DE3123201A1 - Gehaeuseloses, senkrecht steckbares single-in-line-schaltungsmodul - Google Patents

Description

• Gehäuseloses, senkrecht steckbares 4.ngle-in-line-
• Schaltungsmodul.
• Die Erfindung geht aus von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten speziellen elektronischen Schaltungsmodul für einen integrierten Halbleiterschaltungskörper ("Chip"), das in der älteren Anmeldung /Patent P 30 36 196.7 für sich bereits beschrieben ist.
• Die Erfindung wurde als besonders raumsparender, leicht -kühlbarer und leicht herstellbarer Ersatz für die bisher allgemein üblichen Dual-in-line-Schaltungsmodule mit Gehäusen entwickelt, und zwar an sich für ein Kodierer-Dekodierer-Modul eines digitalen Fernsprech-Vermittlungssystems entwickelt - ein Fernsprechamt eines solchen Systems enthält z.B. viele Tausend derariger Module.
• Die Erfindung ist darüberhinaus aber schlechthin auf gehäuselose, senkrecht steckbare Single-in-line-Schaltungsmodule anwendbar.
• Dieses ältere Schaltungsmodul hattebenso wie die Erfindung, insbesondere bereits die Vorteile, - die Vorderseite ebenso wie die Rückseite des Trägers, bzw. des dort angebrachten Kühlbleches, und damit dort angebrachte Bauteile und Leitungen gut kühlen zu können (was bei der Erfindung für einen zuverlässigen Betrieb insbesondere der integrierten Halbleiterschaltungskörper, z.B. von gegen Temperaturschwankungen recht empfindlichen Kodierer-Dekodierer-Chips, besonders wichtig ist), also die Bauteile vergleichsweise stark mit Strom belasten zu können, bevor Störungen des Betriebs aintreten, die eigene Steifheit des Trägers des senkrecht fest in die Lochplatte gesteckten/verlöteten Schaltungsmoduls ähnlich wie eine versteifende Rippe für die Lochplatte wirken lassen zu können, besonders wenn solche Schaltungsmodule senkrecht sowohl auf die Vorderseite als auch auf die Rückseite der Lochplatte gesteckt werden, so daß, bei hoher Strombelastung bzw. bei starker Erwärmung der Lochplatte und insbesondere bei größerer Länge der die Metallstiftenreihe aufweisenden Trägerkante im Vergleich zur dazu senkrechten Ausdehnung des Trägers, diese Lochplatte sich nicht mehr so leicht wie bei Dual-in-line-Modulen verformen, z.B.
• wölben bzw. durchbiegen, kann und damit nicht so leicht wie bei Dual-in-line-Modulen den Betrieb des gesamten Gerätes bzw. Systemes, z.B. die gleichmäßige Kühlung aller Schaltungsmodule trotz sehr enger Packungsdichte, beeinträchtigen kann, bei Bedarf auf der Vorderseite oder auch auf der Rückseite des Trägers einige zusätzliche diskrete elektrische Bauteile - z.B., zur Glättung von Gleichspannungen, Widerstände und Kondensatoren - mit anbringen zu können, die Länge der Leitungen unmittelbar auf dem Schaltungsmodul bereits ziemlich kurz machen zu können, wodurch das Schaltungsmodul auch mit besonders hohen Frequenzen betreibbar ist, den auf dem Träger angebrachten integrierten Halbleiterschaltungskörper nun auch unter normalen Umfeldverhältnissen dynamisch, d.h. bei hohen Betriebsfrequenzen, zuverlässig prüfen zu können, das Schaltungsmodul besonders handlich, insbesondere besonders leicht in eine Lochplatte, stecken und löten sowie besonders raumsparend vor seiner Anbringung auf Lochplatten in Stapeln bzw. Kartons spapeln bzw. lagern zu können, bei Mängeln im integrierten Halbleiterschaltungskörper, die sich erst nach der Anbringung auf dem Träger bei der, bevorzugt dynamischen, nrUfung zeigen, diesen Halbleiterschaltungskörper fi sich vom Träger wieder entfernen und leicht durch einen anderen Halbleiterschaltungskörper ersetzen zu können, der nun (vielleicht) ein besseres dynamisches Verhalten hat, wobei der der entfernte Halbleiterschaltungskörper, weil er selbst auch nämlich kein Gehäuse hat, vor seinem Entfernen bzw. Wegwerfen besonders wenig Aufwand zu seiner Herstellung erforderte, und der der schließlich angebrachte Halbleiterschaltungskörper mangels eigenen Gehäuses besonders gut kühlbar ist undamit besonders wenig Eigenschaftsänderungen durch wechselnde lokale Uberhitzungen aufweist, auch den Träger des Schaltungsmoduls, einschließlich eventueller Durchkontaktierungen zwischen Leitungen auf der Vorder- und der Rückseite, vergleichsweise leicht insbesondere durch Schneiden, Stanzen, Bohren und Laserbeschuß, bearbeiten bzw. formen zu können, besonders wenn er aus Kunststoff, z.B. aus Polyimid, besteht, - die Leitungen, insbesondere in Dünnfilmtechnik, entsprechend dem Trägermaterial in für sich bekannter Weise herstellen zu können, den Träger platzsparend und materialsparend auch sehr dünn machen zu können, weil er selbst wenn er besonders dünn ist, besonders wenn er aus Kunststoff besteht, weitgehend bruchfest bleibt und damit