DE4035526C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Geräten sind stark er
wärmende Leistungsbauelemente auf Kühlelementen untergebracht, die
auf oder an der Leiterplatte oder dem Gehäuse befestigt sind. Diese
Kühlelemente bestehen aus speziellen Kühlprofilen, durch die die
Leistungsbauelemente mit Abstand zur Leiterplatte bzw. von diesem
abstehend angeordnet sind. Derartige Kühlelemente haben den Nach
teil, daß sie aus kompliziert aufgebauten Profilen bestehen und die
Bestückung nur schwer automatisiert werden kann. Darüber hinaus
schränkt diese Anordnung der Leistungsbauelemente die vorhandene
Leiterplattenfläche stark ein. Durch die Gestaltung der Kühlelemente
und die Anbringung der Leistungsbauelemente müssen solche Geräte
groß dimensioniert werden und nehmen erheblichen Einbauraum in An
spruch.
Aus der US-PS 46 92 840 ist ein Steuergerät bekannt, bei dem auf
Fortsätzen der Ober- bzw. Unterseite elektrische Bauteile angeordnet
sind. Diese elektrischen Bauteile sind mit einer flexiblen Leiterplatte
kontaktiert, die aber nicht direkt an der Ober- bzw. Unterseite
des Gehäuses anliegen. Mit Hilfe einer Klammer sind die elektrischen
Bauteile und die Leiterplatte an den Fortsätzen und somit
an der Ober- oder Unterseite befestigt. Mit Hilfe einer flexiblen
Verbindung ist die Leiterplatte mit den Messern der Steckerleiste
verbunden. Zur Herstellung dieser Steuergeräte sind mehrere Verfahrensschritte
notwendig, und es baut dadurch sehr aufwendig und teuer.
Aus der US-PS 37 66 439 ist ein Steuergerät bekannt, in dessen Inneren
eine mehrfach gefaltete flexible Leiterplatte angeordnet ist.
Hierbei liegen die elektronischen Bauteile an den Innenseiten des
Gehäuses und an einem zusätzlichen in das Innere ragendes Querträger
an. Zwischen den einzelnen Falten der Leiterplatte sind Distanzträger
angeordnet. Auch dieses Steuergerät ermöglicht keine maschinelle,
automatische Herstellung.
Auch beim Steuergerät nach der US-PS 48 43 520 ist eine flexible
Leiterplatte im Inneren des Gehäuses angeordnet, aber mit Hilfe von
Kunststoffteilen an der Gehäuseinnenseite befestigt. Auf den einander
zugewandten Seiten der Leiterplatte sind die elektronischen Bauteile
angebracht und zum Beispiel zum Schutz vor Umwelteinflüssen
mit einer zusätzlichen Kunststoffmasse ausgegossen. Das Ende der
einen Leiterplatte ist an Messern befestigt, die fest im Gehäuse
angeordnet sind. Auch hier ist die Montage aufwendig und teuer.
In der DE-OS 28 36 092 wird eine mehrfach gefaltete Leiterfolie gelehrt,
wobei in mehreren Ebenen jeweils Trägerplatten mit den elektrischen
Bauteilen angeordnet sind. Um zusätzliche Kontaktzellen zu
schaffen, ist die Leitfolie an ihren Seitenkanten zwischen jeweils
zwei aufeinanderfolgenden Trägerplatten mit überstehenden Lappen
versehen. Diese werden über die Trägerplatte gebogen und dort angelötet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät dahin
zu verbessern, daß eine besonders flache Bauform möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale und
durch die im Verfahrensanspruch 3 erwähnten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät mit den kennzeichnenden Merk
malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die
Anordnung der Leistungsbauelemente eine besonders flache Bauform des
elektrischen Gerätes möglich ist. Es sind keine zusätzlichen Mittel
notwendig, um die Leiterplatte mit den Leistungsbauelementen zu ver
binden. Die Trägerplatten der Folie sind gleichzeitig die Außenwand,
wodurch eine sehr gute Kühlung möglich ist. Ferner werden auch die
notwendigen mechanischen Bauteile reduziert. Aufgrund der guten Wär
meableitung kann auch eine größere Anzahl von Leistungsbauelementen
auf der Leiterplatte aufgebracht werden. Zusätzlich ist durch die
gute Wärmeabfuhr eine höhere Umgebungstemperatur möglich, wie sie
zum Beispiel im Motorraum eines Kraftfahrzeugs herrscht. Das Gehäuse
kann mit einer geringen Anzahl von Fertigungsschritten automatisch
bestückt und verlötet werden. Die Messerleisten zur Befestigung der
Steckerleiste können geteilt und in verschiedener Anzahl ausgebildet
werden. Sie haben zugleich eine Doppelfunktion und dienen als Trenn
teil zwischen den beiden Leiterplattenflächen und als Kontaktstück
für die Steckerleisten. In besonders einfacher Weise kann das elek
trische Gerät in geschlossener, dichter und in undichter Weise aus
gebildet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen bzw. ein Verfahren zur Herstellung des im Hauptanspruch angegebenen Geräts
möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des elektrischen Ge
rätes in aufgeklapptem Zustand, die Fig. 2 eine perspektivische
Darstellung des Gerätes in zusammengeklapptem Zustand, Fig. 3 eine
Draufsicht auf ein zusammengeklapptes Gerät mit mehreren Stecker
leisten und Fig. 4 eine Draufsicht nach Richtung III nach Fig. 3.
