-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsbaugruppe und einen elektrischen Verteiler.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Konventionell sind Schaltungsbaugruppen bekannt, bei denen eine Platte, die Leiterpfade aufweist, die auf einer isolierenden Platine ausgebildet sind, wobei an die Platte Sammelschienen geklebt sind, auf einem Wärmeableitelement platziert ist. Bei einer in Patentdokument 1 offenbarten Schaltungsbaugruppe wird ein Schaltungselement, das durch Verkleben von mehreren Sammelschienen mit einer Steuerleiterplatte und Montieren elektronischer Komponenten darauf ausgebildet ist, an einem Wärmeableitelement angeklebt, indem in einem Zustand, in dem ein Klebemittel von oben auf das Wärmeableitelement aufgetragen ist, das auf dem Klebemittel platzierte Schaltungselement gegen das Wärmeableitelement gedrückt wird.
-
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
-
PATENTDOKUMENTE
-
Patentdokument Nr. 1:
JP 2005-151617A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
-
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
-
In Patentdokument 1 wird während des Verklebens des Schaltungselements mit dem Wärmeableitelement das Schaltungselement gegen das Wärmeableitelement gedrückt. Es besteht ein Problem darin, dass, wenn das Schaltungselement gegen das Wärmeableitelement gedrückt wird und der auf das Klebemittel über das Schaltungselement ausgeübte Druck ungleichmäßig ist, das Haftvermögen des Klebemittels positionsabhängig ungenügend ist, was zu einer Verschlechterung der Wärmeableiteigenschaften führt.
Die
DE 10 2007 050 893 A1 zeigt ein Verfahren zum Positionieren und Montieren einer auf einer Leiterplatte vormontierten LED-Baueinheit auf einem Tragkörper, wobei die Leiterplatte mit der LED-Baueinheit auf den Tragkörper aufgesetzt und angeklebt wird, wobei die LED-Baueinheit nach dem Aufsetzen auf den Tragkörper mittels eines Positionierkörpers, der einerseits an der LED-Baueinheit und andererseits am Tragkörper zur Anlage kommende Zentrierelemente aufweist, relativ zum Tragkörper in die vorgegebene Position gebracht wird und wobei die Leiterplatte mit der LED-Baueinheit auf dem Tragkörper justiert wird.
Die
JP S6 450 592 A beschreibt eine aus einem Verbundmaterial gefertigte Leiterplatte.
-
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorgenannten Umstände, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, welche es ermöglicht, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften entgegenzuwirken.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
-
Eine Schaltungsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf eine Leiterplatte mit einem Leiterpfad, ein Wärmeableitelement, auf dem die Leiterplatte platziert ist; und eine isolierende Schicht, die zwischen der Leiterplatte und dem Wärmeableitelement angeordnet ist, wobei eine Oberfläche des Wärmeableitelements, die der Leiterplatte zugewandt ist, eine raue Oberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen ist, und die Leiterplatte und das Wärmeableitelement dadurch, dass die isolierende Schicht in die Vorsprünge und Vertiefungen der rauen Oberfläche eindringt, aneinander fixiert sind. Dabei ist in der isolierenden Schicht ein Verbindergehäuse ausgebildet, in dem ein Kontakt der Leiterplatte untergebracht ist.
-
Mit der vorliegenden Ausgestaltung dringt als Ergebnis des Aushärtens der isolierenden Schicht auf der rauen Oberfläche des Wärmeableitelements die isolierende Schicht in die Vorsprünge und Vertiefungen der rauen Oberfläche ein und wird fest mit der Oberseite des Wärmeableitelements verbunden. Da die Leiterplatte auf dieser isolierenden Schicht platziert und fixiert wird, können die Leiterplatte und das Wärmeableitelement über die isolierende Schicht aneinander fixiert werden. Demgemäß können die Leiterplatte und das Wärmeableitelement aneinander fixiert werden, ohne dass ein Klebemittel verwendet wird, und deshalb kann, anders als in einem Fall, in dem das Verkleben mithilfe eines Klebemittels erfolgt, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften, die auftritt, wenn das Haftvermögen zwischen der Leiterplatte und dem Wärmeableitelement positionsabhängig unzureichend ist, entgegengewirkt werden.
-
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt.
- • Die raue Oberfläche kann durch chemische Bearbeitung oder Laserbearbeitung ausgebildet werden.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine raue Oberfläche mit ausreichend Vorsprüngen und Vertiefungen auszubilden, um es der isolierenden Schicht zu ermöglichen, fest verbunden zu werden.
-
• Die Leiterplatte kann mit einem Fixierelement an der isolierenden Schicht befestigt sein.
Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Leiterplatte direkt an dem Wärmeableitelement fixiert ist, kann das Fixierelement kleiner gemacht werden, und die Spannung, die beim Fixieren mit dem Fixierelement in der Leiterplatte entsteht, kann reduziert werden, so dass es möglich ist, einem Lötdefekt entgegenzuwirken, der aufgrund der Spannung während der Fixierungsbearbeitung an einem gelöteten Abschnitt auftritt.
-
• In der isolierenden Schicht kann ein fixierter Abschnitt zur Fixierung eines Kontakts der Leiterplatte mit dem Fixierelement ausgebildet sein.
Mit dieser Ausgestaltung kann, da der fixierte Abschnitt, der isolierende Eigenschaften benötigt, in der isolierenden Schicht ausgebildet ist, die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, bei dem der fixierte Abschnitt als separate Komponente ausgebildet ist.
-
• In der isolierenden Schicht ist ein Verbindergehäuse ausgebildet, in dem ein Kontakt der Leiterplatte untergebracht ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann, da das Verbindergehäuse, das isolierende Eigenschaften benötigt, in der isolierenden Schicht ausgebildet ist, die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, bei dem das Verbindergehäuse als separate Komponente ausgebildet ist.
-
• Elektronische Komponenten, die aus mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung und mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung gebildet sind, wobei die Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung mehr Wärme entwickeln als die mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung, können auf der Leiterplatte montiert sein, und eine wärmeisolierende Rille kann in der Leiterplatte und der isolierenden Schicht an einer Position zwischen den mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung und den mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung ausgebildet sein, wobei die wärmeisolierende Rille durch die Leiterplatte und die isolierende Schicht verläuft.
-
Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der wärmeisolierenden Rille einer Wärmeübertragung von den Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung über die Leiterplatte und die isolierende Schicht zur Seite mit den Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden.
-
• In einem Bereich zwischen der Leiterplatte und der isolierenden Schicht, über dem mindestens eine der mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung angeordnet ist, kann eine Wärmeleitpaste aufgebracht sein.
-
Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der Wärmeleitpaste die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Leiterplatte und der isolierenden Schicht vergrößert werden, so dass die Wärme der Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung effizient zum Wärmeableitelement geleitet werden kann.
-
• Das Wärmeableitelement kann in einem Bereich ausgebildet sein, in dem die mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung montiert sind, ohne einen Bereich zu überlappen, in dem die mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung montiert sind.
-
Mit dieser Ausgestaltung wird das Wärmeableitelement kleiner gemacht, so dass die Ausgestaltung der Schaltungsbaugruppe vereinfacht werden kann. Außerdem kann Wärme aus dem Bereich auf der Seite der Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung, wo sich eine hohe Wärmemenge entwickelt, von dem Wärmeableitelement abgeleitet werden.
-
• Ein elektrischer Verteiler umfasst die Schaltungsbaugruppe und ein Gehäuse, in dem die Schaltungsbaugruppe untergebracht ist.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen elektrischen Verteiler von Ausführungsform 1 veranschaulicht.
- 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine raue Oberfläche auf vergrößerte Weise zeigt.
- 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Wärmeableitelement zeigt.
- 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem zwischen einer Kunststoffgussform und dem Wärmeableitelement ein Kunststoff eingefüllt ist.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem auf dem Wärmeableitelement eine isolierende Schicht ausgebildet ist.
- 6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zustand zeigt, in dem auf dem Wärmeableitelement die isolierende Schicht ausgebildet ist.
- 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte montiert sind.
- 8 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Schaltungsbaugruppe zeigt.
- 9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen elektrischen Verteiler von Ausführungsform 2 zeigt.
- 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem zwischen einer Kunststoffgussform und einem Wärmeableitelement ein Kunststoff eingefüllt ist.
- 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem auf dem Wärmeableitelement eine isolierende Schicht ausgebildet ist.
- 12 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Schaltungsbaugruppe zeigt.
- 13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der auf einem Wärmeableitelement eine isolierende Schicht ausgebildet ist.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Anhand von 1 bis 8 wird nachstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Ein elektrischer Verteiler 10 ist zum Beispiel auf einem Stromversorgungsweg zwischen einer Stromquelle, wie einer Batterie eines Fahrzeugs, und Lasten, die von fahrzeugeigenen Vorrichtungen wie einer Lampe und einem Scheibenwischer sowie einem Fahrmotor gebildet sind, angeordnet und kann beispielsweise als Gleichstromwandler, Wechselrichter oder dergleichen benutzt werden. Eine Richtung nach oben bzw. unten und eine Richtung nach links bzw. rechts in der nachstehenden Beschreibung basieren jeweils auf den entsprechenden Richtungen in 1.
