DE2713850C2 - Montageschiene zur Führung und Halterung von mit einer Schaltung bedruckten Leiterplatten - Google Patents

Description

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terplatten mittels Montageschienen angebracht sind; von Federhärte Er ist aus einem relativ dünnen Blech

F i g. 2 eine Explosionsdarstellung einer zur Wärme- aus metallischem Material ausgestanzt und ausgeformt

ableitung geeigneten Montageschiene; Die Dicke des Bleches ist geringer als die Dicke des

Fig.3 eine Stirnansicht einer alternativen Ausfüh- Wärmeableitstegs 36 und der anderen Teile des Schierungsform, bei der mehrere Montageschienen auf einem 5 nenkörpers 24. Der Tragkörper 40 weist einander ge · metallenen Tragteü angebracht sind; genüberliegende, auskragende Federfinger 42 an U-för-

F i g. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Effektivität migen Stüt wänden 44 auf. Der Tragkörper 40 ist zwi-

der Wärmeableitung einer Montageschiene, in welchem sehen den Stützwänden 44 bei 46 aufgebogen, um dem

die Temperaturerhöhung in" C über der Raumtempera- Tragkörper 40 zusätzliche Längssteifigkeit zu geben,

tür von angenommenen 25° C in bezug zur Verhistlei- io Die Höhe jedes Federfingers 42 ist geringer als die Ge-

stung in Watt aufgetragen ist; und samthöhe der Stützwände 44, um zusätzliches Material

Fig.4A den Versu^hsaufbau für die in Fig.4 aufge- zur Bildung der Aufbiegungen 46 zu schaffen. In der

tragenen Ergebnisse. Basis des Tragkörpers 40 können Öffnungen 48 vorge-

Nach F i g. 1 werden mehrere metallische, mit einer sehen sein. Schaltung bedruckten Leiterplatten 10 durch Montage- 15 Die Tragkörper 40 werden gleitverschieblich inner-

schienen 20 gehalten, welche ihrerseits an metallischen halb des Umfangs der Montageschienen 20 aufgenom-

Platten 22 befestigt sind, die einen Teil eines Gehäuses men. Nach F i g. 1 ist einer von jedem Paar der einander

bilden. Jede Leiterplatte 10 umfaßt ein Metallsubstrat gegenüberliegenden Federfinger 42 innerhalb eines um-

12, welches an seinen gegenüberliegenden Oberflächen gekehrten U-förmigen Kanals angeordnet, welcher

mit einer dünnen Kunststoffplatte 14,16 beschichtet ist 20 durch den Wärmeableitsteg 36 und dem zugeordneten

Die Leiterplatten 10 haben eine übliche rechtwinklige U-Schenkel 28 gebildet wird, während;.< .!er gegenüber- Gestalt Die einander gegenüberliegenden Kanten Ii liegende Federfinger 42 direkt gegen &c Kante 11 der

der Leiterplatten 10 stehen in Eingriff mit den Montage- eingesetzten Leiterplatte 10 anliegt, um die metallische

schienen 20. Die dünnen Kunststoff platten 14, 16 er- Kante 11 in innigen Kontakt mit dem Wärmeableitsteg

strecken sich jeweils über die Oberfläche des Metallsub- 25 36 zu drücken. Der enge Eingriff der metallischen Kante

strats 12 und bedecken dieses außer an den einander 11 der Leiterplatte 10 mit dem Wärmeableitsteg 36 bil-

gegenüberliegenden Kanten 11, welche von den Monta- det einen Wärmepfad für die Verlustwärme, welche in

geschienen 20 ergriffen werden. Auf einer oder beiden der Leiterplatte 10 erzeugt wird, über den Wärmeableit-

Oberflächen der beschichteten Leiterplatten 10 befin- steg 36 und den Schienenkörper 24 zu der Metallplatte

den sich Bleileitungen oder andere elektronische Schal- 30 22 des Gehäuses. Da der Federfinger 42, wslcher mit der

tungen und elektrische Bauteile 18. Die Montageschie- gegenüberliegenden Seite der Kante 11 des Metallsub-

nen 20 können an den Metallplatten 22 des Gehäuses strates 12 im Eingriff steht, eine geringere Masse hat als

durch geeignete Mittel, wie Nieten, Schrauben und an- der Wärmeableitsteg 36, da die Federfinger 42 mit der

dere ähnliche Befestigungseinrichtungen befestigt sein. Kante 11 der Leiterplatte 10 nur im Abstand voneinan-