In Fig. 1 ist mit 10 und 11 eine erste und eine zweite rechteckige
Platte aus gut wärmeleitendem Material, zum Beispiel Aluminium, be
zeichnet, auf deren einen Seite eine Leiterfolie 13 unter Druck auf
laminiert ist. Unter Laminieren versteht man das Aufbringen einer
Folie, hier der Leiterfolie 13 auf einen metallischen Grundkörper
mittels Kleber unter Druck (ca. 1,4-2,8 MPa) und Wärme
(ca. 180°C-200°C). Die Platten 10, 11 sind Teil eines elektrischen
Geräts 12, insbesondere Schalt- und Steuergerät für Kraftfahrzeuge,
und dienen als Außenwände des Gehäuses. Die Fläche der Leiterfolie
13 ist kleiner als die der Platten 10 bzw. 11, so daß die Ränder
insbesondere im Bereich der Längsseiten frei bleiben. Die Leiter
folie 13 weist im Bereich der kürzeren Seiten jeder Platte 10, 11
jeweils einen Fortsatz 14 auf, der über die Platten 10 bzw. 11
hinaus ragt. An diese Fortsätze 14 sind mit Hilfe von Messern 15
jeweils eine Messerleiste 16 aus elektrisch leitendem Material be
festigt. Dabei befindet sich die Messerleiste 16 auf der den Platten
10, 11 zugewandten Seite der Leiterfolie 13, so daß die Messer 15
durch die Folie 13 hindurchragen und auf dieser Seite mit einer
Zinnfolie abgedeckt sind. Die Breite b der Messerleisten 16 ist so
groß, daß im zusammengeklappten Zustand, wie er in der Fig. 2 dar
gestellt ist, zwei Messerleisten 16 die Breite des Abstandes zweier
Platten 10, 11 ergeben, was bedeutet, daß die Messerleisten 16 die
Höhe des Gerätes bestimmen.
Auf der Leiterfolie 13 sind im Bereich der Platten 10, 11 die elek
trischen Bauteile 17, von denen in der Fig. 1 bzw. 2 nur einige
Teile dargestellt sind, einer elektronischen Schaltung aufgeklebt
und sind anschließend durch einen Reflow-Lötprozeß elektrisch lei
tend mit der Leiterfolie 13 verbunden. Ferner befinden sich auf der
Leiterfolie 13 Leistungsbauelemente 18. Bei den elektronischen Bau
teilen 17 handelt es sich um SMD-Bauelemente (SMD = surface mounted
device). Unter einem Reflow-Lötprozeß wird eine Verbindung mittels
Aufschmelzen verstanden. Durch eine auf der Plattenoberseite aufge
druckte Lot-Paste wird im Reflowofen eine Verbindung zwischen den
SMD-Bauelementen und der Platte durch die aufgedruckte Lot-Paste
hergestellt.
Aus der Fig. 3 und 4 sind die auf die zusammengeklappten Messer
leisten 16 aufgesteckten Steckerleisten 20 mit den in mehreren Rei
hen angeordneten Steckern 21 ersichtlich. Aus den Fig. 3 und 4
ist auch erkennbar, daß mehrere Messerleisten 16 auf einer Stirn
seite des Geräts 12 angeordnet sein können. Die Anzahl der Stecker
leisten 20 ist abhängig von den gewünschten elektrischen Verbin
dungsmöglichkeiten. In der Fig. 2 ist das Gerät in offener, nicht
abgedichteter Bauweise dargestellt, während es in den Fig. 3 und
4 mit einem abgedichteten, gegen Umwelteinflüsse geschützten Gehäuse
ausgebildet ist. Hierzu sind auf den Längsseiten der beiden Platten
10, 11 zusätzlich Trennwände 22 eingezogen.
