktierung des mindestens einen zweiten Bereichs mit der Leiterplatte zu gewährleisten. Es ist weiterhin denkbar, dass die Leiterplatte zwischen dem mindestens einen zweiten Bereich und dem mindestens einen zweiten Elektronikbauelement eine hohe Wärmeleitfähigkeit bzw. einen geringen thermischen Widerstand aufweist, um eine vorteilhafte Wärmeleitung von dem Elektronikbauelement zu dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Bereich des ersten Kühlerelements durch die Leiterplatte zu ermöglichen. Die bevorzugte hohe Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte kann beispielsweise durch mechanisch gebohrte Durchkontaktierungen (sog. „Thermovias“), welche bevorzugt eine erhöhte Kupferschichtdicke in der Hülse aufweisen und entlang der Höhenachse Z verlaufen, innerhalb der Leiterplatte erreicht werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das mindestens eine und das mindestens zweite Elektronikbauelement dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, eine Wärmeabgabe mit einer in der Höhenachse nach oben verlaufenden Vorzugsrichtung aufzuweisen. Bevorzugt weist jede der Elektronikbauelemente eine Vorzugsfläche/bevorzugte Fläche zur Anbringung an ein Kühlerelement auf, wobei die Vorzugsfläche lötseitig zur Leiterplatte hinzeigend oder von der Leiterplatte wegzeigend angeordnet sein kann. Unter einer Vorzugsfläche wird hier die Fläche der Elektronikbauelemente verstanden, über welche die entstandene Wärme beim Betrieb bevorzugt abgegeben wird (Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe) bzw. die sich bevorzugt am stärksten erwärmt bzw. die den geringsten thermischen Widerstand im Vergleich zu den übrigen Flächen des Elektronikbauelements aufweist. Somit ist ersichtlich, dass die oberseitig an der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, mittels einer der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche an der Leiterplatte befestigt werden, da auf diese Weise die Wärme entlang der Höhenachse nach oben, weg von der Leiterplatte in Richtung des ersten Kühlerelements abgegeben wird. Weiterhin ist erkennbar, dass die unterseitig an der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente mittels der Vorzugsfläche an der Leiterplatte befestigt werden, wodurch die Wärmeabgabe bevorzugt entlang der Höhenachse nach oben in Richtung der Leiterplatte erfolgt und sich die Leiterplatte erwärmt. Folglich weisen die oberseitig und die unterseitig an der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung für die Wärmeabgabe entlang der Höhenachse nach oben auf. Diese Anordnung ermöglich vorteilhaft eine einseitige Entwärmung/Kühlung der Leiterplatte bzw. der daran angeordneten Elektronikbauelemente, da das erste Kühlerelement entsprechend an der Oberseite der Leiterplatte und der oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente thermisch kontaktierend angeordnet ist und so mittels der ersten Bereiche die oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente an der Vorzugsfläche thermisch kontaktiert und (direkt) entwärmt werden, sowie mittels der zweiten Bereiche die Leiterplatte thermisch kontaktiert wird, wobei die unterseitig an der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, den zweiten Bereichen gegenüberliegen und so (indirekt) über die Leiterplatte gekühlt werden können. Folglich ist es bevorzugt, dass alle oberseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach oben Z1 in Richtung des ersten Kühlerelements aufweisen bzw. derart oberseitig an der Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach oben Z1 ausgerichtet ist bzw. die oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente über eine der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche thermisch kontaktierend mit der Leiterplatte verbunden sind, wobei die Verbindung zwischen einem oberseitigen Elektronikbauelement und der Leiterplatte bevorzugt durch ein Lot (Metall), besonders bevorzugt durch Lotkugeln erfolgt. Ferner ist es bevorzugt, dass die unterseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach oben Z1 in Richtung der Leiterplatte aufweisen bzw. derart unterseitig an der Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach oben Z1 ausgerichtet ist bzw. die unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente über die Vorzugsfläche thermisch kontaktierend mit der Leiterplatte verbunden sind, wobei bevorzugt eine Kupferplatte/-lage zwischen der Vorzugsfläche des Elektronikbauelements und der Leiterplatte, insbesondere bevorzugt innerhalb des Elektronikbauelements, angeordnet ist. Demzufolge kann die Anordnung der Elektronikbauelemente an der Leiterplatte als kühlrichtungsorientiert bezeichnet werden, da die bevorzugt vorteilhafte einseitige Kühlung der Leiterplatte mittels des ersten Kühlerelements durch die gemeinsame Ausrichtung der Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe bzw. der Vorzugsfläche der Elektronikbauelemente jeweils in Richtung des die Leiterplatte thermisch kontaktierenden ersten Kühlerelements.
  • Bevorzugt wird hier unter der Wärmeleitfähigkeit eine Stoffeigenschaft verstanden und beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper/in einem Medium ohne Stofftransport. Je höher die Wärmeleitfähigkeit desto besser/schneller kann Wärme durch den Körper bzw. in dem Medium transportiert werden. Bevorzugt stellt ein Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit den Wärmewiderstand dar, wobei der Wärmewiderstand ein Maß für die Temperaturdifferenz ist, die entsteht, wenn ein Wärmestrom durch einen Körper/ein Medium hindurchfließt.
