DE202009018077U1 - Leistungselektronikanordnung - Google Patents

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Abstract

Leistungselektronikanordnung (1, 1', 1'', 1''') umfassend eine Leiterplatte (10), auf deren Vorderseite (10a) eine Anzahl an SMD-Bauelementen (20) angeordnet sind, sowie mindestens einen Kühlkörper (2) zur Kühlung der SMD-Bauelemente (20), welcher auf einer der Vorderseite (10a) der Leiterplatte (10) abgewandten Seite der SMD-Bauelemente (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die SMD-Bauelemente (20) gleiche geometrische Dimensionen besitzen und konzentrisch um einen Punkt P auf der Vorderseite (10a) der Leiterplatte (10) angeordnet sind, dass auf einer den SMD-Bauelementen (20) abgewandten Rückseite (10b) der Leiterplatte (10) mindestens ein Andruckkörper (3) angeordnet ist, dass der mindestens eine Kühlkörper (2), die Leiterplatte (10) und der mindestens eine Andruckkörper (3) mittels einer Befestigungseinrichtung (6) mechanisch fest miteinander verbunden sind, welche zentrisch an dem mindestens einen Kühlkörper (2) und/oder an dem mindestens einen Andruckkörper (3) angreifend ausgebildet ist und wobei eine Längsachse der Befestigungseinrichtung (6) senkrecht zu Vorderseite der Leiterplatte (10) durch den Punkt P verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikanordnung umfassend eine Leiterplatte, auf deren Vorderseite eine Anzahl an SMD-Bauelementen angeordnet sind, sowie mindestens einen Kühlkörper zur Kühlung der SMD-Bauelemente, welcher auf einer der Vorderseite der Leiterplatte abgewandten Seite der SMD-Bauelemente angeordnet ist.
  • Eine derartige Leistungselektronikanordnung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 3627272 A1 bekannt. Auf einer Leiterplatte montierte elektrische Bauelemente, wie SMD-Bauelemente, werden mechanisch mit einem Kühlkörper kontaktiert, der die erzeugte Wärme abtransportiert.
  • Unter einem SMD-Bauelement (SMD = surface-mounted device) wird dabei ein oberflächenmontierbares Bauelement bzw. ein Bauelement für eine Oberflächenmontage verstanden. SMD-Bauelemente weisen keine Drahtanschlüsse, sondern elektrisch leitende Anschlussflächen auf, die durch Löten direkt mit einer Leiterplatte verbunden werden können. Die dazu gehörige Technik wird als Oberflächenmontage bzw. SMT-Montage (SMT = surface-mounting technology) bezeichnet.
  • Es sind inzwischen SMD-Bauelemente, insbesondere SMD-Leistungshalbleiterbauelemente, erhältlich, welche kostengünstig bestückt werden können und bei denen größere Verlustleistungen als bisher über ihre der Leiterplatte abgewandte Seite abgeführt werden können. Diese Seite der SMD-Bauelemente, auf der die Wärme abgeführt werden soll, ist dabei entweder elektrisch isolierend oder nicht elektrisch isoliert ausgeführt.
  • Bisher wurden Leistungselektronikanordnungen, bei denen mehrere elektrische Bauelemente, insbesondere SMD-Bauelemente, gleichzeitig mittels mindestens eines Kühlkörpers gekühlt werden sollen, beispielsweise derart ausgeführt, dass eine Leiterplatte zwischen zwei Kühlkörpern eingeklemmt wird, ein Kühlkörper mit einer Leiterplatte an mehreren Stellen verschraubt wird, oder eine Leiterplatte zwischen zwei Kühlkörpern angeordnet und die Kühlkörper miteinander und mit der Leiterplatte an mehreren Stellen verschraubt werden. Beispielsweise wird auch ein Kühlkörper bereits zur Kühlung von gleichzeitig zwei Leiterplatten eingesetzt, wie in der oben genannten deutschen Offenlegungsschrift Nr. 3627272 A1 beschrieben, wobei die beiden Leiterplatten und der Kühlkörper mittels mehrerer Verschraubungen miteinander verbunden werden.
