DE10354202A1

DE10354202A1 - Wärmeableitungsvorrichtung für elektronische Komponenten von elektronischen Steuervorrichtungen

Info

Publication number: DE10354202A1
Application number: DE10354202A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Kariya Asai; Yoshitami Kariya Saito
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2004-06-17
Also published as: JP2004172459A; US20040136162A1

Abstract

Es ist eine Wärmeableitvorrichtung zum Ableiten von Wärme offenbart, die von elektronischen Komponenten (16) einer elektronischen Steuervorrichtung erzeugt wird. Die elektronische Steuervorrichtung umfasst eine Schaltungsplatine (14) und ein schützendes Gehäuse (10). Die elektronischen Komponenten sind an der Schaltungsplatine montiert. Das Gehäuse begrenzt im Wesentlichen die Schaltungsplatine. Die Wärmeableitvorrichtung umfasst wärmeleitende Anschlüsse (24). Die wärmeleitenden Anschlüsse sind mit der Schaltungsplatine an Positionen verbunden, die zu den jeweiligen elektronischen Komponenten in der Nähe liegen, so dass die Wärme der elektronischen Komponenten zu den wärmeleitenden Anschlüssen übertragen oder geleitet wird. Die wärmeleitenden Anschlüsse sind mit dem Gehäusekörper verbunden, um die Wärme zu dem Gehäusekörper weiterzuleiten.

Description

Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht zu der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2002-338096, deren Inhalte hier per Literaturverweis aufgenommen sind.
Die Erfindung bezieht sich auf wärmeableitende Vorrichtungen bzw. Wärmeableitvorrichtungen für elektronische Komponenten von elektronischen Steuervorrichtungen, und insbesondere auf elektronische Steuervorrichtungen wie beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaute elektronische Steuervorrichtungen, in welchen eine Schaltungsplatine mit daran montierten elektronischen Komponenten innerhalb eines Gehäuses begrenzt ist.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nummer 10-150283 offenbart eine bekannte wärmeableitende Vorrichtung für elektronische Komponenten einer elektronischen Steuervorrichtung. Die bekannte wärmeableitende Vorrichtung umfasst eine Wärmeableitschicht aus Metall, die innerhalb einer Schaltungsplatine entfernt von den gewöhnlichen leitenden Schichten aus Kupfer separat angeordnet ist, die typischerweise an der Schaltungsplatine gebildet sind. Von der Wärmeableitschicht erstrecken sich erste wärmeleitende Abschnitte bzw. Teile nach oben und sind mit jeweiligen elektronischen Komponenten verbunden, die an der Schaltungsplatine montiert sind. Zweite wärmeleitende Abschnitte bzw. Teile erstrecken sich von der Wärmeableitschicht nach unten. Ein Ende einer Metallfeder kontaktiert jedes der zweiten leitenden Abschnitte. Die Wärmeableitvorrichtung umfasst auch eine Wärmeableitplatte, die an dem Boden des Inneren eines die Schaltungsplatine begrenzenden Gehäuses angeordnet ist. Die Wärmeableitplatte steht mit dem anderen Ende jeder Metallfeder in Kontakt. Zusätzlich sind Schrauben in die Schaltungsplatine eingefügt und erstrecken sich durch die Wärmeableitschicht. Jede Schraube kontaktiert auch die Wärmeableitplatte an dem Boden des Gehäuses. Daher kann die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme von der Wärmeableitschicht über die Metallfedern und / oder die Schrauben zu der Wärmeableitplatte geleitet werden. Dann kann die Wärme von der Wärmeableitplatte abgeleitet werden.
Jedoch kann die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme mit der bekannten Wärmeableitvorrichtung nur von der unteren Seite der Wärmeableitschicht zu der Wärmeableitplatte geleitet werden. Nur ein Verwenden der unteren Seite der Wärmeableitschicht schafft einen ineffizienten Wärmeübertragungsvorgang. Daher kann, wenn die elektronischen Komponenten während langen Verwendungsdauern Wärme erzeugt haben, die Ineffizienz in einer übermäßigen bzw. exzessiven Umgebungstemperatur innerhalb des Gehäuses resultieren.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Techniken zum effektiven Ableiten von Wärme zu lehren, die von (einer) innerhalb einer relativ versiegelten Umgebung begrenzten elektronischen Komponenten (Komponente) erzeugt werden (wird).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren werden Wärmeableitvorrichtungen zur Ableitung von Wärme gelehrt, die von zumindest einer elektronischen Komponente(n) einer elektronischen Steuervorrichtung erzeugt wird. Die elektronische Steuervorrichtung umfasst eine Schaltungsplatine und ein schützendes Gehäuse. Die elektronische Komponente ist an der Schaltungsplatine montiert. Beispielsweise kann die elektronische Komponente eine integrierte Schaltung (IC), ein Transistor, ein Kondensator, ein Widerstand, oder eine beliebige Vorrichtung sein, die während des Betriebs Wärme erzeugt. Das schützende Gehäuse trennt einen Innenraum ab und von einer äußeren Umgebung. Die Schaltungsplatine ist im Wesentlichen innerhalb des Innenraums des schützenden Gehäuses begrenzt. Die Wärmeableitvorrichtung umfasst einen wärmeleitenden Anschluss, der in einer großen Nähe zu der elektronischen Komponente mit der Schaltungsplatine verbunden ist. Die große Nähe des wärmeleitenden Anschlusses ermöglicht eine weniger restriktive Übertragung oder Leitung der von der elektronischen Komponente erzeugten Wärme in den wärmeleitenden Anschluss. Das andere Ende des wärmeleitenden Anschlusses ist mit dem Gehäuse verbunden, um eine Ableitung der Wärme zu der äußeren Umgebung zu vereinfachen.