insbesondere das Schaltungsmodul und der Monteur bzw. Systembetreuer, bei der Anwendung Prüfung bzw. Montage des Moduls auf der Lochplatte, weniger gefährdet ist, Dei derart vergleichsweise dünnen Trägern allgemein die Leitungen auf der Vorderseite des Trägers nicht nur von der Luft auf der Vorderseite des Trägers, sondern auch durch den Träger hindurch auch besser als bisher von der Luft auf der Rückseite des Trägers bzw. des Kühlbleches kühlen zu können, sowie in entsprechender Weise Leitungen auf der Rückseite des Trägers auch besser als bisher zusätzlich von der Luft auf der Vorderseite des Trägers kühlen zu können, - eine besonders hohe Packungsdichte auf der Lochplatte bei besonders hoher Kompaktheit der Leitungen und der elektrischen Bauteile auf dem Schaltungsmodul erreichen zu können, - das Schaltungsmodul, insbesondere seinen integrierten Halbleiterschaltungskörper, durch das Kühlblech besonders gut kühlen, und damit das Schaltungsmodul bzw.
• seine Bauteile entsprechend besonders stark mit Strom bzw. Verlustwärme belasten zu können, - das Schaltungsmodul gleichzeitig noch steifer machen und damit auch die Lochplatte noch besser versteifen zu können, auch deswegen das Schaltungsmodul bzw. seine Bauteile entsprechend noch stärker mit Strom bzw. Verlustwärme belasten zu können, und - die elektrische Abschirmung zwischen benachbarten parallel nebeneinander in die Lochplatte gesteckten Schaltungsmodulen durch Ktihibleeh-Erdung verbessern zu können.
• Die Aufgabe der Erfindung wird anhand der Fig. 1 erläutert: Diese Fig. 1 zeigt die Lochplatte PL, auf der das Schaltungsmoduldas den Träger T und ein hier L-förmiges Kühlblech KB enthält mittels seiner Metallstifte M angebracht ist. Der abgewinkelte Fortsatz des hier L-förmigen Kühlbleches KB beschirmt die darunter raumsparend angebrachten sonstigen Bauteile - gezeigt ist hier ein auf diese Weise beschirmter Kondensator C und Transistor Tr. An sich können auf der Lochplatte PL eng nebeneinander eine Vielzahl solcher Schaltungsmodule angebracht sein, die jedes für sich jeweils etliche sonstige Bauteile C, Tr beschirmen können. Die Kühlluft, die über die Lochplattenoberfläche gleichsam set recht auf die Zeichnungsebene bläst, kühlt dann nicht ur die elektrischen Bestandteile der Schaatungsmodule, zum Teil mittels deren Kühlbleche KB, sondern auch alle diese beschirmten sonstigen Bauteile C, Tr. Bei der Uberprüfung, Reparatur und Montage der sonstigen Bauteile C, Tr steht aber der beschirmende abgewinkelte Fortsatz bzw. Schenkel des Kühlbleches KB im Wege.
• Die Aufgabe der Erfindung ist, das Kühlblech,vgl. KB, das bevorzugt L-förmig oder T-förmig ist und das mit einem seiner Schenkel am Träger, vgl. T, befestigt ist, zur Überprüfung, Reperatur und/oder Montage der sonstigen Bauteile, vgl. C/Tr, jedenfalls zeitweise wieder vom Träger entfernen und später erneut am Träger befestigen zu können.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahme gelöst.
• Die in den Unteransprüchen genannten zusätzlichen Maßnahmen gestatten zusätzliche Vorteile. So gestattet die Maßnahme gemäß Patentanspruch 2, das Kühlblech mittels eines einfachen Schnappmechanismusses, der z.B. ähnlich-wie bei Haushalts-Sicherheitsnadeln aufgebaut ist,-beliebig oft zu entfernen und wieder anbringen zu können, 3, dabei eine besonders kräftige, bevorzugt satte 3erührung des Kühlbleches mit dem Träger und damit mit dessen elektrischen Bauteilen, also eine besonders gute Kühlung derselben erreichen zu können, 4, eine besonders satte Berührung zwischen Kühlblech und Träger bzw. dessen Bauteilen, und damit eine besonders gute Kühlung erreichen zu können, 5, eine besonders einfache Montage und Demontage des Kühlbleches, selbst wenn die Metallstifte des Schaltungsmoduls schon fest in der Lochplatte eingelötet sein sollten, erreichen zu können, und 6, eine gute Kühlung einer Widerstandsbahn bzw. Widerstandsfläclie erreichen zu können.
• Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 2 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die Figur 2 ein auf eine Lochplatte gestecktes Beispiel gemäß Patentanspruch 2 und 3 in der Draufsicht, 3 ein Beispiel gemäß Patentanspruch 4 in perispektivischer Ansicht, 4 eine Seitenansicht uni 7 eine Draufsicht auf ein Beispiel gemäß Patentanspruch 5, sowie 5 und 6 Seitenansichten alleine des Kühlbleches des in Fig. 4 und 6 gezeigten Beispieles zeigen.
• Bei allen in den Figuren 2, 3, 4 und 7 gezeigten Beispielen weist das gehäuselose, senkrecht steckbare Single-in-line-Schaltungsmodul den Träger T auf, der z.B. aus Kunststoff-Folie oder Keramik besteht und zum Tragen von einer Reihe von in der Trägerebene.liegenden Metallstiften M als äußeren Anschlüssen dient, vgl.
