DE20217328U1 - Electronic modules assembly has metal housings and modules are directly mounted on heat sink using clips - Google Patents
Electronic modules assembly has metal housings and modules are directly mounted on heat sink using clipsInfo
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Abstract
Description
LEAR Automotive Electronics GmbH G 2802
Industriestr. 48 06.11.2002LEAR Automotive Electronics GmbH G 2802
Industriestr. 48 06.11.2002
96317 Kronach96317 Kronach
Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, aufweisend mindestens zwei Metallgehäuse aus jeweils einem umlaufenden Gehäuserahmen und mindestens eine Seitenwand, welche Metallgehäuse nebeneinander stehend angeordnet sind und an mindestens einer Seite Kontaktierungsmittel zur Herstellung von Verbindungen mit externen elektronischen Schaltungen aufweisen.The invention relates to an electronic assembly, comprising at least two metal housings, each consisting of a surrounding housing frame and at least one side wall, which metal housings are arranged next to one another and have contacting means on at least one side for establishing connections to external electronic circuits.
Elektronische Baugruppen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise Tuner, ZF-Verstärker, Demodulatoren, digitale Signalverarbeitungsschaltungen in Rundfunk-, Fernseh-, Speicher-, Navigationsgeräten und anderen Geräten, wie sie heute in Kraftfahrzeugen für eine Kommunikation zur Anwendung kommen. Auch sind solche elektronischen Baugruppen in Telefonen und anderen Kommunikationseinheiten enthalten, die ebenfalls im Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen. Ein Tuner zum Empfang von Fernseh- oder Rundfunksignalen weist dabei ein Gehäuse aus Metall auf, z. B. ein Spritzgussgehäuse oder ein aus einem Blechrahmen geformtes Gehäuse, das beidseitig von Abdeckungen bildenden Seitenwänden aus Metall abgedeckt verschlossen ist. Diese sind mit federnden Vorsprüngen am Rand versehen, um auf den Rahmen aufgedrückt werden zu können. Ein solches Gehäuse kann auch durch metallische Trennwände in Kammern unterteilt sein, in denen beispielsweise HF-Kreise gegeneinander abgeschirmt angeordnet sind. Das Metallgehäuse dient dabei zur Abschirmung der elektronischen Schaltungen, die auf einer Leiterplatte oder einem anderen Träger aufgebracht sind. Dieser Träger ist in dem Gehäuse befes-Electronic assemblies of the generic type are, for example, tuners, IF amplifiers, demodulators, digital signal processing circuits in radio, television, storage, navigation devices and other devices such as are used today in motor vehicles for communication. Such electronic assemblies are also contained in telephones and other communication units that are also used in motor vehicles. A tuner for receiving television or radio signals has a metal housing, e.g. an injection-molded housing or a housing formed from a sheet metal frame, which is closed on both sides by metal side walls that form covers. These are provided with spring projections on the edge so that they can be pressed onto the frame. Such a housing can also be divided into chambers by metal partitions in which, for example, HF circuits are arranged so as to be shielded from one another. The metal housing serves to shield the electronic circuits that are mounted on a circuit board or another carrier. This carrier is fastened in the housing.
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tigt und weist Anschlüsse, &zgr;. B. Steckanschlüsse, auf, die durch entsprechende Durchbrüche in den Rahmenwänden oder auch durch Seitenwände hindurch zugänglich sind oder daraus hervorstehen, um in eine Steckerleiste oder in Bohrungen in einer Leiterplatte gesteckt werden zu können. and has connections, e.g. plug-in connections, which are accessible through corresponding openings in the frame walls or through side walls or protrude from them in order to be able to be plugged into a plug strip or into holes in a circuit board.
