DE4212368A1 - Verfahren zum Montieren von Leistungsbauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren von Lei­ stungsbauelementen in ein Steuergerät, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Steuergerät (DE-Gbm 87 07 370) wird ein Leistungsbauelement vor dem Löten in ein Kunststoffteil eingesteckt. Das Kunststoffteil umgibt rahmenartig das Lei­ stungsbauelement. Bei der Montage werden die Anschlußbeine des Leistungsbauelements durch Bohrungen einer Leiterplatte geführt, bis das Kunststoffteil an die Leiterplatte stößt und die Anschlußbeine mit einem bestimmten Abstand aus der Leiterplatte ragen.

Zwischen Leistungsbauelement und Kühlblech wird zur besse­ ren Wärmeabfuhr eine wärmeleitfähige Isolierfolie geklemmt. Danach wird eine Feder von oben über das Leistungsbauele­ ment gesteckt.

Bei diesem Steuergerät wird für jedes Leistungsbauelement das sehr aufwendig zu fertigendes Kunststoffteil benötigt. Außerdem ist die Montage sehr zeitaufwendig, weil zuerst das Leistungsbauelement in das Kunststoffteil eingesteckt wird und zusätzlich eine Isolierfolie zwischen das Lei­ stungsbauelement und das Kühlblech geklemmt wird.

Das Problem der Erfindung ist es, eine schnelle und einfa­ che Montage von Leistungsbauelementen in ein Gehäuse eines Steuergeräts zu ermöglichen, wobei eine gute Wärmeabfuhr der Leistungsbauelemente gewährleistet ist und die Lötstel­ len der Leistungsbauelemente frei von mechanischen Spannun­ gen sind.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, daß mehrere in einem Steuergerät verwendeten Leistungsbauele­ mente mit einer einzigen Feder an ein Rahmenteil befestigt werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Montage der Leistungsbauelemente wird vorteilhafter­ weise erleichtert, wenn die Feder, die die Leistungsbauele­ mente gegen das Rahmenteil klemmt, durch Rasten befestigt wird. Ein definierter Überstand der Anschlußbeine wird er­ zielt, wenn die Leistungsbauelemente in einer Bestückauf­ nahme in ihre Lötposition gebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgendem näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Steuergerät (Gehäuse ohne Deckel) mit montierten Leistungsbauelementen,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Steuergerät an der Stelle II-II gemäß Fig. 1, wobei sich das Steuergerät in einer Bestückaufnahme befindet,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Steuergerät an der Stelle III-III gemäß Fig. 1 mit montierten Leistungsbau­ elementen und

Fig. 4 einen Schnitt durch das Steuergerät an der Stelle IV-IV gemäß Fig. 1 mit montierten Leistungsbauele­ menten.

Ein Steuergerät, beispielsweise zur Motorsteuerung in einem Kraftfahrzeug, weist ein metallisches Gehäuse mit einem Ge­ häuserahmen 1 (Fig. 1), einem geformten Rahmenteil 2 sowie einer oder mehrerer Leiterplatten 3 mit nicht dargestellten Schaltungsbestandteilen des Steuergeräts. Die Schaltungsbe­ standteile sind über nicht dargestellte Leiterbahnen der Leiterplatte 3 an einen Steckverbinder 4, dessen Anschluß­ beine mit der Leiterplatte 3 verlötet sind, angeschlossen. Über den Steckverbinder 4 kann ein Kontakt zu weiteren Steuergeräten oder elektrischen Einrichtungen im Kraftfahr­ zeug hergestellt werden. Ein nicht dargestellter Gehäuse­ deckel sowie ein Gehäuseboden verschließen das Gehäuse.

Das geformte Rahmenteil 2 ist zusammen mit dem Gehäuse ein­ stückig aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, bei­ spielsweise aus Aluminium, im Druckguß hergestellt. Das Rahmenteil 2 teilt das Gehäuseinnere in zwei geschirmte Ge­ häuseinnenräume, wobei die Schaltungsbestandteile in dem ersten und der Steckverbinder 4 in dem zweiten Gehäusein­ nenraum angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel wird als Steckverbinder 4 eine 55-polige Messer­ leiste eingesetzt, auf die im Betrieb eine entsprechende mit einem Kabel verbundene Buchsenleiste gesteckt wird.

