DE19543260C2 - Elektrische Bauelementeanordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Bauelementeanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie aus der US 5,274,193 bekannt.

Die elektrischen Bauelemente, insbesondere von Leistungselektroniken, werden von dem Gehäuse, in welchem sie angeordnet sind, nicht nur geschützt, sondern das Ge­ häuse dient auch zur Ableitung der während des Betriebs entstehenden Wärme von den Bauteilen. Hierzu ist es erforderlich, daß zwischen den elektrischen Bauelementen und dem Gehäuse während des Betriebs ein ständiger Wärmekontakt für die Wärmeablei­ tung vorhanden ist. Bei unterschiedlichen Bauelementen der Elektronik ist dafür Sorge zu tragen, daß von jedem Bauelement ein ausreichender Wärmekontakt zum Gehäuse vorhanden ist. Um derartige Wärmekontakte für die einzelnen Bauelemente herzustel­ len, sind aufwendige Einrichtungen vor allem bei der Montage erforderlich. Bei der ein­ gangs genannten aus der US 5,274,193 bekannten Bauelementeanordnung wird das Trägerstück mit den daran vorgesehenen Federelementen mittels eines zusätzlichen Keilstückes im Gehäuse verspannt, so daß die Bauelemente gegen eine Innenfläche des Gehäuses gedrückt werden.

Ferner ist es aus der DE 42 42 944 A1 bekannt, mittels U-förmiger Halteklammern, die einem jeweiligen Bauelement zugeordnet sind, das Bauelement und eine zugehörige Seitenwand des Gehäuses aneinanderzudrücken. Ferner ist es aus der DE 37 03 088 C2 bekannt, eine Leiterplatte mit darauf festgelöteten Bauelementen am Boden eines wannenförmigen Gehäuses anzuordnen und die Bauelemente mittels Fe­ derleisten an die Gehäuseinnenwand anzudrücken, wobei zusätzlich in das Gehäuse eingesetzte Stützteile zum Abstützen der Federleisten vorgesehen sind. Auch in der DE 39 06 973 A1 werden zusätzliche Abstützteile am Gehäuse vorgesehen, welche durch abgeschrägte Flächen einen sich erweiternden Öffnungswinkels eines Aufnahmefaches bilden, in die die jeweiligen Bauelemente eingesetzt werden und mittels Spreizkörpern gegen die Gehäusewand gedrückt werden.

Ferner ist es aus der DE 43 38 392 A1 bekannt, zur Erwärmung eines auf einer Platine gelöteten elektronischen Bauelementes beidseitig an das Bauelement Federelemente zu drücken, welche mit einem Wärmeleitblech verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Bauelementeanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein stabiler Einbau der einzelnen Bauelemente im Gehäuse mit gutem Wärmekontakt zum Gehäuse durch eine vereinfachte Montage er­ reicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst.

Durch die mechanische Verbindung der einzelnen Federelemente zu einem kammförmi­ gen Stück kann eine weitere Vereinfachung der gleichzeitigen Montage mehrerer Bau­ elemente im Gehäuse erreicht werden, wobei bei dieser Montage der erforderliche Wärmekontakt zwischen den einzelnen Bauelementen und dem Gehäuse hergestellt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: in einer Ansicht von unten ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Bau­ elementeanordnung;

Fig. 2: eine schnittbildliche Darstellung durch einen Teil des Ausführungsbei­ spiels der elektrischen Bauelementeanordnung in einem vormontierten Zustand;

Fig. 3: eine schnittbildliche Darstellung wie in Fig. 2 des Ausführungsbeispiels der elektrischen Bauelementeanordnung in der endgültig montierten Stellung; und

Fig. 4: verschiedene Ausführungsformen von Bauelementgruppen, welche beim Ausführungsbeispiel gleichzeitig im Gehäuse montiert werden können.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Bauelementean­ ordnung beinhaltet mehrere elektrische Bauelemente 1-5, welche als Bauelemente einer Leistungselektronik ausgebildet sein können. Es handelt sich beispielsweise um Leistungstransistoren, Leistungsdioden und dergl. Die Bauelemente besitzen unter­ schiedliche Bauformen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 6 untergebracht sind. Das Gehäuse 6 besteht aus Metall, insbesondere aus Aluminium. Die Bauelemente 1-5 sind in einer Reihe angeordnet und über Kontaktstifte 15 mit Leiterbahnen auf einer Leiterplatte 14 kontaktiert. Die Bauelemente sind in einem Aufnahmefach 11 des Ge­ häuses angeordnet. Das Aufnahmefach 11 ist von zwei Innenflächen 9 und 10 begrenzt. Die Innenfläche 9 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Lei­ terplatte 14. Die Oberfläche der gegenüber liegenden Innenfläche 10 verläuft schräg bzw. konisch, so daß in Montagerichtung (in den Fig. 2 und 3 von unten nach oben) eine sich verengende Montageöffnung ergibt. Von innen nach außen gesehen erweitert der Öffnungswinkel das Aufnahmefach 11.

