DE2336878A1 - Elektrisches geraet mit mitteln zur waermeableitung - Google Patents

Elektrisches geraet mit mitteln zur waermeableitung

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DE2336878A1 DE19732336878 DE2336878A DE2336878A1 DE 2336878 A1 DE2336878 A1 DE 2336878A1 DE 19732336878 DE19732336878 DE 19732336878 DE 2336878 A DE2336878 A DE 2336878A DE 2336878 A1 DE2336878 A1 DE 2336878A1
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Description

Elektrisches Gerät mit Mitteln zur Wärmeableitung.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, enthaltend ein wärmeleitendes Gehäuse mit darin auf Trägerplatten angeordneten wärmeerzeugenden und/oder wärmeempfindlichen elektrischen Bauelementen, die einer Erwärmung ausgesetzt sind sowie Mittel, die der Wärmeableitung zum Gehäuse dienen.
Bei derartigen elektrischen Geräten besteht das Problem, Y/ärme, insbesondere durch die elektrischen Bauelemente selbst erzeugte Verlustwärme, nach außen abzuführen, um für empfindliche Bauelemente (z.B. Transistoren. Schwingquarze und Dioden) gefährliche Übertemperaturen zu vermeiden. Dieses Problem wird dadurch verschärft, daß durch die meist vorhandene räumlich dichte Anordnung der Trägerplatten eine natürliche Wärmeabfuhr erschwert ist.
Es sind nun elektrische Geräte bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 908 825)» bei denen dieses Problem dadurch gelöst wird, daß die Wärmeabfuhr durch gasförmige Kühlmedien erfolgt, die mittels eines Leitungssystems an die wärmeerzeugenden elektrischen Bauelemente herangeführt werden. Diese Anordnungen sind aber in kostenmäßiger wie auch räumlicher Hinsicht oft zu aufwendig und nicht vertretbar.
Weiterhin sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 803 395 Geräte der Fernmeldetechnik bekannt, bei denen die Y/ärme dadurch zum Gehäuse abgeleitet wird, daß mit dem Gehäuse verbundene Kühlkörper, insbesondere die Trägerplatten überdeckende Bleche, unabhänig von den Trägerplatten mit geringem Abstand zu diesen in den Innenraum des Gehäuses eingeschoben werden. Diese Geräte haben den Nachteil, daß es schwierig ist, die
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Kühlkörper zwischen den Trägerplatten ins Gehäuse einzuschieben, ohne die Bauelemente auf den Trägerplatten zu beschädigen. Andererseits sind besondere Maßnahmen erforderlich, um den bestehenden Luftspalt zwischen Bauelementen und Kühlkörper klein zu halten. Der verbleibende Luftspalt stellt auch einen gewissen Wärmeübergangswiderstand dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise die Y/ärme von den wärmeerzeugenden Bauelementen auf den Trägerplatten zum Gehäuse abzuleiten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß an jeder Trägerplatte mindestens eine diese ganz oder teilweise bedeckende j gut wärmeleitende Abdeckplatte befestigt ist, daß an einem Ende der Abdeckplatte ein federndes Metallband angebracht ist, daß das andere Ende des federnden Metallbandes direkt oder indirekt wärmeleitend an dem Gehäuse anliegt. Durch diese Gesamtanordnung ist eine gute Wärmeleitung von den elektrischen Bauelementen über die wärmeleitende Abdeckplatte und das federnde Metallband zum Gehäuse gewährleistet.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird die Wärme von den elektrischen Bauteilen durch einen elastischen Wärmeleiter, z.B. durch metallische Wärmeleitfedern, und gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch ein plastisches, wärmeleitfähiges Material zur Abdeckplatte geleitet. Weil diese Anordnung einen wesentlich höheren Y/ärmeleitwert darstellt, ist eine fast vollständige Y/ärmeableitung von den Bauelementen zur Abdeckplatte möglich.
Bei einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ii3t die Abdeckplatte L-förmig ausgebildet und überdeckt ganz die Stirnseite der Baugruppe, dif/der Stirnseite mit den elektrischen Anschlüssen gegenüberliegt. Die Befestigung des federn-
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den Metallbandes an dem die Stirnseite überdeckenden Teil der Abdeckplatte iot in räumlicher Hinsicht besonders günstig, weil die Bautiefe der Baugruppe mit Abdeckplatte nicht durch mechanische Befestigungsvorrichtungen vergrößert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Abdeckplatte so gestaltet sein, daß diese neben der Wärmeableitung auch der Hochfrequenzabschirmung dient. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zum Y/ärmetransport vom Inneren des elektrischen Gerätes zum Gehäuse geschaffen.
Eine besonders günstige Ausbildung der Erfindung liegt dann vor, wenn die Trägerplatte mit den darauf angeordneten elektrischen Bauelementen als eine ins Gehäuse schieb- oder steckbare Einheit ausgebildet ist und alle elektrischen Zuleitungen sowie mechanische Befestigungen auf einer Stirnseite dieser Einheit angeordnet sind, wogegen das federnde Metallband an dem Ende der Abdeckplatte befestigt ist, das der Stirnseite mit den elektrischen Zuleitungen gegenüber liegt. Dadurch sind die elektrischen Zuleitungen und mechanischen Befestigungen gut von dem wärmeabführenden Metallband getrennt. Außerdem unterstützt der Pederdruck des Metallbandes z.B. bei Steckverbindungen den guten Sitz der Baugruppe.