Daher kann die von der elektronischen Komponente erzeugte Wärme zu dem wärmeleitenden Anschluss geleitet oder übertragen werden, und dann über den wärmeleitenden Anschluss zu dem schützenden Gehäuse geleitet oder übertragen werden. Sobald die Wärme das Gehäuse erreicht hat, kann die Wärme dann über die externe Oberfläche des schützenden Gehäuses in die äußere Umgebung abgeleitet werden. Als ein Ergebnis der Wärmeableitvorrichtung, können übermäßige Zunahmen der Umgebungstemperatur innerhalb des schützenden Gehäuses sowie übermäßige Zunahmen der Temperatur der elektronischen Komponenten beschränkt oder reduziert werden.
Vorzugsweise umfasst das schützende Gehäuse einen Gehäusekörper und eine Gehäuseabdeckung. Der Gehäusekörper ist vorzugsweise aus Metall oder einem anderen thermisch leitenden Material angefertigt. Der wärmeleitende Anschluss ist mit dem Gehäusekörper verbunden oder in Kontakt. Daher ist ein direkter Pfad bzw. eine direkte Leitung effektiv aufgebaut, um zu ermöglichen, dass die von dem wärmeleitenden Anschluss geleitete Wärme den Gehäusekörper zur nachfolgenden Ableitung an die äußere Umgebung erreicht.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren weist der wärmeleitende Anschluss einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf. Der erste Endabschnitt ist mit dem Gehäuse verbunden. Der zweite Endabschnitt ist in ein in der Schaltungsplatine gebildetes Einfügeloch eingefügt, um so mit einer Innenwand des Einfügelochs verbunden zu sein. Daher kann unter Verwendung des Einfügelochs eine einfache und zuverlässige Verbindung zwischen dem wärmeleitenden Anschluss und der Schaltungsplatine angefertigt bzw. hergestellt werden.
In einem zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Lehren umfasst die Wärmeableitvorrichtung zudem eine erste wärmeleitende Schicht, die an einer Innenwand des Einfügelochs gebildet ist. Zusätzlich ist zumindest eine zweite wärmeleitende Schicht an oder innerhalb der Schaltungsplatine angeordnet und mit der ersten wärmeleitenden Schicht verbunden. Dadurch wird ermöglicht, dass die von den elektronischen Komponenten zu der zweiten wärmeleitenden Schicht geleitete oder übertragene Wärme weiter zu dem wärmeleitenden Anschluss geleitet oder übertragen wird. Als ein Ergebnis kann die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme zuverlässig über die erste wärmeleitende Schicht zu dem wärmeleitenden Anschluss geleitet oder übertragen werden.
Ein gelöteter Abschnitt fixiert vorzugsweise den zweiten Endabschnitt des wärmeleitenden Anschlusses an der ersten wärmeleitenden Schicht. Im Allgemeinen werden die elektronischen Komponenten an die obere Oberfläche der Schaltungsplatine gelötet. Daher kann der Vorgang des Verbindens des wärmeleitenden Anschlusses an der ersten wärmeleitenden Schicht zu der gleichen Zeit durchgeführt werden, zu der die elektronischen Komponenten gelötet werden. Als ein Ergebnis ist die Effizienz der Herstellung verbessert, indem der selbe Vorgang für mehr als eine Operation Verwendung findet.
