-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein wasserdichtes Leistungsmodul
mit einem Leistungsschaltkreisabschnitt mit wenigstens einer Busschiene
und einer Halbleitervorrichtung, angeordnet auf einem Wärmeabstrahlteil über eine
Isolierschicht und ein Verfahren zum wasserdichten Abdichten eines
Leistungsmoduls mit einem Leistungsschaltkreisabschnitt zur Verteilung
elektrischer Leistung von einer gemeinsamen, z. B. in einem Fahrzeug
eingebauten Energiequelle an eine Mehrzahl von elektronischen Einheiten.
-
Üblicherweise
wird als Vorrichtung zur Verteilung elektrischer Energie von einer
gemeinsamen fahrzeugseitigen Energiequelle an die Mehrzahl von elektronischen
Einheiten oder elektrischen Verbrauchern ein elektrisches Verbindergehäuse verwendet, in
welchem eine Mehrzahl von Busschienenkarten zusammenlaminiert ist,
um den Leistungsschaltkreisabschnitt zu bilden und in welchem z.
B. eine Sicherung und ein Relaisschaltkreis eingebaut sind.
-
Üblicherweise
ist bei einem derartigen elektrischen Verbindergehäuse der
Leistungsschaltkreisabschnitt innerhalb eines Gehäuses aufgenommen, welches
aus einem oberen Gehäuseteil
und einem unteren Gehäuseteil
aufgebaut ist. Angesichts der Notwendigkeit, einen Kurzschluß zu verhindern,
sind das untere Gehäuseteil
und das obere Gehäuseteil wasserdicht
zusammengesetzt, um das Innere des Gehäuses vor Wasser zu schützen.
-
In
den letzten Jahren wurde, um das elektrische Verbindergehäuse zu miniaturisieren
und eine Hochgeschwindigkeitsschaltsteuerung zu ermöglichen,
ein Leistungsmodul entwickelt, in welchem eine Halbleiterschaltvorrichtung,
beispielsweise ein FET zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß anstelle
des Relais geschaltet ist. Angesichts der Tatsache, daß von der
Halbleitervorrichtung erzeugte Wärme
abgeführt
werden muß, wurde
ein Leistungsmodul vorgeschlagen, in welchem der Leis tungsschaltkreisabschnitt über eine Isolierschicht
auf einer Schaltkreisanordnungsoberfläche eines Wärmeabstrahlteils angeordnet
ist, wie es z. B. in der
JP
11204700 A offenbart ist.
-
Bei
einem derartigen Leistungsmodul umfaßt ein Verfahren zum Ausbilden
eines äußeren Verbindungsanschlusses,
der mit einem externen Schaltkreis verbindbar ist, das Hochbiegen
eines Endabschnittes einer Busschiene, welche in dem Leistungsschaltkreisabschnitt
vorhanden ist, der auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche liegt,
um einen externen Verbindungsanschluß zu bilden, der mit einem externen
Verbinder oder Stecker verbindbar ist. Bei dieser Anordnung ist
jedoch die Verbindungsrichtung in eine senkrechte Richtung zu der
Schaltkreisanordnungsoberfläche
beschränkt.
Um somit die Verbindungsrichtung parallel zur Schaltkreisanordnungsoberfläche zu machen,
wird die Maßnahme
ergriffen, den Endabschnitt in der Busschiene gerade von dem Leistungsschaltkreisabschnitt
aus zu verlängern.
In diesem Fall ist jedoch der externe Verbindungsanschluß nahe der
Schaltkreisanordnungsoberfläche des
Wärmeabstrahlungsteils
angeordnet, was die Gefahr mit sich bringt, daß ein Kurzschluß verursacht wird,
wenn ein hoher Strom oder eine hohe Spannung vorhanden sind, obgleich
der externe Verbindungsanschluß und
das Wärmeabstrahlungsteil
voneinander getrennt sind. Weiterhin gibt es das Problem, daß eine richtige
Isolation zwischen dem externen Verbindungsanschluß und dem
Wärmeabstrahlungsteil
nicht sichergestellt ist, wenn sie zeitweise aufgrund von Vibrationen
miteinander in Kontakt gelangen. Weiterhin, wenn der externe Verbindungsanschluß nahe der
Schaltkreisanordnungsoberfläche des
Wärmeabstrahlungsteiles
liegt, gibt es ein weiteres Problem, daß es schwierig ist, einen Verbinder auszubilden,
der den externen Verbindungsanschluß Hülsenförmig umgreift.
-
Andererseits
ist es bei dem bekannten Leistungsmodul notwendig, einen Kurzschluß wie bei
einem herkömmlichen
elektrischen Verbindergehäuse zu
verhindern. Obwohl es notwendig ist, den Schaltkreisabschnitt wasserdicht
auszubilden, wurde noch kein spezielles Leistungsmodul mit dieser
Wasserdichtigkeit beschrieben.