• Fig. 1, 3 und 4. Der Träger trägt ferner Leitungen und ein oder mehrere elektrische Bauteile, darunter mindestens einen integrierten gehäuselosen Halbleiterschaltungskörper ("Chip"), die hier in den Figuren alle nicht gezeigt sind, weil hier bevorzugt die Befestigung des Kühlbleches KB, vgl. Fig. 1 bis 7, beschrieben werden soll.
• Das Kühlblech KB ist metallisch, z.B. geerdet, und dabei auf einer Seitenfläche des Trägers T so angebracht, daß es den Träger T dort zumindest weitgehend, wenn nicht völlig, bedeckt; - das Kuhlblech KB kann an sich auch größer als der Träger T sein und also an den Rändern des Trägers T überstehen.
• Das Kühlblech EB beschirmt die sei' ich angebrachten sonstigen Bauteile, vgl. C und Tr .l Fig. 1. Daher ist das Kühlblech bevorzugt L-förmig, vgl. Fig. 1 bis 3 oder anders, z.B. T-förmig wie in Fig. 4 bis 7. Das Kühlblech KB weist zur Beschirmung - und übrigens auch zur besseren Vers#eijfung und zur besseren Kühlung von dem Träger T bzw. von dessen Bauteilen - insbesondere, bevorzugt parallel zur Reihe der Metallstife M und bevorzugt längs der von den Metallstiften M abgewendeten Kante des Kühlbleches KB, einen abgewinkelten Fortsatz auf, der also ein Teil des Kühlbleches KB ist.
• Erfindungsgemäß ist das Kühlblech KB in leicht entfernbarer Weise angeklammert, damit es bei Bedarf leicht entfernt und wieder angebracht werden kann, z.B. um während des Betriebes die Eigenschaften der beschirmten sonstigen Bauteile C, Tr messen zu können.
• Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel weist das Kühlblech Es eine mittels Scharnier SC schwenkbare Klammer KL1auf, die an ihrem dem Scharnier SC gegenüberliegenden Ende in einen, hier fest am Kühlblech KB angebrachten Schnappmechanismus SH eingreift, wobei hierfzur Verbesserung des Druckes der Klammer KL1 auf den Träger, die Klammer r.LI so federnd und durchgebogen ist, daß sie im eingeschnappten Zustand des Schnappmechanismusses SHan der dem Kühlblech KB gegenüberliegenden Seite des Trägers T, auf den Träger T drückt.
• Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist eine Klammer KL2, die vier Klauen hat, so auf das Kühlblech KB genietet, daß die hier mehr oder weniger federnden Klauen der Klammer KL2 über Ränder des Kühlbleches KB hinweg den Träger T in nachträglich leicht lösbarer Weise umgreifen, Bei dem in Fig. 4 in einer Seitenansicht gezeigten Beispiel ist eine federnde brückenförmige Klammer KL3 so angebracht, vgl. auch die Draufsicht in Fig. 7, daß sie nur an ihren beiden Enden am Träger befestigt ist, daß aber der Mittelteil dieser Klammer KL3 durch einen Spalt Sp vom Träger T bzw. von dessen elektrischen Bauteilen getrennt ist. In diesen Spalt Sp, vgl. Fig. 4 und 7, wurde ein Schenkel des hier T-förmigen, in den Fig. 5 und 6 gezeigten Kühlbleches KB hineingeschoben, so daß er bzw.das Kühlblech KB den Träger T dort bedeckt. Einerseits ist bei diesem Beispiel der in Fig. 7 gezeigte Mittelteil der brückenförmigen Klammer KL3 so federnd und leicht durchgebogen, daß der in den Spalt Sp hineingeschobene Schenkel des Kühlbleches KB dort auf den Träger T gedrückt und damit arretiert ist. Andererseits weist hier im Beispiel dieser hineingeschobene Schenkel zusätzlich durch Stanzen hergestellte eigene Federzungen FE und FA auf, welche in dazu zugeordnete Kerben im Mittelteil der Klammer KL3 eingreifen und die Arretierung weiter verbessern.
• Das T-förmige Kühlblech ist in diesem zuletzt beschriebenen Beispiel, vgl. Fig. 4, 5 und 6, übrigens aus einem flachen oberen Blech KBo und aus einem darunter, z.B. mittels Schrauben Nieten oder Punktschweißungen BF, angebrachten Winkelstück WT zusammengesetzt, wobei der in Fig. 5 und 6 senkrecht stehende Schenkel des Winkelstückes WT den in den Spalt Sp hineingesteckten Schenkel bildet.
• Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist das auf die Entfernbarkeit des Kühlbleches gerichtete Prinzip der Erfindung auch auf solche Träge T anwendbar, deren punktuell starke thermische Belastw ;nicht unbedingt allein von einem Halbleiterschaltun ,körper H (Chip) ausgeht. Statt dieses Halbleiterschaltungskörpers H, oder zusätzlich zu ihm, können auch andere, den Träger T punktuell stark thermisch belastende Bauteile, z.B.
• eine (z.B. mäanderförmige) Widerstandsbahn bzw. Widerstandsfläche, unmittelbar auf dem Träger T angebracht sein.
• Unter "Kühlung" ist hier auch zu verstehen, daß nicht nur die Wärme an die Kühlluft abgegeben wird, sondern auch daß die hohe punktuelle Temperatur auf dem Träger mittels des Kühlbleches vermindert wird, indem die Wärme vom Punkt auf die große Fläche des Kühlbleches mit hohem Wärmeleitwert verteilt wird.
• 6 Patentansprüche 7 Figuren

