DE2743647A1

DE2743647A1 - Anordnung zur kuehlung von bauelementen der elektrischen nachrichten- und messtechnik

Info

Publication number: DE2743647A1
Application number: DE19772743647
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing Grad Leuteritz; Heinrich Ing Grad Zenkert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2743647B2; DE2743647C3

Description

Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen
Nachrichten- und Meßtechnik Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kühlung von Baueleienten der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der sich die zu kühlenden Elemente über eine elektrische Isolierung auf einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, befinden.
Ein derartige Anordnung ist beispielsweise durch die US-PS 3 100 969 bekannt. Dort ist zur WErso- bzw. Kälteableitung von Peltier-Elementen zwischen den Lötstellen dieser Elemente und Jeweils einer Wärmeleiterplatte eine elektrische Isolierung eingelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die es ermöglicht, unter Anwendung der Ueblichen gedruckten Schaltungstechnik eine gute Wärmeableitung von über die Schaltung, z.B. eine Folienverdrehtung verbundenen Bauelementen zu erreichen, ohne daß die Vorteile der gedruckten Schaltung, z.B.
die automatische Lötung durch Tauchen oder Schwallen,verlorengehen.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Metallplatte auf ihren beiden Oberflächen mit Je einer Isolierstoffolie überzogen ist, auf die auf der einen Seite eine gedruckte Schaltung aufgebracht ist und auf der anderen Seite die Bauteile auf der betreffenden Folie aufliegen, und daß die Anschlußdrähte der Bauteile durch etwas größer bemessene Durchbrechungen in der Metallplatte durch beide Folien hindurchgestoßen und auf der Außenseite der gedruckten Schaltung mit deren Leitern verlötet sind.
Es wird dadurch eine einfache wärmeableitung von den zu kühlenden Bauelementen auf der Druckschaltung erreicht, ohne daß ein hoher Aufwand durch zusätzliche Wärmeleiter von diesen Bauelementen getrieben werden mflßte. Die Vorteile der gedruckten Schaltung, nämlich einfaches Tauchlöten oder Schwallöten, bleiben erhalten.
Die gedruckte Schaltung kann ein-, doppel- oder mehrlagig (multilayer) kaschiert sein und wegen der Metallversteifung als sogenannte Folienverdrahtung, d.h. dünnwandig ausgebildet sein.
Zur sichereren Isolierung der Anschlußdrähte gegen die Metallplatte ist es vorteilhaft, die Folien, insbesondere mittels Vakuumziehen in die Durchbrechungen in der Aluminiumplatte hineinzuziehen, so daß sie deren Ränder auskleiden.
Zusätzlich oder für sich allein können ferner in den Durchbrechungen Isolierstoffperlen eingebracht werden, so daß eine sichere Abstandshaltung der Bauteilanschlüsse gegen die Metallplatte gegeben ist.
Die Überzugsfolien für die Metallplatte bestehen vorteilhaft aus hochwärmefestem Isolierstoff und sind mit der Metallplatte verpreßt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine entsprechend aufgebaute Baugruppe, insbesondere Steckbaugruppe, Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Baugruppe mit einer Durchführung eines Bauteileanschlußdrahtes, Fig. 3 und 4 zeigen denselben Ausschnitt mit sicheren Isolierungen zwischen den Anschlußdrähten und der Metallplatte.
Bei der Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines üblichen Gehäuses 14 für elektrotechnische Geräte dargestellt, der mit Fuhrungsschienen 13 für Steckbaugruppen in Form einer Schaltungsplatte (übliche Stärke etwa 1,5 mm) versehen ist. Solche Anordnungen sind hinreichend für sich bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. Der mechanische Träger besteht vorteilhaft aus einer Aluminiumplatte 3, auf die eine gedruckte Schsltungsplatte 9, hier eine Folie mit ein- oder doppelseitiger Leiterbelegung,oder eine Multilayer liegt. Solche dünnen Schaltungsplatten, auch Folienverdrahtungen genannt, haben im allgemeinen eine Stärke von etwa 0,3 um. Wenn sie selbst isoliert ist, liegt diese direkt und ansonsten über eine nicht gezeichnete Folienisolierung auf der Metallplatte auf. Auf der anderen Seite der Metallplatte be finden sich die Bauelemente 1 für diese Baugruppe. Ihre Anschlußdrähte sind durch hier nicht dargestellte Durchbrechungen in der Metallplatte und wie üblich auch in der Leiterplatte hindurchgeführt und auf der durch 11 angedeuteten Seite durch übliche Lötverfahren, z.B. Schwallen oder Tauchen, mit dem Leiterbild dieser Leiterplatte verbunden. Auf der Bauteileseite der Metallplatte 3 liegt über eine dünne Deckfolie 5 das zu kühlende Bauelement 1 direkt an der Wärmeableitung, bestehend aus der Metallplatte.