In dem Steuergerät werden unter anderem - in Fig. 1 durch eine Federleiste 5 (im folgenden kurz als Feder 5 bezeich­ net) verdeckte - Leistungsbauelemente 6 eingesetzt, die während des Betriebs eine große Verlustleistung in Form von Wärme abgeben. Zur Wärmeabfuhr werden die Leistungsbau­ elemente 6 an dem Rahmenteil 2 oder dem Gehäuserahmen 1 so befestigt, daß sie in Wärmekontakt dazu stehen. Der Gehäu­ serahmen 1 und das Rahmenteil 2 dienen als Kühlkörper. Da das Rahmenteil 2 einstückig zusammen mit dem Gehäuserahmen 1 hergestellt ist, wird die Wärme nach außen abgegeben.

Zur Montage eines Leistungsbauelements 6 in das Gehäuse wird das Steuergerät zuerst in eine Bestückaufnahme ge­ bracht (vgl. Fig. 2). Die Anschlußbeine 8 des Leistungs­ bauelements 6 werden durch Bohrungen 9 der Leiterplatte 3 bis zu einem Abstandshalter 10 der Bestückaufnahme hin­ durchgeführt. Durch den Abstandshalter 10, der unter der Leiterplatte 3 in einem Abstand zu ihr angeordnet ist, wird ein definierter Überstand der Anschlußbeine 8 erreicht. Die Anschlußbeine 8 können so geformt werden, daß eine Kühl­ fahne 11 des Leistungsbauelements 6 an dem Rahmenteil 2 an­ liegt.

Um das Leistungsbauelement 6 in dieser Position vor äußeren mechanischen Einflüssen zu schützen, wird ein elektrisch isolierender Bauelementehalter 12 (Fig. 3 und 4) mit etwa u-förmigem Profil soweit über das Leistungsbauelement 6 und den Rahmenteil 2 gesteckt, bis es auf dem Rahmenteil 2 auf­ liegt. Dabei spreizen seine Rasthaken 14 die Schenkel des Bauelementehalters 12 auseinander, damit er kraftlos über das Leistungsbauelement 6 montiert werden kann. Die Rastha­ ken 14 rasten an der Unterkante des Rahmenteils 2 ein und halten somit den Bauelementehalter 12 auch bei Erschütte­ rungen fest.

Da der Bauelementehalter 12 kraftlos montiert wird, können die Anschlußbeine 8 nicht verbogen und das Leistungsbauele­ ment 6 nicht in seiner Position verschoben werden. Der Bau­ elementehalter 12 liegt großflächig, d. h. formschlüssig, an dem Gehäuserahmen des Leistungsbauelements 6 an.

Die Feder 5 mit etwa u-förmigem Profil wird über den Bau­ elementehalter 12 gesteckt, wobei die Schenkel der Feder 5 mit einem Werkzeug auseinandergezogen werden. Der Bauele­ mentehalter 12 ist entsprechend Fig. 3 so ausgebildet, daß das Leistungsbauelement 6 bei der Montage der Feder vor me­ chanischen Einflüssen geschützt wird.

Die Schenkel der Feder 5 üben eine große Kraft auf die Schenkel des Bauelementehalters 12 aus. Dadurch wird das Leistungsbauelement 6 zwischen dem Bauelementehalter 12 und dem Rahmenteil 2 eingeklemmt, d. h. die Kühlfahne 11 wird an das Rahmenteil 2 gedrückt. Dadurch ist das Leistungsbauele­ ment 6 in der Lage, in der es gelötet wird, d. h. in seiner Lötposition, fixiert. Das Leistungsbauelement 6 bleibt auch während des Betriebs des Steuergeräts fixiert und kann so­ mit die Verlustwärme über das Rahmenteil 2 und den Gehäu­ serahmen 1 abführen.

