DE10315299A1 - Housing for circuit board and power components, has deformable thermally-conductive medium arranged between circuit board and base of other half of housing - Google Patents

Housing for circuit board and power components, has deformable thermally-conductive medium arranged between circuit board and base of other half of housing Download PDF

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Abstract

One half (1A) of the housing receives a circuit board (4), while the base of the other housing half (1B) is formed as a heat sink for a power component (4A) arranged on the circuit board. A gap (s) is provided between the circuit board and the base of the other housing half when the halves are connected together. A deformable thermally-conductive medium (7), such as a paste is arranged between the circuit board and the base of the other housing half. An independent claim is included for a method of manufacturing a housing.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse bestehend aus einer ersten Gehäusehälfte, in der eine Leiterplatte angeordnet ist, und einer zweiten Gehäusehälfte, wobei die beiden Gehäusehälften über eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Dabei dient der Boden der zweiten Gehäusehälfte als Kühlkörper für zumindest ein auf der Leiterplatte angeordnetes wärmeerzeugendes Leistungsbauelement.The Invention relates to a housing consisting of a first Half of the housing, in a circuit board is arranged, and a second housing half, wherein the two housing halves over one Snap connection are connected to each other. The floor serves here the second half of the case as Heat sink for at least a heat-generating power component arranged on the circuit board.

Ein derartiges Gehäuse ist aus der DE 195 18 521 C2 bekannt. Dort weist der Boden der zweiten Gehäusehälfte eine Senke auf, die unter Vorspannung auf der dem Leistungsbauteil abgewandten Seite der Leiterplatte aufliegt. Die Vorspannung soll dazu dienen, daß die Wärme besser abgeführt wird. Dabei wird die Vorspannung über ein elastisches Material im Fügungsbereich der beiden Gehäusehälften bewirkt. Die beiden Gehäusehälften sind über eine Rastverbindung miteinander verbunden. Beim Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften wird das elastische Material im Fügebereich soweit zusammengedrückt, bis die Rastverbindung hergestellt ist. Anschließend bleibt im verrasteten Zustand eine Vorspannung zwischen den beiden Gehäusehälften und damit auch zwischen der Leitplatte und der Gehäusebodensenke bestehen. Damit die Leiterplatte aufgrund der Vorspannung nicht bricht, sind jedoch in der ersten Gehäusehälfte Abstützelemente vorgesehen, welche auf die bestückte Seite der Leiterplatte drücken. Das Vorsehen solcher Abstützelemente ist aufwendig und beschränkt ferner die Bestückungsfreiheit auf der Leiterplatte.Such a housing is from the DE 195 18 521 C2 known. There, the bottom of the second housing half has a depression which rests under prestress on the side of the printed circuit board facing away from the power component. The pre-tension should serve that the heat is dissipated better. The preload is brought about by an elastic material in the joint area of the two housing halves. The two housing halves are connected to each other via a snap connection. When the two housing halves are joined together, the elastic material in the joining area is pressed together until the snap-in connection is established. Subsequently, a pre-tension between the two housing halves and thus also between the guide plate and the housing bottom depression remains in the locked state. So that the circuit board does not break due to the pretensioning, however, support elements are provided in the first housing half, which press on the populated side of the circuit board. The provision of such support elements is complex and further limits the freedom of assembly on the circuit board.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gehäuseanordnung bestehend aus zwei über eine Rastverbindung verbundenen Gehäusehälften zu schaffen, bei der Wärme in effektiver Weise über einen Gehäuseboden abgeführt wird, wobei auf Abstützelemente für die Leiterplatte verzichtet werden kann.task the invention is a housing arrangement consisting of two over to create a snap-in connection connected housing halves at Warmth in effectively about a case back dissipated being, with support elements for the printed circuit board can be dispensed with.

