DE2336878B2

DE2336878B2 - Elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE2336878B2
Application number: DE19732336878
Authority: DE
Inventors: Werner 8461 Schwarzhofen Stoeberl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2336878C3; DE2336878A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, enthaltend ein einen abnehmbaren Deckel aufweisendes, wärmeleitendes Gehäuse mit Trägerplatten, auf

r. denen wärmeerzeugende und/oder wärmeempfindliche, einer Erwärmung ausgesetzte elektrische Bauelemente angeordnet sind, die bei jeder Trägerplatte mit mindestens einer diese ganz oder teilweise bedeckenden, gut wärmeleitenden Abdeckplatte überdeckt sind, welche mittels eines an einem Ende der Abdeckplatte angeordneten, federnden Teiles federnd gegen den abnehmbaren Gehäusedeckel abgestützt ist und mit einem Ende wärmeleitend an dem Gehäusedeckel anliegt.

4". Bei derartigen elektrischen Geräten besteht das Problem, Wärme, insbesondere durch die elektrischen Bauelemente selbst erzeugte Verlustwärme, nach außen abzuführen, um für empfindliche Bauelemente (z. B. Transistoren, Schwingquarze und Dioden) gefährliche

w Übertemperaturen in 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 (DE-OS

r> 19 08 825), 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

M) kostenmäßiger wie auch räumlicher Hinsicht oft zu aufwendig und nicht vertretbar.

Aus der DE-OS 18 03 395 ist eine Baueinheit für Geräte der Fernmeldetechnik bekannt, wobei die Wärme dadurch zu einem Gehäuse abgeleitet wird, daß mit dem Gehäuse verbundene Kühlkörper, insbesondere die Trägerplatten überdeckende Bleche, unabhängig von den Träge?platten mit geringem Abstand zu diesen in den Innenraum des Gehäuses eingeschoben werden.

Bei diesen Geräten ist es schwierig, die 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 i Bauelementen und Kühlkörper klein zu halten. Bei starken mechanischen Beanspruchungen kann die Verwendung getrennter Kühlkörper und getrennter Trägerplatten zu Schwierigkeiten führen, wenn sich beide Teile voneinander entfernen und dann gegenein- ι ο anderschlagen. Außerdem müssen bei der bekannten Anordnung zuerst die Trägerplatten eingeschoben und dann die Kühlkörper eingeführt werden, wobei enge Toleranzen einzuhalten sind.

Ferner ist aus der DE-AS 12 01435 eine weitere ι·ι Baueinheit bekannt, die als Steckbaugruppe ausgebildet ist und aus einer Schalungsplatte und einer mit dieser mechanisch verbundenen Kühlvorrichtung besteht. Hierbei ist die Schaltungsplatte über Scharniere mit einer die wärmeabgebenden Bauteile von geringerer 2« Größe tragenden Kühlplatte verbunden, so daß Schalungsplatte und Kühlplatte eine Einheit bilden. Die Bauteile mit größeren Ausmaßen sind b--i dieser bekannten Baueinheit mit auf der Schaltungsplatte befindlichen Wärmeleitblöcken verbunden, die ihrer- 2=> seits nach dem Zuklappen der Kühlplatte durch Schrauben mit dieser verbunden werden. Die Kühlplatte ist über flexible Leitungen mit der Schaltungsplatte elektrisch verbunden, während diese mit anderen Baugruppen über eine an einer Stirnseite vorgesehene j(i Steckkontaktleiste elektrisch verbindbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Gerät der eingangs genannten Art in besonders wirkungsvoller Weise die Wärme von den wärmeerzeugenden Bauelementen auf den Trägerplat- r> ten zum Gehäuse abzuleiten und dabei die Einführung der Trägerplatten und die Mittel zur Wärmeableitung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abdeckplatte an der Trägerplatte befestigt ist und mit dieser in an sich bekannter Weise eine Einheit bildet, daß als federndes Teil ein federndes Metallband an der Abdeckplatte derart angebracht ist, daß sein anderes Ende direkt oder indirekt wärmeleitend an dem ■»·■> abnehmbaren Gehäusedeckel anliegt, und daß alle in an sich bekannter Weise in Form von Steckern an einer Stirnseite der Trägerplatte angeordneten elektrischen Zuleitungen sowie die mechanischen Befestigungseinrichtungen an derjenigen Stirnseite der Einheit an- vi geordnet sind, die dem t,-\\. dem federnden Metallband ausgebildeten Ende der Abdeckplatte gegenüberliegt. Durch diese Gesamtanordnung ist eine gute Wärmeleitung von den elektrischen Bauelementen über die wärmeleitende Abdeckplatte und das federnde Metall- ·.■■· band zum Gehäuse gewährleistet. Da die Trägerplatte und die Abdeckplatte eine Einheit bilden, ist beim Einstecken dieser Einheit in das Gehäuse auch die Wärmeableitung so weit vorbereitet, daß nur noch der Deckel aufgesetzt werden muß. Da die eingesetzten w> Einheiten auf einer Seite die Anschlüsse und auf der anderen Seite die federnden Metallbänder aufweisen, ist auch eine mechanisch sichere Halterung gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 sind in den Merkmalen der Unteren-Sprüche beschrieben.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes ν Td im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des elektrischen Gerätes mit zwei eingesetzten Baugruppen,

F i g, 2 eine Baugruppe teilweise im Schnitt mit einem Gehäusedeckel von der Schmalseite gesehen,

F i g. 3 eine Seitenansicht von F i g. 2.

