-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit einer aktiven Kühlung.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Schnittstellen zwischen zwei Leiterplatten mit einer Verbindungsleiterplatte sind beispielsweise durch das sogenannte PCI-Interface bekannt. Peripheral Component Interconnect, meist PCI abgekürzt, ist ein Bus-Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz eines Prozessors.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende Kühlung einer Leiterplattenanordnung zu gewährleisten.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Demgemäß ist vorgesehen: Eine Leiterplattenanordnung mit wenigstens einer ersten Leiterplatte, wenigstens einer zweiten Leiterplatte, und wenigstens einer Verbindungsleiterplatte, die die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte elektrisch miteinander verbindet, wobei die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und die Verbindungsleiterplatte im Wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte ausgebildet ist, wobei zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte eine aktive Kühlung vorgesehen ist, wobei die aktive Kühlung einen gerichteten Fluss eines Kühlfluids zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte gewährleistet.
-
Eine Lasche ist eine dünne, in zumindest eine Richtung hervorstehende Struktur.
-
Eine Leiterplatte, auch Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung, printed circuit board oder PCB genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung der Bauteile und derer elektrischer Verbindung. Leiterplatten werden zudem als Übertragungsmittel zwischen einem Signalempfänger und einem Signalabsender verwendet. Derartige Verbindungsleiterplatten übertragen ein Signal über Leiterbahnen im Leiterplatteninneren. Verbindungsleiterplatten weisen nicht zwingend elektronische Bauteile auf.
-
Eine Leiterplattenanordnung weist eine Leiterplatte und zumindest ein weiteres Bauteil, z.B. eine weitere Leiterplatte, auf.
-
Eine Schnittstelle eines Steckverbinders, auch als Steckgesicht oder Steckinterface bezeichnet, bildet ein steckseitiges Ende des Verbinders und ist zur Kontaktierung mit einer kompatiblen Schnittstelle eingerichtet.
-
Eine Stromversorgung ist durch die Übertragung von Spannung gewährleistet. Nachrichtensignale werden durch Spannungssignale übertragen. Dementsprechend unterscheidet diese Anmeldung zwischen der Übertragung von Spannung und der Übertragung von Spannungssignalen.
-
Spannung wird über elektrische Leiter von einer Spannungsquelle an einen Verbraucher bzw. Signalempfänger übertragen. Zwischen der Spannungsquelle und dem Verbraucher bzw. Signalempfänger besteht ein Übertragungspfad. Der Übertragungspfad kann Steckkontakte, Kabel, Leiterbahnen und dergleichen umfassen.
-
Fluide sind Flüssigkeiten oder Gase. Eine Flüssigkeit ist beispielsweise Wasser oder Öl. Ein Gas ist beispielsweise Luft.
-
Ein Schlauch ist eine hohle Struktur zur Aufnahme von Fluiden. Schläuche sind oft flexibel verformbar.
-
Steckverbinder dienen zum Trennen und Verbinden von elektrischen Leitern. Die Verbindungsteile werden dabei durch einen Formschluss der Steckerteile passend ausgerichtet. Steckverbinder weisen häufig Rast- und/oder Verriegelungsmittel zum Verriegeln oder Verrasten einer Steckverbindung mit einem Steckverbinder auf. Es ist denkbar Steckverbinder durch Verschrauben zusätzlich gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sichern.
-
Ein Langloch bezeichnet eine längliche Bohrung oder Nut. Seine schmalen Seiten werden durch Halbkreise abgeschlossen, deren Durchmesser der Breite des Langlochs entsprechen. Die Längsseiten des Langloches verlaufen parallel zueinander.
-
Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, zwei Leiterplatten einer Leiterplattenanordnung mittels einer Verbindungsleiterplatte zu verbinden. Aufgrund des definierten Abstands zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte ist es möglich, eine aktive Kühlung zwischen den Leiterplatten vorzusehen.