Alternativ kann der zweite Endabschnitt des wärmeleitenden Anschlusses über eine erste und eine zweite Auskragung, die eine obere und eine untere Oberfläche der Schaltungsplatine kontaktieren, bei einer Position relativ zu dem Einfügeloch fixiert werden. Der zweite Endabschnitt kontaktiert direkt die erste wärmeleitende Schicht. Dies ermöglicht, dass der Vorgang des Verbindens des wärmeleitenden Anschlusses mit der Schaltungsplatine ohne Verwendung des Lötvorgangs vorgenommen bzw. angefertigt wird, und ohne dass ein zusätzliches Verbindungsbauteil benötigt wird. Die Operation zum Verbinden des wärmeleitenden Anschlusses mit der Schaltungsplatine bei diesem Aspekt kann leicht und einfach durchgeführt werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren umfassen die zweiten wärmeleitenden Schichten eine obere wärmeleitende Schicht, zumindest eine dazwischenliegende wärmeleitende Schicht, und eine untere wärmeleitende Schicht, die jeweils an einer oberen Oberfläche, einer dazwischenliegenden Region, und einer unteren Oberfläche der Schaltungsplatine angeordnet sind. Daher kann die Wärme der elektronischen Komponente leicht von den verschiedensten zweiten wärmeleitenden Schichten zu dem wärmeleitenden Anschluss geleitet werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren umfasst die Schaltungsplatine zudem ein in der Schaltungsplatine gebildetes Durchgangsloch, welches sich durch die Dicke der Schaltungsplatine erstreckt. Das Durchgangsloch ist gegenüber der wärmeerzeugenden elektronischen Komponente angeordnet. An einer Innenwand des Durchgangslochs ist eine erste elektrisch leitende Schicht gebildet. Zudem umfasst die Schaltungsplatine eine Vielzahl von zweiten elektrisch leitenden Schichten. Die zweiten elektrisch leitenden Schichten umfassen eine obere elektrisch leitende Schicht, zumindest eine dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht, und eine untere elektrisch leitende Schicht, die jeweils an einer oberen Oberfläche, einer dazwischenliegenden Region, und einer unteren Oberfläche der Schaltungsplatine angeordnet sind. Zumindest zwei der zweiten elektrisch leitenden Schichten sind über die erste elektrisch leitende Schicht miteinander verbunden. Daher kann die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme direkt an zumindest zwei der zweiten elektrisch leitenden Schichten geleitet werden und kann dann direkt oder indirekt zu den entsprechenden zweiten wärmeleitenden Schichten geleitet werden. Unter Verwendung der zweiten elektrisch leitenden Schichten, die normalerweise für die Schaltungsplatine bereitgestellt werden, kann die Leitung von Wärme von den elektronischen Komponenten zu den zweiten wärmeleitenden Schichten effektiv und zuverlässig durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist die obere elektrisch leitende Schicht mit zumindest einer der dazwischenliegenden elektrisch leitenden Schichten verbunden, sowie sie mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbunden ist. Dies ermöglicht, dass die von der elektronischen Komponente erzeugte Wärme an die obere elektrisch leitende Schicht geleitet wird und dann über die erste elektrisch leitende Schicht weiter an zumindest eine der dazwischenliegenden elektrisch leitenden Schichten sowie zu der unteren elektrisch leitenden Schicht geleitet wird.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren sind die obere wärmeleitende Schicht und die obere elektrisch leitende Schicht vorzugsweise aus dem selben Material angefertigt und sie sind gleichzeitig miteinander gebildet. In ähnlicher Weise sind auch die dazwischenliegende wärmeleitende Schicht und die dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht vorzugsweise aus dem selben Material angefertigt und sie sind gleichzeitig miteinander gebildet. Darüber hinaus sind auch die untere wärmeleitende Schicht und die untere elektrisch leitende Schicht vorzugsweise aus dem selben Material angefertigt und sie sind gleichzeitig miteinander gebildet. Daher können alle zweiten wärmeleitenden Schichten zu der selben Zeit gebildet werden, zu der die entsprechenden zweiten elektrisch leitenden Schichten gebildet werden. Als ein Ergebnis können die zweiten wärmeleitenden Schichten leicht ohne irgendwelche zusätzliche Schritte gebildet werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren werden die obere wärmeleitende Schicht und die obere elektrisch leitende Schicht elektrisch voneinander isoliert. In ähnlicher Weise werden die dazwischenliegende wärmeleitende Schicht und die dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht elektrisch voneinander isoliert. Darüber hinaus werden auch die untere wärmeleitende Schicht und die untere elektrisch leitende Schicht elektrisch voneinander isoliert. Daher kann, auch wenn die obere elektrisch leitende Schicht eine Potentialspannung aufweist, die Potentialspannung nicht an die zweiten wärmeleitenden Schichten und das damit verbundene Gehäuse übertragen werden. Mit anderen Worten, das Gehäuse kann geerdet gehalten werden. Als ein Ergebnis sollte, wenn ein äußeres geerdetes Bauteil zeitweise das Gehäuse kontaktiert, keine Potentialspannung zwischen dem geerdeten Bauteil und dem Gehäuse erzeugt werden, und es kann entweder durch das geerdete Bauteil oder das Gehäuse kein elektrischer Schlag empfangen werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren sind elektronische Steuervorrichtungen gelehrt, welche die vorangehenden verschiedensten Aspekte der Wärmeableitvorrichtungen bzw. wärmeableitenden Vorrichtungen umfassen. Die verschiedensten Aspekte der wärmeableitenden Vorrichtungen können entweder einzeln oder in einer für die spezifische elektronische Steuervorrichtung geeigneten Weise Verwendung finden.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Ansprüchen und der beiliegenden Zeichnung leicht verstanden. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer ersten repräsentativen elektronischen Steuervorrichtung; und
2 eine zu 1 ähnliche Ansicht, die jedoch eine zweite repräsentative elektronische Steuervorrichtung zeigt; und
3 eine Modifikation einer Verbindungsstruktur zwischen einem Anschlusseinfügeloch einer Schaltungsplatine und einem wärmeleitenden Anschluss des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels.
Jedes bzw, jede der zuvor und nachstehend offenbarten zusätzlichen Merkmale und Lehren kann separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte wärmeableitende Vorrichtungen und Verfahren des Herstellens und des Verwendens derartiger wärmeableitenden Vorrichtungen bereitzustellen. Nun werden repräsentative Beispiele der vorliegenden Erfindung, wobei die Beispiele viele dieser zusätzlichen Merkmale und Lehren sowohl separat als auch in Verbindung verwenden, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung beabsichtigt nur, einem Fachmann weitere Details zum Praktizieren bzw. Ausführen bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren zu lehren und beabsichtigt nicht, den Geltungsbereich der Erfindung zu beschränken. Es definieren nur die Patentansprüche den Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung. Daher können Kombinationen von in der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbarten Merkmalen und Schritten nicht notwendig sein, um die Erfindung in dem weitesten Sinne auszuführen, und sind stattdessen nur gelehrt, um repräsentative Beispiele der Erfindung besonders zu beschreiben. Darüber hinaus können verschiedenste Merkmale der repräsentativen Beispiele und die abhängigen Patentansprüche auf Weisen kombiniert werden, die nicht spezifisch aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche bzw. verwendbare Ausführungsbeispiele der vorliegenden Lehren zur Verfügung zu stellen.