  • Ein derartiges Verbinden von Leiterplatte(n) und Kühlkörper(n) führt in der Regel dazu, dass die Leiterplatte(n) verspannt wird/werden und die Qualität der elektrischen Kontakte zwischen der jeweiligen Leiterplatte und den einzelnen SMD-Bauelementen und/oder die Kühlung der SMD-Bauelemente beeinträchtigt werden. Dadurch kann es zu einer Ablösung und/oder Überhitzung einzelner SMD-Bauelemente der Leistungselektronikanordnung und in Folge zu deren Ausfall kommen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine dahingehend verbesserte Leistungselektronikanordnung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Leistungselektronikanordnung umfassend eine Leiterplatte, auf deren Vorderseite eine Anzahl an SMD-Bauelementen angeordnet sind, sowie mindestens einen Kühlkörper zur Kühlung der SMD-Bauelemente, welcher auf einer der Vorderseite der Leiterplatte abgewandten Seite der SMD-Bauelemente angeordnet ist, gelöst, indem die SMD-Bauelemente gleiche geometrische Dimensionen besitzen und konzentrisch um einen Punkt P auf der Vorderseite der Leiterplatte angeordnet sind, indem auf einer den SMD-Bauelementen abgewandten Rückseite der Leiterplatte mindestens ein Andruckkörper angeordnet ist, und indem der mindestens eine Kühlkörper, die Leiterplatte und der mindestens eine Andruckkörper mittels einer Befestigungseinrichtung mechanisch fest miteinander verbunden sind, welche zentrisch an dem mindestens einen Kühlkörper und/oder an dem mindestens einen Andruckkörper angreifend ausgebildet ist und wobei eine Längsachse der Befestigungseinrichtung senkrecht zu Vorderseite der Leiterplatte durch den Punkt P verläuft.
  • Aufgrund der konzentrischen Anordnung der gleiche geometrische Dimensionen aufweisenden SMD-Bauelemente, d. h. der zumindest äußerlich baugleichen SMD-Bauelemente, um den Punkt P auf der Vorderseite der Leiterplatte wird eine gleichmäßige Anpressung des mindestens einen Kühlkörpers an alle damit zu kühlenden SMD-Bauelemente und in Folge eine besonders gleichmäßige Kühlwirkung erreicht. Dies erhöht die Lebensdauer der Leistungselektronikanordnung und ermöglicht ein im Wesentlichen gleichmäßiges Altern der eingesetzten SMD-Bauelemente. Eine Verspannung der Leiterplatte ist weitgehend ausgeschlossen, so dass eine mechanische Belastung der Kontaktstellen zwischen der Leiterplatte und den SMD-Bauelementen vermieden wird.
  • Die konzentrische Anordnung der SMD-Bauelemente bewirkt einen im Hinblick auf die EMV (= elektromagnetische Verträglichkeit) und Leistung optimierten Aufbau. Der mindestens eine Kühlkörper und der mindestens eine Andruckkörper wirken, sofern diese aus Metall gebildet werden, als Abschirmung für Steuerleitungen der SMD-Bauelemente. Zudem werden aufgrund der lediglich einen, in einfacher Weise montierbaren Befestigungseinrichtung Material und Montageaufwand eingespart. Die Reproduzierbarkeit von Leistungselektronikanordnungen gleicher Qualität und mit gleichen elektrischen Eigenschaften ist in einfacher Weise möglich.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend angegeben.
  • Bei einem SMD-Bauelement kann es sich beispielsweise um einen Leistungstransistor, eine integrierte Schaltung bzw. IC und dergleichen handeln.
  • So hat es sich als günstig erwiesen, wenn zwischen dem mindestens einen Kühlkörper und der Anzahl an SMD-Bauelementen eine elektrisch isolierende erste Schicht angeordnet ist. Diese ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die SMD-Bauelemente an ihrer dem mindestens einen Kühlkörper zugewandten Seite elektrisch nicht isoliert sind. Die erste Schicht gewährleistet in diesem Fall, dass der mindestens eine Kühlkörper, der aufgrund der hohen Wärmeableitfähigkeit von Metall meist aus einem metallischen Material gebildet ist, elektrisch isoliert von der Leiterplatte und den darauf angeordneten SMD-Bauelementen angeordnet werden kann.
  • Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem mindestens einen Andruckkörper und der Rückseite der Leiterplatte eine elektrisch isolierende zweite Schicht angeordnet ist. Die zweite Schicht gewährleistet in diesem Fall, dass der mindestens eine Andruckkörper elektrisch isoliert von der Leiterplatte angeordnet werden kann.