  • Bevorzugt wird die bevorzugte Fläche bzw. die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der Elektronikbauelemente durch deren Layout bzw. Architektur bestimmt. Folglich ist es denkbar, dass die bevorzugte Fläche bzw. die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe aus einem vom einem etwaigen Hersteller des Elektronikbauelements zur Verfügung gestellten Datenblatt ersichtlich ist. Des Weiteren ist es bevorzugt möglich, dass eine Kupferplatte/Kupferlage („Exposed Pad“) an der bevorzugten Fläche des Elektronikbauelements, besonders bevorzugt innerhalb des Elektronikbauelements, angeordnet ist, wodurch die Wärmeabgabe über die Vorzugsfläche bzw. in Vorzugsrichtung weiter verbessert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Anordnung des mindestens einen ersten Bereichs auf der Unterseite des ersten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des oberseitig auf der Leiterplatte angeordneten mindestens einen Elektronikbauelements und eine Anordnung des mindestens einen zweiten Bereichs auf der Unterseite des ersten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des unterseitig auf der Leiterplatte angeordneten mindestens zweiten Elektronikbauelements anpassbar. Auf diese Weise kann das erste Kühlerelement bzw. die mindestens einen ersten und zweiten Bereiche bevorzugt an eine Erstreckung der Elektronikbauelemente in der Höhen-, Breiten- und/oder Längenachse sowie an eine Positionierung der Elektronikbauelemente auf der Leiterplatte angepasst werden. Die Planung eines Layouts einer Leiterplatte mit den daran angeordneten Elektronikbauelementen ist sehr komplex und aufwendig. In den meisten Fällen kann das Layout im Nachhinein nicht verändert werden, um an ein vorgesehenes Kühlerelement angepasst zu werden. Somit ist es vorteilhaft, wenn das Kühlerelement an das Layout der Leiterplatte anpassbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Oberseite der Leiterplatte und dem mindestens einen zweiten Bereich ein wärmeleitendes Material angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Leiterplatte bzw. deren Oberseite durch den mindestens einen zweiten Bereich ausreichend thermisch kontaktiert werden, auch wenn beispielsweise Elektronikbauteile an dieser Position vorgesehen sind, die selbst keine direkte thermische Kontaktierung durch einen ersten Bereich erfordern. Bei dem wärmeleitenden Material handelt es sich bevorzugt um einen sog. Gap-Filler, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Weiterhin bevorzugt kann das wärmeleitende Material komprimierbar ausgebildet sein, wobei das komprimierbare Material im Bereich des zwischen der Leiterplatte und dem zweiten Bereich angeordneten Elektronikbauelements komprimiert wird, wobei das umgebende Material die Leiterplatte störungsfrei thermisch kontaktieren kann. Weiterhin weist das Material eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit auf, um die Wärme effektiv transportieren zu können. Bevorzugt handelt es sich bei dem wärmeleitenden Material um eine Folie, wie eine Schaum- oder Gel-Folie, beispielsweise um eine Graphitfolie, eine Polyimidfolie, eine Acryl- oder Acrylatbasierende Folie oder eine Silikon-basierte Folie. Dabei soll es sich lediglich um eine beispielhafte Aufzählung handeln. Es kommen darüber hinaus weitere Materialien mit den genannten Merkmalen in Betracht, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind und dementsprechend verwendet werden. Das wärmeleitende Material ist bevorzugt an eine Erstreckung des zweiten Bereichs entlang der Längenachse und der Breitenachse anpassbar. Ebenso ist eine Erstreckung des wärmeleitenden Materials entlang der Höhenachse variabel und an die Gegebenheiten anpassbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Kühlerelement auf einer der Leiterplatte abgewandten Oberseite ein Kühlmittel auf, wobei es sich bevorzugt um Rippen, Kanäle, Stifte, Pins oder dergleichen handelt. Durch die Ausgestaltung der Oberseite des ersten Kühlerelements mit einem Kühlmittel kann die von dem Kühlerelement aufgenommene Wärme besonders vorteilhaft verteilt und abgegeben werden. Bevorzugt ist das Kühlmittel gleichmäßig auf der Oberseite des ersten Kühlerelements verteilt angeordnet.
  • Erfindungsgemäß weist die Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich zumindest teilweise in einer zu der zweiten Ebene parallel darüber angeordneten dritten Ebene erstreckendes plattenartiges zweites Kühlerelement auf. Bevorzugt sind das erste und das zweite Kühlerelement mechanisch miteinander verbunden, wobei eine Verbindung beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Nietenverbindung, einer Bolzenverbindung, einer Steckverbindung, einer Schweißverbindung, einer Klebeverbindung oder dergleichen herstellbar ist. Das zweite Kühlerelement ermöglich die Abdeckung der Oberseite des ersten Kühlerelements und gegebenenfalls des Kühlmittels, wodurch ein Kühlmedium vereinfacht mit dem Kühlmittel bzw. dem ersten Kühlerelement kontaktierbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein das Kühlmittel kontaktierendes Kühlmedium mittels der Kühleinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlerelement hindurchleitbar. Auf diese Weise kann, die mittels des ersten Kühlerelements von den Elektronikbauelementen abgeführte Wärme effektiv von der Oberseite des ersten Kühlerelements abtransportiert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterseite des ersten Kühlerelements einen jeweils von den Seitenflächen beabstandeten entlang einer Höhenachse der Fahrzeugelektronikbaugruppe gegenüber der Unterseite nach oben versetzten Aufnahmebereich auf, so dass eine zumindest teilweise umfänglich verlaufende Seitenwandung ausgebildet ist, wobei die Leiterplatte und das daran angeordnete mindestens eine Elektronikbauelement zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Durch die Ausbildung des Aufnahmebereichs wird das mindestens eine Elektronikbauelement und die Leiterplatte mechanisch durch die umfänglich verlaufende Seitenwandung entlang der Längenachse und der Breitenachse vor Beschädigung geschützt. Somit gewährleistet das erste Kühlerelement zusätzlich zur Kühlung des mindestens einen Elektronikbauelements und/oder der Leiterplatte, deren teilweise Einhausung und dadurch deren mechanischen Schutz. Bevorzugt weist die Seitenwandung entlang der Höhenachse verlaufende Bohrungen auf, um eine mechanische Verbindung mit dem zweiten Kühlerelement und/oder dem Abdeckelement zu gewährleisten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich im Wesentlichen in einer zu der ersten Ebene parallel darunter angeordneten vierten Ebene erstreckendes plattenartiges Abdeckelement auf, welches mechanisch mit dem ersten Kühlerelement verbunden ist, wobei das erste Kühlerelement und das Abdeckelement dazu eingerichtet und dafür vorgesehen sind, das mindestens eine Elektronikbauelement und die Leiterplatte einzuhausen. Das Abdeckelement wird bevorzugt mittels einer Schraub-, Bolzen- , Nieten-, Schweiß-, Löt-, Steck-, Klebeverbindung oder dergleichen mit dem ersten Kühlerelement verbunden. Durch die Anordnung wird das mindestens eine Elektronikbauelement und die Leiterplatte vor Beschädigung geschützt, wobei das mindestens eine Elektronikbauelement und die Leiterplatte in der Höhenachse oben durch das erste Kühlerelement und in der Höhenachse unten durch das Abdeckelement eingeschlossen werden. Bevorzugt ist das Abdeckelement mechanisch mit der umfänglichen Seitenwandung des ersten Kühlerelements verbunden.