Nun wird ein erstes repräsentatives Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, welche eine erste repräsentative elektronische Steuervorrichtung zeigt, welche als eine in einem Fahrzeug eingebaute elektronische Steuervorrichtung konfiguriert ist, wie beispielsweise eine Bremsensteuervorrichtung, die dahingehend ausgestaltet ist, dass sie in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einer angetriebenen oder nicht angetriebenen Transport- oder Freizeitvorrichtung, wie beispielsweise einem Automobil oder einem Anhänger, montiert ist. Die repräsentative elektronische Steuervorrichtung umfasst eine ECU (elektronische Steuereinheit), die innerhalb einem schützenden Gehäuse 10 versiegelt begrenzt ist. Die ECU weist eine gedruckte Schaltungsplatine 14 auf, welche strukturell in einer Mehrschichtkonfiguration aufgebaut ist. An der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 14 (obere Oberfläche, wie in 1 dargestellt) sind verschiedenste elektronische Komponenten 20 (in 1 ist nur eine elektronische Komponente 20 gezeigt), wie beispielsweise integrierte Schaltungen (IC's), Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und andere wärmeerzeugende Komponenten montiert.
Das schützende Gehäuse 10 umfasst einen Gehäusekörper 10A und eine Gehäuseabdeckung 10B. Der Gehäusekörper 10A ist aus einem thermisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, gefertigt, und die Gehäuseabdeckung 10B ist aus Metall oder synthetischem Harz gefertigt. Auch wenn es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, kann an der äußeren Seite (der in 1 gezeigten untersten Seite) ein Metallstellblock aufgebaut sein, wenn die elektronische Steuervorrichtung als eine Bremsensteuervorrichtung zur Steuerung des hydraulischen Drucks für (nicht gezeigte) Fahrzeugbremsvorrichtungen konfiguriert ist. Der Stellblock kann aus Metall, beispielsweise einer Aluminiumverbindung gefertigt sein, und kann eine Vielzahl von daran montierten Spulen aufweisen.
Die mehrschichtige Schaltungsplatine 14 wird durch Aufschichten und Anhaften bzw. Verbinden einer Vielzahl von elektrischen Isolationsplatten, beispielsweise Epoxyplatten, die jeweils einen elektrisch leitenden Film, beispielsweise einen Kupferfilm, aufweisen, auf eine bekannte Weise an eine oder beide Seiten angebracht. Bei diesem repräsentativen Ausführungsbeispiel weist die Schaltungsplatine 14 eine Gesamtzahl von vier leitenden Filmen 16 auf, die einen oberen leitenden Film 16a, zwei dazwischenliegende leitende Filme 16b und 16c und einen unteren leitenden Film 16d aufweisen. Folglich bilden der obere leitende Film 16a, die dazwischenliegenden leitenden Filme 16b und 16c und der untere leitende Film 16d jeweils eine obere leitende Schicht, dazwischenliegende leitende Schichten und eine untere leitende Schicht der Schaltungsplatine 14. Die vier leitenden Filme 16 können elektrisch leitend, thermisch leitend bzw. wärmeleitend, oder beides sein. Der obere leitende Film 16a ist als ein gemusterter Film oder ein verdrahteter Film konfiguriert. Die elektrischen Komponenten 20 sind über jeweilige gelötete Abschnitte 22 bei vorbestimmten Positionen an dem oberen leitenden Film 16a montiert. Die dazwischenliegenden leitenden Filme 16b und 16c erstrecken sich im Wesentlichen vollständig über den von der Schaltungsplatine 14 definierten gesamten Bereich. Einer der beiden gezeigten dazwischenliegenden leitenden Filme 16b und 16c ist mit einer (nicht abgebildeten) Energiequelle verbunden, während die andere mit Masse verbunden ist.
Eine Vielzahl von Durchgangslöchern ist so gebildet, dass sie sich an verschiedensten Positionen in großer Nähe zu jeder wärmeerzeugenden elektronischen Komponente 20A durch die Dicke der Schaltungsplatine 14 erstrecken. An einer Innenwand von jedem der Durchgangslöcher 18 ist eine elektrisch leitende Schicht 18a durch eine geeignete Technik, wie beispielsweise chemisches Kupfergalvanisieren derart gebildet, dass der obere leitende Film 16a und der untere leitende Film 16d über die elektrisch leitende Schicht 18a miteinander elektrisch verbunden sind. Alternativ kann die elektrisch leitende Schicht 18a Verwendung finden, um eine beliebige Kombination der oberen und unteren leitenden Filme 16a und 16d und der dazwischenliegenden leitenden Filme 16b und 16c zu verbinden. Die verschiedensten elektrischen Verbindungen zwischen den leitenden Filmen 16a bis 16d können als Reaktion auf die beabsichtigte Verdrahtung für die jeweiligen elektrischen Komponenten 20 selektiv bestimmt werden.
