DE19501895A1 - Electrical circuit with heat-dissipating casting for motor vehicle - Google Patents

Electrical circuit with heat-dissipating casting for motor vehicle

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Abstract

The metallic housing (1) under a plastic cover (2) encloses a heat-producing component such as a coil (5) in a central pocket (4) with electrical connections (6) to its baseplate (7). The edges of the cover are sealed into the housing with a gasket (3) of soft material. The pocket is an integral part of the metallic housing and is filled with a thermally conductive but not necessarily electrically insulating resin (8). The connections pass through a circuit board (9) mounted on a metallic support (10) which is also part of the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit einem mehrteiligen Gehäuse, mit einer elektrische Bauteile tragenden und mit elektrischen Bauteilen verbundenen Leiterplatte und mit einem thermisch mit einem Gehäuseteil verbundenen wärmeerzeugenden Bauteil innerhalb des Gehäuses.The invention relates to an electrical circuit arrangement for motor vehicles with a multi-part housing, with of an electrical component carrying and with electrical Components connected circuit board and with a thermal heat-generating component connected to a housing part inside the case.

Eine derartige elektrische Schaltungsanordnung ist aus der DE 38 35 178 A1 vorbekannt. Diese vorbekannte Schaltungsanordnung weist im Inneren des Gehäuses an einem der Gehäuseteile befestigt einen Steg auf, an dem wärmeerzeugende Bauteile angeordnet sind. Die von diesen Bauteilen erzeugte Wärme wird über den metallischen Steg auf das andere Gehäuseteil abgeführt. Auf diese Art und Weise ist eine unzulässige Temperaturerhöhung der wärmeerzeugenden Bauteile ausgeschlossen.Such an electrical circuit arrangement is from the DE 38 35 178 A1 previously known. This previously known Circuitry has one inside the housing the housing parts attached a web on which heat-generating components are arranged. The one of these Heat generated by components is transferred via the metallic web dissipated to the other housing part. This way and Way is an impermissible temperature increase of heat-generating components excluded.

Diese vorbekannte Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie nur bei wärmeerzeugenden Bauteilen angewandt werden kann, die selbst insbesondere herstellerseitig vorab elektrisch isoliert wurden. Dies gilt insbesondere für Leistungstransistoren in den genormten Kunststoffgehäusen, wobei das Kunststoffgehäuse als Isolation dient. Diese vorbekannte Lösung ist jedoch nicht anwendbar für wärmeerzeugende Bauteile, die als solche keine elektrische Isolierung aufweisen, da bei der erforderlichen thermischen Verbindung der Bauteile mit dem Steg auch eine elektrische Verbindung hergestellt würde, die gegebenenfalls zu einem Kurzschluß in den wärmeerzeugenden Bauteilen und damit zu einer Beschädigung der Schaltungsanordnung führen könnte. However, this known solution has the disadvantage that they are only used for heat-generating components can, the manufacturer in particular in advance were electrically isolated. This applies in particular to Power transistors in the standardized plastic housings, the plastic housing serves as insulation. These previously known solution is not applicable for heat-generating components that as such are not electrical Have insulation because the required thermal An electrical connection of the components to the web is also possible Connection would be made, if necessary, to a Short circuit in the heat-generating components and thus too could damage the circuit arrangement.  

