DE2552682A1

DE2552682A1 - Gehaeuse- und kuehlkoerpersystem fuer elektronische schaltungen

Info

Publication number: DE2552682A1
Application number: DE19752552682
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: GAS GES fur ANTRIEBS U STEUER
Current assignee: GAS GES fur ANTRIEBS U STEUER
Priority date: 1975-11-24
Filing date: 1975-11-24
Publication date: 1977-06-02

Description

Gehäuse- und Kühlkörpersystem für
elektronische Schaltungen Elektronische Schaltungen werden häufig auf gedruckten oder geätzten Platinen, z. B. im Europakartenformat und mit einer Steckerleiste versehen, aufgebaut. Bei Schaltungen, in denen höhere Verlustleistungen entstehen, z. B. geregelte Stromversorgungsschaltungen oder Leistungsverstärker ist für entsprechende Wärmeabfuhr zu sorgen um die einwandfreie Funktion der elektrischen Bauelemente zu erhalten.
Weiterhin ist es häufig erwünscht oder erforderlich, daß die in der Schaltung enthaltenen Bauelemente vor mechanischer Beschädigung z. B. beim Transport oder auch beim Betrieb des Systems geschützt werden oder daß auch der unmittelbare Zugriff zu diesen Bau -elementen verhindert oder erschwert wird oder daß diese zum Zweck der elektrischen oder magnetischen Abschirmung in ein Gehäuse gesetzt werden.
Bei manchen Schaltungen gelangen sperrige oder schwere Bauelemente, z. B. Transformatoren oder Drosselspulen zum Einsatz, wodurch die mechanische Festigkeit von gedruckten Schaltungen überfordert wird und die Stabilität durch zusätzliche mechanische Maßnahmen wieder hergestellt werden muß. Dies trifft auch zu für die Aufnahme der Platine und deren Führung, falls diese z. B. in einem sogenannten Kartenmagazin leicht auswechselbar angeordnet werden soll.
Ferner sind Schaltungen im Einsatz, die so umfangreich sind, daß deren Unterbringung auf dem vorgesehenen Standardplatinenformat, z.B. Europakartenformat, aus Platzgründen nicht möglich ist. Hier hat dann der Anwender mehrere Platinen zu verwenden und ist genötigt, die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Platinen zusätzlich herzustellen. Dies erfordert den Aufwand der Anbringung von Steckerleiste und Buchsenleiste für jede austauschbare Platine obwohl grundsätzlich das System, aus mehreren Platinen bestehend, ausgetauscht wird.
Für die Ableitung der in Schaltungen entstehenden Verlustleistung ist es bekannt, Kühlkörper zu verwenden. Hier sind Kühlkörper bekannt, die für die Wärmeableitung eines Bauteils, z.B. eines Transistors, ausgeführt sind.
Diese sind beispielsweise U-förmig gebogen oder die Seitenflächen sind fingerförmig nach oben gebogen. Ferner sind Kühlkörper aus Strangpreßprofilen üblich, auf denen sich ein oder mehrere Bauteile zum Zwecke der Wärmeableitung montieren lassen und die nach Bedar£ abgelängt werden. Auch hier sind zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche diese mit Längs- oder Querrippen ausgestattet.
Zum Schutz von Bauelementen in Schaltungen ist es bekannt, die Schaltung in eine Kassette einzubauen, wodurch mechaniker Schutz, Schutz vor Zugriff und eventuell eine Abschirmwirkung bei Bedarf erreicht werden.# Es ist weiterhin bekannt, daß mehrere, zusammengehörige Schaltplatinen mittels Abstandsbolzen miteinander verschraubt werden und die elektrischen Verbindungen zwischen den zusammengehörenden Platinen durch interne Steck- oder Lötverbindungen hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuse- und Kühlkörpersystems gestattet demgegenüber die Zusammenfassung der Wärmeableitfunktion, der mechanischen Schutz- und der elektrischen- und magnetischen- Abschirmfunktion, der mechanischen Verstärkungsfunktion und der Zusammenfassungsfunktion mehrerer, für ein System erforderlicher Einzelplatinen 1 und 2 zu einem Systembaustein durch die Verwendung von zwei oder mehreren Aufnahmeschienen 3 für die Befestigung von zu kühlenden Bauelementen 5, welche auf einer Platine 1 vorgesehen sind, einem oder mehreren auf diesen Aufnahmeschienen gut wärmeleitend befestigten Blechplatten 4, welche bei Bedarf für den Durchtritt größerer Bauelemente 6 Aussparungen 8 enthalten können und welche bei Bedarf durch gut wärmeleitende Abstandsstücke 7 