-
Aus
der
DE 199 26 756
A1 ist eine weitere elektronische Schaltkreisvorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen derselben bekannt, wobei neben einer
wasserdichten Ausbildung noch besonderer Wert auf eine verbesserte
Wärmedissipation
gelegt ist. Erreicht werden soll diese verbesserte Wärmedissipation
durch eine besondere Kombination eines Metallsubstrats mit einer
Anordnungsoberfläche
für elektronische
Bauteile und einem Vergussharz. Wärme kann von einer zweiten
Oberfläche
des Substrats und von Kühlrippen
an einem Gehäuse
abgestrahlt werden. Die zumindest nach oben gebogenen und dann parallel
zur Schaltungsplatine extern verlaufenden Anschlüsse sind wasserdicht in Harz
eingegossen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein wasserdichtes Leistungsmodul und ein Verfahren
zum wasserdichten Abdichten eines Leistungsmoduls mit einem Leistungsschaltkreisabschnitt
bereitzustellen, wobei es möglich
sein soll, eine korrekte Isolation bei der Verbindung eines externen
Verbindungsanschlusses in einer Richtung sowohl im wesentlichen parallel
als auch senkrecht zu einer Schaltkreisanordnungsoberfläche zu erhalten
und einen Verbinder leicht ausbilden zu können, so daß der Leistungsschaltkreisabschnitt
in einer wirksamen und einfachen Weise wasserdicht ausgebildet ist.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die vorliegende Erfindung hinsichtlich des Leistungsmoduls die im
Anspruch 1 angegebenen Merkmale, sowie hinsichtlich des Verfahrens
zum wasserdichten Abdichten eines Leistungsschaltkreisabschnittes
die im Anspruch 14 angegebenen Merkmale vor, wobei die jeweiligen
Unteransprüche
vorteilhafte Ausgestaltungen zum Inhalt haben.
-
Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
Querschnittsdarstellung eines Leistungsmoduls zur Veranschaulichung
eines Verfahrens zum wasserdichten Abdichten eines Leistungsschaltkreisabschnittes
gemäß einer
Ausführungsfom
der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Draufsicht auf das Leistungsmodul;
-
3 eine
vergrößerte Darstellung
eines wesentlichen Teils von 1;
-
4 eine
erläuternde
Darstellung eines Biegezustandes einer Busschiene; und
-
5 eine
erläuternde
Darstellung eines Zusammenbauzustandes eines Gehäuses und eines Wärmeabstrahlungsteils.
-
Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beigefügte
Zeichnung beschrieben. Hierbei wird ein Leistungschaltkreisabschnitt beschrieben,
der eine elektrische Leistung verteilt, die von einer gemeinsamen
Leistungs- oder Energiequelle kommt, die in einem Fahrzeug angebracht
ist, wobei die Verteilung an eine Mehrzahl von elektrischen Lasten
erfolgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die
Erfindung kann im breiten Rahmen auf verschiedene Leistungschaltkreisabschnitte
angewendet werden, bei denen Wärmeabstrahlung
und Wasserdichtigkeit gefordert sind.
-
1 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Leistungsmoduls mit einem Leistungsschaltkreisabschnitt,
der durch ein Verfahren zum wasserdichten Abdichten gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wasserdicht ausgebildet ist. Weiterhin
zeigt 2 eine Draufsicht auf dieses Leistungsmodul. Dieses
Leistungsmodul wird z. B. in einem Fahrzeug vertikal angebracht,
d. h. ein linker Endabschnitt in 2 liegt
bei dieser Ausführungsform oben.
Das Leistungsmodul kann jedoch in dem Fahrzeug auch in anderen Ausrichtungen
angebracht werden. Bei der nachfolgenden Erläuterung wird dieses Leistungsmodul
vertikal angeordnet, dies dient jedoch nur dazu, die Relativrichtung
zwischen einzelnen Bauteilen besser spezifizieren zu können.
-
1) Ausbildungsschritt des Leistungsschaltkreisabschnittes:
-
Zunächst wird
ein Leistungsschaltkreisabschnitt 1 gemäß der Ausführungsform gebildet.
-
Der
Leistungsschaltkreisschaltkreis 1 umfaßt eine Busschienenausbildungsplatte 10,
eine Mehrzahl von FETs 11 und eine Steuerschaltkreiskarte 12. In
der Busschienenausbildungsplatte 10 ist eine Mehrzahl von
Busschienen 10a in einem ebenen Bereich mit annähernd Rechteckform
in einem bestimmten Muster angeordnet, wobei bei dieser Ausführungsform
ein Muster vorliegt, bei dem Endabschnitte der Busschienen 10a von
beiden Seitenkanten des ebenen Bereichs (obere und untere Seitenkanten
des ebenen Bereiches in 1) vorstehen. Die FETs 11 sind
Halbleiterschaltvorrichtungen, welche zwischen einer Eingangsanschlußbusschiene 10a und
einer Ausgangsanschlußbusschiene 10a der
Busschienen 10a liegen, welche die Busschienenausbildungsplatte 10 bilden.
Die Steuerschaltkreiskarte 12 ist an eine Fläche (recht
Fläche
in 1) der Busschienenausbildungsplatte 10 angeheftet
und weist einen Steuerschaltkreis zur Steuerung der Schaltvorgänge der
FETs 11 auf. Die FETs 11 sind elektrisch sowohl
mit der Busschienenausbildungsplatte 10 und der Steuerschaltkreiskarte 12 verbunden.