In F i g. 1 ist ein Gehäuse 1 im Schnitt dargestellt, welches das im Inneren angebrachte elektrische Gerät thermisch dicht umgibt Das Gehäuse weist einen abnehmbaren Deckel la 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 Trägerplauen 12 enthaltende Steckbaugruppen 2 eingeschoben. Jede Steckbaugruppe 2 ist zumindest an einer Seite mit einer Abdeckplatte 5 versehen, die einen geringen Wärmeübergangswiderstand 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 la an. An der dem Metallband 8 abgekehrten Seite det üteckbaugruppe 2 ist eine Steckverbindung vorgesehen, uie aus einem gehäuseseitigen Steckerteil 3a und einem baugruppenseitigen Steckerteil 3b besteht

Die F i g. 2 und 3 zeigen detailliert eine Steckbaugruppe 2 mu einem Teil des Gehäusedeckels la in zwei verschiedenen Ansichten. Von den auf der Trägerplatte 12 angebrachten elektrischen Bauelementen 13 (z. B. Transistoren, Dioden usw.) wird die Wärme durch ein plastisches wärmeleitfähiges Material 4 oder (wie im oberen Teil dargestellt) durch einen elektrischen Wärmeleiter, z. B. Kontaktfedern 14 zur Abdeckplatte 5 geleitet. Die Kontaktfedern 14 können auf der Abdeckplatte 5 oder auf den Gehäusen der Bauelemente 13 angeschweißt oder gelötet sein oder durch zungenförmige Ausstanzungen aus der Abdeckplatte 5 selbst gebildet werden. Die Abdeckplatte 5 ist an derjenigen Stirnseite, die der am Steckerträger 6 befestigten Steckverbindung 36 gegenüberliegt, L-förmig ausgebildet und überdeckt diese Stirnseite ganz. Am anderen Ende ist die Abdeckplatte 5 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 guter Wärmeleitfähigkeit ro angebracht, daß es mit möglichst großer Fläche an 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 größen Distanzen zwischen Abdeckplatte 5 und Gehäusedeckel Ii bei ausreichendem Federdruck überwunden werden. Am anderen Ende des Metallbandes 8 ist ^ine Metallschiene 9 mit gehäuseseits ebener Oberfläche befestigt, die durch den Federdruck des Metallbandes 8 gegen den Gehäusedeckel la 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 IO und zwei in der Metallschiene 9 nahe den Außenkanten befestigten Buchsen Il in Längsrichtung der Trägerplatte 12 geführt. Zweckmäßigerweise 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 Metallbandes 8 ist vorteilhaft so n 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.

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 abgewandtc Seite der Trägerplatte 12 ist zweckmäßigerweise mit einer Schutzabdeckung 17 versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Elektrisches Gerät, enthaltend ein einen abnehmbaren Deckel aufweisendes, wärmeleitendes Gehäuse mit Trägerplatten, auf denen wärmeerzeugende und/oder wärmeempfindliche, einer Erwärmung ausgesetzte elektrische Bauelemente angeordnet sind, die bei jeder Trägerplatte mit mindestens einer diese ganz oder teilweise bedeckenden, gut wärmeleitenden Abdeckplatte überdeckt sind, welche mittels eines an einem Ende der Abdeckplatte angeordneten, federnden Teiles federnd gegen den ί bnehmbaren Gehäusedeckel abgestützt ist und mit einem Ende wärmeleitend an dem Gehäusedeckel anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) an der Trägerplatte (12) befestigt ist und mit dieser in an sich bekannter Weise eine Einheit bildet, daß als federndes Teil ein federndes Metallband (8) an der Abdeckplatte (5) derart angebracht ist, daß sein anderes Ende direkt oder indirekt wärmeleitend an dem abnehmbaren Gehäusedeckel (Sa) anliegt, und daß alle in an sich bekannter Weise in !Form von Steckern (3a, 3b) an einer Stirnseite der Trägerplatte (12) angeordneten elektrischen Zuleitungen sowie die mechanischen Befestigungseinrichtungen an derjenigen Stirnseite der Einheit angeordnet sind, die dem mit dem federnden Metallband (8) ausgebildeten Ende der Abdeckplatte (5) gegenüberliegt

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (13) mit der Abdeckplatte (5) in an sich bekannter Weise durch einen elastischen Wärmeleiter (14) verbunden sind.

3. Elektrisches Gera/ nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bauelementen (13) und der Abdeckplatte (5) in an sich bekannter Weise ein wärmeleitendes plastisches Material (4) eingebracht ist.

4. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) in an sich bekannter Weise L-förmig ausgebildet ist und eine Stirnseite der Trägerplatte (12) ganz überdeckt.

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.

6. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Metallband (8) schlangenlinienartig gebogen ist.

7. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Metallband (8) aus mehreren Schichten besteht

8. 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 Metallschiene durch den Federdruck am Gehäusedeckel (1) aufliegt

9. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Metallschiene (9) der Breite der Abdeckplatte (5) und die Tiefe der Metallschiene (9) der Tiefe der bestückten Träger-

platte (12) mit Abdeckplatte (5) entspricht

10. Elektrisches Gerät nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet daß das federnde Metallband (8) durch zwei Bolzen (10) und zwei in der Metallschiene (9) nahe den Außenkanten des Metallbandes (8) angebrachten Buchsen (U) in Längsrichtung der Trägerplatte (12) geführt ist

11. Elektrisches Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (10) auf dar Seite der Abdeckplatte (5) mit Gewinden versehen und mit der Abdeckplatte (5) verschraubt sind.

IZ 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

13. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse (1) in an sich bekannter Weise thermisch dicht ausgeführt ist

14. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse (I) in an sich bekannter Weise außen ganz oder teilweise mit Kühlrippen (15) versehen ist