Im folgenden werden weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen?
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des elektrischen Gerätes mit zwei eingesetzten Baugruppen,
Fig. 2 eine Baugruppe teilweise im Schnitt mit einem Gehäusedeckelteil von der Schmalseite gesehen,
Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 im Schnitt dargestellt, das das
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im Inneren angebrachte elektrische Gerät thermisch dicht umgibt. Bas Gehäuse weist einen abnehmbaren Deckel 1a auf, der an seiner Außenseite mit Kühlrippen 15 versehen ist. Dadurch kann die Wärme besser an die Umgebungsluft abgegeben werden. In das Gehäuse 1 sind Trägerplatten 12 enthaltende Steckbaugruppen 2 eingeschoben. Jede Steckbaugruppe 2 ist zumindest an einer Seite mit einer Abdeckplatte 5 versehen, die einen geringen Wärmeübergangswxderstand für die auf der Steckbaugruppe angebrachten Bauelemente 13 aufweist. An der Abdeckplatte 5 ist ein federndes Metallband 8 befestigt und liegt elastisch und mit geringem Wärmeübergangswiderstand am Gehäusedeckel 1a an. An der dem Metallband 8 abgekehrten Seite der Steckbaufruppe 2 ist eine Steckverbindung vorgesehen, die aus einem gehäuseseitigen Steckerteil 3a und einem baugruppenseitigen Stecierteil 3b besteht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen detailliert eine Steckbaugruppe 2 mit einem Teil des Gehäusedeckels 1a in zwei verschiedeen Ansichten. Von den auf der Trägerplatte 12 angebrachten elektrischen Bauelementen 13 (z.B. Transistoren, Dioden usw.) wird die Wärme durch ein plastisches wärmeleitfahiges Material 4 oder (wie im oberen Teil dargestellt) durch einen elektrischen Wärmeleiter, z.B. Kontaktfedern 14 zur Abdeckplatte 5 geleitet. Die Kontaktfedern H können auf der Abdeckplatte 5 oder auf den Gehäusen der Bauelemente 13 angeschweißt oder gelötet sein oder durch zungenförmige Ausstanzungen aus der Abdeckplatte selbst gebildet werden. Die Abdeckplatte 5 ist an derjenigen Stirnseite, die der am Steckerträger 6 befestigten Steckverbindung 3b gegenüberliegt, L-förmig ausgebildet und überdeckt diese Stirnseite ganz. Am anderen Ende ist die Abdeckplatte z.B. durch eine Schraube 16 fest mit der Trägerplatte 12 verbunden.
An der Stirnseite der Abdeckplatte 5 ist mittels einer Befestigungsschiene 7 das federnde Metallband 8 mit ausreichend
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guter Wärmeleitfähigkeit so angebracht, daß es mit möglichst großer Fläche «η der Stirnseite der Abdeckplatte 5 anliegt. Das federnde Metallband 8 besteht zweckmäßigerweise aus mehreren Schichten und ist schlangenlinienartig gebogen. Einerseits wird dadurch bei gleichbleibendem Materialaufwand eine höhere Elastizität über eine längere Zeit erreicht,und andererseits können mit dem Metallband 8 größere Distanzen zwischen Abdeckplatte 5 und Gehäusedeckella bei ausreichendem Federdruck überwunden werden. Am anderen Ende des Metallbandes 8 ist eine Metallschiene 9 mit gehäuseseits ebener Oberfläche befestigt, die durch den Federdruck des Metallbandes 8 gegen den Gehäusedeckel 1a gepreßt wird.
Die Breite der Metallschiene 9 entspricht zweckmäßig der Breite der Abdeckplatte 5 und die Tiefe der Metallschiene 9 entspricht vorteilhaft etwa der Tiefe der Baugruppe 2 mit Abdeckplatte 5· Durch die Verwendung dieser Metallschiene 9 wird ein besonders gutes Anliegen und damit ein guter Wärmeübergang von Metallband 8 zum Gehäuse 1 erreicht, ohne daß der Raumbedarf der Baugruppe in Breite oder Tiefe zu stark zunimmt.
Das federnde Metallband 8 wird durch zwei Bolzen 10 und zwei in der Metallschiene 9 nahe den Außenkanten befestigten Buchsen 11 in Längsrichtung der Trägerplatte 12 geführt. Zweckmäßigerweisje sind die Bolzen 10 an der der Steckbaugruppe zugewandten Seite mit Gewinden versehen und mit der Abdeckplatte 5 verschraubt und dienen somit auch der Befestigung der Befestigungsschiene 7 des Metallbandes 8 und der Metallschiene 9 an der Abdeckplatte 5·
Die Breite des Metallbandee 8 ist vorteilhaft so gewählt, daß es sich über einen möglichst großen Teil der Breite der Trägerplatte 12 erstreckt, die Biegetiefe des Metallbandes 8 entspricht der Tiefe der Baugruppe 2 mit der Abdeckplatte 5·
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Durch, die Wahl dieser Abmessungen wird "bezüglich der Biegetiefe maximale Elastizität der Feder, bezüglich der Breite eine möglichst große Wärmeabfuhr erreicht.