Bei Tunern ist es üblich, Steckerleisten auf eine Leiterbahn aufzubringen bzw. Einzelkontakte, die in Reihe angeordnet und durch in die Durchgangsbohrungen der Grundplatte des Rahmens eingelassene Buchsen herausgeführt sind. Die Steckerstifte greifen in eine Lochreihe in einer Leiterplatte ein, die als Chassisträgerplatte vorgesehen ist, und können an die Lötstützpunkte der Leiterplatte angelötet werden. In gleicher Weise sind auch ZF-Verstärkermodule oder ZF-Verstärker mit Demodulatoren, Antennensteuerungsmodule und Digitalmodule herstellbar. In allen Fällen dient das Metallgehäuse zur Abschirmung gegen Störstrahlungseinflüsse und zur Verhinderung von Störungen aus den elektronischen Schaltungen auf Nachbarbaugruppen. Die kompakte Bauweise in elektronischen Geräten, die in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen, führt dazu, dass manche elektronischen Baugruppen thermisch bis zur Leistungsgrenze belastet werden. Dies liegt insbesondere daran, dass die Baugruppe Umgebungstemperatureinflüssen unterworfen ist, so dass Baugruppen Temperaturen von ca. 8 00C und mehr durchaus erreichen können und damit im Einzelfall die Halbleiterelemente, sofern es sich z.B. um Leistungsschalter handelt, an die Grenze ihrer Belastbarkeit gelangen, was die Lebensdauer solcher Bauelemente herabsetzt. Das Blechgehäuse wird deshalb in der Regel so ausgeführt bzw. die elektronische Baugruppe wird in einem Gerät so angeordnet, dass die wärmeableitenden Blechteile in einem Luftstrom liegen. Dies ist allerdings in kompakten Geräten, wie sie in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, praktisch nicht realisierbar.In tuners, it is usual to attach connector strips to a conductor track or individual contacts that are arranged in series and lead out through sockets that are let into the through holes in the base plate of the frame. The connector pins engage in a row of holes in a circuit board that is intended as a chassis support plate and can be soldered to the soldering points on the circuit board. IF amplifier modules or IF amplifiers with demodulators, antenna control modules and digital modules can also be manufactured in the same way. In all cases, the metal housing serves to shield against interference radiation and to prevent interference from the electronic circuits on neighboring components. The compact design of electronic devices used in motor vehicles means that some electronic components are thermally stressed to the performance limit. This is particularly due to the fact that the assembly is subject to the influence of ambient temperatures, meaning that assemblies can reach temperatures of around 8 0 0 C and more, and in individual cases the semiconductor elements, such as power switches, reach the limit of their load capacity, which reduces the service life of such components. The sheet metal housing is therefore usually designed in such a way, or the electronic assembly is arranged in a device in such a way that the heat-dissipating sheet metal parts are in an air stream. However, this is practically impossible to achieve in compact devices such as those used in motor vehicles.
Da andererseits Überhitzungen zur Beeinträchtigung einer Funktion einer elektronischen Baugruppe führen können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ausgestaltung darauf vorzunehmen, dass im Bedarfsfall erzeugte Verlustwärme besser abgeführt wird und dennoch eine leichte und einfache Montage ohne zusätzlichen Platzbedarf gewährleistet ist.On the other hand, since overheating can lead to impairment of the function of an electronic assembly, the invention is based on the object of designing a device such that waste heat generated when necessary is better dissipated and yet easy and simple assembly is ensured without additional space requirements.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der elektronischen Baugruppe gemäß der Lehre im Anspruch 1.The invention solves the problem by designing the electronic assembly according to the teaching in claim 1.