  • Bevorzugt ist/sind die erste Schicht und/oder die zweite Schicht aus einem elastischen Material gebildet. Dies ermöglicht eine weitere Vergleichmäßigung der Andruckkraft des mindestens einen Kühlkörpers an die SMD-Bauelemente, da beispielsweise geringfügige, fertigungs- und/oder montagebedingte Höhenunterschiede zwischen den SMD-Bauelementen durch das elastische Material ausgeglichen werden können. Insbesondere ist die erste Schicht und/oder die zweite Schicht als elastische Folie ausgebildet. Eine solche Folie wird bevorzugt zentrisch mit einer Öffnung versehen, so dass beim Zusammenbau einer Leistungselektronikanordnung die Befestigungseinrichtung durch die Öffnung geführt werden kann und eine automatische Zentrierung der Folie mittels der Befestigungseinrichtung erfolgt. Die erste Schicht und/oder die zweite Schicht können aber auch ohne eine Öffnung ausgebildet sein.
  • Die erste und/oder die zweite Schicht können dabei ein- oder mehrlagig aufgebaut sein. Ein mehrlagiger Aufbau ermöglicht ein Erreichen einer normgemäßen, verstärkten Isolierwirkung, insbesondere gemäß der Niederspannungsrichtlinie.
  • Der zwischen den einzelnen SMD-Bauelementen, der Leiterplatte und dem mindestens einen Kühlkörper bzw. der ersten Schicht verbleibende freie Raum wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einem elektrisch isolierenden elastischen Material oder einer elektrisch isolierenden Paste ausgefüllt, um auch Wärme von der Leiterplatte optimal an den mindestens einen Kühlkörper abzuführen.
  • Besonders bevorzugt ist der Einsatz mindestens eines rotationssymmetrisch ausgebildeten Andruckkörpers. Diese Ausgestaltung vergleichmäßigt in Kombination mit der konzentrischen Anordnung der SMD-Bauelemente die Anpresskraft zwischen Kühlkörper(n) und SMD-Bauelementen noch weiter. Insbesondere ist der mindestens eine Andruckkörper durch mindestens eine kreisrunde Platte ausgebildet. Um die mechanische Stabilität einer solchen Platte zu erhöhen bzw. deren Durchbiegung bei Belastung zu verringern, kann die Platte mit einer stabilisierenden Prägung versehen sein. Beispielsweise ist aber auch ein Vollzylinder problemlos als ein Andruckkörper einsetzbar.
  • Es hat sich bewährt, die Befestigungseinrichtung durch eine Verschraubung auszubilden. Dadurch ist es möglich, die gewünschte Anpresskraft zwischen dem mindestens einen Kühlkörper und den SMD-Bauelementen über ein entsprechend gewähltes Drehmoment definiert einstellen.
  • Die Verschraubung umfasst dabei bevorzugt eine Schraube, die von Seiten des mindestens einen Andruckkörpers durch eine im mindestens einen Andruckkörper zentrisch angeordnete erste Bohrung und die Leiterplatte im Punkt P geführt ist. Insbesondere ist die Schraube dann weiterhin entweder durch den mindestens einen Kühlkörper geführt und mit einer Mutter verschraubt oder unmittelbar mit dem Kühlkörper verschraubt. Die Längsachse der Befestigungseinrichtung, welche der Längsachse der Schraube entspricht, verläuft durch den Punkt P.
  • Alternativ ist es aber genauso möglich, dass die Verschraubung eine Schraube umfasst, die von Seiten des mindestens einen Kühlkörpers durch eine im mindestens einen Kühlkörper zentrisch angeordnete zweite Bohrung und die Leiterplatte im Punkt P geführt ist. Insbesondere ist die Schraube dann weiterhin entweder durch den mindestens einen Andruckkörper geführt und mit einer Mutter verschraubt oder unmittelbar mit dem mindestens einen Andruckkörper verschraubt.