-
Weiterhin
hat dieser Leistungsschaltkreisabschnitt 1 mindestens zwei
externe Verbindungsanschlüsse 13 und 14,
mit welchen ein von außen
kommender Anschluß in
gewünschter
Richtung verbindbar ist. Wenigstens einer der externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 erlaubt,
daß der
von außen kommende
Anschluß in
einer Richtung im wesentlichen parallel zum ebenen Bereich der Busschienenausbildungsplatte 10 verbindbar
ist (nach oben in 1; Anschluß 14). Hierbei bedeutet
eine Richtung parallel zum ebenen Bereich eine Parallelität zum ebenen
Bereich, in welchem die Busschienen 10a angeordnet sind.
Wenn der elektronische Schaltkreisabschnitt 1 auf einer
Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a eines
Wärmeabstrahlungsteils 2 (wird später beschreiben)
angeordnet ist, fällt
diese Richtung mit einer Richtung parallel zu der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a zusam men,
d. h. einer Richtung senkrecht zu einer Senkrechtrichtung der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a.
-
Die
Form der Busschienenausbildungsplatte 10 oder die Anordnung
der Busschienen 10a kann nach Bedarf geändert werden. Die FETs 11 können durch
andere Halbleiterschaltvorrichtungen oder Halbleitervorrichtungen
ersetzt werden, welche keine Schaltvorrichtungen sind. Weiterhin
kann die Steuerschaltkreiskarte 12 oberhalb der FETs 11 angeordnet werden.
Der externe Verbindungsanschluß 13 bzw. 14 wird
gebildet durch Biegen einer bestimmten Busschiene 10a.
Erfindungsgemäß beinhalten
die externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 wenigstens einen
ersten externen Verbindungsanschluß 13 in Form eines
I, welcher in einer senkrechten Richtung (seitlich in 1)
des ebenen Bereichs der Busschienenausbildungsplatte 10 ausgerichtet
ist und wenigstens einen zweiten externen Verbindungsanschluß 14 in
L-Form, der senkrecht zu der senkrechten Richtung des ebenen Bereiches
der Busschienenausbildungsplatte 10 ausgerichtet ist (in 1 nach
oben).
-
Genauer
gesagt, der erste externe Verbindungsanschluß 13 wird durch vertikales
Abbiegen eines Endabschnittes einer Busschiene 10a an der
Unterkannte (rechte Kante in 2) des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 aus
den Busschienen 10a gebildet. Der zweite externe Anschluß 14 mit
L-Form wird durch
Biegen eines Endabschnittes einer Busschiene 10a an der
oberen Kante (linke Kante in 2) des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 und durch
Zurückbiegen
eines vorderen Endabschnittes eines hochstehenden Abschnittes hiervon
parallel zu der Busschienenausbildungsplatte 10 gebildet,
d. h. in einer Richtung senkrecht zur senkrechten Richtung eines
ebenen Bereiches (nach oben in in 1) gemäß den 1 und 4.
Genauer gesagt, der zweite externe Verbindungsanschluß 14 weist
einen hochstehenden Abschnitt 14a, der von dem ebenen Bereich
hochsteht und einen sich erstreckenden Abschnitt 14b auf,
der im wesentlichen parallel zu der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a am
oberen Ende des hochstehenden Abschnittes 14a zur Aussenseite
hin verläuft
(nach oben in 1), und an welchem ein von außen her
kommender Anschluß oder
Stecker von oben her angeschlossen wird. Bei diesem zweiten externen
Verbindungsanschluß 14 wird
der Endabschnitt der Busschiene 10a durch einen oder mehrere
Vorgänge
gebogen.
-
Die
externe Verbindungsanschlüsse 13 und 14 dienen
als Eingangsanschluß,
als Ausgangsanschluß oder
als Signaleingangsanschluß. Äußere Anschlüsse oder
Stecker werden elektrisch mit jedem der externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 verbunden.
Die ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 unterscheiden
sich nicht durch den Typ hinsichtlich Eingangs-/Ausgangsanschluß oder Signaleingangsanschluß, sondern
durch die Richtung, in welche der obere Endabschnitt verläuft. Somit
können
die ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 Eingangsanschluß oder Ausgangsanschluß oder Signaleingangsanschluß – je nach
Anwendung – sein.
-
Hierbei
ist der zweite externe Verbindungsanschluß 14 in L-Form ausgebildet,
d. h., der zweite externe Verbindungsanschluß 14 ist so ausgebildet, daß er den
hochstehenden Abschnitt 14a, der quasi auf dem ebenen Bereich
steht und den sich erstreckenden Abschnitt 14b hat, der
im wesentlichen parallel zu dem ebenen Bereich von dem oberen Ende des
hochstehenden Bereiches 14a zur Außenseite hin vorsteht. Wenn
daher der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a angeordnet
wird, liegt der sich erstreckende Abschnitt 14b des zweiten
externen Verbindungsanschlusses 14 entfernt von dem Wärmeabstrahlungsteil 2,
so daß mit
Sicherheit ein Kurzschluß in
dem sich erstreckenden Abschnitt 14b verhindert wird, wie
nachfolgend noch beschrieben wird. Mit anderen Worten, wenn der
externe Verbindungsanschluß in der
gleichen Ebene wie der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 angeordnet
ist, ist dieser externe Verbindungsanschluß nahe der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteils 2 angeordnet,
so daß es
das Risiko gäbe,
daß ein
Kurzschluß zwischen
diesen Teilen auftritt, wenn ein hoher Strom oder eine hohe Spannung
vorhanden ist, obgleich der externe Verbindungsanschluß und das
Wärmeabstrahlungsteil 2 voneinander
getrennt sind. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jedoch der zweite
externe Verbindungsanschluß 14 mit
dem hochstehenden Abschnitt 14a versehen, so daß der sich
erstreckende Abschnitt 14b und das Wärmeabstrahlungsteil 2 voll
und ausreichend weit voneinander getrennt sind, so daß das Auftreten
eines Kurzschlusses im Bereich des sich erstreckenden Abschnittes 14b mit
Sicherheit verhindert ist, obwohl der sich erstreckende Abschnitt 14b und
das Wärmeabstrahlungsteil 2 im
wesentlichen parallel zueinander sind.