Es ist ferner bekannt, Leistungstransistoren, Thyristoren und andere elektronische Leistungsschalter an Kühlblechen mittels Klammerfedern zu befestigen. Die metallische Trägerfläche eines solchen Transistors liegt dabei plan an einer Fläche des Kühlkörpers an. Die Klammerfeder wird über das elektronische Bauteil und die Rückseite des Kühlkörpers geschoben und verbindet dabei beide Komponenten, so dass diese dann in ein Chassis eingesetzt werden können. Diese Klammertechnik ist also als solche bekannt und kommt auch bei der Erfindung bei Baugruppen zur Anwendung, für die derartige Klammertechniken unüblich sind. Die Klammer stützt sich dabei mit ihren federnden Schenkeln an den äußeren Seitenwänden der Gehäuse ab oder greift mit den Schenkelenden auf vorgesehene Stützflächen, die partiell z. B. anstelle einer Seitenwand oder zusätzlich vorgesehen sind.It is also known to attach power transistors, thyristors and other electronic power switches to cooling plates using spring clips. The metal support surface of such a transistor lies flat against a surface of the heat sink. The spring clip is pushed over the electronic component and the back of the heat sink and connects both components so that they can then be inserted into a chassis. This clip technology is therefore known as such and is also used in the invention for assemblies for which such clip techniques are unusual. The clip is supported with its springy legs on the outer side walls of the housing or grips with the leg ends on provided support surfaces, which are partially provided, for example, instead of a side wall or in addition to it.
Die hier zur Anwendung kommende Klammertechnik verbindet immer mindestens zwei elektronische Gehäuse zweier elek tronischer Baugruppen miteinander, wobei die Dicke des Materials des zwischengefügten Kühlkörpers, der beispielsweise aus Aluminiumblech oder Aluminiumformkörper bestehen kann, der Verlustwärme angepasst ist. Es ist darüber hinaus möglich, am überstehenden Ende des Kühlkörpers z. B. Kühlrippen vorzusehen, um eine größere Oberfläche und damit eine bessere Wärmeableitung zu ermöglichen. In jedem Fall sollte eine Klammerfeder, dieThe clamping technology used here always connects at least two electronic housings of two electronic assemblies with each other, whereby the thickness of the material of the interposed heat sink, which can consist of aluminum sheet or aluminum molding, is adapted to the heat loss. It is also possible to provide cooling fins, for example, at the protruding end of the heat sink in order to provide a larger surface and thus better heat dissipation. In any case, a clamp spring that
von oben aufsetzbar ist, den Verbund halten. Diese Klammerfeder hat zudem auch den Vorteil, dass sie einen Druck auf die außenliegenden Seitenwände der beiden Gehäuse ausübt und so einen elektrischen Kontakt zum Rahmenteil der Gehäuse sicherstellt, so dass eine gute Abschirmung gegeben ist.can be attached from above, hold the connection. This clamp spring also has the advantage that it exerts pressure on the outer side walls of the two housings and thus ensures electrical contact with the frame part of the housing, so that good shielding is provided.
Eine Ausgestaltung nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, dass zwei oder drei im Verbund bereits vorgefertigte Gehäuse unter Zwischenfügung der Kühlkörper miteinander verbunden werden können. Sie können dann auf eine Leiterplatte aufgesetzt und die Kontaktstifte in Bohrungen eingesetzt werden. Es ist andererseits auch möglich, die Klammerfedern an der Innenseite einer Gehäusewand anzubringen, die später über das Gesamtgebilde mit dem Chassis gestülpt wird. In diesem Fall können die einzelnen Gehäuse der elektronischen Baugruppen bereits auf dem Chassis angeordnet und zwischen den benachbarten, miteinander durch Pressen zu verbindenden Seitenwände zwischengefügt sein. Wird dann das Gehäuse mit der Klammerfeder aufgesteckt, so werden der Verbund in gewünschter Weise hergestellt und die Seitenflächen der zueinander korrespondierend angeordneten Seitenwände gegen die Kühlkörperflächen gepresst.A design according to the invention also has the advantage that two or three prefabricated housings can be connected to one another with the heat sinks inserted between them. They can then be placed on a circuit board and the contact pins inserted into holes. Alternatively, it is also possible to attach the clamp springs to the inside of a housing wall, which is later placed over the entire structure with the chassis. In this case, the individual housings of the electronic components can already be arranged on the chassis and inserted between the adjacent side walls, which are to be connected to one another by pressing. If the housing with the clamp spring is then attached, the connection is made in the desired manner and the side surfaces of the side walls, which are arranged in a corresponding manner, are pressed against the heat sink surfaces.