Es sind auch Lösungen vorbekannt, bei denen Bauteile zur elektrischen Isolation vergossen werden. Dieser Verguß erfolgt jedoch entweder beim Bauteile-Hersteller oder nach Anordnung der Bauteile auf einer Leiterplatte, wobei jedoch bisher keine Maßnahmen bekannt sind, um die von den so vergossenen Bauteilen erzeugte Wärme sicher abzuführen.Solutions are also known in which components for electrical insulation are shed. This potting However, it takes place either at the component manufacturer or after Arrangement of the components on a circuit board, however So far, no measures are known to be taken by the so to safely dissipate heat generated from cast components.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine elektrische Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß Bauteile in dem Gehäuse angeordnet und mit einer erforderlichen Wärmeabfuhr verwendet werden können.The invention has the task of an electrical Circuit arrangement for motor vehicles according to the The preamble of the current claim 1 to that effect develop that components arranged in the housing and can be used with a necessary heat dissipation can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das wärmeerzeugende Bauteil in einer Tasche angeordnet ist, die mit wärmeleitender Vergußmasse gefüllt ist und daß die Tasche mit einem ersten Gehäuseteil verbunden ist.This object is achieved in that the heat-generating component is arranged in a pocket that is filled with thermally conductive potting compound and that the Bag is connected to a first housing part.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Tasche wird zwischen der Tasche und dem wärmeerzeugenden Bauteil ein Hohlraum gebildet, der mit der Vergußmasse gefüllt wird. Als Vergußmasse wird ein Material verwendet, das eine gut wärmeleitende Funktion zwischen dem wärmeerzeugenden Bauteil und der Tasche ausüben kann.The bag provided according to the invention between the pocket and the heat-generating component a cavity formed, which is filled with the sealing compound. As Potting compound uses a material that is good heat-conducting function between the heat-generating Component and the bag can exercise.

Um die vom Bauteil erzeugte Wärme, die über die Vergußmasse auf die Tasche übergeleitet wird, von der Tasche wirkungsvoll abzuführen, ist die Tasche weiterhin erfindungsgemäß mit einem ersten Gehäuseteil verbunden, das aufgrund seiner vergleichsweise großen Nasse in der Lage ist, große Wärmemengen aufzunehmen und an die das Gehäuse umgebende Umgebung abzuführen.To the heat generated by the component, which via the sealing compound is transferred to the bag, from the bag the bag remains effective according to the invention connected to a first housing part, the able due to its comparatively large wetness is to absorb large amounts of heat and to which the housing dissipate surrounding environment.

Dabei ist zur Umsetzung der Erfindung allein die Tasche und die Vergußmasse erforderlich. Dafür können jedoch andere Einrichtungsteile wie sie bei vorbekannten Lösungen verwendet wurden, wie beispielsweise Stege im Gehäuseinneren, erspart werden. Aufgrund dieser Tatsache kann die genannte Erfindung nahezu kostenneutral umgesetzt werden.It is only the pocket and to implement the invention the potting compound required. But others can do that Furnishing parts as they are with previously known solutions  were used, such as webs in Interior of the housing can be saved. Due to this fact can implement the invention mentioned almost cost-neutral will.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous refinements and developments of electrical circuit arrangement according to the invention go from the subclaims.

So ist es besonders vorteilhaft, die Tasche einstückig mit dem ersten Gehäuseteil auszubilden, weil so einerseits eine sehr einfache und kostengünstige Fertigung dieser Anordnung aus Tasche und Gehäuseteil gewährleistet ist. Andererseits wird durch diese besondere Ausbildung ein besonders guter Wärmeübergang von der Tasche auf das Gehäuseteil gewährleistet. In diesem Zusammenhang kann das erste Gehäuseteil ebenso wie die Tasche aus Metall bestehen, da Metall grundsätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine ausreichende Wärmekapazität aufweist.So it is particularly advantageous to use the bag in one piece to train the first housing part because on the one hand very simple and inexpensive manufacture of this arrangement from the bag and housing part is guaranteed. On the other hand this special training makes it a particularly good one Heat transfer from the pocket to the housing part guaranteed. In this context, the first Housing part as well as the bag are made of metal because Metal basically good thermal conductivity and one has sufficient heat capacity.

Zur besonders einfachen elektrischen Verbindung des wärmeerzeugenden Bauteils mit der Leiterplatte kann das wärmeerzeugende Bauteil elektrische Bauteilanschlüsse aufweisen, die direkt mit der Leiterplatte verbunden sind. Diese Weiterbildung erspart die Verwendung kostenintensiver zusätzlicher Verbindungsteile, wie zum Beispiel Verbindungsleitungen und entsprechende Steckverbindungen.For the particularly simple electrical connection of the heat-generating component with the circuit board can do that heat-generating component electrical component connections have that are directly connected to the circuit board. This training saves the use of more expensive additional connecting parts, such as Connection lines and corresponding plug connections.