getrennt, beliebig aufeinander montiert werden können bis die erforderlichen Wärmeableitwerte und die gewünschte mechanische Stabilität durch eine oder mehrere weitere Führungen der Blechplatten in zusätzlichen Führungsschienen eines Aufnahmemagazins erreicht ist, und daß auf die Blechplatten 4 seinerseits wieder Aufnahmeschienen 3 montiert werden können zur Aufnahme von weiteren zu kühlenden Bauelementen 5 von weiteren Platinen 2 und daß die elektrischen Verbindungen der Platinen 1 und 2 durch interne Verbindungen 9 erfolgen, so daß die gesamte Baugruppe über nur einer Steckverbindung 10 mit dem weiteren Teil einer elektrischen Anlage verbunden ist.
Die Ausführung dieses Gehäuse- und Kühlkörpersystems erweist sich als äußerst flexibles, unterschiedlichsten Anforderungen der Praxis gerecht werdendes Baukastensystem.
Für eine Einzelplatine mit relativ geringem Kühlbedarf kann eine Anordnung nach Fig.2 bereits ausreichend sein.
Auf der Platine 1 befinden sich neben dem Bauelement 11 die zu kühlenden Bauelemente 5. Diese werden auf die Aufnahmeschienen 3 montiert, auf welchen die gut wärmeleitende Blechplatte 4, z.B. durch Verschrauben, befestigt wird. Ist neben dem Schutz der Bauteileseite der Platine 1 auch die Lötseite zu schützen, z.B. vor Berührung, so kann entsprechend Fig.3 durch Hinzufügen von Abstandsstücken 7 auf der Platine 1 und Abdecken durch eine Blechplatte 4 dieser Schutz erreicht werden.
Wenn der gemäß Fig.2 erreichte Wärmetransport von den zu kühlenden Bauelementen 5 zur umgebenden Luft zu ungenügend ist, so können auf die gut wärmeleitende Blechplatte 4 in Fig.2 noch weitere zusätzliche gut wärmeleitende Blechplatten 4 entsprechend Fig.4 über gut wärmeleitende Abstandsstücke 7 vorgesehen werden.
Befindet sich gemäß Fig.5 auf der Platine 1 ein Bauelement 6, welches mehr Raum in der Höhe beansprucht, als durch die Aufnahmeschienen 3 vorgesehen ist, so kann die Blechplatte 4 an dieser Stelle einen Durchbruch 8 haben, so daß das Bauelement 6 hindurchragen kann.
Entsprechend Fig.6 besteht die Möglichkeit, die Abstandsstücke als durchgehenden Balken 12 auszubilden oder entsprechend Fig.7 als runde 13, quadratische 14, oder beliebig geformte Einzelteile 15 auszuführen. Die durchgehende Bauform gemäß Fig.6 gestattet es, bei bekannter Einbaulage der Baugruppe die Anordnung der Abstandsstücke so vorzunehmen, daß durch eine Kaminwirkung die Kühlleistung verbessert wird. Ist demgegenüber die Einbaulage der Baugruppe nicht vorhersehbar, so ist die Aufteilung der Abstandsstücke in Einzelteile entsprechend Fig.7 geeigneter, weil hier unabhängig von der Einbaulage eine gute Luftzirkulation ermöglicht wird. Die Ausführungsform der Einzelteile 13, 14 oder 15 richtet sich nach den vorhandenen Bezugs- oder Fertigungsmöglichkeiten und ist weitgehendst ohne Einfluß auf die Funktion.
Ist eine Baugruppe durch das Hinzufügen von schweren Teilen, wie z.B. Transformatoren, so schwer geworden, daß die Führung durch die Platine, die im allgemeinen in dafür vorgesehenen Führungen gehalten wird, nicht mehr ausreicht, so kann eine entsprechend gestaltete Blechplatte eine zusätzliche Führungsfunktion übernehmen.
In Fig.8 ist dieser Fall aufgezeigt. Die Platine 1 läuft in den Führungsschienen 16. Das schwere Bauelement 17 verlangt eine zusätzliche Führung der Baugruppe. Die Blechplatte 4 ist dementsprechend so gestaltet, daß sie in weiteren Führungsschienen 18 läuft und somit einen Teil der mechanischen Befestigung übernimmt.
Die Ausführung der Aufnahmeschienen 3 kann neben rechteckigem Querschnitt auch L- oder T-förmig sein. Die L- oder T-förmige Ausführung wird dabei so eingesetzt, daß an einem Schenkel das zu kühlende Bauelement befestigt wird, am ande.ren, rechtwinklig dazustehenden Schenkel oder dem Querstück des T die gut wärmeleitende Blechplatte montiert wird. Dies hat den Vorteil, daß die Bauteilefläche der Platine durch die L- oder T-Ausführung nicht unnötig in Anspruch genommen wird, was bei der Rechteckausführung aus befestigungstechnischen Gründen erforderlich ist; andererseits aber doch ein guter Wärmekontakt zur Blechplatte hergestellt wird durch die große gemeinsame Fläche zwischen Blechplatte und Aufnahmeschiene.