Die Wärme wird dabei über die Seitenwände auf die metallischen Kühlkörper übertragen und großflächig abgeführt bzw. auf die nächstliegende Seitenwand des anderen Gehäuses übertragen, so dass auch hierüber ein thermischer Ausgleich sichergestellt ist und die Temperatur des Gesamtgebildes wesentlich herabgesetzt wird, wodurch die Funktion der elektronischen Baugruppe durch Überhitzung auch bei kompakter Anordnung nicht beeinträchtigt wird.The heat is transferred via the side walls to the metallic heat sinks and dissipated over a large area or transferred to the nearest side wall of the other housing, so that thermal compensation is also ensured and the temperature of the entire structure is significantly reduced, whereby the function of the electronic assembly is not impaired by overheating even in a compact arrangement.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen selbsterklärend angegeben. Die Klammerfeder kann auch an einem Kühlkörper direkt befestigt sein. Sie kann aber auch als Einzelteil eingesetzt werden. ImAdvantageous embodiments of the invention are self-explanatory in the subclaims. The clamp spring can also be attached directly to a heat sink. However, it can also be used as a single part. In
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Kraftfahrzeug empfiehlt es sich jedoch, diese Klammern in irgendeiner Weise zu fixieren, um den hohen Anforderungen an die Rüttelfestigkeit gerecht zu werden.However, in motor vehicles it is recommended to fix these clamps in some way in order to meet the high requirements for vibration resistance.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the embodiment shown in Figures 1 to 3.
In der einzigen Zeichnung zeigt Figur 1 eine Seitenansieht eines Gehäuses 15, an dessen Innenseite zwei Klammerfedern 10 in Reihe befestigt sind. Die äußeren Wände 4 der beiden aus den Figuren 2 und 3 ersichtlichen Metallgehäuse 1 und 2 weisen wellenförmige Prägungen in Form von Längsrippen 13 zur Erhöhung der Oberfläche auf. Diese Ausprägung bietet zugleich den Vorteil, dass die Klammerfedern 10 mit ihren federnden Schenkelenden 8 und 9, wie aus der Schnittzeichnung in Figur 2 ersichtlich, in diese raue Struktur rutschsicher eingreifen kann und hieran sicher gehalten ist.In the only drawing, Figure 1 shows a side view of a housing 15, on the inside of which two clamp springs 10 are attached in a row. The outer walls 4 of the two metal housings 1 and 2 shown in Figures 2 and 3 have wave-shaped embossings in the form of longitudinal ribs 13 to increase the surface. This design also offers the advantage that the clamp springs 10 with their springy leg ends 8 and 9, as can be seen from the sectional drawing in Figure 2, can engage in this rough structure in a slip-proof manner and are held securely there.
Aus Figur 2 ist in einem Teilschnitt der Aufbau der elektronischen Baugruppe, bestehend aus zwei Gehäusen 1 und 2, ersichtlich. Zwischen den beiden Gehäusen 1 und 2 ist ein Kühlkörper 7 nach der Erfindung zwischengefügt, der sich - wie aus der perspektivischen Darstellung von der Unterseite her bei abgenommener Leiterplatte 14 ersichtlich ist - bis zum unteren Rand und auch im wesentlichen über die gesamte Länge der Gehäuse 1 und 2 erstreckt. Dieser Kühlkörper weist an der Oberseite einen Verbreiterungsansatz auf, auf dem der Querbügel der Klammerfedern 10 aufliegt. In diesem Verbreiterungsansatz ist eine Gewindebohrung 11 eingebracht, in die eine Schraube 12 eingeschraubt ist. Diese Schraube 12 fixiert die Oberseite des Gehäusedeckels 15 des äußeren Gehäuses des Gerätes an dem Kühlkörper 7. Es ist ersichtlich, dass der Kühlkörper 7 zwischen einer vormontierten paarigen Anordnung der Gehäuse 1 und 2 eingefügt und gleichzeitig die Klammerfeder 10 die Gehäuse übergreifend aufgesetzt wer-Figure 2 shows a partial section of the structure of the electronic assembly, consisting of two housings 1 and 2. A heat sink 7 according to the invention is inserted between the two housings 1 and 2, which - as can be seen from the perspective view from the underside with the circuit board 14 removed - extends to the lower edge and also essentially over the entire length of the housings 1 and 2. This heat sink has a widening attachment on the top, on which the crossbar of the clamp springs 10 rests. A threaded hole 11 is made in this widening attachment, into which a screw 12 is screwed. This screw 12 fixes the top of the housing cover 15 of the outer housing of the device to the heat sink 7. It can be seen that the heat sink 7 is inserted between a pre-assembled paired arrangement of the housings 1 and 2 and at the same time the clamp spring 10 is placed over the housings.