-
2) Schritt des Anbringens des Leistungsschaltkreisabschnittes
-
Der
Leistungsschaltkreisabschnitt 1 wird über eine isolierende Schicht 20 auf
der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2 des
Wärmeabstrahlungsteils 2 angebracht,
wie in den 1 und 2 gezeigt. Mit
anderen Worten, der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 wird
durch einen Kleber mit sehr guter thermischer Leitfähigkeit
angeheftet oder er wird auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteiles 2 unter
Zwischenschaltung der isolierenden Schicht 20 durch Anschrauben
der Busschien 10a an dem Wärmeabstrahlungsteil 2 befestigt,
wenn einige der Busschienen 10a auf Masse gelegt werden
sollen.
-
Das
Wärmeabstrahlungsteil 2 an
dem Leistungsschaltkreis 1 ist vollständig aus einem Material mit
sehr guter thermischer Leitfähigkeit
gemacht, beispielsweise Aluminium und hat eine Oberfläche, welche
flach ausgebildet ist, um die Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a zu
bilden. Die isolierende Schicht 20 zwischen diesem Wärmeabstrahlungsteil 2 und
dem Leistungsschaltkreisabschnitt 1 ist in einem mittigen
Bereich des Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des Wärmeabstrahlungsteils 2 entsprechend
dem Leistungsschaltkreisabschnitt 1 angeordnet. Die Isolierschicht 20 ist
thermisch mit dem Wärmeabstrahlungsteil 2 verbunden.
Diese Isolierschicht 20 wird gebildet durch Aufbringen
und Trocknen eines Klebers mit hoher Isolationseigenschaft (z. B. Epoxyharz
oder Silikonkleber), oder durch Anheften einer Isolierschicht auf
der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a.
-
Das
Wärmeabstrahlungsteil 2 kann
eine Mehrzahl von Kühlrippen
haben, welche in Reihenform an der gegenüberliegenden Seite der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a angeordnet
sind, um die Wärmeabstrahlleistung
zu verbessern.
-
3) Gehäuse-Herstellungsschritt
-
Um
den Leistungsschaltkreisabschnitt 1, der auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des Wärmeabstrahlungsteils 2 angeordnet
ist, wasserdicht zu machen, wird das Gehäuse 3 hergestellt,
um einen bestimmten Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 auf
der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a abzudecken.
-
Dieses
Gehäuse 3 ist
aus einem isolierenden Material gefertigt und hat Schachtelform,
welche zu einer Seite hin offen ist (linke Seite in 1)
und überdeckt
den bestimmten Bereich des Leistungsschaltkreisabschnites 1 von
der gegenüberliegenden Seite
her (rechte Seite in 1) des Wärmeabstrahlungsteils 2.
Das Gehäuse 3 umfaßt einen
Gehäusehauptkörper 30 aus
Umfangswänden
und einen Gehäusehauptkörperdeckel 31,
der einen oberen Endöffnungsabschnitt
(rechte Endöffnung
in 1) des Gehäusehauptkörpers 30 verschließt.
-
Dieser
Gehäusehauptkröper 30 hat
eine Überdeckungsoberfläche 3a mit
annähernd
rechteckförmiger
und umlaufender Form, welche auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteils 2 aufliegt.
Die Überdeckungsoberfläche 3a weist
eine Mehrzahl von Anschlußdurchgangsöffnungen 32 auf,
einen Busschienenaufnahmeausnehmungsabschnitt 33, und eine
Verschlußausnehmung 34,
wie in den 3 und 5 gezeigt. Die
Anschlußdurchgangsöffnungen 32 durchtreten
in senkrechter Richtung die Überdeckungsoberfläche 3a und
sind so ausgebildet, daß sie
den ersten externen Verbindungsanschlüssen 13 lagemäßig entsprechen.
Die entsprechenden ersten externen Verbindungsanschlüsse 13 werden
jeweils durch die Anschlußdurchgangsöffnungen 13a geführt. Der Busschienenaufnahmeausnahmeabschnitt 33 ist
so ausgebildet, daß er
dem zweiten externen Verbindungsanschluß 14 entspricht und
ist so gebildet, daß er
die Überdeckungsoberfläche 3a überquert.
Die Verschlußausnehmung 34 umschließt den Leistungsschaltkreisabschnitt 1 mit
Ausnahme der ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 14.