-
Elektrischer Verteiler 10
-
Wie in 1 veranschaulicht, weist der elektrische Verteiler 10 eine Schaltungsbaugruppe 20 und ein Gehäuse 11 auf, das die Schaltungsbaugruppe 20 abdeckt. Das Gehäuse 11 ist kastenförmig und kann zum Beispiel aus Metall, wie etwa Aluminium, aus einem Kunststoff oder dergleichen ausgebildet sein.
-
Schaltungsbaugruppe 20
-
Die Schaltungsbaugruppe 20 umfasst eine Leiterplatte 24, auf der mehrere elektronische Komponenten 21A und 21B montiert sind, ein Wärmeableitelement 30, das unter die Leiterplatte 24 gelegt ist, und eine isolierende Schicht 40, die zwischen der Leiterplatte 24 und dem Wärmeableitelement 30 flächig eingefasst und dabei fest mit einer oberen Fläche (Fläche, die der Leiterplatte 24 zugewandt ist) des Wärmeableitelements 30 verbunden ist.
-
Die mehreren elektronischen Komponenten 21A und 21B umfassen eine Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und eine Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung, die mehr Wärme entwickelt als die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung. Die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung ist zum Beispiel durch einen Kondensator (Aluminium-Elektrolyt-Kondensator oder dergleichen) gebildet. Die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung ist zum Beispiel durch ein Schaltelement (Feldeffekttransistor bzw. FET oder dergleichen), einen Widerstand, eine Spule oder dergleichen ausgebildet. Jede der elektronischen Komponenten 21A und 21B weist einen Hauptteil 22 und mehrere Kontaktbeine 23 auf, die aus dem Hauptteil 22 herausgeführt sind. Es sei angemerkt, dass es sich bei den elektronischen Komponenten 21A und 21B auch um andere als die vorstehend beschriebenen elektronischen Komponenten handeln kann. Weiterhin sind zum Beispiel die elektronischen Komponenten 21A und 21B sind nicht auf solche beschränkt, bei denen Kontaktbeine 23 aus einem Hauptteil 22 herausgeführt sind, und können auch beinlose Kontakte sein, die keine Kontaktbeine 23 aufweisen. Zum Beispiel können alle der Kontakte auf der Oberfläche des Hauptteils 22 ausgebildet sein.
-
Leiterplatte 24
-
Die Leiterplatte 24 weist zum Beispiel eine rechteckige Form auf und derart eingerichtet, dass eine Isolatorplatte 25 und eine Sammelschienenplatte 26 unter Verwendung eines Klebeelements (z. B. ein Selbstklebeband, eine Klebefolie, ein Klebstoff oder Klebemittel) miteinander verklebt sind. Bei der Isolatorplatte 25 sind aus Kupferfolie hergestellte Leiterpfade (nicht dargestellt) mittels Schaltungsdruck auf einer isolierenden Platine ausgebildet, die aus einem isolierenden Material hergestellt ist und eine geringe Dicke aufweist.
-
Die Isolatorplatte 25 weist mehrere kreisförmige Durchgangslöcher 25A zum Befestigen der Isolatorplatte 25 an der isolierenden Schicht 40 mit Schrauben 51 auf, wobei die Durchgangslöcher 25A durch die Isolatorplatte 25 hindurch verlaufen. Die mehreren Durchgangslöcher 25A sind zum Beispiel an Positionen (z. B. vier Eckpositionen) ausgebildet, die nahe an peripheren Randabschnitten der Leiterplatte 24 (auf einer äußeren Seite der elektronischen Komponenten 21A und 21B) sind; allerdings sind die Positionen, an denen die Durchgangslöcher 25A ausgebildet sind, nicht auf diese Positionen beschränkt, und die Durchgangslöcher 25A können auch an anderen Positionen ausgebildet sein.
-
Die Sammelschienenplatte 26 ist durch mehrere Sammelschienen 27 gebildet, die in derselben Ebene voneinander beabstandet angeordnet sind, und ist durch Ausstanzen eines Metallblechmaterials aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen in Übereinstimmung mit der Form der Leiterpfade ausgebildet. Die Sammelschienenplatte 26 weist mehrere kreisförmige Durchgangslöcher 27A zum Befestigen mit Schrauben auf, wobei die Durchgangslöcher 27A an Positionen, die durchgängig mit den jeweiligen Durchgangslöchern 25A der Isolatorplatte 25 sind, durch die Sammelschienenplatte 26 hindurch verlaufen. An Endabschnitten der mehreren Sammelschienen 27 sind Kontakte 28 vorgesehen, die mit externen Kontakten und dergleichen verbindbar sind und von peripheren Rändern der Isolatorplatte 25 vorstehen. Die Kontakte 28 verlaufen bündig mit der Oberfläche der Sammelschienenplatte 26 und umfassen einen Stromzufuhr-Eingangsabschnitt 28A, der mit einem Kontakt T eines Kontaktabschnitts eines Drahts auf Seiten einer externen Stromzufuhr verbunden ist, einen Verbinderkontakt 28B, der in ein Verbindergehäuse 48 hineingeführt ist, und einen Kontakt (nicht gezeigt), der mit einer Wicklung einer Spule verbunden ist.