Bei der Montage werden die einzelnen Bauelemente 1-5 mit einer relativ großen Fläche in Berührung gebracht mit der Innenfläche 9 des Aufnahmefaches 11 im Gehäuse 6. Hierdurch wird ein großflächiger Wärmeübergang zwischen dem jeweiligen Bauelement 1-5 und dem Gehäuse 6 erreicht. Um eine ständige einen Wärmekontakt bzw. Wärme­ transport gewährleistende Berührung zwischen den Bauelementen und dem Gehäuse zu erreichen, sind Federelemente 7 vorgesehen. Mindestens jeweils zwei Federelemen­ te (s. Zuordnung der einzelnen Ausführungsformen (A) bis (D)) in Fig. 4 gewährleisten einen ausreichenden Druck auf das jeweilige Bauelement gegen die an der Innenfläche 9 des Gehäuses geschaffene Kontaktfläche. Bei der Ausführungsform (E) in Fig. 4 wirkt jeweils ein Federelement 7 auf das jeweilige Bauelement 2, 4, 5.

Wie insbesondere aus der Fig. 4 zu ersehen ist, sind die einzelnen Federelemente 7, welche die Form von Fingern bzw. Lamellen aufweisen, zu einem kammförmigen Stück mit einem Trägerstück 12 verbunden.

Bei einem ersten Montageschritt sind die jeweiligen Federelemente mit dem Federele­ mentteil, welches bei der endgültigen Montage gegen das jeweilige Bauelement drückt, unterhalb des jeweiligen Bauelements angeordnet, wie es die Fig. 2 zeigt. In dieser Stellung wird von den jeweiligen Federelementen auf das Bauelement eine Vorspannung ausgeübt, so daß eine Vorpositionierung des jeweiligen Bauelements im Aufnahmefach 11 des Gehäuses 6 gewährleistet wird.

Die Anordnung des Trägerstückes 12 mit den einzelnen Federelementen 7 in der end­ gültigen Position ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Position wird dadurch erhalten, daß auf eine jeweilige Kante 13 der beiden seitlichen im rechten Winkel abgewinkelten Seitentei­ le 17 ein Druck ausgeübt wird. Die Kanten 13 wirken somit als Schubkanten, um die Trägerstücke mit den einzelnen Federelementen 7 in die endgültige Montageposition zu bringen. Hierzu sind Aussparungen 16 in der Leiterplatte 14 (Fig. 1) vorgesehen, um einen Zugriff zu den Schubkanten 13 der umgebogenen Seitenteile 17 des Trägerstüc­ kes 12 zu erhalten.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, können für unterschiedliche Bestückungen der Leiter­ platte 14 mit unterschiedlichen Bauelementen 1-5 einheitliche Trägerstücke 12 mit den einzelnen Federelementen 7 verwendet werden. Dabei sind jeweils ein oder mindestens zwei Federelemente einem jeweiligen Bauteil zugeordnet. Bei den breiter bemessenen Bauteilen, beispielsweise die mittleren Bauteile in den Anordnungen (A) und (B) und die drei Bauteile der Anordnung (D), sind dem jeweiligen Bauteil drei Federelemente zuge­ ordnet. Bei den Bauelementen mit geringerer Breite genügen zwei zugeordnete Federe­ lemente 7 oder ein Federelement, wie die Anordnung (E) zeigt.

Claims (9)

1. Elektrische Bauelementeanordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordne­ ten elektrischen Bauelementen, die an einer Leiterplatte kontaktiert sind,
wobei eine Fläche (8) eines jeden Bauelements (1-5) durch unabhängig vonein­ ander wirkende Federelemente (7) gegen eine Innenfläche (9) des Gehäuses (6) gedrückt ist, und
die Federelemente (7) über ein Trägerstück (12) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bauelemente (1-5) in dem Gehäuse (6) von der Leiterplatte (14) abge­ deckt angeordnet und das Trägerstück (12) über Aussparungen (16) in der Lei­ terplatte (14) zugänglich ist, so daß das Trägerstück (12) mit den Federelemen­ ten (7) aus einer eine bestimmte Vorspannung zwischen dem jeweiligen Bauele­ ment (1-5) und dem Gehäuse (6) bildenden Stellung in eine endgültige Stellung, in welcher das jeweilige Bauelement (1-5) gegen die Innenfläche (9) des Ge­ häuses (6) gedrückt wird, verschiebbar ist.

2. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-5) in einer Reihe angeordnet sind.

3. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federelemente (7) über das Trägerstück (12) kammförmig miteinander verbunden sind.

4. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (7) an einer der Innenfläche (9), gegen welche das jeweilige Bauelement (1-5) gedrückt ist, gegenüberliegenden Innen­ fläche (10) des Gehäuses (6) abgestützt sind.

5. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (10), an welcher die Federelemente (7) abgestützt sind, im Sinne eines sich erweiternden Öffnungswinkels eines Aufnahmefaches (11), in welchem die jeweiligen Bauelemente (1-5) im Gehäuse (6) angeordnet sind, konisch verläuft.

6. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-5) Leistungsbauelemente sind und das Gehäuse (6) aus Metall besteht.

7. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-5) Halbleiterbauelemente sind.

8. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (7) auf das jeweilige Bauelement (1-5) drückt.

9. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Federelemente (7) auf das jeweilige Bau­ element (1-5) drücken.