-
Die
Busschienenaufnahmeausnehmung 33 nimmt die Busschiene 10a auf,
welche sich vom zweiten externen Verbindungsanschluß 14 erstreckt, der
von dem Gehäuse 3 vorsteht,
wie später
beschrieben wird. Die Busschienenaufnahmeausnehmung 33 ist
so ausgebildet, daß sie
den gesamten oder einen Teil des Spaltes, der zwischen dem Gehäuse 3 und
dem Wärmeabstrahlungsteil 2,
verursacht durch die Busschiene 10a zwischen Gehäuse 3 und
Wärmeabstrahlungsteil 2,
aufnimmt. Somit ist diese Busschienenaufnahmeausnehmung 33 unter Berücksichtigung
der Dicke der Busschiene 10a ausgebildet.
-
Die
Verschlußausnehmung 34 ist
annähernd rechteckförmig und
umlaufend entlang der Überdeckungsoberfläche 3a ausgebildet,
um einen bestimmten Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 zu
umschließen,
d. h., einen Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1,
der zumindest die FETs 11 enthält und innerhalb der ersten
und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 liegt,
wie bereits beschrieben. Die Querschnittsform der Verschlußaufnehmung 34 ist
nicht besonders festgelegt. In dieser Ausführungsform ist die Querschnittsform der
Verschlußausnehmung 34 annähernd V-förmig. Weiterhin
ist die Verschlußausnehmung 34 mit
einem Kleber gefüllt,
der ein thermisch aushärtendes
Harz enthält,
wie später
beschrieben wird; die Tiefe der Verschlußausnehmung 34 wird
angesichts des einzufüllenden
Klebers geeignet festgelegt.
-
Weiterhin
sind erste und zweite rohrförmige oder
im Querschnitt anders, z. B. rechteckig (5) ausgebildete
Hülsen 4 und 5 für eine Steckverbinderausbildung
an einer Fläche
des Gehäusehauptkörpers 30 gegenüber der Überdeckungsoberfläche 3a und
einer Seitenfläche
am oberen Ende des Gehäusehauptkörpers 30 ausgebildet.
Die ersten und zweiten Hülsen 4 und 5 sind
so ausgebildet, daß sie
den ersten und zweiten Verbindungsanschluß 13 und 14 des
Leistungsschaltkreisabschnittes 1 entsprechen. Genauer
gesagt, eine erste Hülse 4 ist
so angeordnet, daß sie
seitlich am unteren Endabschnitt des Gehäusehauptkörpers vorsteht, wie in 1 gezeigt. Der
erste externe Verbindungsanschluß 13 des Leistungsschaltkreises 1 steht
in die erste Hülse 4 durch die
Anschlußdurchgangsöffnung 32 vor.
Die zweite Hülse 5 ist
demgegenüber
so angeordnet, daß sie am
oberen Endabschnitt des Gehäuseshauptkörpers 30 in 1 nach
oben vorsteht. Der obere Endabschnitt des sich erstreckenden Abschnittes 14b des
zweiten externen Verbindungsanschlusses 14 des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 ist
in dieser zweiten Hülse 5 aufgenommen.
Die erste(n) Hülse(n) 4 und
ihre entsprechenden ersten bis n-ten ersten externen Verbindungsanschlüsse 13 und
die zweite(n) Hülse(n) 5 und
ihre entsprechenden ersten bis n-ten zweiten externen Verbindungsanschlüsse 14 bilden externe
Verbinder, mit welchen andere Verbinder oder Stecker jeweils verbindbar
sind. Die Querschnittsform der ersten und zweiten Hülsen 4 und 5 kann
angesichts der Formgebung des anderen Verbinders oder Steckers,
der anzubringen ist, geeignet festgelegt werden.
-
Wie
in den 3 und 5 klar gezeigt, beinhaltet der
Gehäusehauptkörper 30 einen
konkaven Abschnitt 6 zum Einfüllen eines Kunststoffes oder Kunstharzes,
wobei ein Ende dieses Abschnittes zu einer Seite des Wärmeabstrahlungsteils 2 hin
offen ist und in einem Bodenteil der zweiten Hülse 5 ausgebildet
ist. Mit anderen Worten, der konkave Abschnitt 6 mit dem
einen offenen Ende ist so vorgesehen, daß er sich von der Überdeckungsoberfläche 3a des
Gehäusehauptkörpers 30 zu
dem Bodenabschnitt der zweiten Hülse 5 an
einem Endabschnitt des Wärmeabstrahlungteiles 2 an
der Umfangswand des Gehäusehauptkörpers 30 erstreckt.
Wenn das Gehäuse 3 und
das Wärmeabstrahlungsteil 2 zusammengebaut
werden, wird zwischen diesem konkaven Abschnitt 6 und der
Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteiles 2 eine
Art Gefäß gebildet,
welches mit dem wasserdichten oder wasserfesten, eine Wasserdichtigkeit
herstellenden Kunstharz oder Kunststoff gefüllt wird. Dieser konkave Abschnitt 6 nimmt
den hochstehenden Abschnitt 14a des zweiten externen Verbindungsanschlusses 14 an
dessen Bodenabschnitt auf und insbesondere in dieser Ausführungsform
ist ein Abschnitt 60 zur Aufnahme des hochstehenden Abschnittes
so vorgesehen, daß er
sich von einer Seitenkante des Wärmeabstrahlungsteiles 2 an
einem Bodenabschnitt hiervon aus erstreckt, um den hochstehenden
Abschnitt 14a des zweiten externen Verbindungsanschlusses 14 aufzunehmen,
wie in 5 gezeigt. Die Tiefe des Aufnahmeabschnittes 60 für den hochstehenden
Bereich kann geeignet unter Berücksichtigung
der Dicke des hochstehenden Abschnittes 14a festgelegt
werden. Auf diese Weise ist der hochstehende Abschnitt 14a innerhalb
der Aufnahmeausnehmung 60 aufgenommen, wodurch der zweite
externe Verbindungsanschluß 14 problemlos
und korrekt gegenüber
der zweiten Hülse 5 positionierbar
ist.