Erfindungsgemäß liegt der Gehäuseboden, um für eine Wärmeableitung zu sorgen, nicht mehr unter Vorspannung an der Leiterplatte an. Stattdessen ist zwischen der Leiterplatte und dem Boden der zweiten Gehäusehälfte im zusammengebauten Zustand der beiden Gehäusehälften ein Spalt vorgesehen ist, damit wird vermieden, daß die Leiterplatte gegen den Gehäuseboden drückt, wodurch sichergestellt wird, daß die beiden Gehäusehälften soweit zusammengefügt werden können bis die Rastverbindung bewirkt ist. Damit ersetzt der Spalt das elastische Material im Fügebereich gemäß DE 195 18 521 C2 . Um nun einen Wärmefluss vom Leistungsbauelement über die Leiterplatte in den Gehäuseboden zu ermöglichen, ist zwischen der Leiterplatte und dem Boden der zweiten Gehäusehälfte zumindest in dem Flächenbereich, in dem das Leistungsbauelement auf der Leiterplatte angeordnet ist, ein deformierbares wärmeleitendes Medium, vorzugsweise Wärmeleitpaste, angeordnet. Das wärmeleitende Material überbrückt dabei den Spalt zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuseboden vollständig ohne eine Vorspannung zu erzeugen.According to the invention, in order to ensure heat dissipation, the housing base no longer bears against the printed circuit board under pretension. Instead, a gap is provided between the circuit board and the bottom of the second housing half in the assembled state of the two housing halves, thereby avoiding that the circuit board presses against the housing base, thereby ensuring that the two housing halves can be joined together until the latching connection is effected is. The gap thus replaces the elastic material in the joining area DE 195 18 521 C2 , In order to allow heat to flow from the power component via the printed circuit board into the housing base, a deformable heat-conducting medium, preferably thermal paste, is arranged between the printed circuit board and the bottom of the second housing half, at least in the area in which the power component is arranged on the printed circuit board. The heat-conducting material completely bridges the gap between the printed circuit board and the housing base without generating a pretension.

Vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften wird dabei die Wärmeleitpaste in Form einer Raupenstruktur und/oder in Form von einzelnen Inseln auf den Gehäuseboden aufgebracht, wobei die Höhe der aufgebrachten Wärmeleitpaste gegenüber dem Gehäuseboden größer ist als der Spalt, der zur Bewirkung der Rastverbindung (d.h. zum Schließen des Gehäuses) notwendig ist. Wenn nun die beiden Gehäusehälften bis zur Bewirkung der Rastverbindung zusammengefügt werden, drückt die dem Leistungsbauelement abgewandte Seite der Leiterplatte auf die Wärmeleitpaste, da die Höhe der aufgebrachten Wärmeleitpaste größer ist als das Spaltmaß, wodurch die Wärmeleitpaste lateral zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuseboden verteilt wird.In front assembling of the two housing halves the thermal paste in the form of a caterpillar structure and / or in the form of individual islands on the case back applied, the height the applied thermal paste across from the case back is bigger than the gap that is used to effect the locking connection (i.e. to close the case) necessary is. If now the two housing halves until the snap connection is effected together be pressed the side of the circuit board facing away from the power component the thermal paste, because the height the applied thermal paste is bigger than the gap dimension, causing the thermal paste is distributed laterally between the circuit board and the housing base.

Da die Wärmeleitpaste sich bei Druckbeaufschlagung lateral zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuseboden bei gleichzeitiger Auftragshöhenreduzierung verteilt, wird der Aufbau einer Vorspannung vermieden. Damit kann auf zusätzliche Abstützelemente für die Leiterplatte verzichtet werden.There the thermal paste between the PCB and when pressurized the case back with simultaneous order height reduction distributed, the build-up of a bias is avoided. So that can on additional support elements for the PCB can be dispensed with.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.Based the attached Drawings, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 die beiden Gehäusehälften vor dem Zusammenfügen, 1 the two housing halves before assembling,

2 die beiden Gehäusehälften im zusammengebauten, verrasteten Zustand, 2 the two housing halves in the assembled, locked state,

3 eine vergrößerte, schematisierte Darstellung des Gehäusebodens mit der darüber beabstandet angeordneten Leiterplatte. 3 an enlarged, schematic representation of the housing base with the printed circuit board spaced above it.