-
In der Isolatorplatte 25 und den mehreren Sammelschienen 27 sind jeweils wärmeisolierende Rillen 29A und 29B ausgebildet, die durch diese hindurch verlaufen, und zwar an einer Position zwischen der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung und der Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung. Die wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B erstrecken sich über eine bestimmte Länge in einer Richtung, die orthogonal zu einer Richtung ist, welche die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung verbindet. Für die Längen und die Breiten der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B sind Abmessungen gewählt, die es möglich machen, eine Wärmeübertragung von der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung zur Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung gering zu halten. In der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel sind die Längen der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B so gewählt, dass sie größer sind als die Länge einer seitlichen Fläche des Hauptteils 22 in einer Richtung an den wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B entlang, so dass einer Wärmeübertragung von der gesamten seitlichen Fläche des Hauptteils 22 entgegengewirkt werden kann. In Bezug auf die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung sind die Kontaktbeine 23 mit den Leiterpfaden der Isolatorplatte 25 verlötet, und ein Kontakt (nicht dargestellt) an einer Unterseitenfläche des Hauptteils 22 dieser elektronischen Komponente 21A ist mit einer Oberseitenfläche einer entsprechenden der Sammelschienen 27 verlötet. In Bezug auf die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung sind Kontakte eines Kontaktpaars (nicht gezeigt) an einer unteren Fläche davon mit der oberen Fläche jeweiliger entsprechender der Sammelscheinen 27 verlötet und verbinden die benachbarten Sammelschienen 27 miteinander.
-
Wärmeableitelement 30
-
Das Wärmeableitelement 30 ist zum Beispiel aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet, und seine Form ist ihm durch Aluminiumdruckguss oder dergleichen verliehen. Wie in 3 gezeigt ist, weist das Wärmeableitelement 30 einen Hauptteilabschnitt 31 auf, auf dessen unterer Flächenseite mehrere Wärmeableitrippen 32 wie die Zinken eines Kamms aneinandergereiht sind, sowie vertiefte Abschnitte 33, die in Bezug auf die Links-rechts-Richtung zu beiden Seiten des Hauptteilabschnitts 31 ausgebildet sind und deren obere Flächenseite vertieft ist.
-
Wie in 2 gezeigt ist, bilden eine obere Fläche (obere Fläche 31A des Hauptteilabschnitts 31 und obere Flächen 33A der vertieften Abschnitte 33) des Wärmeableitelements 30 eine raue Oberfläche 36, die derart ausgebildet ist, dass sie rau ist, indem sie eine große Anzahl über die gesamte Oberfläche verteilter Vorsprünge und Vertiefungen aufweist. Zum Beispiel weist die raue Oberfläche 36 solche Vorsprünge und Vertiefungen auf, die eine vorspringende Abmessung (Höhe) von 2 bis 4 µm und eine überhängende Form aufweisen, und weist Vorsprünge auf, die derart ausgebildet sind, dass sie Formen aufweisen, die an ihrem vorderen Ende breiter sind als an ihrem Ansatz.
-
Diese raue Oberfläche 36 ist zum Beispiel durch Laserbearbeitung, chemische Bearbeitung, Sandstrahlen oder eine andere Bearbeitung ausgebildet. Eine Laserbearbeitung kann zum Beispiel mit einem Festkörperlaser wie einem YAG-Laser, einem Gaslaser wie einem Kohlendioxidlaser, einem Halbleiterlaser oder dergleichen erfolgen. Eine chemische Bearbeitung kann zum Beispiel durch Ätzen unter Verwendung von Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure oder dergleichen erfolgen. Es sei angemerkt, dass das Verfahren zum Ausbilden der rauen Oberfläche nicht auf die vorstehend beschriebenen Verfahren beschränkt ist und auch andere bekannte Verfahren benutzt werden können.
-
Die vertieften Abschnitte 33 sind jeweils derart ausgebildet, dass die obere Flächenseite davon von dem Hauptteilabschnitt 31 aus auf stufenförmige Weise vertieft ist. Wie in 5 gezeigt ist, ist in dem vertieften Abschnitt 33 eine Einpassaussparung 33B ausgebildet, in die ein Kern einer aus einer Wicklung und einem Kern gebildeten Spule einpassbar ist. In der isolierenden Schicht 40 sind an Orten der vertieften Abschnitte 33 Befestigungsabschnitte 44A und 44B sowie das später beschriebene Verbindergehäuse 48 angeordnet.