In der Schaltungsplatine 14 sind bei Positionen in der Nähe zu jeweiligen elektrischen Komponenten 20 eine Vielzahl von Anschlusseinfügelöchern 19 gebildet (in 1 ist nur ein Anschlusseinfügeloch 19 gezeigt). Die Anschlusseinfügelöcher 19 weisen einen Durchmesser auf, der geringfügig größer als der Durchmesser der Durchgangslöcher 18 ist. Zusätzlich ist an der Innenwand des Anschlusseinfügelochs 19 eine wärmeleitende Schicht 19a gebildet, so dass die elektrisch leitenden Filme 16 über die wärmeleitende Schicht 19a miteinander verbunden sind. Die wärmeleitende Schicht 19a kann aus Kupfer gefertigt sein und kann ähnlich zu der elektrisch leitenden Schicht 18a des Durchgangslochs 18 durch einen chemischen Kupfergalvanisierungsvorgang gebildet sein. Auch wenn die wärmeleitende Schicht 19a außerdem elektrisch leitend sein kann, ist eine elektrische Leitfähigkeit für die wärmeleitende Schicht 19a nicht unbedingt erforderlich.
Eine Vielzahl der wärmeleitenden Anschlüsse 24 weist untere Basisabschnitte 24a auf, die an einer inneren unteren Oberfläche bzw. Bodenoberfläche des Gehäusekörpers 10A unter Verwendung einer geeigneten Haft- bzw. Verbindungstechnik, wie beispielsweise Schweißen, Krimpen, Nieten, Kleben und Schraubbefestigung fixiert sein können. Die wärmeleitenden Anschlüsse 24 sind vorzugsweise aus Metallplatten, wie beispielsweise Aluminiumverbindungsplatten, angefertigt, welche in eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration gebogen sind. Die wärmeleitenden Anschlüsse 24 weisen obere Endabschnitte 24 auf, die in die jeweiligen Anschlusseinfügelöcher 19 der Schaltungsplatine 14 eingefügt sind. Die wärmeleitenden Anschlüsse 24 sind mit den wärmeleitenden Schichten 19a der Innenwände der Anschlusseinfügelöcher 19 vorzugsweise über gelötete Abschnitte 26 verbunden. Wiederum sind die wärmeleitenden Anschlüsse 24 und die gelöteten Abschnitte 26, um dies hervorzuheben, auch wenn sie elektrisch leitfähig sein können, primär zur Wärmeleitung beabsichtigt. Die Schaltungsplatine 14 kann innerhalb des Gehäusekörpers 10A über (nicht abgebildete) Stützbauteile gestützt sein, die aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Harz, gefertigt sind, so dass die Schaltungsplatine 14 von dem Gehäusekörper 10A elektrisch isoliert werden kann.
Gemäß der in 1 gezeigten repräsentativen elektronischen Steuervorrichtung wird die von den an der Schaltungsplatine 14 montierten elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme zu dem oberen leitenden Film 16a der Gruppe von leitenden Filmen 16 geleitet, und dann über die elektrisch leitenden Schichten 18a zu den inneren leitenden Filmen 16b und 16c sowie zu dem unteren leitenden Film 16d geleitet. Die zu den leitenden Filmen 16 geleitete Wärme kann über die wärmeleitenden Anschlüsse 24 und die gelöteten Abschnitte 26 weiter zu dem Metallgehäusekörper 10A geleitet werden. Die Filme können entweder thermisch leitend, elektrisch leitend, oder beides sein. Da der Gehäusekörper 10A eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist und auch eine große Wärmesenkkapazität aufweisen kann, kann die von den elektrischen Komponenten 20 erzeugte Wärme zu dem Gehäusekörper 10A geleitet werden und nachfolgend effektiv an die äußere Umgebung abgleitet werden. Als ein Ergebnis können Zunahmen der Umgebungstemperatur innerhalb des Inneren des schützenden Gehäuses 10 und Zunahmen der Temperatur der elektronischen Komponenten 20 effektiv verhindert oder minimiert werden. Genauer ist die Wärmeableiteffizienz weiter verbessert, da die von den elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme oder die innerhalb des Gehäuses 10 enthaltene Umgebungswärme zu allen leitenden Filmen 16 der Schaltungsplatine 14 übertragen oder geleitet wird. Der Gesamtbetrag des von allen leitenden Filmen repräsentierten Bereichs vereinfacht die Übertragung oder Leitung von Wärme von den elektronischen Komponenten 20.