In 1 sind die beiden Gehäusehälften (1A, 1B) vor dem Zusammenbau dargestellt. Dabei ist die Leiterplatte (4) in der in der Zeichnung oberen Gehäusehälfte (1A) angeordnet. Auf der Leiterplatte (4) befindet sich mindestens ein wärmeerzeugendes elektronisches Leistungsbauelement (4A). In dieser ersten Gehäusehälfte (1A) befinden sich ebenfalls zwei Steckerkörbe (5) zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte (4). Durch die Leiterplatte (4) hindurch rage Steckerstifte (5A) der Steckerkörbe (5) sowie Befestigungsstifte (6) für die Leiterplatte (4) selbst.In 1 are the two housing halves ( 1A . 1B ) before assembly. The circuit board ( 4 ) in the upper half of the housing in the drawing ( 1A ) arranged. On the circuit board ( 4 ) there is at least one heat-generating electronic power component ( 4A ). In this first half of the housing ( 1A ) there are also two plug baskets ( 5 ) for electrical contacting the circuit board ( 4 ). Through the circuit board ( 4 ) stick out pins ( 5A ) the plug baskets ( 5 ) and mounting pins ( 6 ) for the printed circuit board ( 4 ) self.

Die zweite – in der Zeichnung untere – Gehäusehälfte (1B) dient mit ihrem Gehäuseboden als Kühlkörper zur Wärmeableitung des auf der Leiterplatte (4) angeordneten Leistungsbauelements (4A).The second - in the drawing lower - housing half ( 1B ) serves with its housing bottom as a heat sink for heat dissipation of the on the circuit board ( 4 ) arranged power component ( 4A ).

Im zusammengebauten Zustand des Gehäuses (siehe 2) sind die beiden Gehäusehälften (1A, 1B) über eine Rastverbindung (3) miteinander verbunden. Dabei ist auch in diesem Zustand zwischen der Leiterplatte (4) und dem Gehäuseboden der zweiten Gehäusehälfte (1B) ein Spalt (s) vorgesehen, um zu verhindern, daß die Leiterplatte (4) gegen den Gehäuseboden drückt, wodurch ansonsten eine Verrastung der beiden Gehäusehälften (1A, 1B) blockiert würde. Das Spaltmaß (s) ist zur Verdeutlichung in 3 schematisch vergrößert dargestellt.When the housing is assembled (see 2 ) are the two housing halves ( 1A . 1B ) via a locking connection ( 3 ) connected with each other. In this state, there is also between the circuit board ( 4 ) and the case back of the second case half ( 1B ) a gap (s) is provided to prevent the circuit board ( 4 ) presses against the housing base, which otherwise locks the two housing halves ( 1A . 1B ) would be blocked. The gap dimension (s) is for clarification in 3 shown schematically enlarged.

Vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften (1A, 1B) wird auf den Gehäuseboden der zweiten Gehäusehälfte (1B) Wärmeleitpaste (7) aufgebracht und zwar in dem Flächenbereich in dem korrespondierend das Leistungsbauelement (4A) auf der Leiterplatte (4) angeordnet ist. Das Aufgingen der Wärmeleitpaste (7) erfolgt vorzugsweise über einen Dispenser, wobei die Wärmeleitpaste (7) in Form einer Raupenstruktur und/oder in Form von einzelnen Inseln aufgebracht wird (nicht dargestellt).Before joining the two housing halves ( 1A . 1B ) is on the case back of the second case half ( 1B ) Thermal grease ( 7 ) applied in the area in which the power component corresponds ( 4A ) on the circuit board ( 4 ) is arranged. The rising of the thermal paste ( 7 ) is preferably carried out via a dispenser, the thermal paste ( 7 ) is applied in the form of a caterpillar structure and / or in the form of individual islands (not shown).