  • Bevorzugt weist die Kühleinrichtung eine erste Anschlussstelle zum Einbringen eines gasförmigen ersten Kühlmediums in die Fahrzeugelektronikbaugruppe oder eine zweite Anschlussstelle zum Einbringen eines flüssigen zweiten Kühlmediums in die Fahrzeugelektronikbaugruppe auf, wobei die erste und die zweite Anschlussstelle gegeneinander austauschbar sind, so dass die Kühleinrichtung entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Kühlmedium betreibbar ist.
  • Bevorzugt umfasst eine Anschlussstelle jegliche Elemente, welche dazu eingerichtet und dafür vorgesehen sind, ein Kühlmedium in und/oder durch die Fahrzeugelektronikbaugruppe einzuleiten bzw. auszuleiten bzw. hindurchzuleiten. Weiterhin gewährleistet die Anschlussstelle die Verbindung der Fahrzeugelektronikbaugruppe mit einem Anschlusselement. Dabei kann es sich je nach gasförmigem oder flüssigem Kühlmedium beispielweise um eine/ein Strömungsmaschine/Ventilator, einen Flüssigkeitszufuhranschluss und einen Flüssigkeitsabfuhranschluss und/oder eine Flüssigkeitsleitung handeln. Diese Aufzählung soll nicht als abschließend verstanden werden, sondern weiterhin alle Anschlussstellen und deren Elemente/Komponenten umfassen, welche an der Fahrzeugelektronikbaugruppe angeordnet werden müssen, um das entsprechende gasförmige oder flüssige Kühlmedium einzuleiten/abzuleiten.
  • Bevorzugt umfasst die Kühleinrichtung das erste Kühlerelement, das zweite Kühlerelement und die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle.
  • Unter einem Kühlmedium wird bevorzugt jedes Medium verstanden, welches Wärme von einem Ort höherer Temperatur zu einem Ort niedrigerer Temperatur transportiert. Dabei kann es sich bei dem gasförmigen ersten Kühlmedium beispielsweise um Luft handeln. Das flüssige zweite Kühlmedium kann beispielsweise Wasser, ein Alkohol-Wasser-Gemisch, ein Thermalöl, eine Salzschmelze oder ein flüssiges Metall sein. Die obige Aufzählung soll nicht als abschließend verstanden werden und soll nur beispielhaft sein.
  • Bevorzugt ist durch einen Austausch der ersten Anschlussstelle mit der zweiten Anschlussstelle oder umgekehrt ein einfacher Wechsel zwischen einem gasförmigen und einem flüssigen Kühlmedium gewährleistet, ohne dass weitere Elemente/Komponenten der Fahrzeugelektronikbaugruppe ausgetauscht werden müssten. Auf diese Weise benötigt die Fahrzeugelektronikbaugruppe unabhängig von dem verwendeten Kühlmedium im Wesentlichen den gleichen Bauraum, was die Konzeption bzw. Konstruktion eines etwaigen Fahrzeugs vereinfacht, und es können größtenteils die gleichen Elemente/Komponenten verwendet werden, wodurch sich die Herstellungskosten verringern. Des Weiteren kann bei veränderten Bedingungen kurzfristig die Art der Kühleinrichtung (Gas- oder Flüssigkühlung) der Fahrzeugelektronikbaugruppe umgestellt und angepasst werden, ohne dass es zu Verzögerungen durch Neuplanungen oder Herstellungsprozessen kommt.
  • Bevorzugt weist die Fahrzeugelektronikbaugruppe mindestens ein mit der ersten Anschlussstelle verbindbares erstes Anschlusselement oder mindestens ein mit der zweiten Anschlussstelle verbindbares zweites Anschlusselement auf. Bevorzugt gewährleisten die Anschlusselemente den Transport des ersten oder zweiten Kühlmediums mittels der ersten oder zweiten Anschlussstelle in die Fahrzeugelektronikbaugruppe. Dabei handelt es sich bei dem ersten Anschlusselement bevorzugt um eine Strömungsmaschine bzw. ein Ventilatorelement zum Fördern des gasförmigen ersten Kühlmediums und bei dem zweiten Anschlusselement bevorzugt um eine Flüssigkeitsleitung (Ein- und Ableitung).