Um eine lagerichtige und freie Anordnung des wärmeerzeugenden Bauteils im Inneren der Tasche ohne Berührung mit den Wänden der Tasche zu gewährleisten, ist es besonders vorteilhaft, wenn das wärmeerzeugende Bauteil eine Grundplatte aufweist, die auf einem Rand der Tasche zumindest teilweise aufliegt. Mittels dieser Grundplatte wird dann die Einstecktiefe des wärmeerzeugenden Bauteils in die Tasche und die Lage des Bauteiles in der Tasche relativ zu den Taschenwänden fixiert, was bei dem sich anschließenden Zuführen der Vergußmasse durch gegebenenfalls hierzu vorgesehene Freimachungen in der Taschenwand einen elektrischen Kurzschluß im Inneren der Tasche zwischen der Taschenwand und dem wärmeerzeugenden Bauteil verhindert. In diesem Zusammenhang kann die Grundplatte zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des gesamten wärmeerzeugenden Bauteiles auch gleichzeitig Anschlußträger der Bauteilanschlüsse sein, was ein Abbiegen der Bauteilanschlüsse mit den damit verbundenen Problemen bei dem Hindurchstecken der Bauteilanschlüsse durch gegebenenfalls vorhandene Öffnungen der Leiterplatte weitgehend vermeidet.To ensure a correct and free arrangement of the heat-generating component inside the bag without Ensure contact with the walls of the bag it is particularly advantageous if the heat-generating component has a base plate on one edge of the pocket at least partially. By means of this base plate then the insertion depth of the heat-generating component in the pocket and the position of the component in the pocket fixed relative to the pocket walls, which is what  then feeding the potting compound where applicable, postage paid in the Pocket wall an electrical short circuit inside the Pocket between the pocket wall and the heat-generating Component prevented. In this context, the Base plate to increase the mechanical strength of the entire heat-generating component at the same time Be the connection carrier of the component connections, which is a bend the component connections with the associated problems when pushing the component connections through any existing openings in the circuit board largely avoided.

Ein erstes Gehäuseteil kann Träger für die Leiterplatte aufweisen, wobei besonders vorteilhaft die Träger und die Tasche mit demselben Gehäuseteil verbunden sind, so daß sich nach dem erfindungsgemäßen Verguß des wärmeerzeugenden Bauteiles in der Tasche und nach der Befestigung der Leiterplatte auf den Trägern eine im weiteren Montageablauf gut handhabbare Montageeinheit ergibt, die mit beispielsweise den übrigen Gehäuseteilen verbunden werden kann.A first housing part can support the circuit board have, the carrier and the Bag are connected to the same housing part, so that itself after the encapsulation of the heat-generating Component in the pocket and after attaching the PCB on the carriers one in the further assembly process easily manageable assembly unit results with for example, the other housing parts are connected can.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the electrical according to the invention Circuit arrangement is shown in the drawings and is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Gehäuseteil einer elektrischen Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge; Figure 1 is a plan view of a first housing part of an electrical circuit arrangement for motor vehicles.

Fig. 2 einen Schnitt durch eine elektrische Schaltungsanordnung gemäß der Schnittlinie A-B in Fig. 1 und Fig. 2 shows a section through an electrical circuit arrangement according to the section line AB in Fig. 1 and

Fig. 3 eine weitere Seitenansicht des ersten Gehäuseteiles gemäß Fig. 1. Fig. 3 is a further side view of the first housing part of FIG. 1.