Die Verbindung der wärmeleitenden Anschlüsse 24 mit der Schaltungsplatine 14 an den jeweiligen Anschlusseinfügelöchern 19 kann gemäß den folgenden Schritten angefertigt bzw. vorgenommen werden. Zuerst wird die Schaltungsplatine 14 innerhalb dem Gehäusekörper 10A gesetzt, wobei die wärmeleitenden Anschlüsse 24 zuvor an den Gehäusekörper 10A angebracht bzw. angehaftet wurden, so dass die Anschlusseinfügelöcher 19 die oberen Endabschnitte 24b der jeweiligen wärmeleitenden Anschlüsse 24 empfangen. Dann werden die elektronischen Komponenten 20 und andere Teile an den oberen leitenden Film 16a der Schaltungsplatine 14 gelötet. Zu der selben Zeit werden die oberen Endabschnitte 24b der wärmeleitenden Anschlüsse 24 an die Innenwand der jeweiligen Anschlusseinfügelöcher 19 gelötet. Vorzugsweise führt ein Eintauchen von nur der Region des oberen leitenden Films 16a der Schaltungsplatine 14, nachdem die Teile einschließlich der elektronischen Komponenten 20 provisorisch an die Schaltungsplatine 14 montiert sind, den Lötvorgang der elektronischen Komponenten 20 durch. Mit dem Lötvorgangs des Eintauchtyps kann das Löten der wärmeleitenden Anschlüsse 24 an die Innenwände der Anschlusseinfügelöcher 19 gleichzeitig mit dem Lötvorgang der elektronischen Komponenten 20 vorgenommen werden.
Ist die repräsentative elektronische Steuervorrichtung derart konfiguriert, dass sie einen (nicht abgebildeten) Stellblock aufweist, der an dem Äußeren des Gehäusekörpers 10A (die in 1 dargestellte untere Seite) montiert ist, können die unteren Basisabschnitte 24a der wärmeleitenden Anschlüsse 24 zu der Außenseite des Stellblocks durch die Bodenwand des Gehäusekörpers 10A derart erstreckt bzw. ausgedehnt werden, dass eine Verbindung mit dem Stellblock ermöglicht wird. Der Stellblock kann aus Material, wie beispielsweise einer Aluminiumverbindung, angefertigt sein, welches eine hohe Kapazität für eine thermische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Daher kann die von den elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme über die wärmeleitenden Anschlüsse 24 zu dem Stellblock geleitet werden, und kann dann von dem Stellblock effektiv an die äußere Umgebung abgeleitet werden.
Nun wird in Verbindung mit 2 ein zweites repräsentatives Ausführungsbeispiel beschrieben. Das zweite repräsentative Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels. Daher sind in 2 identischen Bauteilen die identische Bezugszeichen wie in 1 gegeben, und es wird keine Einführungserläuterung dieser Bauteile wiederholt.
Eine in 2 gezeigte zweite repräsentative elektronische Steuervorrichtung umfasst eine erste Gruppe von elektrisch leitenden Filmen 16-1 und eine zweite Gruppe von wärmeleitenden Filmen 16-2. Jede Gruppe von leitenden Filmen weist vorzugsweise Kupferfilme ähnlich zu den leitenden Filmen 16 des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels auf. Jedoch sind die erste und die zweite Gruppe von leitenden Filmen nicht miteinander elektrisch verbunden. Die erste Gruppe 16-1 umfasst einen oberen elektrisch leitenden Film 16a (16-1), dazwischenliegende elektrisch leitende Filme 16b (16-1) und 16c (16-1), und einen unteren elektrisch leitenden Film 16d (16-1), die jeweils dem oberen leitenden Film 16a, den dazwischenliegenden leitenden Filmen 16b und 16c, und dem unteren leitenden Film 16d des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels entsprechen. In ähnlicher Weise umfasst die zweite Gruppe 16-2 einen oberen wärmeleitenden Film 16a (16-2), dazwischenliegende wärmeleitende Filme 16b (16-2) und 16c (16-2), und einen unteren wärmeleitenden Film 16d (16-2), die jeweils dem oberen leitenden Film 16a, den dazwischenliegenden leitenden Filmen 16b und 16c, und dem unteren leitenden Film 16d des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels entsprechen. Die oberen leitenden Filme 16a (16-1) und 16a (16-2), die dazwischenliegenden leitenden Filme 16b (16-1) und 16b (16-2), die dazwischenliegenden leitenden Filme 16c (16-1) und 16c (16-2), und die unteren leitenden Filme 16d (16-1) und 16d (16-2) sind vorzugsweise alle aus dem selben Material, beispielsweise Kupfer, gefertigt, und sind alle zu der gleichen Zeit miteinander gebildet.
Wie aus 2 ersichtlich, sind die elektrisch leitenden Filme 16-1 der ersten Gruppe selektiv mit den elektrisch leitenden Schichten 18a der in der Schaltungsplatine 14 gebildeten Durchgangslöcher 18 gebildet. Jedoch sind die wärmeleitenden Filme 16-2 der zweiten Gruppe nicht mit den elektrisch leitenden Schichten 18a verbunden. Daher werden, auch wenn sich an einem beliebigen der elektrisch leitenden Filme 16-1 der ersten Gruppe ein elektrisches Potential bildet, die isolierten wärmeleitenden Filme 16-2 der zweiten Gruppe und der Gehäusekörper 10A geerdet gehalten.