  • Die Befestigungseinrichtung kann alternativ aber auch durch eine Klemm- und/oder Steckverbindung ausgebildet sein. So kann in diesem Fall beispielsweise ein Stift mit mindestens einem Federelement zentrisch durch den mindestens einen Kühlkörper, die Leiterplatte und den mindestens einen Andruckkörper gesteckt werden, wobei das Federelement die Bauteile in ihrer Lage zueinander fixiert bzw. klemmt und mit gewünschtem Druck aneinander anpresst. Die Längsachse der Befestigungseinrichtung, welche der Längsachse des Stifts entspricht, verläuft durch den Punkt P.
  • Weiterhin ist es möglich, dass mindestens eine Andruckfeder, beispielsweise in Form einer Spiralfeder, zentrisch gegen den mindestens einen Andruckkörper, die Leiterplatte und den mindestens einen Kühlkörper drückt und diese so gegeneinander verschiebesicher fixiert. Dabei ist keine zentrische Öffnung im mindestens einen Andruckkörper, der Leiterplatte und dem mindestens einen Kühlkörper erforderlich. Die mindestens eine Andruckfeder kann dabei beispielsweise zwischen einem Gehäuse und dem mindestens einen Andruckkörper und/oder dem mindestens einen Kühlkörper wirken. Die Längsachse der Befestigungseinrichtung, welche der Längsachse der Andruckfeder im Zentrum der Andruckfeder entspricht, verläuft durch den Punkt P.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine Andruckkörper aus Metall gebildet. Dadurch kann der mindestens eine Andruckkörper selbst als ein zusätzlicher Kühlkörper für die Leiterplatte wirken.
  • Es hat sich bewährt, wenn der mindestens eine Kühlkörper eine Metallplatte und auf seiner den SMD-Bauteilen abgewandten Seite mehrere Kühlrippen aufweist. Die Kühlrippen vergrößern die Oberfläche des Kühlkörpers und damit seine Kühlleistung.
  • Der mindestens eine Kühlkörper kann aber alternativ auch durch ein Gehäuse oder ein Gehäuseteil aus Metall ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise umfasst die Leiterplatte mindestens einen Leiterzug, wobei der mindestens eine Leiterzug gegenüber der Befestigungseinrichtung elektrisch isoliert angeordnet ist. Dies verhindert im Falle einer als Verschraubung ausgebildeten Befestigungseinrichtung, bei der die Leiterplatte im Punkt P eine dritte Bohrung aufweist, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Leiterzug einerseits und dem mindestens einen Kühlkörper und/oder dem mindestens einen Andruckkörper andererseits zustande kommen kann.
  • Die 1 bis 6 sollen beispielhaft mögliche erfindungsgemäße Leistungselektronikanordnungen erläutern. So zeigt:
  • 1 eine Leiterplatte in der Draufsicht mit zwölf konzentrisch um einen Punkt P angeordneten SMD-Bauelementen;
  • 2 schematisch eine erste Leistungselektronikanordnung in der Seitenansicht;
  • 3 die erste Leistungselektronikanordnung gemäß 1 in der Draufsicht;
  • 4 schematisch eine zweite Leistungselektronikanordnung in der Seitenansicht; und
  • 5 schematisch eine dritte Leistungselektronikanordnung in der Seitenansicht.
  • 6 schematisch eine vierte Leistungselektronikanordnung in der Seitenansicht.
  • 1 zeigt eine Leiterplatte 10 in der Draufsicht auf ihre Vorderseite 10a, auf der sich ein Leiterzug 30 sowie zwölf konzentrisch um einen Punkt P angeordnete SMD-Bauelementen 20 befinden. Im Punkt P befindet sich eine durchgehende Bohrung durch die Leiterplatte 10.