Die Höhe der aufgebrachten Wärmeleitpaste (7) ist nun größer als das vorgesehene Spaltmaß (s) zwischen Leiterplatte (4) und dem Gehäuseboden. Dies führt dazu, daß die Leiterplatte (4) beim Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften (1A, 1B) vor dem Verrasten auf die unelastisch deformierbare Wärmeleitpaste (7) drückt, da die Wärmeleitpaste (7) nachgiebig ist, führt dieser Druck nicht zum Aufbau einer Vorspannung, sondern dazu, daß die Wärmeleitpaste (7) zwischen der Leiterplatte (4) und dem Gehäuseboden zusammengedrückt wird und sich somit lateral verteilt.The amount of thermal grease applied ( 7 ) is now larger than the intended gap dimension (s) between the printed circuit board ( 4 ) and the case back. This means that the circuit board ( 4 ) when joining the two housing halves ( 1A . 1B ) before locking onto the non-elastically deformable thermal paste ( 7 ) because the thermal paste ( 7 ) is compliant, this pressure does not lead to the build-up of a preload, but rather to the fact that the thermal paste ( 7 ) between the circuit board ( 4 ) and the case base is pressed together and thus laterally distributed.

Damit die Fläche unterhalb der Leiterplatte (4) im Bereich des Leistungsbauelements (4A) möglichst geschlossen und homogen mit Wärmeleitpaste (7) ausgefüllt wird, ist das Volumen der raupenförmig oder inselförmig aufgebrachten Wärmeleitpaste (7) mindestens so groß wie der mit Wärmeleitpaste (7) zu versehende Flächenbereich (2) multipliziert mit dem Spaltmaß (s).So that the area below the circuit board ( 4 ) in the area of the power component ( 4A ) as closed and homogeneous as possible with thermal paste ( 7 ), the volume of the thermal paste applied in the form of a bead or island ( 7 ) at least as large as the one with thermal paste ( 7 ) area to be provided ( 2 ) multiplied by the gap dimension (s).

Um eine gute Haftung der Wärmeleitpaste (7) auf dem Gehäuseboden zu erreichen, weist dieser in dem mit Wärmeleitpaste (7) zu versehenden Bereich (2) vorzugsweise eine Aufrauhung auf.To ensure good adhesion of the thermal paste ( 7 ) on the bottom of the housing, it has a thermal paste ( 7 ) area to be provided ( 2 ) preferably roughening.

Zur Aufnahme der Steckerpins (5A), der Befestigungspins (6) und/oder weiterer auf der Leiterplatte (4) angeordneter Bauteile weist der Gehäuseboden Vertiefungen (2A) auf, damit diese ebenfalls nicht auf den Gehäuseboden drücken.To accommodate the plug pins ( 5A ), the fastening pins ( 6 ) and / or others on the circuit board ( 4 ) of arranged components, the housing base has depressions ( 2A ) so that they do not press on the case bottom either.

Diese Vertiefungen (2A) sind vorzugsweise einstöckig mit der zweiten Gehäusehälfte (1B) im Gussverfahren aus Kunststoff oder Metall ausgebildet.These recesses ( 2A ) are preferably one-story with the second housing half ( 1B ) made of plastic or metal in the casting process.

1A1A
Erste GehäusehälfteFirst housing half
1B1B
Zweite GehäusehälfteSecond housing half
22
Flächenbereich auf dem Gehäuseboden der zweiten Gehäusehälfte, der mitarea on the case back the second half of the case With
Wärmeleitpaste zu versehen istThermal Compounds is to be provided
2A2A
Vertiefung im Gehäusebodendeepening in the case back
33
Rastverbindunglocking connection
44
Leiterplattecircuit board
4A4A
Leistungsbauelementpower device
55
Steckerkorbplug basket
5A5A
Steckerstiftpin
66
Befestigungsstift für die Leiterplattefastening pin for the circuit board
77
WärmeleitpasteThermal Compounds

Claims (7)