-
Isolierende Schicht 40
-
Die isolierende Schicht 40 wird durch Aushärten eines in viskoser oder flüssiger Form vorliegenden Kunststoffs wie etwa eines Klebemittels ausgebildet, wobei ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, das außerdem isolierende Eigenschaften aufweist. Zum Beispiel kann ein Epoxidklebemittel benutzt werden, das bei Zimmertemperatur aushärtet. Es sei angemerkt, dass die isolierende Schicht nicht hierauf beschränkt ist und unterschiedliche Materialien benutzt werden können. Zum Beispiel können auch ein wärmehärtbarer Kunststoff, ein thermoplastischer Kunststoff und dergleichen benutzt werden.
-
Die isolierende Schicht 40 ist auf der rauen Oberfläche 36 des Wärmeableitelements 30 ausgebildet, befindet sich in engem Kontakt mit dieser und umfasst einen isolierenden Hauptabschnitt 41, der auf dem Hauptteilabschnitt 31 ausgebildet ist und eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, sowie die Befestigungsabschnitte 44A und 44B und das Verbindergehäuse 48, die auf den Seiten des Kontakts 28 ausgebildet sind. Die Leiterplatte 24 ist auf dem isolierenden Hauptabschnitt 41 platziert, und in den isolierenden Hauptabschnitt 41 ist an einer Position zwischen der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung und der Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung eine wärmeisolierende Rille 42 eingelassen. Die wärmeisolierende Rille 42 ist an einer Position ausgebildet, die sich unterhalb der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B befindet und durchgängig damit ist, und weist im Wesentlichen dieselbe Länge wie die wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B auf.
-
Wie in 8 gezeigt ist, weist die isolierende Schicht 40 mehrere Befestigungslöcher 43 zum Befestigen mit den Schrauben 51 auf, wobei die Befestigungslöcher 43 an Positionen ausgebildet sind, die sich unterhalb der jeweiligen Durchgangslöcher 25A und 27A befinden und durchgängig damit sind. Die Befestigungslöcher 43 sind vor dem Befestigen mit den Schrauben nicht ausgebildet und sind dazu eingerichtet, beim Befestigen mit den Schrauben durch die Spitzen der Schrauben 51 ausgebildet zu werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, und es ist, wie in 13 gezeigt ist, auch möglich, im Voraus Gewindeöffnungen 43A auszubilden und das Befestigen mit den Schrauben 51 durch Einschrauben von Schaftabschnitten der Schrauben in die Gewinde durchzuführen. Es sei angemerkt, dass die Schrauben 51 die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht 40 aneinander befestigen, jedoch die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 30 nicht aneinander befestigen.
-
Die Befestigungsabschnitte 44A und 44B sind die Abschnitte zum Befestigen der Kontakte 28 der Leiterplatte 24 mit den Schrauben und umfassen die Befestigungsabschnitte 44A zum Befestigen der Kontakte 28 an Kontaktabschnitten der Wicklung der Spule mit den Schrauben und die Befestigungsabschnitte 44B zum Verbinden der Kontakte 28 mit Kontakten, die mit Kontaktabschnitten externer Drähte verbunden sind. Die Befestigungsabschnitte 44A und 44B sind Aussparungen, die in der oberen Fläche der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind und in welche Muttern 47 in Presssitz eingepasst werden, wobei jede eine Form aufweist, die Drehungen einer entsprechenden der Muttern 47 einschränkt und eine Spitze eines Schaftabschnitts einer entsprechenden Schraube 52 (eines Bolzens) aufnimmt, ohne in Kontakt damit zu kommen.
-
Der Stromzufuhr-Eingangsabschnitt 28A, bei dem es sich um einen Kontakt der Leiterplatte 24 handelt, ist auf der in einem entsprechenden der Befestigungsabschnitte 44A aufgenommenen Mutter 47 angeordnet, und der Stromzufuhr-Eingangsabschnitt 28a ist dadurch fixiert, dass der Schaftabschnitt der Schraube 52 in ein Durchgangsloch des Kontakts 28 eingeführt und in die Mutter 47 geschraubt ist. Das Verbindergehäuse 48 weist einen kappenförmigen Kappenabschnitt 48A und eine Innenwand 48B auf, welche den Kappenabschnitt schließt. Die Innenwand 48B weist ein Kontakteinführloch 49 auf, welches durch die Innenwand 48B verläuft und in welches der Verbinderkontakt 28B eingeführt ist.