Ein Schenkel des Bauelementehalters 12, der auf der Seite des Rahmenteils 2 angeordnet ist, hat eine - wie in Fig. 3 dargestellt - sich verkleinernde Wandstärke oder ist - wie in Fig. 4 dargestellt - so geneigt ausgebildet, daß er sich in seinem unteren Teil dem Rahmenteil 2 nähert.

Außerdem kann die Feder 5 - wie in Fig. 4 dargestellt - mit einer Ausnehmung 13 in einer Rastnase 15 des Bauelemen­ tehalters 12 einrasten. Dadurch wird ein Abspringen der Fe­ der 5 bei Vibration, beispielsweise während der Fahrt, si­ cher verhindert.

Die Feder 5 ist beispielsweise aus Edelstahl hergestellt, der Bauelementehalter 12 hingegen aus einem elektrisch iso­ lierenden und hitzebeständigen Material, wie beispielsweise Polyamid.

Die Feder 5 und der Bauelementehalter 12 können gemeinsam über mehrere Leistungsbauelemente 6, die entlang des Rah­ menteils 2 angeordnet sein können, gesteckt werden (vgl. Fig. 1). Die Feder 5 und der Bauelementehalter 12 sind dann fingerartig ausgebildet, so daß jedes Leistungsbauele­ ment 6 von jeweils einem Fingerpaar an das Rahmenteil 2 ge­ klemmt wird. Die Rasthaken 14 des Bauelementehalters 12 können an seinen beiden Enden angeordnet sein.

Durch die Feder 5 und den Bauelementehalter 12 sind die Leistungsbauelemente 6 in ihrer Position fixiert. Anschlie­ ßend kann das Steuergerät aus der Bestückaufnahme entnommen werden und die Anschlußbeine 8 an die Leiterplatte 3 an­ gelötet werden. Da die Leistungsbauelemente 6 durch die Fe­ der 5 fest an den Rahmenteil 2 gedrückt werden und die Lei­ terplatte 3 auch in ihrer Position fixiert ist, bleibt die Lötstelle frei von mechanischen Spannungen.

Das Leistungsbauelement 6 bleibt auch während des Betriebs des Steuergeräts an das Rahmenteil 2 geklemmt und kann so­ mit seine Verlustwärme über das Rahmenteil 2 nach außen ab­ führen. Zwischen den Leistungsbauelementen 6 und dem Rah­ menteil 2 kann eine weichelastische, wärmeleitende Verguß­ masse, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, den Wärmeüber­ gang von dem Leistungsbauelement 6 auf den Rahmenteil 2, d. h. die Wärmeabfuhr des Leistungsbauelements 6, verbes­ sern.

Falls die Kühlfahnen 11 der Leistungsbauelemente 6 auf un­ terschiedlichen Spannungspotentialen liegen, wird eine nicht dargestellte Isolierfolie zwischen den Kühlfahnen 11 und dem Rahmenteil 2 angeordnet. Die Isolierfolie ist ei­ nerseits elektrisch isolierend und andererseits wärmelei­ tend.

Claims (3)

1. Verfahren zum Montieren von Bauelementen (6) in ein Steuergerät, insbesondere für den Einsatz in einem Kraft­ fahrzeug, mit einem Gehäuse, das einen Gehäuserahmen (1), einen Gehäusedeckel sowie einen Gehäuseboden aufweist, und in dem eine Schaltungsbestandteile tragende Leiterplatte (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß Anschlußbeine (8) von Bauelementen (6) bis zu einem Berühren eines Abstandshalters (10) durch Bohrungen (9) der Leiterplatte (3) hindurchgeführt werden,
• - daß ein elektrisch isolierender Bauelementehalter (12) über die Bauelemente (6) sowie über einen Rahmenteil (2) gesteckt wird,
• - daß eine Feder (5) über den Bauelementehalter (12) ge­ steckt wird, um die Bauelemente (6) an dem Rahmenteil (2) zu befestigen, und
• - daß die Anschlußbeine (8) an die Leiterplatte (3) gelötet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustwärme erzeugenden Bauelemente (6) an dem Rahmen­ teil (2) so befestigt werden, daß sie in Wärmekontakt dazu stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) in dem Bauelementehalter (12) eingerastet werden.