In Fig.9 ist die Aufnahmeschiene in L-Profilausführung 19 dargestellt; in Fig.10 in T-Profilausführung 20.
Die Aufnahmeschienen, die Blechplatten, und die Abstandsstücke werden für den Zweck der guten Wärmeableitung vornehmlich aus Aluminium, welches nach der Bearbeitung schwarz eloxiert wird, hergestellt. Zum elektrischen Abschirmen ist auf guten elektrischen Kontakt zwischen den Teilen, z.B. durch Einlegen von Zahnscheiben zu achten.
Für die zusätzliche magnetische Abschirmung besteht die Möglichkeit, die Blechplatten und Einzelteile magnetisch leitend zu galvanisieren, z.B. durch eine Vernicklung.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1.l Gehäuse- und Kühlkörpersystem für elektronische Schaltungen, das sowohl eine Wärmeableitfunktion, eine mechanische Schutzfunktion, eine elektrische und magnetische Abschirmfunktion, eine mechanische Verstärkungsfunktion, eine Zusammenfussungsfunktion mehrer, für ein System erforderlicher Einzelplatinen zu einem Systembaustein ermöglicht durch Verwendung weniger, standardisierter Einzelteile, dadurch gekennzeichnet, daß 2 oder mehrere Aufnahmeschienen 3 für die Befestigung von zu kühlenden Bauelementen 5 vorgesehen sind, welche auf einer Platine 1 vorgesehen sind, einem oder mehreren auf diesen Aufnahmeschienen 3 gut wärmeleitend befestigten Blechplatten 4, welche bei Bedarf für den Durchtritt größerer Bauelemente 6 Aussparungen 8 enthalten können und welche bei Bedarf durch gut wärmeleitende Abstandsstücke 7 getrennt, beliebig aufeinander montiert werden können, bis die erforderlichen Wärme ab leitwerte und die gewünschte mechanische Stabilität durch eine oder mehrere zusätzliche Führungen der Blechplatten in zusätzlichen Führungsschienen eines Aufnahmemagazins erreicht ist und daß auf die Blechplatten seinerseits wieder Aufnahmeschienen 3 montiert werden können zur Aufnahme von weiteren zu kühlenden Bauelementen 5 von weiteren Platinen 2 und daß die elektrischen Verbindungen der Platine 1 und der weiteren Platinen 2 durch interne Verbindungen 9 erfolgen, so daß die gesamte Baugruppe über nur einen Steckverbinder 10 mit dem weiteren Teil einer elektrischen Anlage verbunden ist.
2. Anprdnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufnahmeschienen 3 vorgesehen sind zur Aufnahme von zu kühlenden Bauelementen 5 und eine die beiden Aufnahmeschienen 3 verbindende gut wärmeleitende Blechplatte 4 vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatte 4 durchbrochen ist durch eine Aussparung 8, durch welche den Abstand der Aufnahmeschiene 3 überragende Bauelemente 6 hindurchragen können.
4. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den nach Anspruch 2 und/oder 3 vorgesehenen Maßnahmen noch eine weitere Blechplatte 4 über Abstandsstücke 7 auf der Lötseite der Platine vorgesehen wird.
5. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den nach Anspruch 2 vorgesehenen Maßnahmen weitere gut wärmeleitende Blechplatten 4 vorgesehen sind, welche jeweils über Abstandsstücke 7 auf die nach Anspruch 2 vorgesehene gut wärmeleitende Blechplatte 4 aufgesetzt werden.
6. Anordnung nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke 7 balkenförmige Metallstücke 12 sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke 7 runde (13), quadratische (14) oder beliebig andersgeformte Einzelteile (15) sind.
8. Anordnung nach den vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatte 4 in einer zusätzlichen Führungsschiene 18 eines Aufnahmemagazins geführt wird.
9. Anordnung nach den vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeschienen3 L-förmig (19) ausgeführt sind.
10. Anordnung nach den vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeschienen 3 T-förmig (20) ausgeführt sind.
11. Anordnung nach den vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeschienen 3, die Blechplatten 4 und die Abstandsstücke 7 aus schwarz eloxiertem Aluminium bestehen.
12. Anordnung nach den vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeschienen 3, die Blechplatten 4 und die Abstandsstücke 7 aus magnetisch leitendem galvanisiertem Material bestehen.