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den kann. Umgekehrt kann in eine so vorbereitete Halterung die Leiterplatte 14 mit den daran vormontierten elektronischen Baugruppen mit den Gehäusen 1 und 2 eingeschoben werden. In jedem Fall sorgen die seitlichen Federschenkel 8 und 9 der Klammerfeder 10 für den notwendigen seitlichen Anpressdruck, um die Seitenwände 5 der beiden Gehäuse 1, 2 an die Flächen des Kühlkörpers 7 anzupressen. Conversely, the circuit board 14 with the electronic components pre-mounted on it with the housings 1 and 2 can be inserted into a holder prepared in this way. In any case, the lateral spring legs 8 and 9 of the clamp spring 10 ensure the necessary lateral contact pressure in order to press the side walls 5 of the two housings 1, 2 onto the surfaces of the heat sink 7.
Die Gehäuse 1 und 2 bestehen aus einem Rahmen 3, z. B. aus einem Blechrahmen oder einem Druckgussrahmen. Die Seitenwände sind in bekannter Weise aus Blech geformt und aufgedrückt. Aus der Unterseite steht - wie das Ausführungsbeispiel in Figur 3 zeigt - eine Steckerreihe 6 hervor, die in eine Lochreihe einer Leiterplatte 14 (Figur 2) eingreift. Die einzelnen Steckerstifte werden dann an Lötstützpunkte der Leiterbahn angelötet.The housings 1 and 2 consist of a frame 3, e.g. a sheet metal frame or a die-cast frame. The side walls are formed from sheet metal in a known manner and pressed on. A row of connectors 6 protrudes from the underside - as the example in Figure 3 shows - which engages in a row of holes in a circuit board 14 (Figure 2). The individual connector pins are then soldered to soldering points on the conductor track.
1 Metallgehäuse1 metal housing
2 Metallgehäuse2 metal housing
3 Gehäuserahmen3 Housing frame
4 äußere Seitenwände
5 innere Seitenwände4 outer side walls
5 inner side walls
6 Kontaktierungsmittel6 Contacting agents
7 Kühlkörper7 Heatsink
8 Seitenschenkel8 side legs
9 Seitenschenkel
10 Klammerfeder9 Side legs
10 Clamp spring
11 Gewindebohrungen11 threaded holes
12 Befestigungsschraube12 Fixing screw
13 wellenförmige Prägung13 wavy embossing
14 Leiterplatte14 Circuit board
15 Gehäuse, Gehäusedeckel15 Housing, housing cover
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Legal Events
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---|---|---|---|
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Effective date: 20030805 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEAR CORPORATION GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: LEAR AUTOMOTIVE ELECTRONICS GMBH, 96317 KRONACH, DE Effective date: 20050308 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20051209 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEAR CORPORATION GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: LEAR CORPORATION GMBH & CO. KG, 65462 GINSHEIM-GUSTAVSBURG, DE Effective date: 20070525 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090126 |
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20110531 |