-
Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen der Schaltungsbaugruppe 20 beschrieben.
-
Schritt zum Aufrauen der Oberfläche
-
Die raue Oberfläche 36 wird aus den oberen Flächen 31A und 33A des Wärmeableitelements 30 durch Laserbearbeitung, chemische Bearbeitung oder eine andere Bearbeitung der oberen Flächen 31A und 33A des Wärmeableitelements 30 (3) ausgebildet.
-
Schritt zum Ausbilden der isolierenden Schicht
-
Als Nächstes werden, wie in 4 gezeigt, Kunststoffgussformen 55 und 56 angebracht, und ein Kunststoff wird zwischen das Wärmeableitelement 30 und die Kunststoffgussformen 55 und 56 gespritzt. Nachdem der Kunststoff ausgehärtet ist, wobei er die isolierende Schicht 40 ausbildet, werden die Kunststoffgussformen 55 und 56 entfernt. Auf diese Weise wird die isolierende Schicht 40 fest mit der Oberseite des Wärmeableitelements 30 verbunden (6).
-
Schritt zum Ausbilden der Platte
-
Die Sammelschienenplatte 26 wird durch Ausstanzen eines Metallblechmaterials ausgebildet, und die Isolatorplatte 25 und die Sammelschienenplatte 26 werden unter Verwendung des Klebeelements aneinander verklebt, um die Leiterplatte 24 auszubilden. Weiterhin werden die elektronischen Komponenten 21A und 21B auf der Leiterplatte 24 montiert, indem die Leiterbahnen der Leiterplatte 24 beispielsweise durch Aufschmelzlöten mit den Kontaktbeinen 23 der elektronischen Komponenten 21A und 21B verbunden werden (7).
-
Schritt zum Montieren der Leiterplatte
-
Als Nächstes wird die Wärmeleitpaste 50 auf einen Abschnitt der oberen Flächen 31A und 33A des Wärmeableitelements 30 aufgebracht, wobei der Abschnitt den Bereich der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung enthält. Der Verbinderkontakt 28 der Leiterplatte 24 wird seitlich in das Kontakteinführloch 49 eingeführt, und die Leiterplatte 24 wird über die isolierende Schicht 40 geschoben und positioniert. Dann werden die Schrauben 51 in die jeweiligen Durchgangslöcher 25A und 27A eingeführt und in die jeweiligen Befestigungslöcher 43 geschraubt. Als Ergebnis wird die isolierende Schicht 40 flächig zwischen der Leiterplatte 24 und dem Wärmeableitelement 30 eingefasst. Weiterhin wird die Spule, die nicht gezeigt ist, in die Einpassaussparung 33B eingepasst, und Endabschnitte der Wicklung der Spule werden mit Schrauben an den Kontakten 28 befestigt. Somit wird die Schaltungsbaugruppe 20 ausgebildet (8)
-
Das Gehäuse 11 wird über die Schaltungsbaugruppe 20 gesetzt, und dann wird das Gehäuse 11 mit nicht gezeigten Schrauben an dem Wärmeableitelement 30 befestigt. So wird der elektrische Verteiler 10
(1) ausgebildet. Der elektrische Verteiler 10 ist auf einem Pfad von einer Stromquelle eines Fahrzeugs zu einer Last angeordnet.
-
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden folgende Effekte erzielt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform dringt als Ergebnis des Aushärtens der isolierenden Schicht 40 auf der rauen Oberfläche 36 des Wärmeableitelements 30 die isolierende Schicht 40 in die Vorsprünge und Vertiefungen der rauen Oberfläche 36 ein und wird auf dem Wärmeableitelement 30 festgemacht. Da die Leiterplatte 24 auf dieser isolierenden Schicht 40 platziert und fixiert wird, können die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 30 über die isolierende Schicht 40 aneinander fixiert werden. Demgemäß können die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 30 aneinander fixiert werden, ohne dass ein Klebemittel verwendet wird, und deshalb kann, anders als in einem Fall, in dem ein Verkleben mithilfe eines Klebemittels erfolgt, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften, die auftritt, wenn das Haftvermögen zwischen der Leiterplatte 24 und dem Wärmeableitelement 30 positionsabhängig unzureichend ist, entgegengewirkt werden.
-
Weiterhin wird die raue Oberfläche 36 durch chemische Bearbeitung oder Laserbearbeitung ausgebildet.
Das ermöglicht das Ausbilden einer rauen Oberfläche 36 mit ausreichend Vorsprüngen und Vertiefungen, um ein festes Verbinden der isolierenden Schicht 40 zu ermöglichen.