In der Fig. 1 weist ein erstes aus Metall bestehendes Gehäuseteil (1) einer elektrischen Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge eine einstückig mit dem ersten Gehäuseteil (1) ausgebildete und damit ebenfalls aus Metall bestehende Tasche (4) auf. In dieser Gehäusetasche (4) ist ein wärmeerzeugendes elektrisches Bauteil (5) angeordnet, das als Spule ausgebildet ist. Diese Spule weist elektrische Bauteilanschlüsse (6) auf. Weiterhin sind in der Fig. 1 noch Träger (10) für eine in der Fig. 2 dargestellte Leiterplatte (9) erkennbar, wobei die Leiterplattenträger (10) ebenfalls einstückig mit dem ersten Gehäuseteil (1) aus Metall ausgebildet sind.In FIG. 1, a first housing part ( 1 ) made of metal of an electrical circuit arrangement for motor vehicles has a pocket ( 4 ) which is formed in one piece with the first housing part ( 1 ) and thus also consists of metal. A heat-generating electrical component ( 5 ), which is designed as a coil, is arranged in this housing pocket ( 4 ). This coil has electrical component connections ( 6 ). Further, in Fig. 1 nor support (10) visible to an embodiment shown in the Fig. 2 circuit board (9), wherein the printed circuit board carrier (10) are also formed integrally with the first housing part (1) made of metal.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Anordnungsteile mit denselben Bezugszeichen wie in der Fig. 1 versehen. Man erkennt in der Fig. 2, daß das erste Gehäuseteil über eine umlaufende Weichstoffdichtung (3) mit einem zweiten Gehäuseteil (2), das als Gehäusekappe aus Kunststoff ausgebildet ist, in nicht näher dargestellter Weise verbunden ist. Innerhalb des durch das erste Gehäuseteil (1) und das zweite Gehäuseteil (2) gebildeten Hohlraums ist neben der Gehäusetasche (4) und dem wärmeerzeugenden elektrischen Bauteil (5) noch die elektrische Leiterplatte (9) angeordnet, die auf den Leiterplattenträgern (10) aufliegt.In FIG. 2, identical or equivalent arrangement parts are provided with the same reference numerals as in FIG. 1. It can be seen in FIG. 2 that the first housing part is connected via a circumferential soft material seal ( 3 ) to a second housing part ( 2 ), which is designed as a plastic housing cap, in a manner not shown. Inside the cavity formed by the first housing part ( 1 ) and the second housing part ( 2 ), in addition to the housing pocket ( 4 ) and the heat-generating electrical component ( 5 ), there is also the electrical printed circuit board ( 9 ) which rests on the printed circuit board carriers ( 10 ) .

Das wärmeerzeugende elektrische Bauteil (5) weist dabei eine Grundplatte (7) auf, die zugleich als Anschlußträger für die elektrischen Bauteilanschlüsse (6) ausgebildet ist. Diese Grundplatte liegt auf dem Rand der Wandungen der Gehäusetasche (4) teilweise auf. Die Bauteilanschlüsse (6) durchdringen die elektrische Leiterplatte (9) derart, daß sie mit der in der Fig. 2 nicht dargestellten von dem wärmeerzeugenden Bauteil abgewandten kupferkaschierten Seite der elektrischen Leiterplatte verbunden werden können.The heat-generating electrical component ( 5 ) has a base plate ( 7 ) which is also designed as a connection carrier for the electrical component connections ( 6 ). This base plate lies partially on the edge of the walls of the housing pocket ( 4 ). The component connections ( 6 ) penetrate the electrical circuit board ( 9 ) in such a way that they can be connected to the copper-clad side of the electrical circuit board which is not shown in FIG. 2 and faces away from the heat-generating component.

In dem Hohlraum zwischen dem wärmeerzeugenden elektrischen Bauteil (5) und den Wandungen der Gehäusetasche (4) ist die wärmeleitende und möglicherweise, aber nicht notwendig, elektrisch isolierende Vergußmasse (8) angeordnet, die sowohl der Wärmeabfuhr der von der Spule (5) erzeugten Wärme auf die Wandungen der Gehäusetasche (4) als auch gegebenenfalls zur elektrischen Isolierung des Bauteiles (5) gegen die Wandung der Gehäusetasche (4) dient.In the cavity between the heat-generating electrical component ( 5 ) and the walls of the housing pocket ( 4 ), the heat-conducting and possibly, but not necessarily, electrically insulating casting compound ( 8 ) is arranged, which is both the heat dissipation of the heat generated by the coil ( 5 ) on the walls of the housing pocket ( 4 ) and optionally for electrical insulation of the component ( 5 ) against the wall of the housing pocket ( 4 ).