Gehäuse bestehend aus einer ersten Gehäusehälfte (1A), in der eine Leiterplatte (4) angeordnet ist, und einer zweiten Gehäusehälfte (1B), – wobei der Boden der zweiten Gehäusehälfte (1B) als Kühlkörper für zumindest ein auf der Leiterplatte (4) angeordnetes wärmeerzeugendes Leistungsbauelement (4A) dient, – wobei die beiden Gehäusehälften (1A, 1B) über eine Rastverbindung (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß – zwischen der Leiterplatte (4) und dem Boden der zweiten Gehäusehälfte (1B) im zusammengebauten Zustand der beiden Gehäusehälften (1A, 1B) ein Spalt (s) zur Bewirkung der Rastverbindung (3) vorgesehen ist, – zwischen der Leiterplatte (4) und dem Boden der zweiten Gehäusehälfte (1B) zumindest in dem Flächenbereich (2), in dem das Leistungsbauelement (4A) auf der Leiterplatte (4) angeordnet ist, ein deformierbares wärmeleitendes Medium (7) angeordnet ist.Housing consisting of a first housing half ( 1A ) in which a circuit board ( 4 ) is arranged, and a second housing half ( 1B ), - whereby the bottom of the second housing half ( 1B ) as a heat sink for at least one on the circuit board ( 4 ) arranged heat-generating power component ( 4A ) serves, - whereby the two housing halves ( 1A . 1B ) via a locking connection ( 3 ) are connected to each other, characterized in that - between the circuit board ( 4 ) and the bottom of the second housing half ( 1B ) in the assembled state of the two housing halves ( 1A . 1B ) a gap (s) to effect the locking connection ( 3 ) is provided - between the circuit board ( 4 ) and the bottom of the second housing half ( 1B ) at least in the area ( 2 ) in which the power component ( 4A ) on the circuit board ( 4 ) is arranged, a deformable heat-conducting medium ( 7 ) is arranged. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das deformierbare wärmeleitende Medium (7) Wärmeleitpaste ist.Housing according to claim 1, characterized in that the deformable heat-conducting medium ( 7 ) Is thermal paste. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenbereich (2), auf dem die Wärmeleitpaste (7) angeordnet ist, eine Aufrauhung aufweist.Housing according to claim 2, characterized in that the surface area ( 2 ) on which the thermal paste ( 7 ) is arranged, has a roughening. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden der zweiten Gehäusehälfte (1B) mindestens eine Vertiefung (2A) zur Aufnahme von Steckerpins (5A) und/oder weiteren auf der Leiterplatte (4) angeordneten Bauteilen aufweist.Housing according to claim 3, characterized in that the housing base of the second housing half ( 1B ) at least one well ( 2A ) to hold plug pins ( 5A ) and / or others on the circuit board ( 4 ) arranged components. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vertiefungen (2A) einstückig mit dem Gehäuseboden ausgebildet ist.Housing according to claim 4, characterized in that the at least one recesses ( 2A ) is integrally formed with the housing base. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt die Wärmeleitpaste (7) in Form einer Raupenstruktur und/oder in Form von einzelnen Inseln auf den Flächenbereich (2) des Gehäusebodens aufgebracht wird, wobei die Höhe der aufgebrachten Wärmeleitpaste (7) gegenüber dem Gehäuseboden größer ist als der Spalt (s) zur Bewirkung der Rastverbindung (3), in einem zweiten Schritt die beiden Gehäusehälften (1A, 1B) bis zur Bewirkung der Rastverbindung (3) zusammengefügt werden, wobei die dem Leistungsbauelement (4A) abgewandte Seite der Leiterplatte (4) dabei auf die Wärmeleitpaste (7) zur lateralen Verteilung derselben drückt.Method for producing a housing according to claim 2, characterized in that in a first step the thermal paste ( 7 ) in the form of a caterpillar structure and / or in the form of individual islands on the surface area ( 2 ) of the housing base is applied, the height of the applied thermal paste ( 7 ) is larger than the gap (s) for effecting the latching connection in relation to the housing base ( 3 ), in a second step the two housing halves ( 1A . 1B ) until the locking connection is activated ( 3 ) are joined together, whereby the power component ( 4A ) opposite side of the PCB ( 4 ) on the thermal paste ( 7 ) for lateral distribution of the same. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der im ersten Schritt aufgebrachten Wärmeleitpaste (7) mindestens so groß ist wie der mit Wärmeleitpaste (7) zu versehende Flächenbereich (2) multipliziert mit dem Spaltmaß (s).A method according to claim 6, characterized in that the volume of the thermal paste applied in the first step ( 7 ) is at least as large as the one with thermal paste ( 7 ) area to be provided ( 2 ) multiplied by the gap dimension (s).
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