-
Weiterhin ist die Leiterplatte 24 mit den Schrauben 51 und 52 an der isolierenden Schicht 40 befestigt.
Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Leiterplatte 24 mit Schrauben direkt an dem Wärmeableitelement 30 fixiert ist, können die Schrauben 51 und 52 kleiner gemacht werden, und die Spannung, die beim Befestigen mit den Schrauben in der Leiterplatte 24 entsteht, kann reduziert werden. Somit ist es möglich, einem Lötdefekt entgegenzuwirken, der aufgrund der Spannung bei Befestigungsarbeiten mit den Schrauben an einem gelöteten Abschnitt auftritt.
-
Weiterhin sind in der isolierenden Schicht 40 die Befestigungsabschnitte 44A und 44B zum Befestigen der Kontakte 28 der Leiterplatte 24 mit den Schrauben ausgebildet.
Mit dieser Ausgestaltung kann, da die Befestigungsabschnitte 44A und 44B, welche isolierende Eigenschaften benötigen, in der isolierenden Schicht 40 ausgebildet sind, die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, bei dem die Befestigungsabschnitte 44A und 44B als separate Komponente ausgebildet sind.
-
Weiterhin ist in der isolierenden Schicht 40 das Verbindergehäuse 48 ausgebildet, in dem der Verbinderkontakt 28B (Kontakt) der Leiterplatte 24 untergebracht ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann, da das Verbindergehäuse 48, das isolierende Eigenschaften benötigt, in der isolierenden Schicht 40 ausgebildet ist, die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, bei dem das Verbindergehäuse 48 als separate Komponente ausgebildet ist.
-
Weiterhin sind die mehreren elektronischen Komponenten, die durch mehrere der Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und mehrere der Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung gebildet sind, wobei die Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung mehr Wärme entwickeln als die mehreren Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung, auf der Leiterplatte 24 montiert, und die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 75, die durch die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht 40 verlaufen, sind in der Leiterplatte 24 und der isolierenden Schicht 40 an einer Position zwischen den mehreren Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und den mehreren Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung ausgebildet.
Mit dieser Ausgestaltung kann durch die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 75 einem Wärmetransfer von den Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung auf die Seite der Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung über die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht 40 entgegengewirkt werden.
-
Weiterhin ist in einem Bereich zwischen der Leiterplatte 24 und der isolierenden Schicht 40, über dem mindestens eine der mehreren Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung angeordnet ist, die Wärmeleitpaste 50 aufgebracht.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Wärmeleitpaste 50 die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Leiterplatte 24 und der isolierenden Schicht 40 erhöhen. Somit kann die Wärme der Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung effizient an das Wärmeableitelement 30 geleitet werden.
-
Ausführungsform 2
-
Ausführungsform 2 wird unter Bezugnahme auf 9 bis 12 beschrieben. Bei einem elektrischen Verteiler 60 und einer Schaltungsbaugruppe 61 von Ausführungsform 2 ist ein Wärmeableitelement 63 auf der Seite der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung der Leiterplatte 24 angeordnet, wohingegen auf der Seite 21B mit niedrigerer Wärmeentwicklung kein Wärmeableitelement angeordnet ist. Gleiche Elemente wie in Ausführungsform 1 tragen gleiche Bezugszeichen und werden nicht erneut beschrieben.
-
Wie in 9 gezeigt ist, sind die Leiterplatte 24 und das Gehäuse 11 identisch mit den entsprechenden Elementen in Ausführungsform 1. Es sei angemerkt, dass, wenn das Gehäuse 11 aus Metall hergestellt ist, ein Bereich, der sich auf einer unteren Flächenseite einer isolierenden Schicht 70 befindet und in dem kein Wärmeableitelement vorhanden ist, mit Metall bedeckt sein kann, um Schirmeigenschaften bereitzustellen.
-
Das Wärmeableitelement 63 ist aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet, seine Form ist ihm durch Aluminiumdruckguss oder dergleichen verliehen, und es weist eine flache obere Fläche und mehrere Wärmeableitrippen 65 auf, die wie die Zinken eines Kamms auf einer unteren Flächenseite aneinandergereiht sind. Die Größe des Wärmeableitelements 63 ist derart, dass das Wärmeableitelement 63 unterhalb einer Region der Leiterplatte 24 platziert werden kann, die sich auf der Seite der Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung befindet, und die Länge des Wärmeableitelements 63 in Links-rechts-Richtung in 9 beträgt ungefähr die Hälfte der Länge des Wärmeableitelements 30 von Ausführungsform 1. Wie auch bei Ausführungsform 1 ist die obere Fläche des Wärmeableitelements 63 eine raue Oberfläche 36, die derart ausgebildet ist, dass sie rau ist und eine große Anzahl von Vorsprüngen und Vertiefungen über die gesamte Fläche hinweg aufweist.