-
Ferner ermöglicht die Erfindung auch, eine Bauhöhe der Kühlung in Abhängigkeit der Anforderungen an die Kühlung vorzugeben und die Höhe der Verbindungsleiterplatte entsprechend der Bauhöhe der Kühlung zu dimensionieren. Dies reduziert den Entwicklungsaufwand gegenüber der konventionellen Herangehensweise, bei welcher in Abhängigkeit von einem gegebenen Bauraum ein Kühlungskonzept entwickelt wird.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beträgt der Abstand zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte zumindest 30 mm. Somit ist es möglich, einen ausreichend großen Durchfluss von Kühlfluid zu gewährleisten.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein erster Übertragungspfad zur Übertragung von Stromversorgungsspannung und ein zweiter Übertragungspfad zur Übertragung von Signalspannung zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte vorgesehen. Somit ist eine räumliche Trennung der Signalübertragung von der Stromübertragung gewährleistet. Dies reduziert Störeinflüsse durch die Stromversorgung auf die Signalübertragung.
-
Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn eine erste Verbindungsleiterplatte den ersten Übertragungspfad bereitstellt und eine zweite Verbindungsleiterplatte den zweiten Übertragungspfad bereitstellt. Somit ist die Konzeptionierung einer Leiterplattenanordnung flexibler. Zudem lässt sich der Abstand zwischen dem ersten Übertragungspfad und dem zweiten Übertragungspfad flexibel einstellen.
-
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine Verbindungsleiterplatte sowohl den ersten Übertragungspfad als auch den zweiten Übertragungspfad aufweist, sofern der erste Übertragungspfad und der zweite Übertragungspfad jeweils getrennte Verbinder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der ersten bzw. mit der zweiten Leiterplatte aufweist.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Kühlfluid Luft. Somit entsteht für die Führung des Kühlfluids kein zusätzlicher Materialaufwand. Hierdurch lässt sich auch Gewicht einsparen.
-
Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn die Luft an wenigstens einer Stelle zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte zugeführt wird und an wenigstens einer Stelle zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte abgesaugt wird. Somit ist es möglich, die Durchflussgeschwindigkeit der Luft einzustellen. Beispielsweise kann die Durchflussgeschwindigkeit derart eingestellt werden, dass die Luftströmung einen hohen laminaren Anteil hat. Es versteht sich, dass die Einstellung der Durchflussgeschwindigkeit der Luft auch von Hindernissen bzw. von dem Weg der Luft zwischen den Leiterplatten abhängt.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Kühlfluid eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, die in einem Schlauch geführt wird. Somit lässt sich eine besonders effiziente Kühlung bereitstellen.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Verbindungsleiterplatte, jeweils wenigstens ein elektrisches Kontaktmittel, beispielsweise einen Steckverbinder, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte auf. Ferner weist die Verbindungsleiterplatte wenigstens ein, insbesondere zwei, Befestigungsmittel zum Befestigen der Verbindungsleiterplatte an der ersten Leiterplatte und/oder an der zweiten Leiterplatte auf.
-
Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn das Befestigungsmittel zwei Befestigungslaschen, die am Rand der Verbindungsleiterplatte ausgebildet sind, aufweist. Die Befestigungslaschen können derart dimensioniert bzw. ausgelegt sein, dass diese zu erwartende Vibrationen oder andere zu erwartende mechanische Belastungen besonders gut dämpfen.
-
Dementsprechend kann vorgesehen sein, die Befestigungslaschen in Abhängigkeit der zu erwartenden Belastungen aus einem geeigneten Material zu fertigen. Beispielsweise können die Befestigungslaschen aus einem Kunststoff oder Metall mit federelastischen Eigenschaften gefertigt sein.