Claims (6)

Patentansprüche.

1. Gehäuseloses, senkrecht steckbares Single-in-linechaltungsmodul mit - Träger, z.B. aus Kunststoff-Fol oder Keramik, zum Tragen von einer Reihe von in der Trägerebene liegenden Metallstiften als äußeren Anschlüssen, --- Leitungen und einem oder mehreren elektrischen Bauteilen, darunter mindestens einem integrierten gehäuselosen Halbleiterschaltungskörper ("Chip"), und - einem Kühlblech (KB), das metallisch, z.B. geerdet, ist, auf aufeiner Seitenfläche des Trägers (T) so angebracht ist, daß es den Träger dort zumindest weitgehend bedeckt, und insbesondere, bevorzugt parallel zur Reihe der Metallstifte (M) und bevorzugt längs der von den Metallstifen (M) abgewendeten Kante des Kühlbleches (KB), einen abgewinkelten Fortsatz aufweist, insbesondere für Kodierer-Dekodierer-Module eines digitalen Fernsprech-Vermittlungssystems, nach Anmeldung/Patent P 30 36 196.7 = VPA 80 P 6147 DE, d a d u r c h g e k je n n z e i c h n e t , daß - das Kühlblech (K3) in entfernbarer Weise angeklammert ist.

2. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das Kühlblech (KB) mindestens eine mittels Scharnier (SC) schwenkbare Klammer (KL1) aufweist, die an an ihrem dem Scharnier (SC) gegenüberliegenden Ende in einen auf dem Kühlblech (KB) angebrachten, wieder lösbaren Schnappmechanismus (SH) eingreift --- im eingeschnappten Zustand des Schnappmechanismusses (SH), an der dem Kühlblech (KB) gegenüberliegenden Seite des Trägers (T), auf den Träger (T) drückt (Fig. 2).

3. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - die Klammer (KL1) aus federnder Masse besteht (Fig. 2).

4. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - eine Klammer (KL2) die auf der dem Träger (T) abgewandten Seite des Kühlbleches (KB) liegt oder befestigt ist, über Ränder des Kühibleches (KB) hinweg den Träger (T) federnd umgreift (Fig. 3)

5. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - eine, bevorzugt federnde, Klammer (KLD)brückenähnlich mit ihren beiden Enden am Träger (T) befestigt ist, und - in dem Spalt zwischen einerseits dem Mittelteil der Klammer (KL3), der einen dort den Spalt bildenden Abstand vom Träger (T) hat, und andererseits dem Träger (T),der eine Schenkel eines L-förmigen oder T-förmigen Kühlbleches (KB) angebracht, z.B. hineingeschoben, ist (Fig. 4 bis 7).

6. Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Halbleiterschaltungskörper (H) durch eine Widerstandsbahn bzw. Widerstandsfläche ersetzt ist.