DE19734110C1 - Elektrisches Gerät mit einer Leiterplatte und Verfahren zum Fügen des Geräts - Google Patents

Elektrisches Gerät mit einer Leiterplatte und Verfahren zum Fügen des Geräts

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät nach der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie von einem Verfahren nach der Gattung des Patentanspruchs 4.
Es ist schon ein solches elektrisches Gerät bekannt (DE 42 22 838 A1), bei dem die zu kühlenden elektronischen Bauelemente auf einer wärmeleitenden Kupferkaschierung der Leiterplatte angeordnet sind. Die Kupferkaschierung erstreckt sich in die Randbereiche der Leiterplatte. Da die Leiterplatte randseitig mittels Federelementen an Stegen des Gehäuses abgestützt ist, kann damit von den elektronischen Bauelementen eine Wärmeableitung über die Kupferkaschierung an die Stege und auf das Gehäuse erfolgen. Bei unzureichender Anlage der elektronischen Bauelemente an der Kupferkaschierung und der Leiterplatte an den Stegen des Gehäuses kann der Wärmeübergang ungenügend sein. Außerdem beschränkt die Kupferkaschierung die Anordnungsmöglichkeiten der elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte.
Aus US 4974119 ist es bekannt, zwischen der Rückseite einer elektronische Bauelemente tragenden Leiterplatte und einer wärmeableitenden Platte eine elastomere, elektrisch isolierende Zwischenschicht mit einem wärmeleitenden Füllstoff anzuordnen. Lotanhäufungen im Bereich der mit Leiterbahnanschlüssen verlöteten Bauelementelektroden stehen daher mit der elastomeren Zwischenschicht in Kontakt. Eine Wärmeableitung von den elektronischen Bauelementen zu der elastomeren Zwischenschicht ist jedoch wegen der geringen Elektrodenquerschnitte wenig wirkungsvoll.
Dies gilt gleichfalls für eine aus US 4979074 bekannte Anordnung von miteinander verschraubter Leiterplatte mit elektronischer Bauelementbestückung, elastomerer Zwischenschicht mit wärmeleitendem Füllstoff und Wärmeableitplatte. Bei dieser Anordnung stehen die Endabschnitte der Bauelementelektroden frei über die Rückseite der Leiterplatte vor und greifen in die elastomere Zwischenschicht ein.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Verwendung einer elastischen Wärmeableitmatte eine innige, großflächige Berührung mit den elektronischen Bauteilen und der Leiterplatte einerseits sowie mit der Wand des Gehäuses andererseits erzielt wird, was die Wärmeableitung zu dem gewöhnlich aus Metall bestehenden Gehäuse begünstigt. Außerdem vermag eine elastische Wärmeableitmatte sich nicht nur an die elektronischen Bauelemente anzuschmiegen, sie gleicht bei entsprechender Pressung auch Toleranzen zwischen der Leiterplatte und der Wand des Gehäuses aus. Die Funktion der Wärmeableitmatte bleibt daher dauerhaft erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen des Geräts mit den Verfahrensschritten des Patentanspruchs 4 ist insofern vorteilhaft, als hierdurch der Fügevorgang erheblich erleichtert wird, weil die Berührung zwischen den elektronischen Bauelementen und der Wärmeableitmatte erst gegen Ende des Einführens der Leiterplatte in das Gehäuse erfolgt, was ein Verhaken der Bauelemente mit der Wärmeableitmatte und deren Beschädigung weitgehend vermeidet.
Zweckmäßigerweise ist die Wärmeableitmatte nach einer Weiterbildung der Erfindung mit der Leiterplatte oder mit dem Gehäuse verbunden. Diese Maßnahme dient der Lagesicherung der Wärmeableitmatte vor und während des Fügens der Leiterplatte in das Gehäuse. Außerdem ist eine eventuell erforderliche Entnahme der Leiterplatte aus dem elektrischen Gerät problemlos möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse eines elektrischen Geräts, in welches eine Leiterplatte eingeführt wird, und
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 mit der in Einbaulage befindlichen Leiterplatte.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein mit 10 bezeichnetes elektrisches Gerät hat ein etwa quaderförmiges Gehäuse 11 mit einer stirnseitigen Öffnung, welche durch einen Deckel 12 verschließbar ist (Fig. 1 und 2). An dem Deckel 12 ist eine mit elektronischen Bauelementen 13 bestückte Leiterplatte 14 befestigt. Bodenseitig sind im Gehäuse 11 von paarweise angeordneten Vorsprüngen gebildete Führungen 15 vorgesehen, in denen die Leiterplatte 14 mit ihrem deckelfernen Endabschnitt 16 aufgenommen ist. Im Gehäuse 11 befindet sich außerdem eine Wärmeableitmatte 17. Diese ist an einer Gehäusewand 18, welche sich annähernd parallel zu der in das Gehäuse 11 eingefügten Leiterplatte 14 erstreckt, mit einem Kleber befestigt. Die Wärmeableitmatte 17 hat eine hohe thermische Leitfähigkeit, ist elektrisch isolierend und elastisch nachgiebig.
Beim Fügen des elektrischen Geräts 10 wird die am Deckel 12 befestigte und mit elektronischen Bauelementen 13 bestückte Leiterplatte 14 in Schräglage, wie in Fig. 1 dargestellt, in das Gehäuse 11 eingeführt. Diese Schräglage kann gegebenenfalls durch eine beispielhaft wiedergegebene elektrische Baugruppe 19, welche ebenfalls an dem Deckel 12 befestigt ist, eingeschränkt sein. Kurz vor Erreichen ihrer endgültigen Lage wird die Leiterplatte 14 mit ihrem deckelfernen Endabschnitt 16 in die Führungen 15 eingeschoben. Kurz vor oder mit Erreichen ihrer Endlage wird die Leiterplatte 14 gegen die Gehäusewand 18 geschwenkt, so daß die Leiterplatte, die Wärmeableitmatte 17 und die Gehäusewand in Kontakt gelangen und die auf der Unterseite der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauelemente 14 die Wärmeableitmatte berühren und sich in diese einbetten, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei üben der mit dem Gehäuse 11 in der Endlage fest verbundene Deckel 12 und die Führungen 15 eine Spannkraft auf die Leiterplatte 14 in Richtung auf die Gehäusewand 18 aus. Diese Spannkraft stellt sicher, daß die Berührung der elektronischen Bauelemente 13 mit der Wärmeableitmatte 17 sehr intensiv und dauerhaft ist. Außerdem bewirkt die Spannkraft, daß eine Nichtparallelität zwischen der Leiterplatte 14 und der Gehäusewand 18, wie sie beispielsweise durch Ausformschrägen des spritzgegossenen Gehäuses 11 entstehen, durch die Elastizität der Wärmeableitmatte 17 ausgeglichen wird. Am Ende des Fügevorgangs wird der Deckel 12 mit dem Gehäuse 11 fest verbunden.
Beim Betrieb des elektrischen Geräts 10 an den elektronischen Bauelementen 13 entstehende Wärme wird von der Wärmeableitmatte 17 auf die vorzugsweise aus Aluminium bestehende Gehäusewand 18 übertragen und von dieser an die Umgebungsluft abgegeben.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann die Wärmeableitmatte 17 anstatt mit der Gehäusewand 18 mit der Leiterplatte 14 stoffschlüssig verbunden werden. Die Wärmeableitmatte 17 wird in diesem Fall vor dem Einbringen der Leiterplatte 14 in das Gehäuse 11 auf der Leiterplatte mit einem Kleber befestigt. Vorzugsweise ist der Kleber als Schicht auf der Wärmeableitmatte 17 angebracht.
Die Wärmeableitmatte 17 kann flächenmäßig nahezu die gesamte Leiterplatte 14 mit der Gehäusewand 18 verbinden; sie kann jedoch auch nur abschnittsweise den Raum zwischen der Leiterplatte 14 und der Wand 18 des Gehäuses 11 ausfüllen.