-
Die isolierende Schicht 70 ist durch Aushärten eines Kunststoffs in viskoser oder flüssiger Form ausgebildet und umfasst einen plattenförmigen isolierenden Hauptabschnitt 71, der auf der rauen Oberfläche 36 des Wärmeableitelements 63 ausgebildet ist und im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist, dicke Abschnitte 72, die dicker als der isolierende Hauptabschnitt 71 ausgebildet sind, sowie die Befestigungsabschnitte 44A und 44B und das Verbindergehäuse 48, die in den dicken Abschnitten 72 ausgebildet sind. In die obere Fläche des isolierenden Hauptabschnitts 71 ist an einem Ort zwischen den Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung und den Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung eine wärmeisolierende Rille 75 eingelassen. Die wärmeisolierende Rille 75 ist an einer Position ausgebildet, die sich unterhalb der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B befindet und durchgängig mit diesen ist.
-
Die isolierende Schicht 70 wird auf folgende Weise ausgebildet. Die raue Oberfläche 36 wird durch Laserbearbeitung, chemische Bearbeitung oder eine andere Bearbeitung der oberen Fläche des Wärmeableitelements 63 ausgebildet; und wie in 10 gezeigt ist, wird das Wärmeableitelement 63 im Inneren von Kunststoffgussformen 80 bis 82 gehalten, und ein Kunststoff wird ins Innere der Kunststoffgussformen 80 bis 82 gespritzt. Nachdem der Kunststoff ausgehärtet ist, wobei er die isolierende Schicht 70 ausbildet, werden die Kunststoffgussformen 80 bis 82 entfernt. Auf diese Weise wird die isolierende Schicht 70 fest mit der Oberseite des Wärmeableitelements 63 verbunden (11).
-
Gemäß Ausführungsform 2 ist das Wärmeableitelement 63 in einem Bereich ausgebildet, in dem die mehreren Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung montiert sind, ohne den Bereich zu überlappen, in dem die mehreren Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung montiert sind. Daher wird das Wärmeableitelement 63 kleiner gemacht, so dass die Ausgestaltung der Schaltungsbaugruppe 61 vereinfacht werden kann. Außerdem kann Wärme aus dem Bereich auf der Seite der Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung, wo sich eine hohe Wärmemenge entwickelt, von dem Wärmeableitelement 63 abgeleitet werden.
-
Weitere Ausführungsformen
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und Ausführungsformen wie beispielsweise die nachstehend beschriebenen fallen ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
-
(1) Zwar ist die raue Oberfläche 36 in dem gesamten Bereich ausgebildet, in dem die isolierende Schicht 40 oder 70 ausgebildet ist, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Die raue Oberfläche 36 kann auch in einem Abschnitt der Region ausgebildet sein, in welcher die isolierende Schicht 40 oder 70 ausgebildet ist.
-
(2) Die raue Oberfläche 36 kann verschiedene Formen aufweisen, solange eine große Anzahl an Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet ist, die ausreichen, um es der isolierenden Schicht 40 oder 70 zu erlauben, sicher verbunden zu werden. Außerdem ist das Verfahren zum Ausbilden der rauen Fläche nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Verfahren beschränkt.
-
(3) Vorstehend wurde zwar eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher die Wärmeleitpaste 50 über den gesamten Bereich einer gegebenen elektronischen Komponente 21 aufgetragen ist, doch ist die vorstehende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann die Wärmeleitpaste 50 auch mindestens in einem Abschnitt des Bereichs der elektronischen Komponente 21A aufgebracht sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- [0053] 10, 60:
- elektrischer Verteiler
- 11:
- Gehäuse
- 20, 61:
- Schaltungsbaugruppe
- 21A:
- Komponente mit hoher Wärmeentwicklung (elektronische Komponente)
- 21B:
- Komponente mit niedriger Wärmeentwicklung (elektronische Komponente)
- 24:
- Leiterplatte
- 25:
- Isolatorplatte
- 27:
- Sammelschienenplatte
- 28:
- Kontakt
- 28A:
- Stromzufuhr-Eingangsabschnitt
- 28B:
- Verbinderkontakt
- 29A, 29B, 42, 75:
- wärmeisolierende Rille
- 30, 63:
- Wärmeableitelement
- 36:
- raue Oberfläche
- 40, 70:
- isolierende Schicht
- 41:
- plattenförmiger Abschnitt
- 44A, 44B:
- Befestigungsabschnitt (fixierter Abschnitt)
- 48:
- Verbindergehäuse
- 50:
- Wärmeleitpaste
- 51, 52:
- Schraube (Fixierelement)