Sie erstrecken sich über die gesamte Länge der Leiter- 35 der im Eingriff stehen, während der Wärmeableitsteg 36

platten 10 und halten diese mit einem starren Eingriff in innigem Kontakt im wesentlichen längs der gesamten

auch bei Stößen und Vibrationen. Die einander gegen- Länge der Kante 1! der Leiterplatte 10 mit dieser ist

überliegenden Kanten der Metallsubstrate 12 stehen in und da die vertikale Höhe des Wärmeableitsteges 36

innigem Kontakt mit den wärmeleitfähigen Teilen der größer als die im innigen Kontakt mit der Kanto 11

Montageschienen 20, wodurch ein Wärmeleitungspfad 40 befindlichen Teile der Federfinger 42 ist. verläuft der

zum Abführen der durch die elektrischen Bauteile 18 auf Wärmeleitungspfad durch den Wärmeableitsteg 36. Der

den Leiterplatten 10 erzeugten Wärme hergestellt ist Betrag, der pro Sekunde geleiteten Wärme ist direkt

Nach F i g. 2 umfaßt jede Montageschiene 23 im we- proportional zur Fläche, durch welche Wärme fließen

sentlichen einen länglichen, allgemein U-förmigen kann.

Schienenkörper 24. welcher zur Aufnahme eines Trag- 45 F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem

körpers 40 ausgebildet ist, der mit den Leiterplatten 10 eine Befestigungseinrichtung 50 als einstücKiges Sti-ang-

in Eingriff steht Der Schienenkörper 24 hat im wesentli- preßprofil aus Aluminium mit einer gemeinsamen Platte

c'nen U-förmigen Querschnitt mit einer Basis 26 und von 52 eine Mehrzahl von U-förmigen Schienenkörpern 54

diesen hochragenden U-Schenkeln 28,30. Von den frei- aufweist, die eine ähnliche Konstruktion wie die Schie-

en Enden der U-Schenke! 28, 30 erstrecken sich nach 50 nenkörper 24 haben. Jeder Schienenkörper 54 nimmt

innen gerichteten Flansche 32,34, welche einen ausrei- einen Tragkörper 56 auf, welcher in seiner Konstruktion

chenden Abstand voneinander für den Durchtritt der dem Tragkörper 40 ähnlich ist Die Befestigungseinrich-

Kanten 11 der Leiterplatten 10 haben. Der Schienen- tung 50 kann fertig an einem Gehäuse befestigt werden

körper 24 besteht aus wärmeleitfähigem Material, wie und nirrn* eine Mehrzahl von Leiterplatten 10 auf. Sie

beispielsweise Aluminium, welches zu der gewünschten 55 funktioniert auf dieselbe Art wie die einzelnen Monta-

Gestalt stranggepreßt werden kann. geschienen 20. Alteixwtiv kann die Befestiguiigseinrich- Von einem Flansch 32 der nach innen gerichteten tung 50 gebildet werden durch starres Befestigen einer Flansche 32,34 ragt ein wärmeleitfähiger Steg 35 nach Mehrzahl von Montageschienen 20 an einer einzigen

unten, welcher sich im wesentlichen parallel zu den U- Platte, welche eine gemeinsame Basis bildet. Die Monta-

Schenkeln 28, 30 in Richtung auf die Basis 26 zu er- 60 geschienen 20 können dabei durch Schweißen. Nieten,

streckt. Die Höhe des Wärmeableitstegs 36 liegt in der Kleben oder durch geeignete Befestigungsmittel befe-

Größenordnung von zwei Drittel der Höhe der U- stigtsein. Schenkel 28,30. Die Einzelteile des Schienenkörpers 24 F i g. 4 veranschaulicht in einem Diagramm die Effek-

sind gleich dick und bilden eine ausreichende Masse, um tivität der Montageschienen 20 bei der Wärmeableitung

eine wirksame Wärmeableitung von den Metallsubstra- 65 in einem Versuch. In dem Diagramm gemäß F i g. 4 ist

ten 12 weg zu gewärrleisten. Der Tragkörper 40 hat die Temperaturerhöhung in Grad Celsius über der Um-

ebenfalls allgemein U-förmige Gestalt und besteht aus gebungstemperatur (25°C) gegen die Verlustleistung in

Berylliumkupfer, Phosphoi4>ronze oder rostfreiem Stahl Watt aufgetragen. Wie in F i g. 4A gezeigt, umfaßte der

Versuchsaufbau eine Anordnung, bei welcher eine Wärmequelle an einer Aluminiumplatte angeordnet wurde, deren eines Ende mit einer Montageschiene 20 in Eingriff stand. Die Montageschiene 20 war ihrerseits an einem kalten Rahmen 21 befestigt. Temperaturmessungen wurden an den Punkten A und B gemäß F i g. 4A durchgeführt. Die Ergebnisse des Versuchs wurden in Form der drei Kurven X, Yund Z in F i g. 4 aufgetragen.