  • Bevorzugt ist das erste Kühlerelement auf einer Oberseite mit einem ersten Kühlmittel, wenn die Kühleinrichtung die erste Anschlussstelle aufweist, oder mit einem zweiten Kühlmittel, wenn die Kühleinrichtung die zweite Anschlussstelle aufweist, ausgestattet. Das erste Kühlerelement kann somit zusätzlich an die vorgesehene Kühleinrichtung bzw. das Kühlmedium angepasst werden, da auf die Weise ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen dem ersten Kühlerelement und dem ersten bzw. dem zweiten Kühlmedium gewährleistet ist. Bevorzugt kann es sich bei dem ersten Kühlmittel und/oder dem zweiten Kühlmittel um Rippen, Kanäle, Stifte, Pins oder dergleichen handeln. Dabei ist es bevorzugt besonders vorteilhaft, wenn das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel gleichmäßig auf der Oberseite des ersten Kühlerelements verteilt angeordnet sind, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Kühlerelement/Kühlmittel und Kühlmedium zu erreichen. Eine Ausrichtung des ersten oder zweiten Kühlmittels auf der Oberseite des Kühlerelements ist dabei bevorzugt variabel und ist entsprechend der Bedürfnisse anpassbar.
  • Bevorzugt ist das das erste Kühlmittel kontaktierende erste Kühlmedium oder das das zweite Kühlmittel kontaktierende zweite Kühlmedium mittels der Kühleinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlerelement hindurchleitbar, wobei das erste Kühlerelement und das zweite Kühlerelement bevorzugt mechanisch miteinander verbunden sind. Es versteht sich, dass das erste Kühlerelement und das zweite Kühlerelement entsprechend dem verwendeten Kühlmedium miteinander verbunden sind, dabei sind das erste Kühlerelement und das zweite Kühlerelement bei Verwendung des flüssigen zweiten Kühlmediums flüssigkeitsdicht miteinander verbunden - ausschließlich der Anschlussstelle - wodurch ein Flüssigkeitsaustritt verhindert wird. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn bei Verwendung des gasförmigen ersten Kühlmediums die Verbindung zwischen dem ersten Kühlerelement und dem zweiten Kühlerelement - zusätzlich zu der ersten Anschlussstelle - mindestens eine Öffnung aufweist, um ein Ausströmen des eingeleiteten Gases zu gewährleisten, wobei die Öffnung variabel und entsprechend der vorliegenden Bedingungen ausgewählt werden.
  • Bevorzugt ist die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle an dem ersten Kühlerelement und/oder an dem zweiten Kühlerelement, bevorzugt an einer ersten Seitenfläche des ersten Kühlerelements und/oder an einer Frontfläche des zweiten Kühlerelements, angeordnet. Auf diese Weise kann das erste oder das zweite Kühlmedium besonders einfach zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlerelement eingeleitet und transportiert werden. Bevorzugt ist der Austausch der ersten und der zweiten Anschlussstelle dadurch vereinfacht gewährleistet, da beispielsweise bei der Anordnung der ersten Anschlussstelle oder der zweiten Anschlussstelle an dem zweiten Kühlerelement ein Wechsel bzw. Austausch der Anschlussstellen gegeneinander durch einen Wechsel/Austausch des zweiten Kühlerelements, welches eine entsprechend benötigte Anschlussstelle aufweist, möglich ist. Vorteilhaft wäre somit ein Wechsel von dem ersten auf das zweite Kühlmedium oder umgekehrt nur durch den Austausch des zweiten Kühlerelements möglich, der die erste oder die zweite Anschlussstelle aufweist. Es wäre weiterhin denkbar, dass die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle separat von dem ersten und/oder dem zweiten Kühlerelement an der Fahrzeugelektronikbaugruppe anordenbar bzw. entfernbar ist. Bevorzugt kann es sich bei der Frontfläche des zweiten Kühlerelements um eine beliebige Fläche des zweiten Kühlerelements handeln, welche senkrecht zu einer Oberseite des zweiten Kühlerelements, insbesondere bevorzugt angrenzend an eine Seitenfläche des ersten Kühlerelements, angeordnet ist.
  • Bevorzugt sind mehrere erste Anschlussstellen oder mehrere zweite Anschlussstellen an dem ersten Kühlerelement und/oder an dem zweiten Kühlerelement, bevorzugt an der ersten Seitenfläche des ersten Kühlerelements und/oder an der Frontfläche des zweiten Kühlerelements, angeordnet. Durch Nutzung mehrerer erster oder zweiter Anschlussstellen kann die Kühlleistung verbessert werden. Bevorzugt werden insbesondere die mehreren ersten Anschlussstellen so verteilt an der ersten Seitenfläche und/oder der Frontfläche angeordnet, dass das erste Kühlmedium die Oberseite des ersten Kühlerelements bzw. des ersten Kühlmittels gleichmäßig und im Wesentlichen vollständig kontaktieren kann.
  • Bevorzugt weist die Fahrzeugelektronikbaugruppe weiterhin mindestens ein an einer der ersten Seitenfläche des ersten Kühlerelements gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche des ersten Kühlerelements angeordnetes elektrisches Steckerelement zum Anschluss weiterer externer Komponenten auf, wobei das mindestens eine Steckerelement elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbunden ist. Auf diese Weise kann die Fahrzeugelektronikbaugruppe mit den entsprechenden Fahrzeugkomponenten signaltechnisch verbunden werden. Durch die Anordnung des mindestens einen elektrischen Steckerelements an der zweiten Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche an der die erste oder die zweite Anschlussstelle angeordnet ist, steht ein ausreichender Bauraum auf den jeweiligen Seitenflächen zur Verfügung, ohne dass sich die Anschlussstellen und die Steckerelemente gegenseitig behindern würden.