-
Die
zweite Hülse 5 beinhaltet
weiterhin ein Zusammenbauöffnung 50,
in welche der obere Endabschnitt des zweiten externen Verbindungsan schlusses 14 von
der Seite her zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Gehäuses 3 mit
dem Wärmeabstrahlungsteil 2 eingeführt wird,
wie noch beschrieben wird. Die Zusammenbauöffnung 50 ist in der
Umfangswand der zweiten Hülse 5 auf
seiten des Wärmeabstrahlungsteiles 2 angeordnet,
so daß die
Höhe des
konkaven Abschnittes 6 von dem Boden aus so gesetzt wird,
daß sie
zumindest der Länge
des sich erstreckenden Abschnittes 14b entspricht, so daß ermöglicht wird,
daß ein
entsprechender Teil des zweiten externen Verbindungsanschlusses 14,
der aus dem konkaven Abschnitt 6 vorsteht (sich erstreckender
Abschnitt 14b), von der Seite her eingeführt werden
kann.
-
Der
Gehäusehauptkörperdeckel 31 ist
von annähernder
Rechteckform entsprechend einem Öffnungsabschnitt
des Gehäusehauptkörpers 30 und
ist an dem Gehäusehauptkörper 30 durch
Anheften oder Schweißen/Löten in einem
Zusammenbauschritt anbringbar, wie noch beschrieben wird.
-
Beim
Zusammenbau des Gehäuses
werden die zweiten externen Verbindungsanschlüsse 14 oder wird der
zweite externe Verbindungsanschluß 14 in die zweite
Hülse 5 durch
die Zusammenbauöffnung 50 an
der zweiten Hülse 5 eingeführt, sowie
in den konkaven Abschnitt 6, von dem ein Ende offen ist.
Das Gehäuse 3 kann
mit dem Wärmeabstrahlteil 2 leicht
zusammengebaut werden, in dem es in eine axiale Richtung (senkrecht
zur Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a)
bewegt wird, was zu einer verbesserten Zusammenbauleistung führt.
-
4) Zusammenbauschritt
-
Das
im Gehäuseherstellungsschritt
hergestellte Gehäuse 3 wird
mit dem Wärmeabstrahlungsteil 2 zusammengebaut.
-
Zunächst wird
ein Kleber in die Verschlußaufnehmung 34 des
Gehäusehauptkörpers 30 des Gehäuses 3 eingefüllt. Genauer
gesagt, ein Kleber mit einem thermisch aushärtenden Harz (z. B. Silikonharz)
wird in die Verschlußausnehmung 34 gefüllt, wie
in 5 gezeigt.
-
Sodann
wird das Wärmeabstrahlungsteil 2, auf
welchem der Leistungsschaltkreis 1 angeordnet ist, mit
dem Gehäusehauptkörper 30 zusammengebaut,
bei dem der Kleber in der Verschlußausnehmung 34 eingefüllt ist.
Ein Dichtteil 7 ist zwischen dem Gehäusehaupkörper 30 und dem Wärmeabstrahlungsteil 2 ausgebildet,
um die beiden Teile 2 und 30 abzudichten. Genauer
gesagt, zunächst
wird der Kleber in die Verschlußausnehmung 34 des
Gehäusehauptkörpers 30 gleichförmig eingefüllt. Dann wird
der zweite externe Verbindungsanschluß 14 durch den konkaven
Abschnitt 6 und die Zusammenbauöffnung 50 des Gehäusehauptkörpers 30 eingeführt und
in der zweiten Hülse 5 und
dem konkaven Abschnitt 6 aufgenommen, während die Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteils 2 auf
der Überdeckungsoberfläche 3a des Gehäusehauptkörpers 30 aufsitzt.
Wenn der Gehäusehauptkörper 30 und
das Wärmeabstrahlungsteil 2 im
zusammengebauten Zustand erwärmt
werden, härtet
der Kleber, der das thermisch aushärtende Harz enthält, aus,
so daß das
Dichtteil 7 gebildet wird. Dies bedeutet, daß der Gehäusehauptkörper 30 und
das Wärmeabstrahlungsteil 2 über den
Dichtungsausbildungsschritt durch Bilden des Abdichtteils mittels
eines Klebers miteinander versiegelt oder abgedichtet werden.
-
Das
Dichtteil 7 wird aus dem thermisch aushärtenden Kleber gebildet und
hat annähernd
rechteckförmige
und ringförmig
umlaufende Form, um einen bestimmten Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 zu
umgeben, d. h. in dieser Ausführungsform
den Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 innerhalb
der ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 14.