Claims (5)

1. Elektrisches Gerät (10) mit einem stirnseitig eine Öffnung aufweisendem Gehäuse (11), mit einem die Öffnung verschließenden, mit dem Gehäuse (11) fest verbundenen Deckel (12) und mit einer elektronische Bauelemente (13) tragenden Leiterplatte (14), welche am Deckel (12) befestigt und wenigstens annähernd parallel zu einer Wand (18) des Gehäuses (11) verlaufend mit ihrem deckelfernen Endabschnitt (16) in Führungen (15) des Gehäuses (11) aufgenommen ist, wobei in dem Raum zwischen der Leiterplatte (14) und der Wand (18) des Gehäuses (11) wenigstens ein elastisches Element (17) vorgesehen ist und der Deckel (12) sowie die Führungen (15) des Gehäuses (11) eine Spannkraft auf die Leiterplatte (14) ausüben, dadurch gekennzeichnet,
daß als elastisches Element eine Wärmeableitmatte (17) vorgesehen ist, die den Raum zwischen der Leitplatte (14) und der Wand (18) des Gehäuses (11) wenigstens flächenabschnittsweise ausfüllt, und
daß durch die auf die Leiterplatte (14) ausgeübte Spannkraft die elektronischen Bauelemente (13) unter inniger Berührung mit der Wärmeableitmatte (17) in diese wenigstens teilweise eingebettet sind.
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitplatte (17) stoffschlüssig mit der Wand (18) des Gehäuses (11) oder mit der Leiterplatte (14) verbunden ist.
3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitmatte (17) mit einem Kleber beschichtet ist.
4. Verfahren zum Fügen des elektrischen Geräts (10) nach Anspruch 1, bei dem die mit elektronischen Bauelementen (13) bestückte und am Deckel (12) befestigte Leiterplatte (14) in das Gehäuse (11) eingeführt, mit ihrem deckelfernen Endabschnitt (16) in Eingriff mit den Führungen (15) des Gehäuses (11) gebracht und bei parallel zur Wand (18) des Gehäuses (11) verlaufender Lage der Leiterplatte (14) diese, die Wärmeableitmatte (17) und die Wand (18) des Gehäuses (11) miteinander in Kontakt gebracht werden sowie der Deckel (12) an dem Gehäuse (11) befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (14) in Schräglage in das Gehäuse (11) eingeführt und kurz vor Erreichen ihrer endgültigen Lage gegen die Wand (18) des Gehäuses (11) geschwenkt wird, so daß auf der Leiterplatte (14) angeordnete elektronische Bauelemente (13) in die sich zwischen der Leiterplatte (14) und der Wand (18) des Gehäuses (11) befindende Wärmeableitmatte (17) eingebettet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitmatte (17) vor dem Einführen der Leiterplatte (14) in das Gehäuse (11) mit der Leiterplatte (14) oder mit der Wand (18) des Gehäuses (11) verbunden wird.
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