Auf der den wärmeempfindlichen oder wärmeerzeugenden Bauelementen 13 abgewandten Seite der Trägerplatte 12 können entweder wärmeunempfindliche Bauelemente angebracht werden oder diese Seite dient der elektrischen Verbindung der Bauelemente 13, vorzugsweise durch gedruckte Leiterbahnen. Die den Bauelementen 13 abgewandte Seite der Trägerplatte 12 ist zweckmäßigerweise mit einer Schutzabdeckung 17 versehen.
17 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (17)

  1. Patentansprüche .
    .) Elektrisches Gerät, enthaltend ein wärmeleitendes Gehäuse mit darin auf Trägerplatten angeordneten wärmeerzeugenden und/oder wärmeempfindliehen elektrischen Bauelementen, die einer Erwärmung ausgesetzt sind sowie Mittel, die der Wärmeableitung zum Gehäuse dienen, dadurch g e kennze lehnet , daß an jeder Trägerplatte (12) mindestens eine diese ganz oder teilweise bedeckende, gut wärmeleitende Abdeckplatte (5) befestigt ist, daß an einem Ende der Abdeckplatte (5) ein federndes Metallband (8) angebracht ist,/daß das andere Ende des federnden Metall— bandes (8) direkt oder indirekt wärmeleitend an dem Gehäuse (1) anliegt.
  2. 2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1,dadurch g e kennzei chnet , daß die Bauelemente (13) mit der Abdeckplatte (5) durch einen elastischen Wärmeleiter (14) verbunden sind.
  3. 3· Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet , daß zwischen den Bauelementen (13) und der Abdeckplatte (5) ein wärmeleitendes plastisches Material (4) eingebracht ist.
  4. 4· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) L-förmig ausgebildet ist und eine Stirnseite der Trägerplatte (12) ganz, tiberdeckt.
  5. 5· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) so ausgebildet ist, daß die überdeckten elektrischen Bauelemente (13) hochfrequenzdicht nach außen abgeschirmt sind. ;.
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  6. 6. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) die wärmeerzeugenden und/oder wärmeempfindlichen elektrischen Bauelemente (13) überdeckt.
  7. 7· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Metallband (8) schlangenlinienartig gebogen ist.
  8. 8. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Metallband (8) aus mehreren Schichten besteht.
  9. 9· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Gehäuse (1) zugewandte Ende des Metallbandes (8) mit einer gut wärmeleitenden Metallschiene (9) mit gehäuseseits ebener Oberfläche mechanisch verbunden ist, und daß diese Metallsohle ne durch den Pe der druck", am Gehäuse de ekel (1) aufliegt.
  10. 10. Elektrisches Gerät nach Anspruch 9» da du roh gekennzeichnet , daß die Breite der Metallschiene (9) der Breite der Abdeckplatte (5) und die Tiefe der Metallschiene (9) der Tiefe der bestückten Trägerplatte (12) mit Abdeckplatte (5) entspricht.
  11. 11. Elektrisches Gerät nach den Ansprüchen 9 und 10,
    dad u r e h g e k e η η ζ eic h η e t , daß das federnde Metallband (8) durch zwei Bolzen (10) und zwei in der Metallschiene (9) nahe den Außenkanten des Metall— bandes (8) angebrachten Buchsen (11) in Längsrichtung der Trägerplatte (12) geführt ist.
  12. 12. Elektrisches Gerät nach Anspruch 11, d a dür 0 h · ..g e kennzeichnet, daß die Bolzen (10) auf der Sei-
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    te der Abdeckplatte (5) mit Gewinden versehen und mit der Abdeckplatte (5) verschraubt sind.
  13. 13. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Metallband (8) eine Breite aufweist, die etwas geringer als die der Abdeckplatte (5) ist und eine Biegetiefe hat, die etwa der Tiefe der Trägerplatte (12) mit den darauf angeordneten Bauelementen (13) und der Abdeckplatte (5) entspricht.
  14. 14· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) thermisch dicht ausgeführt ist.
  15. 15· Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen abnehmbaren Deckel (1a) aufweist und das federnde Metallband (8) an diesem Deckel anliegt.
  16. 16. Elektrisches Gerät naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerplatte mit den darauf angeordneten elektrischen Bauelementen als eine ins Gehäuse schieb- oder steckbare Einheit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß alle elektrischen Zuleitungen sowie mechanische Befestigungseinrichtungen an einer Stirnseite dieser Einheit angeordnet sind und daß das federnde Metallband (8) an dem Ende der Abdeckplatte (5) befestigt ist, das der Stirnseite mit den elektrischen und mechanischen Anschlüssen gegenüberliegt.
  17. 17. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) außen ganz oder teilweise mit Kühlrippen (15) versehen ist.
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