Wie durch 15 angedeutet, befindet sich zumindest in einer der Führungsschienen 13 in deren Nut eine Blattfeder, die die Metallplatte in die Nut hineinpreßt und so durch bessere Anlage für guten Wärmekontakt mit diesen führungen sorgt.
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Anordnung mit einer Durchführung eines Anschlußdrahtes 7 durch die Metallplatte hindurch auf die Leiterplatte 9. Die Metallplatte 3, vorzugsweise aus Aluminium, ist beidseits mit dünnen wärmefesten Deckfolien 5, 6 aus Isoliermaterial beschichtet und das wärmeerzeugende Bauelement 1 liegt dicht auf der einen Folie 5 auf. In der Aluminiumplatte ist eine Durchbrechung 8 vorgesehen, die zur Abstandshalterung vom Anschlußdraht 7 einen genügend großen Durchmesser aufweist. Auf der anderen Seite der Metallplatte 3 liegt über eine Folie 6 die gedruckte Leiterplatte, die ein- oder doppelseitig mit Leitern bedruckt sein kann oder eine Multilayer bildet, auf der Metallplatte auf. Bei der Bestückung werden von den Anschlußdrähten 7 die beiden dünnen Folien 5 und 6 durchstochen, durch die übliche eventuell durchkaschierte Bohrung in der Leiterplatte 9 durchgeführt und an der Stelle 2 durch Tauch-oder Schwallötung verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine hinsichtlich der elektrischen Isolierung gegen die Metallplatte günstigere Ausführung, bei der die eine der Folien, hier beispielsweise die Folie 5, vorteilhaft mittels eines Vakuumziehverfahrens in die Durchbrechung 8 in der Metallplatte hineingezogen ist, so daß diese Durchbrechung ebenfalls mit einen Folienüberzug 10 versehen ist. Dadurch wird einerseits die Bestückung erleichtert und andererseits wird eine sonst nötige genaue Justierung zwischen vorgebohrter Metallplatte und dementsprechend präparierter Leiterplatte nicht mehr in dem Maße nötig.
Eine weitere Erleichterung in dieser Hinsicht schafft eine Ausführung, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, bei der sich um den Anschlußdraht 7 in der Metallplatte noch eine Isolierstoffperle 4 in Form eines Röhrchens befindet. Diese Isolierstoffperle kann entweder zusätzlich zur Ausführung bei Fig. 3 eingesteckt sein, oder wie hier dargestellt, sich zwischen den beiden Folien befinden. Fertigungstechnisch wird zweckmä0igerweise zunächst die eine Folie,z.B. 5, aufgebracht, dann werden die Isolierstoffperlen 4 in die Durchbrechungen 8 gesteckt und dann wird die zweite Isolierstoffolie 6 aufgebracht. Die Aufbringung solcher Folien auf die Metallplatte erfolgt durch Verpressen. Hierzu sind geeignete Trockenpreßverfahren und gut wärmeleitende Materialien bekannt, wie z.B. ein sogenannter Phenolharztrockenklebefilm (Termacellfolie).
Da die Isolierstoffolien aus einem hoch wärmefesten Material bestehen, kann die nachträgliche Verkötung mittels Tauch- oder Schwallötung ohne Beschädigung dieses Materials durchgeführt werden. Diese dünne Folie läßt eine gute Durchdringung von den Bauelenenten 1 auf die Metallplatte 3 zu. Ferner wird auch von der dünnen Druckschaltung eine gute Wärmeableitung,z.B. von deren eventuell dünnen Leitungen mit unter Umständen erheblicher Strombelastung, auf die Metallplatte erreicht.
4 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentans#rUche 1. Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der sich die zu kühlenden Elemente über eine elektrische Isolierung auf einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, befinden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Metallplatte (3) auf ihren beiden Oberflächen mit Je einer Isolierstoffolie (5, 6) dberzogen ist, auf die auf der einen Seite eine gedruckte Schaltung (9) aufgebracht ist und auf der anderen Seite die Bauteile (1) auf der betreffenden Folie (5) aufliegen, und daß die Anschlußdrähte (7) der Bauteile (1) durch etwas größer bemessene Durchbrechungen (8) in der Metallplatte (3) durch beide Folien (5,6) hindurchgestoßen und auf der Außenseite der gedruckten Schaltung (9) mit deren Leitern verlötet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Folien insbesondere mittels Vakuum in die Durchbrechungon (8) hineingezogen ist, so daß sie deren Ränder (10) auskleiden.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchbrechungen (8) Isolierstoffperlen (4) eingebracht sind, die als Abstandhalter für die Anschlußdrähte (7) der Bauelemente (1) dienen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien aus hoch wärmefestem Isolierstoff bestehen und mit der Metallplatte verpreßt sind.