Die Kurve Xgehört zu dem Versuch, bei welchem die Platte mit der Wärmequelle in unbewegter Luft hing und die Temperaturerhöhung im Punkt A als Funktion der Verlustwärme aufgetragen wurde. Wie in F i g. 4 festgehalten, steigt bei Erhöhung der Verlustleistung von 0 bis 40 Watt die Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur im Punkt A an der Platte von 0 bis is ungefähr 90°C. Die Kurve Yzeigt die Versuchsergebnisse, als die Platte in der Montageschiene 20 angebracht war, wobei die Temperaturerhöhung im Punkt A gemessen, wurde-. Hier steigt bei Erhöhung der Verlustleistung von 0 bis 40 Watt die Temperatur nur von 0 bis ungefähr 28° C. Die Kurve Z zeigt die Temperaturerhöhung der Montageschiene 20 selber im Punkt B, wobei die Platte in der Montageschiene 20 angebracht war.

Wie aus einem bloßen Vergleich der Kurven X und Y bei einer Verlustleistung von 40 Watt leicht ersichtlich 25 ist, wird die Wärmeableitung von innerhalb der Platte durch Verlustleistung erzeugter Wärme um ungefähr 300% gesteigert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 30

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Claims (7)

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Die Erfindung betrifft eine Montageschiene zur Füh-

Patentansprüche: rung und Halterung von mit einer Schaltung bedruckten

Leiterplatten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange-1. Montageschiene, die zur Führung und Halte- gebenen Gattung.

rung von mit einer Schaltung bedruckten Leiterplat- 5 Bei einer bekannten Montageschiene dieser Art ten (10) dient, mit einem langgestreckten, starren, (US-PS 39 50 057) kontaktieren die einander gegenüber U-förmigen Schienenkörper (24; 54) aus Metall, an angeordneten Federfinger beide die auf sie zugerichtedessen freie»-Enden der U-Schenkel (28, 30) nach ten Kanten einer eingesetzten Leiterplatte,
innen gerichtete, zwischen sich Durchgangsraum für Führungs- und Halteeinrichtungen für mit einer

eine Leiterplatte (10) belassende Flansche (32, 34) io Schaltung bedruckte Leiterplatten bekannt (US-PS angeordnet sind und der an metallenen Tragteilen 36 31 325 und 38 45 359) bei denen durch Verlustlei-(22; 52) eines Gehäuses anbringbar ist, und mit einer stung erzeugte Wärme direkt von den Leiterplatten zu Vielzahl von auf der Innenseite der U-Schenkel (28, den Führungsprofilen dieser Einrichtungen abgeleitet 30) einander gegenüber angeordneter, kragarmartig wird.

ausgebildeter, elastisch in Richtung zum Leiterplat- 1> Aufgabe der Erfindung ist es, eine Montageschiene tenraum vorgespannter Federfinger (42), die auf ei- der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen nem eigenen U-fönnigen Tragkörper (40; 56) ausge- Gattung derart weiterzubilden, daß unter Verzicht auf bildet sind, der in den Schienenkörper (24; 54) gleit- kompliziertere konstruktive Maßnahmen und auf zuverschieblich eingesetzt und mit den freien Enden sätzliche Materialien eine optimale Ableitung von Wärseiner Schenkel (44) hinter den Flanschen (32,34) des 20 me von den Leiterplatten selbst in geschlossenen Ge-U-förmigr ι Schienenkörpers (24; 54) abgestützt ist, hausen gewährleistet ist

dadurch gekennzeichnet, daß der Schie- Bei einer alternativen Ausführungsform der bekann-