In der Fig. 3 sind gleiche oder gleichwirkende Anordnungsteile wie in den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.In Fig. 3 the same or equivalent arrangement parts as in Figs. 1 and 2 are provided with the same reference numerals.

BezugszeichenlisteReference list

1 erstes Gehäuseteil (Metall)
2 zweites Gehäuseteil, Gehäusekappe (Kunststoff)
3 (umlaufende) Weichstoffdichtung
4 (Gehäuse-)Tasche einstückig mit 1
5 wärmeerzeugendes elektrisches Bauteil, Spule
6 elektrische Bauteilanschlüsse
7 Anschlußträger, Grundplatte
8 Vergußmasse; wärmeleitend, elektrisch isolierend
9 elektrische Leiterplatte
10 (Leiterplatten-)Träger einstückig mit 1 1 first housing part (metal)
2 second housing part, housing cap (plastic)
3 (all-round) soft material seal
4 (housing) bag in one piece with 1
5 heat generating electrical component, coil
6 electrical component connections
7 connection carrier, base plate
8 potting compound; thermally conductive, electrically insulating
9 electrical circuit board
10 (PCB) supports in one piece with 1

Claims (8)

1. Elektrische Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge mit einem mehrteiligen Gehäuse, mit einer elektrische Bauteile tragenden und mit elektrischen Bauteilen verbundenen Leiterplatte und mit einem thermisch mit einem Gehäuseteil verbundenen wärmeerzeugenden Bauteil innerhalb des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeerzeugende Bauteil (5) in einer Tasche (4) angeordnet ist, die mit wärmeleitender Vergußmasse (8) gefüllt ist und daß die Tasche (4) mit einem ersten Gehäuseteil (1) verbunden ist.1. Electrical circuit arrangement for motor vehicles with a multi-part housing, with a printed circuit board carrying electrical components and connected to electrical components and with a heat-generating component thermally connected to a housing part within the housing, characterized in that the heat-generating component ( 5 ) in a pocket ( 4 ) is arranged, which is filled with thermally conductive casting compound ( 8 ) and that the pocket ( 4 ) is connected to a first housing part ( 1 ). 2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (4) einstückig mit einem ersten Gehäuseteil (1) ausgebildet ist.2. Electrical circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the pocket ( 4 ) is integrally formed with a first housing part ( 1 ). 3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) aus Metall besteht.3. Electrical circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the first housing part ( 1 ) consists of metal. 4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeerzeugende Bauteil (5) elektrische Bauteilanschlüsse (6) aufweist, die direkt mit der Leiterplatte (9) verbunden sind.4. Electrical circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the heat-generating component ( 5 ) has electrical component connections ( 6 ) which are connected directly to the printed circuit board ( 9 ). 5. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeerzeugende Bauteil (5) eine Grundplatte (7) aufweist, die auf einem Rand der Tasche (4) zumindest teilweise aufliegt.5. Electrical circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the heat-generating component ( 5 ) has a base plate ( 7 ) which at least partially rests on an edge of the pocket ( 4 ). 6. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (7) auch Anschlußträger der Bauteilanschlüsse (6) ist.6. Electrical circuit arrangement according to claim 4 and 5, characterized in that the base plate ( 7 ) is also the connection carrier of the component connections ( 6 ). 7. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Gehäuseteil (1) Träger (10) für die Leiterplatte (9) aufweist.7. Electrical circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a first housing part ( 1 ) carrier ( 10 ) for the printed circuit board ( 9 ). 8. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (10) und die Tasche (4) mit demselben Gehäuseteil (1) verbunden sind.8. Electrical circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the carrier ( 10 ) and the pocket ( 4 ) with the same housing part ( 1 ) are connected.
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