  • Bevorzugt ist das erste Kühlerelement durch ein einstückiges oder mehrstückiges Formteil gebildet, welches aus einem wärmeleitenden Material, bevorzugt einem Metall, wie Aluminium oder Kupfer, einer Legierung, einer Keramik, einem Kunststoff und/oder einem Verbundwerkstoff besteht. Demzufolge ist die Herstellung des ersten Kühlerelements besonders einfach, kosten- und zeitsparend. Für die Herstellung wird bevorzugt ein Material mit einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit verwendet, um die entstehende Wärme beim Betrieb der Fahrzeugelektronikbaugruppe von dem mindestens einen Elektronikbauelement und/oder der Leiterplatte abzuleiten.
  • Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden von der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
    • 1 perspektivische Draufsicht von vorne auf eine Fahrzeugelektronikbaugruppe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
    • 2 Explosionsdarstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppe von schräg hinten gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform;
    • 3 perspektivische Ansicht von schräg unten auf eine Fahrzeugelektronikbaugruppe mit nicht dargestelltem Abdeckelement gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform;
    • 4 perspektivische Ansicht von schräg unten auf ein isoliert dargestelltes erstes Kühlerelement gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • Die 1 zeigt eine Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 erstreckt sich entlang einer Höhenachse Z, einer Breitenachse Y und einer Längenachse X, wobei den jeweiligen Achsen jeweils zwei Richtungen zuzuordnen sind. So umfasst die Höhenachse Z die Richtungen Z1 (nach oben) und Z2 (nach unten). Die Breitenachse Y umfasst die Richtungen Y1 (nach rechts) und Y2 (nach links). Die Längenachse X umfasst die Richtungen X1 (nach vorne) und X2 (nach hinten).
  • Die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 umfasst eine Leiterplatte 1 mit mindestens einem ober- und/oder unterseitig angeordneten Elektronikbauelement 2a, 2b (hier nicht gezeigt), eine Kühleinrichtung 3, welche aus einem ersten Kühlerelement 4, einem zweiten Kühlerelement 5 und zwei ersten Anschlussstellen 6a, 6a' (nicht gezeigt) besteht, mehreren elektrischen Steckerelementen 7a-e und einem Abdeckelement 20.
  • Die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform weist zwei erste Anschlussstellen 6a, 6a' zum Einbringen von einem ersten gasförmigen Kühlmedium in die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 auf, wobei es sich bei dem ersten Kühlmedium in diesem Fall um Luft handelt.
  • Das erste Kühlerelement umfasst eine Oberseite 8, eine im Wesentlichen zu der Oberseite 8 parallel darunter angeordnete Unterseite 9 (hier nicht gezeigt), wobei sich die Oberseite 8 und die Unterseite 9 im Wesentlichen jeweils entlang der Längenachse X und der Breitenachse Y erstrecken, sowie eine jeweils senkrecht zu der Oberseite 8 und der Unterseite 9 angeordnete erste Seitenfläche 15, zweite Seitenfläche 16, dritte Seitenfläche 17a und vierte Seitenfläche 17b.
  • An der ersten Seitenfläche 15 des ersten Kühlerelements 4 sind eine erste erste Anschlussstelle 6a und eine zweite erste Anschlussstelle 6a', an welchen jeweils ein erstes Anschlusselement 27a, 27a' angeordnet ist, entlang der Breitenachse Y beabstandet, voneinander angeordnet.
  • Dabei sind an der zweiten Seitenfläche 16 die elektrischen Steckerelemente 7a-e angeordnet, welche elektrisch leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden sind, wobei die Steckerelemente 7a-e entlang der Längenachse X nach hinten X2 gerichtet sind. Die gemäß der in 1 dargestellten elektrischen Steckerelemente 7a-7e sind nur exemplarisch dargestellt. Es ist ebenso denkbar, dass andere Steckerelemente vorgesehen sind und/oder die Position der Steckerelemente verschieden ist, wobei sich dies nach der Anwendung der Fahrzeugelektronikbaugruppe richtet und variabel ist. Hier weist das erste Kühlerelement 4 auf der Oberseite 8 benachbart zu der zweiten Seitenfläche 16 drei sich von der Oberseite 8 entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 erstreckende erhabene Abschnitte 21 a, 21b, 21c auf, welche die zweite Seitenfläche 16 flächenmäßig vergrößern und so eine Anordnung der elektrischen Steckerelemente 7a-7e vorteilhaft ermöglichen.
  • Weiterhin sind an der dritten 17a und der vierten Seitenfläche 17b jeweils zwei Befestigungselemente 22 angeordnet. Diese Befestigungen 22 ermöglichen die Anbringung der Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 im oder am Fahrzeug. Die Befestigungen 22 sind mit einer in Höhenrichtung Z2 unteren Kante der Seitenflächen 17a, 17b bündig abschließend ausgebildet.
  • Das zweite Kühlerelement 5 weist eine sich im Wesentlichen in der Längenachse X und in der Breitenachse Y parallel zu der Oberseite 8 des ersten Kühlerelements erstreckende Oberseite 10 sowie eine sich vorne senkrecht zu der Oberseite 10 erstreckende Frontfläche 18 auf. Die Oberseite 10 umfasst entlang der Breitenachse Y rechts Y1 und links Y2 sowie entlang der Längenachse X vorne X1 untere Abschnitte 23a, 23b, 23c und einen dazu in der Höhenachse Z nach oben Z1 versetzten oberen Abschnitt 24, wobei die unteren Abschnitte 23a-c jeweils mit dem oberen Abschnitt 24 durch Verbindungsabschnitte 25a, 25b, 25c verbunden werden, wobei zwischen den unteren Abschnitten 23a-c und den Verbindungsabschnitten 25a, 25b, 25c jeweils ein Winkel 19a, 19b, 19c bevorzugt zwischen 45° und 90° aufgespannt wird. Die unteren Abschnitte 23a-c erstrecken sich parallel zu der Oberseite 8 des ersten Kühlerelements und weisen zudem Bohrungen auf, welche dazu vorgesehen sind, das erste Kühlerelement 4 mechanisch mit dem zweiten Kühlerelement 5 zu verbinden. Gemäß der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Verbindung mittels Schraubverbindungen. Der obere Abschnitt 24 kann ebenfalls Schraubverbindungen aufweisen, um das erste Kühlerelement 4 mechanisch mit dem zweiten Kühlerelement 5 zu verbinden.