nenkörper (24; 54) an dem freien Ende eines Flan- ten gattungsgemäßen Montageschiene sind auf jeder sches (38) einen nach innen parallel zu seinen U- der beiden Innenseiten des Schienenkörpers sowohl an Schenkeln (28,30) gerichteten, durchgehenden War- 25 den freien Flanschenden nach innen parallel zu den U-meableitsteg (36) aufweist der zwischen sich und Schenkeln gerichtete Führungskanten als auch in einer dem zugeordneten U-Schenkel (28) eine durchge- Ebene mit diesen am U-Steg angebrachte Führungskanhende Führungskammer bildet, in die die auf seiner ten vorgesehen, die auf jeder Seite zwischen sich eine Seite gelegenen Federfinger (42) des Tragkörpers Führungskammer bilden. Alle Führungskanten sind da-(40; 56) mit einer angepaßt ausgebildeten Führungs- 30 bei so kurz ausgebildet, daß auf jeder Seite ein durchgekante gleitbar eingesetzt sind, und der auf seiner von hender Führungsschlitz entsteht, durch die die Federfinder Führuii^skammer abgelegenen Seite eine zur ger hindurchgreifen, die auf einzelnen Tragkörpern aus-Leiterplattenkante {* 1) ger-jhtete, durchgehende gebildet sind, welche mit angepaßt ausgebildeten Füh-Wärmekontaktfläche bUdet, gegen die die Leiter- rungskanten in eine der Führungskammern gleitbar einplattenkante (11) von de« gegenüberliegenden Fe- 35 gesetzt sind,
derfingern (42) gedrückt wird. Die Erfindung befaßt sich jedoch mit einer Montage-

2. montageschiene nach Anspruch 1, dadurch ge- schiene, bei der nicht nur der Schienenkörper sondern kennzeichnet, daß die Leiterplatten (10) ein mit auch ein durchgehender Tragkörper für die Federfmger Kunststoff beschichtetes Metallsubstrat (12) aufwei- U-förmig ausgebildet ist Es ist jedoch aus konstruktiven sen, das an seiner zum Wärmeableitsteg gerichteten 40 Gründen nicht möglich, die Merkn-.&le der alternativen Kante (11) unbeschichtet ist Ausführungsform auf die gattungsgemäße Ausfüh-

3. Montageschiene nach Anspruch 1 oder 2, da- rungsform der bekannten gattungsgemäßen Montagedurch gekennzeichnet daß der Schienenkörper (24; schiene zu übertragen und umgekehrt Denn ein U-för-54) aus stranggepreßtem Aluminium einstückig her- mig ausgebildeter Tragkörper gemäß der gattungsgegestellt ist 45 mäßen Ausführungsform läßt sich nicht in einen Schie-

4. Montageschiene nach einem der vorhergehen- nenkörper der alternativen Ausführungsform mit geden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die genüberliegenden Führungskammern einsetzen, wäh-Wandteile (26, 28, 30, 32, 36) des Schienenkörpers rend auf einzelnen, einseitig geführten Tragkörpern an-(34; 54) einschließlich Wärmeableitsteg (36) alle die geordnete Federfirger gemäß der alternativen Ausfühgleiche Wandstärke aufweisen. 50 rungsform in einem gattungsgemäßen U-förmigen

5. Montageschiene nach einem der vorhergehen- Schienenkörper keine geeignete Führung vorfinden,
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, Höhe des Wärmeableitsteges (36) des Schienenkör- uaß ein einziger Wärmeableitsteg mit dem freien Ende pers (24; 54) zwei Drittel der Höhe von dessen U- eines einzigen Flansches des U-förmigen Schienenkör-Schenkeln (28,30) aufweist 55 pers so ausgebildet ist daß der Wärmeableitsteg in den

6. Montageschiene nach einem der vorhergehen- im U-förmigen Schienenkörper ausgebildeten Durchden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gangsraum für eine Leiterplatte hineinragt während die Tragkörper (40; 56) mit Federfingern (42) aus einem auf dieser Seite angeordneten Federfinger hinter dem blattförmigen federnden Material wie Beryllium- Wärmeableitsteg geführt sind, and zwar so, daß sie ihkupfer, Phosphorbronze oder rostfreiem Stahl von 60 ren U-förmigen Tragkörper mit den ihnen gegenüber-Federhärte besteht liegenden Federfingern auf den Wärmeableitsteg zu

7. Montageschiene nach einem der vorhergehen- halten und dadurch eine eingesetzte Leiterplatte mit den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ihrer in den Durchgangsraum reichenden Kante gegen Schienenkörper (56) mit einer als metallenes Trag- den Wärmeableitsteg vorgespannt wird.

teil ausgebildeten Platte (52) einstückig ausgebildet 65 Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anist hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Gehäuseanordnung, in welcher mehrere mit einer Schaltung bedruckte Lei-