DE19646004A1

DE19646004A1 - Aufbautechnik eines elektronischen Schaltgerätes

Info

Publication number: DE19646004A1
Application number: DE1996146004
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Ing Maier; Heinz Dr Rer Nat Mitlehner; Peter Dipl Ing Kaluza; Gerhard Dipl Ing Schroether; Christian Dipl In Schreckinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-14

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Schaltgerät, beste hend aus einer Vielzahl übereinander angeordneter elektroni scher Halbleiterbauelemente, die auf Leiterplatten angeordnet sind.

Elektronische Schaltgeräte bestehen aus einer Vielzahl elek tronischer Halbleiterbauelemente, die auf eine oder mehrere Leiterplatten verteilt sind und über Kabel, Busverbinder oder über eine Backplane verbunden sind. Nachteilig bei dieser Bauform ist der hohe Montageaufwand und, um die geforderten Luftisolationsstrecken einzuhalten, eine dementsprechende Aufbautechnik, die EMV-Probleme begünstigt. Ein störungs freier Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes muß aber je derzeit gewährleistet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines elektronischen Schaltgerätes so zu gestalten, daß er bei re duziertem Montageaufwand kompakter und störungssicherer ge genüber herkömmlichen elektronischen Schaltgeräten wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die Kontaktstellen der Bauelemente auf unter schiedlichen Leiterplatten durch Stifte elektrisch verbunden sind. Die Kontaktierung kann auch durch Steck- und/oder Fe derkontakte erfolgen. Durch den kompakten Aufbau ist die Wär meabfuhr von den Wärmequellen nach außen für den Betrieb und die Lebensdauer der Bauelemente sehr wichtig. Eine effektive Kühlung kann durch Kühlkörper und eine spezielle Ausbildung der Zwischenplatten erreicht werden, die auf der den Wärme senken zugewandten Seite schlecht wärmeleitfähiges Material und auf der der Wärmequelle zugewandten Seite gut wärmeleit fähiges Material aufweist, das mit dem jeweiligen Kühlkörper in gut wärmeleitfähigem Kontakt steht. Die erforderliche Spannungsfestigkeit dieses kompakten Aufbaus kann z. B. durch Vergießen der Platten erreicht werden.

Der Aufbau des elektronischen Schaltgerätes weist somit gute EMV-Eigenschaften auf.

Ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel zeigt die prinzipelle Aufbautechnik eines elektronischen Schaltge rätes.

Auf einem Kühlkörper 1, der sowohl mechanische Befestigungen als auch elektrische Anschlüsse enthält, befindet sich eine Leiterplatte 2, auf der sich Leistungshalbleiter 3 mit ihren Kontaktstiften 4 befinden. Darüber befindet sich eine Zwi schenplatte 5, die auf der den Leistungshalbleitern 3 zuge wandten Seite eine wärmeleitfähige Beschichtung 6 aufweist, die mit dem Kühlkörper 1 über Stege 7 in gut wärmeleitfähiger Verbindung steht. Auf der den Leistungshalbleiter 3 abgewand ten Seite befindet sich auf dieser Platte 5 eine Beschichtung mit schlecht wärmeleitfähigem Material 8. Darüber befindet sich eine weitere Leiterplatte 9, auf dem sich Varistoren 10 befinden. Die nächste Schicht bildet wiederum eine Leiter platte 11, auf der sich z. B. Phasenansteuer-Asic 12, Ge samtsteuer- und Motorschutz-Asic 13 und Übertrager 14 befin den. Der gesamte Komplex kann nach oben durch einen weiteren Kühlkörper 15 abgeschlossen werden.

Durch das Zusammenschieben der einzelnen Platten 1, 5, 9, 11 und 15 schieben sich die Stifte 4 der Leistungshalbleiter 3 durch die vorgesehenen Löcher 16 der Platte 5, 9, 11 und kon taktieren somit die relevanten Bauelemente 3, 10, 12, 13 und 14. Durch das Vergießen der Platten wird die erforderliche Spannungsfestigkeit erreicht. Dieser kompakte Aufbau redu ziert die Montagezeit und weist gute EMV-Eigenschaften auf.

Claims

1. Elektronisches Schaltgerät, bestehend aus einer Vielzahl elektronischer, übereinander angeordneter Halbleiterbauele mente (3, 10, 12, 13, 14), die auf Leiterplatten (2, 9, 11) angeordnet sind, dadurch gekennzeich net, daß die Kontaktstellen der Bauelemente auf unterschiedlichen Leiterplatten (2, 9, 11) durch Stifte (4) elektrisch verbunden sind.

2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung durch Steck- (4) und/oder Federkontakte (4) erfolgt.

3. Elektronisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leiterplatte (2, 9, 11) mit einer löt- und leitfähigen Verbindung überzogen ist.

4. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2, 9, 11) mit mindestens 35 µm Kupfer überzogen ist.

5. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (3) auf mindestens der der Platte (5) zu gewandten Seiten mit einem lötbaren Mehrschichtmetall über zogen sind.

6. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (3) mit einer lötbaren Titan-Platin-Goldschicht überzogen sind.

7. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß gerä teinterne Wärmesenken vor geräteinternen Wärmequellen, insbe sondere Leistungshalbleiterbauelementen (3), geschützt sind.

8. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Lei terplatte (2) der Leistungshalbleiter (3) einen Kühlkörper (1) aufweist.

9. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens zwischen Leistungshalbleitern (3) und anderen Bauelementen (10, 12, 13, 14) eine Platte (5) befindet, die auf der den Lei stungshalbleitern zugewandten Seite (6) gut wärmeleitfähiges Material aufweist, das mit dem Kühlkörper in wärmeleitfähiger Verbindung (7) steht und auf der abgewandten Seite mit schlecht wärmeleitfähigem Material (8) überzogen ist.