Das Dichtteil 7 ist zwischen dem Wärmeabstrahlungsteil 2 und
dem Gehäusehauptkörper 30 in
einem Zustand, in welchem das Dichtteil 7 sowohl an den
Bauteilen 2 als auch 30 haftet.
-
Nach
diesem Dichtungsausbildungsschritt wird die Öffnung des Gehäusehauptkörpers 30 gegenüber dem
Wärmeabstrahlungsteil 2 nach
oben gedreht und ein geeignetes Füllmittel wird durch die Öffnung eingefüllt, um
die Innenseite des Gehäusehauptkörpers 30 zu
versiegeln.
-
Nach
diesem Füllschritt
wird der Gehäusehauptkörperdeckel 31 an
den Gehäusehauptkörper 30 z.
B. durch Kleben oder Löten
angebracht, wo durch die Öffnung
des Gehäusehauptkpers 30 gegenüber dem
Wärmeabstrahlungsteil 2 verschlossen wird.
-
Somit
wird das Gehäuse 3,
bei dem der Gehäusehauptkörperdeckel 31 am
Gehäusehauptkörper 30 angebracht
ist, mit dem Wärmeabstrahlungsteil 2 zusammengebaut,
wobei das Dichtteil 7 dazwischen liegt.
-
Da
somit das Gehäuse 3 mit
dem Wärmeabstrahlungsteil 2 über das
Dichtteil 7 zusammengebaut wird, welches die Form hat,
daß es
den Bereich des Leistungsschaltkreisabschnittes 1 innerhalb
der ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 einschließt, ist
der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 mit Ausnahme der externen
Verbindungsanschlüsse 13 und 14 durch
das Gehäuse 3 und
das Wärmeabstrahlungsteil 2 sicher
vor Wasser geschützt.
Somit wird der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 mit Ausnahme
der externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 auf
einfache Weise effektiv vor Wassereintritt geschützt. Da die vom Leistungsschaltkreisabschnitt 1 erzeugte
Wärme ausreichend
durch das Wärmeabstrahlungsteil
abgestrahlt wird, hat der Leistungsschaltkreis 1 eine hohe
Leistungsfähigkeit. Da
weiterhin der Leistungsschaltkreisabschnitt nicht innerhalb eines
Behälters
enthalten ist, sondern auf der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a des
Wärmeabstrahlungsteils 2 und
mit dem Gehäuse 3 abgedeckt
ist, wird der Leistungsschaltkreisabschnitt kleiner als ein herkömmliches
elektrisches Verbindergehäuse
mit oberer Gehäuseschale
und unterer Gehäuseschale.
-
Da
weiterhin das Füllmittel
in das Innere des Gehäusehauptkörpers 30 eingebracht
wird, wird der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 mit dem
Füllmittel
für eine
effektive Wärmeabstrahlung
bedeckt. Wenn das Füllmittel
mit Wasserdichteigenschaften eingebracht wird, wird der Leistungsschaltkreisabschnitt 1 noch besser
vor eindringendem Wasser geschützt.
-
5) Abdichtung der Anschlüsse gegenüber Wasser
-
Nach
dem Zusammenbau wird ein wasserfestes und gegen Wasser abdichtendes
Material, d. h. ein Harz oder Kunststoff durch die Öffnungen
der ersten und zweiten Hülsen 4 und 5 bis
zu einer bestimmten Höhe
eingefüllt. Das
wasserdichte Harz bildet eine wasserdichte Schicht 8. Hierbei
stehen die ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 eine
gewisse Länge
von den wasserdichten Schichten 8 vor. Dieses wasserdichte
Harz ist nicht speziell spezifiziert, kann aber bevorzugt ein Epoxyharz
sein angesichts von Anwendbarkeit und Haltbarkeit.
-
Genauer
gesagt, das Leistungsmodul wird so angeordnet, daß die erste
Hülse 4 nach
oben weist und das wasserdichte Harz wird in diesem Zustand in die
ersten Hülsen
oder die erste Hülse 4 eingefüllt. Die
wasserdichte Schicht 8 wird aus diesem wasserdichten Harz
gebildet, um den Basisendabschnitt des ersten externen Verbindungsanschlußes 13 und
die Anschlußdurchgangsöffnung 32 zu versiegeln.
-
Vor
oder nach dem Ausbilden der wasserdichten Schichten 8 durch
Einfüllen
des wasserdichten Harzes in die erste Hülse 4 kann das Leistungsmodul
so gelegt werden, daß die
zweite Hülse
oder die zweiten Hülsen 5 nach
oben weisen, wie in 3 gezeigt. In diesem Zustand
wird das wasserdichte Harz in den Raum eingefüllt, der von dem konkaven Abschnitt 6 in
der zweiten Hülse 5 und
neben dem Wärmeabstrahlungsteil 2 definiert
ist. Die wasserdichte Schicht wird aus diesem wasserdichten Harz gebildet,
um die Busschienenaufnahmeausnehmung 33 sowie den Basisendabschnitt
des zweiten externen Verbindungsanschluß 14 einschließlich des hochstehenden
Abschnittes 14a innerhalb der wasserdichten Schicht 8 einzusiegeln.