  • Außerdem weist die Frontfläche 18 des zweiten Kühlerelements 5 zwei Ausnehmungen 26 auf, welche dazu vorgesehen sind, jeweils das Anschlusselement 27a, 27a` teilweise aufzunehmen und deren Anordnung an dem ersten Kühlerelement 4 zu gewährleisten. Die Ausnehmungen 26 erstrecken sich ausgehend von der Frontfläche 18 entlang der Längenachse X nach vorne X1.
  • Das erste Kühlerelement 4 und das zweite Kühlerelement 5 sind teilweise komplementär ausgebildet, um eine Verbindung der beiden Elemente 4, 5 zu vereinfachen und einen Fluss des Kühlmediums 1, 2 zwischen beiden zu verbessern.
  • Die ersten Anschlusselemente 27a, 27a' sind gemäß der gezeigten Ausführungsform als Ventilatoren bzw. Strömungsmaschinen ausgebildet.
  • Die 2 stellt eine Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Fahrzeugelektronikbaugruppe dar.
  • Gemäß der Darstellung in 2 ist die Ebenen-Anordnung der oberseitig mehrere Elektronikbauelemente 2a tragenden Leiterplatte 1, des ersten Kühlerelements 4, des zweiten Kühlerelements 5 und des Abdeckelements 20 gezeigt.
  • Dabei weist die Leiterplatte 1 auf einer sich in der Längenachse X und der Breitenachse Y erstreckenden Oberseite 12 mehrere in Form von Chips dargestellte Elektronikbauelemente 2a auf, wobei lediglich eines dieser Elemente exemplarisch mit dem Bezugszeichen 2a gekennzeichnet ist. Weiterhin weist die Leiterplatte 1 eine parallel zu der Oberseite 12 angeordnete Unterseite 13 auf. Auf der Unterseite 13 können ebenfalls Elektronikbauelemente 2b angeordnet werden.
  • Die Leiterplatte 1 ist mittels Schraubverbindungen mechanisch mit dem ersten Kühlerelement 4 verbunden, wobei die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 die Oberseite 12 der Leiterplatte und/oder eine Oberseite 28 der oberseitigen Elektronikbauelemente 2a thermisch kontaktiert. Die Oberseite 28 der oberseitigen Elektronikbauelemente 2a stellt deren Vorzugsfläche dar, über welche eine Hauptmenge der Wärme abgegeben wird bzw. die sich am stärksten erwärmt. Außerdem ist das Abdeckelement 20 so angeordnet, dass es die Leiterplatte 1 bzw. die unterseitigen Elektronikbauelemente 2b nicht kontaktiert und nur mit dem ersten Kühlerelement 4 mittels Schraubverbindungen mechanisch verbunden ist. Somit wird die Leiterplatte 1 und die daran angeordneten Elektronikbauelemente 2a, 2b durch das erste Kühlerelement 4 und das zweite Kühlerelement 5 - im Sinne eines Gehäuses - eingehaust.
  • Weiterhin weist das erste Kühlerelement 4 die an der ersten Seitenfläche 15 angeordnete zweite erste Anschlussstelle 6a' auf (erste erste Anschlussstelle 6a nicht gezeigt). Die Anschlussstelle 6a` erstreckt sich an der ersten Seitenfläche 15 entlang der Höhenrichtung Z nach oben Z1 über die Oberseite 8 hinaus und ist im Wesentlichen komplementär zu dem ersten Anschlusselement 27a` ausgebildet, um mit diesem verbunden werden zu können und eine Einbringung des ersten Kühlmediums zu gewährleisten.
  • Das Abdeckelement 20 ist im Wesentlichen plattenartig in der Längenachse X und der Breitenachse Y erstreckend ausgebildet und weist auf einer der Leiterplatte 1 zugewandten Oberseite 29 entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 und nach unten Z2 versetzte Bereiche (konkave und konvexe Bereiche) auf, um eine Kontaktierung mit der darüberliegend angeordneten Leiterplatte 1 und den unterseitig angeordneten Elektronikbauelementen 2b zu vermeiden. Weiterhin umfasst das Abdeckelement 20 eine Seitenfläche 30, welche sich senkrecht zu der Oberseite 29 entlang der Höhenachse Z und der Breitenachse Y erstreckt. Die Seitenfläche 30 ist komplementär zu den elektrischen Steckerelementen 7 ausgebildet.
  • Ebenso ist die zweite Seitenfläche 16 des ersten Kühlerelements 4 komplementär zu den elektrischen Steckerelementen 7, welche fest und elektrisch leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden sind, ausgebildet. Durch die komplementäre Ausbildung der zweiten Seitenfläche 16 des ersten Kühlerelements 4 und der Seitenfläche 30 des Abdeckelements 20 zu den Steckerelementen 7 der Leiterplatte 1 ist eine vollständige und geschlossene Einhausung der Leiterplatte 1 bzw. der Elektronikbauelemente 2a, 2b möglich.