  • 2 zeigt schematisch eine erste Leistungselektronikanordnung 1 in der Seitenansicht, in welcher eine Leiterplatte 10 gemäß 1 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Kühlkörper 2 umfassend eine Kühlplatte 2a und Kühlrippen 2b vorhanden, um die SMD-Bauelemente 20 auf der Leiterplatte 10 zu kühlen. Zwischen den SMD-Bauelementen 20 und dem Kühlkörper 2 ist eine elektrisch isolierende erste Schicht 4 angeordnet, die aus einer elastischen Folie gebildet ist. Weiterhin ist ein Andruckkörper 3 in Form einer kreisrunden Andruckplatte vorhanden. Zwischen der Leiterplatte 10 und dem Andruckkörper 3 befindet sich eine elektrisch isolierende zweite Schicht 5, die ebenfalls aus einer elastischen Folie gebildet ist. Der Kühlkörper 2, die erste Schicht 4, die Leiterplatte 10 inklusive der SMD-Bauelemente 20, die zweite Schicht 5 und der Andruckkörper 3 sind mittels einer Befestigungseinrichtung 6 mechanisch fest miteinander verbunden, welche zentrisch an dem Kühlkörper 2 und an dem Andruckkörper 3 angreifend und durch den Punkt P der Leiterplatte 10 verlaufend ausgebildet ist. Die Befestigungseinrichtung 6 umfasst hier eine Schraube 6c, welche von Seiten des Andruckkörpers 3 durch diesen hindurch und weiterhin durch zentrisch angeordnete Öffnungen in der zweiten Schicht 5, der Leiterplatte 10 und der ersten Schicht 4 in Richtung des Kühlkörpers 2 geführt ist und mit einem im Kühlkörper 2 vorgesehenen, hier nicht näher dargestellten Innengewinde verschraubt ist. Die Längsachse der Schraube 6c verläuft dabei senkrecht zur Leiterplattenebene durch den Punkt P. Aufgrund der zentrischen Anordnung der Befestigungseinrichtung 6 werden die SMD-Bauelemente 20 gleichmäßig an die erste Schicht 4 und den Kühlkörper 2 angedrückt, so dass eine gleichmäßige Kühlwirkung erreicht wird. Eine Verspannung der Leiterplatte 10 ist weitgehend ausgeschlossen.
  • 3 zeigt die erste Leistungselektronikanordnung 1 gemäß 1 in der Draufsicht. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Bauelemente.
  • 4 zeigt eine zweite Leistungselektronikanordnung 1 in der Seitenansicht, in welcher erneut die Leiterplatte 10 gemäß 1 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Kühlkörper 2 umfassend eine Kühlplatte 2a und Kühlrippen 2b vorhanden, um die SMD-Bauelemente 20 auf der Leiterplatte 10 zu kühlen. Zwischen den SMD-Bauelementen 20 und dem Kühlkörper 2 ist eine elektrisch isolierende erste Schicht 4 angeordnet, die aus einer elastischen Folie gebildet ist. Weiterhin ist ein Andruckkörper 3 in Form einer kreisrunden Andruckplatte vorhanden. Zwischen der Leiterplatte 10 und dem Andruckkörper 3 befindet sich eine elektrisch isolierende zweite Schicht 5, die ebenfalls aus einer elastischen Folie gebildet ist. Der Kühlkörper 2, die erste Schicht 4, die Leiterplatte 10 inklusive der SMD-Bauelemente 20, die zweite Schicht 5 und der Andruckkörper 3 sind mittels einer Befestigungseinrichtung 6 mechanisch fest miteinander verbunden, welche zentrisch an dem Kühlkörper 2 und an dem Andruckkörper 3 angreifend und durch den Punkt P der Leiterplatte 10 verlaufend ausgebildet ist. Die Befestigungseinrichtung 6 umfasst hier eine Schraube 6c, welche von Seiten des Kühlkörpers 2 durch diesen hindurch und weiterhin durch zentrisch angeordnete Öffnungen in der ersten Schicht 4, der Leiterplatte 10, der zweiten Schicht 5 und des Andruckkörpers 3 geführt ist. Auf der, der Leiterplatte 10 abgewandten Seite des Andruckkörpers 3 ist die Schraube 6c mit einer Mutter 6d gesichert. Zum Schutz gegen ein Lösen der Mutter können hier nicht im Detail dargestellte Beilag- und/oder Sicherungsscheiben verwendet werden. Die Längsachse der Schraube 6c verläuft dabei senkrecht zur Leiterplattenebene durch den Punkt P. In dem sich zwischen den einzelnen SMD-Bauelementen 20, der Leiterplatte 10 und der ersten Schicht 4 befindenden freien Raum 7 ist eine elektrisch isolierende Paste eingefüllt, die hier zur besseren Übersicht nicht im Detail dargestellt ist. Die Paste verbessert dabei die Wärmeableitung von der Leiterplatte 10 in Richtung des Kühlkörpers 2. Aufgrund der zentrischen Anordnung der Befestigungseinrichtung 6 werden die SMD-Bauelemente 20 gleichmäßig an die erste Schicht 4 und den Kühlkörper 2 angedrückt, so dass eine gleichmäßige Kühlwirkung erreicht wird. Eine Verspannung der Leiterplatte 10 ist weitgehend ausgeschlossen.