Besonders vorteilhaft und einfach ist das Herstellungsverfahren, da
das Gerät 12 in einem nahezu automatischen Prozeß hergestellt werden
kann. Hierzu liegen die beiden Platten 10 und 11 nebeneinander mit
einem Abstand, der mindestens 2×b, das heißt der doppelten
Breite der Messerleisten 16, beträgt. Anschließend wird die Leiter
folie 13 auf die beiden Platten 10, 11 auflaminiert. Auch der Be
reich zwischen den beiden Platten 10, 11 wird von dieser Leiterfolie
13 überdeckt. Anschließend werden in die Fortsätze 14 der Leiter
folien 13 die Messerleisten 16 mit Hilfe der Messer 15 befestigt und
mit der Zinnfolie abgedeckt. Die elektrischen Bauteile der elek
tronischen Schaltung werden auf die Leiterfolie 12 aufgeklebt und
durch das Reflow-Löten elektrisch leitend mit der Folie 13 verbun
den. Im nächsten Arbeitsvorgang klappt man die Fortsätze 14 mit den
Messerleisten 16 um ca. 90° nach oben, das heißt in Richtung der
Folie 13. Die beiden Platten 10 und 11 werden nun aufgrund der zwi
schen ihnen befindlichen, frei beweglichen Leiterfolie 13 aufeinan
dergeklappt und die Messerleisten 16 aufeinandergestellt. Dadurch
erhält man das Gerät 12, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Wer
den nun die Steckerleisten 20 auf die Messerleisten 16 gesteckt, so
sind die Platten 10 und 11 unbeweglich miteinander verbunden. Das
Gerät 12 kann nun verwendet werden und in den Motorraum eines Kraft
fahrzeugs eingebaut werden. Für die geschlossene Ausführungsform des
Geräts 12 sind die Längsseiten mit den Trennwänden 22 abzuschließen.
Claims (3)
1. Elektrisches Gerät (12), insbesondere Schalt- und Steuergerät für
Kraftfahrzeuge, mit zwei einander gegenüberliegenden Platten aus gut
wärmeleitendem Material, mit einer die elektronische Schaltung
tragenden Leiterfolie (13), einer mit Steckern (21) versehenen Anschlußleiste
(20) und mindestens einem zu kühlenden Leistungsbauelement
(18) einer elektronischen Schaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterfolie (13) auf der Innenseite der zwei gegenüberliegenden
Platten (10, 11) aus gut wärmeleitendem Material aufgebracht
ist und zugleich auch eine die beiden Platten (10, 11) in der Form
einer Seitenwand verbindenden Zwischenwand bildet, daß an zwei gegenüberliegenden
Seiten der Leiterfolie (13) im Bereich beider
Platten (10, 11) an der Leiterfolie (13) mit Hilfe von Messern (15)
jeweils mindestens eine Messerleiste (16) aus elektrisch leitendem
Material befestigt ist, so daß im zusammengebauten Zustand des Geräts
(12) jeweils zwei Messerleisten (16) aufeinanderliegen und eine
Seitenwand bilden, und daß auf je zwei Messerleisten (16) die Anschlußleiste
(20) gesteckt ist.
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungsbauelemente (18) flach auf der Leiterfolie (13) ange
ordnet sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Geräts (12), insbe
sondere Schalt- und Steuergerät für Kraftfahrzeuge, wobei auf zwei,
ebenen gut wärmeleitenden Platten (10, 11) eine als Leiterplatte
dienende Leiterfolie (13) unter Druck auflaminiert wird, auf die
Leiterfolie die Leistungsbauelemente (18) und die elektrischen Bauteile
(17) aufgesetzt werden, in über die Platten (10, 11) hinausragenden
Fortsätzen (14) der Leiterfolie (12) die Messer (15) mindestens
einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden Messerleiste
(16) eingesetzt und mit einer Zinn-Folie abgedeckt werden und
anschließend zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Geräts
(12) in einem Reflow-Lötprozeß gelötet wird, wobei anschließend
die Fortsätze (14) der Leiterfolie (13) um ca. 90° zur Leiterfolie
(13) hin umgebogen werden und die beiden Platten (10, 11) so aufeinander
gelegt werden, daß die Messerleisten (16) aufeinander aufliegen,
und wobei an die Messerleisten (16) Anschlußleisten (20)
angesteckt werden.
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