  • Das erste Kühlerelement 4 weist auf der Oberseite 8 ein erstes Kühlmittel 14a auf. Das Kühlmittel 14a ist in Form von Kühlrippen ausbildet, welche sich bevorzugt entlang der Längenachse erstrecken und im Wesentlichen gleichmäßig über die Oberseite 8 verteilt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird ein Transport des ersten Kühlmediums entlang der Längenachse X von vorne X1 nach hinten X2 gewährleistet.
  • In 3 wird die Fahrzeugelektronikbaugruppe perspektivisch von unten gezeigt, wobei das Abdeckelement 20 ausgeblendet ist.
  • Es ist zu erkennen, dass die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 einen jeweils von den Seitenflächen 15, 16, 17a, 17b beabstandeten entlang einer Höhenachse Z der Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 gegenüber der Unterseite 9 nach oben Z1 versetzten Aufnahmebereich 32 aufweist. Dieser Aufnahmebereich 32 ermöglicht die Anordnung der Oberseite 12 der Leiterplatte 1 thermisch kontaktierend mit der Unterseite 9, wobei die Leiterplatte 1 und die daran angeordneten Elektronikbauelemente 2a, 2b innerhalb des Aufnahmebereichs 32 angeordnet sind. Somit wird eine zumindest teilweise umfänglich verlaufende Seitenwandung 33 ausgebildet, welche sich entlang der Höhenachse Z weiter nach unten Z2 erstreckt, als die die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 kontaktierende Leiterplatte 1 bzw. die Elektronikbauelemente 2a, 2b, wodurch die die Elektronikbauelemente 2a, 2b tragende Leiterplatte 1 durch das erste Kühlerelement 4 und das zweite Kühlerelement 5 eingehaust werden kann, ohne dass das zweite Kühlerelement 5 die Leiterplatte 1 oder die Elektronikbauelemente 2a, 2b kontaktiert. Weiterhin sind auch der mindestens eine erste Bereich 31 und der mindestens eine zweite Bereich 36 innerhalb des Aufnahmebereichs 32 an der Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 angeordnet.
  • Weiterhin sind gemäß 3 mehrere als Chips dargestellte Elektronikbauelemente 2b auf der Unterseite 13 der Leiterplatte 1 angeordnet, wobei lediglich ein unterseitiges Elektronikbauelement 2b exemplarisch mit Bezugszeichen 2b versehen ist.
  • Außerdem weist die Unterseite 9 bzw. die Seitenwandung 33 eine entlang der Höhenachse gegenüber der Unterseite 9 bzw. der Seitenwandung 33 nach oben versetzte Kabelführung 34a, 34a' auf. Durch die Kabelführung 34a, 34a` kann jeweils ein Anschlusskabel, welches jeweils eines der ersten Anschlusselemente 27a, 27a' elektrisch und signaltechnisch mit der Leiterplatte 1 verbindet, von dem ersten Anschlusselement 27a, 27a' zur Leiterplatte 1 geführt werden und das erste Kühlerelement 4 in der Höhenachse Z bündig mit dem Abdeckelement 20 abschließen. Die erste Kabelführung 34a erstreckt sich ausgehend von einer Aussparung 35, in welcher die elektrische und signaltechnische Kontaktierung der ersten Anschlusselemente 27a, 27a' mit der Leiterplatte 1 erfolgt, entlang der Breitenachse Y nach links Y2 hin zu dem ersten ersten Anschlusselement 27a. Die zweite Kabelführung 34a` erstreckt sich ausgehend von der Aussparung 35 entlang der Breitenachse Y nach rechts Y1 hin zu dem zweiten ersten Anschlusselement 27a`. Die Kontaktierung zwischen den ersten Anschlusselementen 27a, 27a' und der Leiterplatte 1 erfolgt bevorzugt mittels eines elektrischen Steckerelements.
  • In 4 ist das erste Kühlerelement 4 der in der 1 gezeigten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 im Detail und isoliert ohne die anderen Komponenten dargestellt.
  • Die 4 zeigt mehrere erste Bereiche 31 und zweite Bereiche 36, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich manche der Bereiche mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.
  • Die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 weist eine Vielzahl von entlang der Höhenachse gegenüber den zweiten Bereichen nach oben versetzten ersten Bereichen 31 und eine Vielzahl von zweiten Bereichen 36 auf, welche auf der Unterseite 9 innerhalb des Aufnahmebereichs 3 verteil angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass zweite Bereiche 36 entlang der Höhenachse Z bündig mit der Unterseite 9 bzw. dem Aufnahmebereich 32 oder gegenüber der Unterseite 9 bzw. dem Aufnahmebereich 32 entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 versetzt angeordnet sind. Die ersten Bereiche 31 und die zweiten Bereiche 36 sind bevorzugt quaderförmig ausgebildet, wobei sich die Form der Bereiche an der Form der Elektronikbauelemente 2a, 2b orientiert.
  • Des Weiteren sind auf der Unterseite 9 innerhalb des Aufnahmebereichs 32 angeordnete sich gegenüber der Unterseite 9 entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 erstreckende Gewindeelemente 37 ausgebildet. Diese ermöglichen eine mechanische Verbindung des ersten Kühlerelements 4 mit der Leiterplatte 1.
  • Aus Gründen der Übersichtlichkeit können in den Figuren jeweils nur die relevanten Merkmale mit Bezugszeichen versehen sein. Die Ausführungen und Beschreibungen zu Merkmalen, welche in einer der Figuren gezeigt werden, sollen mutatis mutandis auch für das entsprechende Merkmal gelten, falls es in einer anderen Figur gezeigt ist.
  • Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen lediglich um eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugelektronikbaugruppe handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Fahrzeugelektronikbaugruppe
    1
    Leiterplatte
    2a
    oberseitiges Elektronikbauelement
    2b
    unterseitiges Elektronikbauelement
    3
    Kühleinrichtung
    4
    erstes Kühlerelement
    5
    zweites Kühlerelement
    6a, 6a'
    erste Anschlussstelle
    7a-e
    elektrisches Steckerelement
    8
    Oberseite des ersten Kühlerelements
    9
    Unterseite des ersten Kühlerelements
    10
    Oberseite des zweiten Kühlerelements
    11
    Unterseite des zweiten Kühlerelements
    12
    Oberseite der Leiterplatte
    13
    Unterseite der Leiterplatte
    14
    Kühlmittel
    14a
    erstes Kühlmittel
    14b
    zweites Kühlmittel
    15
    erste Seitenfläche des ersten Kühlerelements
    16
    zweite Seitenfläche des ersten Kühlerelements
    17a
    dritte Seitenfläche des ersten Kühlerelements
    17b
    vierte Seitenfläche des ersten Kühlerelements
    18
    Frontfläche des zweiten Kühlerelements
    19a-c
    Winkel
    20
    Abdeckelement
    21a-c
    erhabene Abschnitte
    22
    Befestigungselement
    23a-c
    unterer Abschnitt
    24
    oberer Abschnitt
    25a-c
    Verbindungsabschnitt
    26
    Ausnehmung
    27a, 27a`
    erstes Anschlusselement
    27b
    zweites Anschlusselement
    28
    Oberseite der Elektronikbauelemente
    29
    Oberseite des Abdeckelements
    30
    Seitenfläche des Abdeckelements
    31
    erster Bereich
    32
    Aufnahmebereich
    33
    Seitenwandung
    34a, 34a'
    Kabelführung
    35
    Aussparung
    36
    zweiter Bereich
    37
    Gewindeelement
    Z
    Höhenachse
    Z1
    Richtung nach oben
    Z2
    Richtung nach unten
    X
    Längenachse
    X1
    Richtung nach vorne
    X2
    Richtung nach hinten
    Y
    Breitenachse
    Y1
    Richtung nach rechts
    Y2
    Richtung nach links

Claims (8)

  1. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) für eine ober- und/ unterseitig mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Elektronikbauelement (2a, 2b) tragende Leiterplatte (1), welche sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstreckt, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) eine integrierte Kühleinrichtung (3) zum Kühlen des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Elektronikbauelements (2a, 2b) aufweist und weiter ein sich zumindest teilweise in einer zu der ersten Ebene parallel darüber angeordneten zweiten Ebene erstreckendes plattenartiges erstes Kühlerelement (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Leiterplatte (1) zugewandte Unterseite (9) des ersten Kühlerelements (4) mindestens einen das oberseitig angeordnete mindestens eine erste Elektronikbauelement (2a) thermisch kontaktierenden ersten Bereich (31) und mindestens einen die Leiterplatte (1) oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich (36) aufweist, wobei das mindestens eine zweite Elektronikbauelement (2b) gegenüberliegend zu dem mindestens einen zweiten Bereich (36) unterseitig an der Leiterplatte (1) angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Bereich (31) in einer Höhenachse (Z) gegenüber des mindestens einen zweiten Bereichs (36) nach oben (Z2) versetzt angeordnet ist, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) ein sich zumindest teilweise in einer zu der zweiten Ebene parallel darüber angeordneten dritten Ebene erstreckendes plattenartiges zweites Kühlerelement (5) aufweist.
  2. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste (2a) und das mindestens eine zweite Elektronikbauelement (2b) dazu eingerichtet und dafür vorgesehen sind, eine Wärmeabgabe mit einer in der Höhenachse (Z) nach oben (Z1) verlaufenden Vorzugsrichtung aufzuweisen.
  3. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung des mindestens einen ersten Bereichs (31) auf der Unterseite (9) des ersten Kühlerelements (4) entsprechend einer Anordnung des oberseitig auf der Leiterplatte (1) angeordneten mindestens einen ersten Elektronikbauelements (2a) und eine Anordnung des mindestens einen zweiten Bereichs (36) auf der Unterseite (9) des ersten Kühlerelements (4) entsprechend einer Anordnung des unterseitig auf der Leiterplatte (1) angeordneten mindestens einen zweiten Elektronikbauelements (2b) anpassbar ist.
  4. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Oberseite (12) der Leiterplatte (1) und dem mindestens einen zweiten Bereich (36) ein wärmeleitendes Material angeordnet ist.
  5. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlerelement (4) auf einer der Leiterplatte (1) abgewandten Oberseite (8) ein Kühlmittel (14, 14a, 14b) aufweist.
  6. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Kühlmittel (14, 14a, 14b) kontaktierendes Kühlmedium mittels der Kühleinrichtung (3) zwischen dem ersten (4) und dem zweiten Kühlerelement (5) hindurchleitbar ist.
  7. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (9) des ersten Kühlerelements (4) einen jeweils von den Seitenflächen (15, 16, 17a, 17b) beabstandeten entlang einer Höhenachse (Z) der Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) gegenüber der Unterseite (9) nach oben (Z1) versetzten Aufnahmebereich (32) aufweist, so dass eine zumindest teilweise umfänglich verlaufende Seitenwandung (33) ausgebildet ist, wobei die Leiterplatte (1) und die daran angeordneten mindestens eine erste und mindestens eine zweite Elektronikbauelemente (2a, 2b) zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmebereichs (32) angeordnet ist.
  8. Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugelektronikbaugruppe (100) ein sich im Wesentlichen in einer zu der ersten Ebene parallel darunter angeordneten vierten Ebene erstreckendes plattenartiges Abdeckelement (20) aufweist, welches mechanisch mit dem ersten Kühlerelement (4) verbunden ist.
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