  • 5 zeigt eine dritte Leistungselektronikanordnung 1'' in der Seitenansicht, in welcher erneut die Leiterplatte 10 gemäß 1 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Kühlkörper 2 umfassend eine Kühlplatte 2a und Kühlrippen 2b vorhanden, um die SMD-Bauelemente 20 auf der Leiterplatte 10 zu kühlen. Zwischen den SMD-Bauelementen 20 und dem Kühlkörper 2 ist eine elektrisch isolierende erste Schicht 4 angeordnet, die aus einer elastischen Folie gebildet ist. Weiterhin ist ein Andruckkörper 3 in Form einer kreisrunden Andruckplatte vorhanden. Zwischen der Leiterplatte 10 und dem Andruckkörper 3 befindet sich eine elektrisch isolierende zweite Schicht 5, die ebenfalls aus einer elastischen Folie gebildet ist. Der Kühlkörper 2, die erste Schicht 4, die Leiterplatte 10 inklusive der SMD-Bauelemente 20, die zweite Schicht 5 und der Andruckkörper 3 sind mittels einer Befestigungseinrichtung 6 mechanisch fest miteinander verbunden, welche zentrisch an dem Kühlkörper 2 und an dem Andruckkörper 3 angreifend und durch den Punkt P der Leiterplatte 10 verlaufend ausgebildet ist. Die Befestigungseinrichtung 6 umfasst hier einen Stift 6a mit Federelementen 6b, welcher von Seiten des Andruckkörpers 3 durch diesen hindurch und weiterhin durch zentrisch angeordnete Öffnungen in der zweiten Schicht 5, der Leiterplatte 10, der ersten Schicht 4 und des Kühlkörpers 2 geführt ist. Auf der, der Leiterplatte 10 abgewandten Seite des Kühlkörpers 2 ist der Stift 6a mit den Federelementen 6b gesichert. Die Längsachse des Stifts 6a verläuft dabei senkrecht zur Leiterplattenebene durch den Punkt P. Aufgrund der zentrischen Anordnung der Befestigungseinrichtung 6 werden die SMD-Bauelemente 20 gleichmäßig an die erste Schicht 4 und den Kühlkörper 2 angedrückt, so dass eine gleichmäßige Kühlwirkung erreicht wird. Eine Verspannung der Leiterplatte 10 ist weitgehend ausgeschlossen.
  • 6 zeigt eine vierte Leistungselektronikanordnung 1''' in der Seitenansicht, in welcher erneut die Leiterplatte 10 gemäß 1 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Kühlkörper 2 in Form eines Gehäuses aus Metall vorhanden, um die SMD-Bauelemente 20 auf der Leiterplatte 10 zu kühlen. Zwischen den SMD-Bauelementen 20 und dem Kühlkörper 2 ist eine elektrisch isolierende erste Schicht 4 angeordnet, die aus einer elastischen Folie gebildet ist. Weiterhin ist ein Andruckkörper 3 in Form einer kreisrunden Andruckplatte vorhanden. Zwischen der Leiterplatte 10 und dem Andruckkörper 3 befindet sich eine elektrisch isolierende zweite Schicht 5, die ebenfalls aus einer elastischen Folie gebildet ist. Der Kühlkörper 2, die erste Schicht 4, die Leiterplatte 10 inklusive der SMD-Bauelemente 20, die zweite Schicht 5 und der Andruckkörper 3 sind mittels einer Befestigungseinrichtung 6 mechanisch fest miteinander verbunden, welche durch eine einerseits zentrisch an dem Andruckkörper 3 und andererseits an dem als Gehäuse ausgebildeten Kühlkörper 2 angreifende Andruckfeder gebildet ist. Der Punkt P befindet sich auf einer Mittenachse der Andruckfeder. Aufgrund der zentrischen Anordnung der Befestigungseinrichtung 6 werden die SMD-Bauelemente 20 gleichmäßig an die erste Schicht 4 und den Kühlkörper 2 angedrückt, so dass eine gleichmäßige Kühlwirkung erreicht wird. Eine Verspannung der Leiterplatte 10 ist weitgehend ausgeschlossen.