-
Was
somit die ersten und zweiten externen Verbindungsanschlüsse 13 und 14 betrifft,
welche nicht von dem Gehäuse 3 und
dem Wärmeabstrahlungsteil 2 abgedichtet
sind, so wird beim Zusammenbau des Gehäuses 3 der erste externe
Verbindungsanspruch 13 in der ersten Hülse 4 aufgenommen
und das wasserdichte Harz wird in die Bodenfläche der ersten Hülse 4 eingefüllt und
der zweite externe Verbindungsanschluß 14 wird in der zweiten Hülse 5 und
dem konkaven Abschnitt 6 aufgenommen und das wasserdichte
oder wasserfest Harz wird in den konkaven Abschnitt 6 eingefüllt, um
den Basisendabschnitt des externen Verbindungsanschlusses abzudecken.
Weiterhin werden der Basisendabschnitt des ersten externen Verbindungsanschlusses 13 und
der Basisendabschnitt des zweiten externen Verbindungsanschlusses 14 einschließlich des
hochstehenden Ab schnittes 14a wasserdicht durch das wasserdichte
Harz versiegelt, um sicher zu verhindern, daß Wasser in den Leistungsschaltkreis 1 eintritt.
Da der Basisendabschnitt des zweiten externen Verbindungsanschlusses 14 mit
dem wasserdichten Harz bedeckt ist, übernimmt das wasserdichte Harz
die Rolle der Isolierschicht 20, um sicher zu verhindern,
daß nahe
der Schaltkreisanordnungsoberfläche 2a ein
Kurzschluß auftritt.
-
Es
ist auch eine andere Reihenfolge von Verfahrensschritten denkbar.
Der Schritt des wasserdichten Abdichtens kann während des Zusammenbauschrittes
durchgeführt
werden, d. h. nach Zusammenbau des Gehäusehauptkörpers 30 mit dem Wärmeabstrahlungsteil 2 und
vor dem Verfüllschritt.
Angesichts der Ausbildung der gewünschten wasserdichten Schicht
mit Sicherheit sollte jedoch der Abdichtungsschritt der Anschlüsse bevorzugt
nach dem Verfüllschritt
gemacht werden.
-
Bei
dem beschriebenen Beispiel wird das Dichtteil 7 durch Wärmeaushärten des
Klebers gebildet. Es sind auch andere Verfahren möglich. Beispielsweise
kann das Dichtteil so ausgebildet werden, daß das Wärmeabstrahlteil mit dem wasserdichten
Gehäuse
zusammengebaut wird und für
eine bestimmte Zeitdauer gewartet wird, so daß der Kleber von selbst aushärtet.
-
Wie
oben beschrieben, da der externe Verbindungsanschluß den hochstehenden
Abschnitt und den sich erstreckenden Abschnitt hat, wird bei dieser Erfindung
der sich erstreckende Abschnitt von dem Wärmeabstrahlungsteil aufgrund
des hochstehenden Abschnittes weggeführt, so daß es möglich ist, einen Kurzschluß über den
sich erstreckenden Abschnitt mit Sicherheit zu verhindern. Da der
Basisendabschnitt des externen Verbindungsanschlußes einschließlich des
hochstehenden Abschnittes von dem wasserdichten Harz gekapselt ist,
welches die Rolle der Isolierschicht übernimmt, ist es möglich, einen Kurzschluß nahe der
Schaltkreisanordnungsoberfläche
zu verhindern. Wenn somit der sich erstreckende Abschnitt des externen
Verbindungsanschlusses parallel zu der Schaltkreisanordungsoberfläche verläuft, ist
es möglich,
eine sichere Isolierung aufrecht zu erhalten.
-
Da
weiterhin die Hülse
um den oberen Endabschnitt des sich erstreckenden Abschnittes vorgesehen
ist, ist dieser sicher von der Schaltkreisanordnungsoberfläche des
Wärmeabstrahlungsteils
getrennt, wobei gleichzeitig ein Verbinder (Steckverbinder) problemlos
ausgebildet wird.
-
Der
Leistungsschaltkreisabschnitt mit Ausnahme der externen Verbindungsanschlüsse ist
sicher durch das Gehäuse
und das Wärmeabstrahlungsteil
wasserdicht ausgeführt.
An den externen Verbindungsanschlüssen, welche nicht durch das Gehäuse und
das Wärmeabstrahlungsteil
versiegelt sind, sind der Basisendabschnitt und der externe Verbindungsanschluß mit dem
hochstehenden Abschnitt wasserdicht durch das wasserdichte oder
gegen Wasser abdichtende Harz oder den Kunststoff versiegelt, um
mit Sicherheit Wassereintritt in den Leistungsschaltkreisabschnitt
zu verhindern. Somit wird der Leistungsschaltkreisabschnitt auf
einfache Weise effektiv wasserdicht ausgeführt.
-
Da
der externe Verbindungsanschluß in
die Hülse
durch die Zusammenbauöffnung
und den konkaven Abschnitt mit einem offenen Ende eingebracht wird,
welche innerhalb der Hülse
angeordnet sind, kann das Gehäuse
problemlos mit dem Wärmeabstrahlungsteil
durch Bewegen des Gehäuses
in eine axiale Richtung (senkrechte Richtung zur Schaltkreisanordungsoberfläche) zusammengebaut
werden, was zu einer sehr guten Zusammenbauleistung (automatisiert)
führt.