Gemäß dem zweiten repräsentativen Ausführungsbeispiel kann die Wärmeableiteffizienz der elektronischen Komponenten 20 im Vergleich zu dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel reduziert werden, da die von den elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme nicht direkt zu den wärmeleitenden Anschlüssen 24 und weiter zu dem Gehäusekörper 10A geleitet wird. Jedoch kann die von den elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme über das zum Bilden der Schaltungsplatine 14 verwendete elektrische Isolationsmaterial zu den wärmeleitenden Filmen 16-2 geleitet werden. Zusätzlich kann die Wärme der elektronischen Komponenten 20 über die Umgebungsluft innerhalb des schützenden Gehäuses 10 an die wärmeleitenden Anschlüsse 24 und den Gehäusekörper 10A abgestrahlt oder übertragen werden. Daher kann die Wärme weiterhin effektiv von dem Gehäusekörper 10A an die äußere Umgebung abgeleitet werden. Zudem können, da es nicht erforderlich ist, dass die wärmeleitenden Filme 16-2 der zweiten Gruppe Elektrizität leiten, sie durch ein beliebiges Material ersetzt werden, welches eine hohe Kapazität für thermische oder Wärmeleitfähigkeit aufweist, ohne die Beschränkung, dass die elektrische Leitfähigkeit des bei den elektrisch leitenden Filmen 16-1 verwendeten Materials zu verdoppeln ist.
Nun wird eine Modifikation einer Verbindungsstruktur zwischen dem Anschlusseinfügeloch 19 und dem wärmeleitenden Anschluss 24 des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In 3 sind identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, und es wird keine Einführungserläuterung dieser Bauteile durchgeführt.
Bei der in 3 gezeigten Modifikation ist jeder der gelöteten Abschnitte 26 durch obere und untere Auskragungen 24c ersetzt, die vorzugsweise durch Schneiden und Biegen von Teilen des oberen Endabschnitts 24b des wärmeleitenden Anschlusses 24 gebildet sind. Die Auskragungen 24c können auch durch eine Vielzahl von Herstellverfahren, einschließlich des Prägens, Stanzens, oder Umbildens gebildet werden. Zusätzlich könnten die Auskragungen, auch wenn 3 die Auskragungen in einer einander gegenüberliegenden Richtung zeigt, in der gleichen Richtung sein, um den wärmeleitenden Anschluss 24 in Richtung auf eine Seite des Anschlusseinfügelochs unter Umständen vorzuspannen, oder beim Bilden der Auskragungen zu helfen. Die oberen und unteren Auskragungen 24c greifen jeweils in die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Schaltungsplatine 14 ein. Die oberen und unteren Auskragungen 24c kontaktieren jeweils den oberen leitenden Film 16a und den unteren leitenden Film 16d. Die Schichten können elektrisch leitend, thermisch leitend bzw. wärmeleitend, oder vorzugsweise beides sein. Bei dieser Modifikation kontaktiert das Material des oberen Endabschnitts 24b des wärmeleitenden Anschlusses 24 zwischen den unteren und oberen Auskragungen 24c die an der Innenwand des Anschlusseinfügelochs 19 gebildete wärmeleitende Schicht 19a. Zusammen mit dieser Modifikation kann die von den elektronischen Komponenten 20 erzeugte Wärme über die leitenden Filme 16 zu den Wärme leitenden Anschlüssen 24 geleitet werden.
Zusätzlich kann die Modifikation der oberen und unteren Auskragungen 24c für die wärmeleitenden Anschlüsse auch auf das zweite repräsentative Ausführungsbeispiel angewendet werden.
Es ist eine Wärmeableitvorrichtung zum Ableiten von Wärme offenbart, die von elektronischen Komponenten (16) einer elektronischen Steuervorrichtung erzeugt wird. Die elektronische Steuervorrichtung umfasst eine Schaltungsplatine (14) und ein schützendes Gehäuse (10). Die elektronischen Komponenten sind an der Schaltungsplatine montiert. Das Gehäuse begrenzt im Wesentlichen die Schaltungsplatine. Die Wärmeableitvorrichtung umfasst wärmeleitende Anschlüsse (24). Die wärmeleitenden Anschlüsse sind mit der Schaltungsplatine an Positionen verbunden, die zu den jeweiligen elektronischen Komponenten in der Nähe liegen, so dass die Wärme der elektronischen Komponenten zu den wärmeleitenden Anschlüssen übertragen oder geleitet wird. Die wärmeleitenden Anschlüsse sind mit dem Gehäusekörper verbunden, um die Wärme zu dem Gehäusekörper weiterzuleiten.

Claims

Wärmeableitvorrichtung zur Ableitung von Wärme, die von zumindest einer elektronischen Komponente (16) einer elektronischen Steuervorrichtung erzeugt wird, wobei die elektronische Steuervorrichtung eine Schaltungsplatine (14) mit der daran montierten elektronische Komponente und ein die Schaltungsplatine im Wesentlichen begrenzendes schützendes Gehäuse (10) umfasst, mit einem wärmeleitenden Anschluss (24), der bei einer Position in der Nähe der elektronischen Komponente mit der Schaltungsplatine verbunden ist, so dass die Wärme der elektronischen Komponente zu dem wärmeleitenden Anschluss übertragen oder geleitet wird, wobei der wärmeleitende Anschluss das schützende Gehäuse kontaktiert, um die Wärme zu dem schützenden Gehäuse zu leiten.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wärmeleitenden Anschluss (24) einen ersten Endabschnitt (24a) und einen zweiten Endabschnitt (24b) aufweist, wobei der erste Endabschnitt mit dem schützenden Gehäuse (10) verbunden ist, und der zweite Endabschnitt in ein in der Schaltungsplatine (14) gebildetes Einfügeloch (19) eingefügt ist, um so eine Verbindung zu einer Innenwand des Einfügelochs aufzubauen.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 2, zudem mit einer ersten wärmeleitenden Schicht (19a), die an der Innenwand des Einfügelochs (19) gebildet ist, und zumindest einer zweiten wärmeleitenden Schicht (16a, 16b, 16c, 16d, 16a (16-2), 16b (16-2), 16c (16-2), 16d (16-2)), die an oder innerhalb der Schaltungsplatine (14) angeordnet und mit der ersten wärmeleitenden Schicht verbunden ist, so dass die von der elektronischen Komponente (20) zu der zumindest einen zweiten wärmeleitenden Schicht geleitete oder übertragene Wärme weiter an den wärmeleitenden Anschluss (24) geleitet wird.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der zweite Endabschnitt (24b) des wärmeleitenden Anschlusses (24) durch einen gelöteten Abschnitt (26) mit der ersten wärmeleitenden Schicht verbunden ist.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der zweite Endabschnitt (24b) zudem umfasst eine erste Auskragung (24c), die eine obere Oberfläche der Schaltungsplatine (14) kontaktiert, eine zweite Auskragung (24c), die eine untere Oberfläche der Schaltungsplatine (14) kontaktiert, und wobei der wärmeleitende Anschluss (24) über die erste und zweite Auskragung (24c) bei einer Position relativ zu dem Einfügeloch (19) fixiert ist, und wobei der zweite Endabschnitt (24b) die erste wärmeleitende Schicht (19a) direkt kontaktiert.
Wärmeableitvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die zumindest ein zweite wärmeleitende Schicht eine obere wärmeleitende Schicht (16a, 16a (16-2)), zumindest eine dazwischenliegende wärmeleitende Schicht (16b, 16b (16-2), 16c, 16c, (16-2)), und eine untere wärmeleitende Schicht (16d, 16d (16-2)) umfasst, die jeweils an einer oberen Oberfläche, einer dazwischenliegenden Region, und einer unteren Oberfläche der Schaltungsplatine angeordnet sind.
Wärmeableitvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Schaltungsplatine (14) zudem umfasst zumindest ein Durchgangsloch (18), welches in der Schaltungsplatine gebildet ist und sich durch die Dicke der Schaltungsplatine erstreckt, wobei das Durchgangsloch in der Nähe der wärmeerzeugenden elektronischen Komponente (20) angeordnet ist, eine erste elektrisch leitende Schicht (18a), die an einer Innenwand des Durchgangslochs (18) gebildet ist, und eine Vielzahl von zweiten elektrisch leitenden Schichten, die eine obere elektrisch leitende Schicht (16a, 16a (16-1)), zumindest eine dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht (16b, 16b (16-1), 16c, 16c, (16-1)), und eine untere elektrisch leitende Schicht (16d, 16d (16-1)) umfasst, die jeweils an einer oberen Oberfläche, einer dazwischenliegenden Region, und einer unteren Oberfläche der Schaltungsplatine angeordnet sind, wobei zumindest zwei der zweiten elektrisch leitenden Schichten über die erste elektrisch leitende Schicht (18a) miteinander verbunden sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die obere elektrisch leitende Schicht (16a, 16a (16-1)) mit zumindest einer der dazwischenliegenden elektrisch leitenden Schicht (16b, 16b (16-1), 16c, 16c, (16-1)) und der unteren elektrisch leitenden Schicht (16d, 16d (16-1)) verbunden ist, so dass die von der elektronischen Komponente erzeugte Wärme an die obere elektrisch leitende Schicht geleitet wird und dann über die erste elektrisch leitende Schicht (18a) an die zumindest eine der dazwischenliegenden elektrisch leitenden Schicht und der unteren elektrisch leitenden Schicht geleitet wird.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die obere wärmeleitende Schicht (16a, 16a (16-2)) und die obere elektrisch leitende Schicht (16a, 16a (16-1)) aus dem selben Material angefertigt sind, und sie gleichzeitig miteinander gebildet sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die obere wärmeleitende Schicht (16a, 16a (16-2)) und die obere elektrisch leitende Schicht (16a, 16a (16-1)) voneinander elektrisch getrennt sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die dazwischenliegende wärmeleitende Schicht (16b, 16b (16-2), 16c, 16c, (16-2)) und die dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht (16b, 16b (16-1), 16c, 16c, (16-1)) aus dem selben Material angefertigt sind, und sie gleichzeitig miteinander gebildet sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die dazwischenliegende wärmeleitende Schicht (16b, 16b (16-2), 16c, 16c, (16-2)) und die dazwischenliegende elektrisch leitende Schicht (16b, 16b (16-1), 16c, 16c, (16-1)) voneinander elektrisch getrennt sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die untere wärmeleitende Schicht (16d, 16d (16-2)) und die untere elektrisch leitende Schicht (16d, 16d (16-1)) aus dem selben Material angefertigt sind, und sie gleichzeitig miteinander gebildet sind.
Wärmeableitvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die untere wärmeleitende Schicht (16d, 16d (16-2)) und die untere elektrisch leitende Schicht (16d, 16d (16-1)) voneinander elektrisch getrennt sind.
Wärmeableitvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das schützende Gehäuse einen Gehäusekörper (10A) und eine Gehäuseabdeckung (10B) umfasst, das Gehäuse aus Metall gefertigt ist, und die Schaltungsplatine (14) an und innerhalb des Gehäuses montiert ist.
Elektronische Steuervorrichtung mit der Wärmeableitvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.