  • Die 1 bis 6 stellen lediglich Beispiele für Leiterplatten und Leistungselektronikanordnungen dar. So kann ein Fachmann ohne weiteres Leiterplatten mit andersartigen oder einer größeren Anzahl an Leiterzügen, einer anderen Anzahl an SMD-Bauelementen, anders dimensionierten SMD-Bauelementen, anders ausgestalteten Andruck- und/oder Kühlkörpern, mehreren ersten und/oder zweiten Schichten, usw. einsetzen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3627272 A1 [0002, 0005]

Claims (15)

  1. Leistungselektronikanordnung (1, 1', 1'', 1''') umfassend eine Leiterplatte (10), auf deren Vorderseite (10a) eine Anzahl an SMD-Bauelementen (20) angeordnet sind, sowie mindestens einen Kühlkörper (2) zur Kühlung der SMD-Bauelemente (20), welcher auf einer der Vorderseite (10a) der Leiterplatte (10) abgewandten Seite der SMD-Bauelemente (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die SMD-Bauelemente (20) gleiche geometrische Dimensionen besitzen und konzentrisch um einen Punkt P auf der Vorderseite (10a) der Leiterplatte (10) angeordnet sind, dass auf einer den SMD-Bauelementen (20) abgewandten Rückseite (10b) der Leiterplatte (10) mindestens ein Andruckkörper (3) angeordnet ist, dass der mindestens eine Kühlkörper (2), die Leiterplatte (10) und der mindestens eine Andruckkörper (3) mittels einer Befestigungseinrichtung (6) mechanisch fest miteinander verbunden sind, welche zentrisch an dem mindestens einen Kühlkörper (2) und/oder an dem mindestens einen Andruckkörper (3) angreifend ausgebildet ist und wobei eine Längsachse der Befestigungseinrichtung (6) senkrecht zu Vorderseite der Leiterplatte (10) durch den Punkt P verläuft.
  2. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Kühlkörper (2) und der Anzahl an SMD-Bauelementen (20) eine elektrisch isolierende erste Schicht (4) angeordnet ist.
  3. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Andruckkörper (3) und der Rückseite (10b) der Leiterplatte (10) eine elektrisch isolierende zweite Schicht (5) angeordnet ist.
  4. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (4) und/oder die zweite Schicht (5) aus einem elastischen Material gebildet ist/sind.
  5. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Andruckkörper (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  6. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Andruckkörper (3) durch mindestens eine kreisrunde Platte ausgebildet ist.
  7. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (6) durch eine Verschraubung ausgebildet ist.
  8. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubung eine Schraube (6c) umfasst, die von Seiten des mindestens einen Andruckkörpers (3) durch eine im mindestens einen Andruckkörper (3) zentrisch angeordnete erste Bohrung und die Leiterplatte (10) im Punkt P geführt.
  9. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (6c) weiterhin entweder durch den mindestens einen Kühlkörper (2) geführt und mit einer Mutter verschraubt ist oder unmittelbar mit dem Kühlkörper (2) verschraubt ist.
  10. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubung eine Schraube (6c) umfasst, die von Seiten des mindestens einen Kühlkörpers (2) durch eine im mindestens einen Kühlkörper (2) zentrisch angeordnete zweite Bohrung und die Leiterplatte (10) im Punkt P geführt ist.
  11. Leistungselektronikanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (6c) weiterhin entweder durch den mindestens einen Andruckkörper (3) geführt und mit einer Mutter (6d) verschraubt ist oder unmittelbar mit dem mindestens einen Andruckkörper (3) verschraubt ist.
  12. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (6) durch eine Klemm- und/oder Steckverbindung oder mindestens eine Andruckfeder ausgebildet ist.
  13. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Andruckkörper (3) aus Metall gebildet ist.
  14. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (2) eine Metallplatte (2a) und auf seiner den SMD-Bauteilen (20) abgewandten Seite mehrere Kühlrippen (2b) aufweist.
  15. Leistungselektronikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) mindestens einen Leiterzug (30) umfasst, wobei der mindestens eine Leiterzug (30) gegenüber der Befestigungseinrichtung (6) elektrisch isoliert angeordnet ist.
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