-
Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn das Kontaktmittel zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der ersten Leiterplatte eine Befestigung der Verbindungsleiterplatte an der ersten Leiterplatte gewährleistet und die Verbindungsleiterplatte an der zweiten Leiterplatte mittels des Befestigungsmittels befestigt ist. Folglich kann vorgesehen sein, dass Befestigungsmittel lediglich an einer Seite der Verbindungsleiterplatte, z.B. an der die größeren mechanischen Belastungen zu erwarten sind, vorzusehen.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Befestigungsmittel ein Toleranzausgleichsmittel, beispielsweise Langlöcher, auf. Somit ist es möglich, Fertigungstoleranzen, beispielsweise bei der Bauhöhe einer Verbindungsleiterplatte, auszugleichen. Dies reduziert den Ausschuss im Rahmen der Fertigung bzw. vereinfacht die Fertigung einer Leiterplattenanordnung.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Leiterplattenanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Perspektivansicht einer Leiterplattenanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
-
In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
1 zeigt eine Leiterplattenanordnung 10 mit einer ersten Leiterplatte 1, einer zweiten Leiterplatte 2, einer ersten Verbindungsleiterplatte 3 und einer zweiten Verbindungsleiterplatte 4. Die erste Leiterplatte 1 ist als sogenannte Trägerleiterplatte ausgebildet und umfasst mehrere Bauelemente 101 sowie eine Vielzahl an Schnittstellen 102. Die zweite Leiterplatte ist parallel zu der ersten Leiterplatte angeordnet. Der Abstand zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte beträgt zumindest 30 mm. Auch die zweite Leiterplatte 2 umfasst eine Vielzahl von Bauelementen 103.
-
Die erste Leiterplatte 1 ist mit der zweiten Leiterplatte 2 mittels einer ersten Verbindungsleiterplatte 3 und mittels einer zweiten Verbindungsleiterplatte 4 verbunden. Die erste Verbindungsleiterplatte 3 stellt einen ersten Übertragungspfad zur Übertragung von Stromversorgungsspannung bereit. Die zweite Verbindungsleiterplatte stellt einen zweiten Übertragungspfad zur Übertragung von Signalspannung bereit. Die erste Verbindungsleiterplatte ist jeweils mittels eines Steckverbinders 104, 105 mit der ersten Leiterplatte 1 bzw. mit der zweiten Leiterplatte 2 verbunden. Die Steckverbinder 104 und 105 sind für die Übertragung einer Stromversorgung ausgelegt. Die zweite Verbindungsleiterplatte 4 ist jeweils mittels eines Steckverbinders 106, 107 mit der ersten Leiterplatte 1 bzw. mit der zweiten Leiterplatte 2 verbunden. Die Steckverbinder 106, 107 sind jeweils auf die Übertragung von Spannungssignalen ausgelegt und gewährleisten eine entsprechende Signalintegrität. Zwischen der ersten Leiterplatte 1 und der zweiten Leiterplatte 2 verläuft eine aktive Kühlung (in 1 nicht dargestellt).
-
Die Verbindungsleiterplatten 3, 4 sind jeweils mittels der Steckverbinder 104, 106 an der ersten Leiterplatte 1 befestigt und elektrisch verbunden. Die Verbindungsleiterplatten 3, 4 sind jeweils mittels der Steckverbinder 105, 107 mit der zweiten Leiterplatte 2 elektrisch verbunden. Die Befestigung der Verbindungsleiterplatten 3, 4 an der zweiten Leiterplatte 2 ist durch Befestigungslaschen 18, 20 gewährleistet. Die Befestigungslaschen 18, 20 weisen jeweils ein Langloch 22 auf, an welchem die Verbindungsleiterplatten 3, 4 mit der zweiten Leiterplatte 2 verschraubt sind.
-
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Leiterplattenanordnung 10 mit einer ersten Leiterplatte 1 sowie mit drei zweiten Leiterplatten 2. Die zweiten Leiterplatten 2 sind mit der ersten Leiterplatte jeweils mittels zweier Verbindungsleiterplatten 3, 4, entsprechend zu 1 verbunden. Zwischen den Leiterplatten verläuft eine aktive Wasserkühlung. Das Wasser zur Kühlung wird dabei durch einen Schlauch geführt. Der Schlauch verläuft mäanderförmig zwischen den drei Paaren der Verbindungsleiterplatten 3, 4.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leiterplatte
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Verbindungsleiterplatte
- 4
- Verbindungsleiterplatte
- 10
- Leiterplattenanordnung
- 12
- Schlauch
- 18
- Befestigungslasche
- 20
- Befestigungslasche
- 22
- Langloch
- 101
- Bauelement
- 102
- Schnittstelle
- 103
- Bauelement
- 104
- Steckverbinder
- 105
- Steckverbinder
- 106
- Steckverbinder
- 107
- Steckverbinder
