DE4223522A1 - Baugruppe für elektronische Steuergeräte - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Baugruppe für elektronische Steuer­ geräte nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige bekannte Bau­ gruppen weisen zumeist speziell geformte Kühlelemente auf, die auf der Leiterplatte angeordnet sind, und an denen sich erwärmende Lei­ stungsbauelemente großflächig anliegen. Um eine ausreichende Wärme­ ableitung zum Kühlelement zu gewährleisten, wird das Leistungsbau­ element mit einem Federelement zur Anlage an das Kühlelement gebracht. Derartige Baugruppen können aufgrund der speziellen Formgebung von Kühlelement und/oder Federelement meist nur von Hand bestückt werden. Das ist zum einen besonders aufwendig und erfordert darüber hinaus meist noch spezielle Fügehilfen. Darüber hinaus be­ deutet die Bestückung von Hand in der Regel ein Ausscheren aus der automatisierten Fertigungslinie. Auch lassen sich von Hand vorge­ fertigte Baueinheiten von Kühlkörper, Leistungsbauelement und Feder­ element in der Regel nicht direkt in eine automatische Fertigung einbringen. Darüber hinaus ist bekannt, den Kühlkörper beispielsweise als umlaufenden Kühlwinkel herzustellen und mit Hilfe eines Bestückungsautomaten auf die Leiterplatte aufzubringen. Der­ artige Kühlwinkel haben den Nachteile, daß wegen der für die Be­ stückung benötigten Freiflächen erhebliche Tabuzonen auf der Leiter­ platte und am Kühlwinkel beansprucht werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Baugruppe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine automatisierte Bestückung von Leistungsbauelement, Kühlelement und Federelement möglich ist, und daß auf einer geringen Flasche eine große Zahl von Leistungsbauelementen untergebracht werden können. Insbesondere durch die zweireihige Anordnung von Leistungsbauelementen können letztere auf einer kleinen Grundfläche der Leiterplatte unterge­ bracht werden. Die für einen Bestückungsautomaten notwendigen Frei­ flächen am Kühlelement sind sehr gering.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be­ schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Baugruppe, in Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Baugruppe. Die Fig. 3 und 4 zeigen Schnitte durch diese Baugruppe längs III-III und IV-IV nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In einem an sich bekannten und nicht näher dargestellten elektro­ nischen Steuergerät sind abzuleitende Verlustwärme abgebende Leistungsbauelemente 10 direkt an einem Kühlteil 11 losbar angeord­ net. Das Kühlteil 11 ist im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildete und hat eine Grundplatte 12 und zwei Kühlschenkel 13 und 14. In der Grundplatte 12 ist eine etwa rechteckige Ausnehmung 15 angeordnet, die sich über die gesamte Breite zwischen den Kühl­ schenkeln 13 und 14 erstreckt. Diese Ausnehmung 15 ist mittig in der Grundplatte 12 angeordnet, so daß von dieser an den Außenseiten zwei Grundelemente 16 und 17 verbleiben. Diese Grundelemente 16 und 17 sind wie das gesamte Kühlteil 11 spiegelsymmetrisch zu einer Mittel­ linie 18 ausgebildet.

Jedes der Grundelemente 16, 17 ist von einer Bohrung 19 durchdrungen und hat an seiner der Ausnehmung 15 abgewandten Außenseite eine Be­ festigungslasche 20, die ebenfalls mit einer Bohrung 21 versehen ist. Die Bohrungen 19 und die Befestigungslaschen 20 mit den Boh­ rungen 21 dienen zur Befestigung des Kühlteils auf der Leiterplatte 22 einerseits, zum anderen dienen sie der Anbindung des Kühlteils 11 an ein nicht dargestelltes wärmeleitendes Gehäuse.

An der Außenseite 24 des Kühlschenkels 13 sind hier im Ausführungs­ beispiel vier Leistungsbauelemente 10 angeordnet. Diese liegen mit den Rückseiten 25 ihrer Kühlfahnen 26 flächig auf dem Kühlschenkel 13 an.

Jedes der Leistungsbauelemente 10 liegt mit seiner Unterseite 29 auf einem Fixierteil 30 auf. Jedes der Fixierteile 30 ist im Querschnitt (parallel zum Kühlschenkel) etwa U-förmig ausgebildet, seine Breite entspricht etwa der des Leistungsbauelementes. Die Grundseite 31 je­ des Fixierteils liegt auf der Leiterplatte 22 auf, und hat zur Fixierung einen Fortsatz 32, der in eine entsprechende - nicht dar­ gestellte - Fixieröffnung in der Leiterplatte ragt. Die Grundseite 31 jedes Fixierteils 30 ist weiterhin mit Ausnehmungen versehen, durch die die Anschlußpins 33 der Leistungsbauelemente 10 ragen und entsprechende Lötöffnungen in der Leiterplatte 22 durchdringen. Die jeweils an den Außenseiten der Leistungsbauelemente 10 angeordneten Seitenflächen 34 der Fixierteile 30 haben an ihrer dem Kühlschenkel abgewandten freien Seite einen Fortsatz 35, von dem eine schräg ansteigende Auflagefläche 36 ausgeht, die zum Kühlschenkel ragt.

Der Verband von Kühlschenkel 13 und Leistungsbauelement 10 wird von oben von einem im Querschnitt etwa U-förmigen Federelement 39 um­ faßt, so daß dessen Basisteil 40 auf der Oberseite des Kühlschenkels 13 aufliegt und ein Federschenkel 41 an der Rückseite des Kühl­ schenkels anliegt. Der andere Federschenkel 42 liegt an der Vorder­ seite 43 des Bauteilkörpers 44 des Leistungsbauelementes an. Jeder Federschenkel 41 bzw. 42 des Federelementes 39 hat einen nach außen versetzten Abschnitt 45, an dessen Unterseite sich ein nach innen gerichteter Anschlußbogen 46 anschließt. Dieser Anschlußbogen liegt im Einbauzustand am Leistungsbauelement bzw. am Kühlschenkel an. Je­ der der Federschenkel 41, 42 hat weiterhin eine vom Basisteil 40 ausgehende Ausnehmung 47, die sich bis in den Bereich des nach außen versetzten Abschnittes 45 erstreckt. Diese Ausnehmung 47 dient zur Aufnahme der Greifelemente eines Bestückungsautomaten.

Der Kühlschenkel 14 ist auf analoge Weise mit - hier im Ausführungs­ beispiel - zwei Leistungsbauelementen 10 bestückt, die im Bereich der Ausnehmung 15 der Grundplatte an der Innenseite 49 anliegen. Die beiden Leistungsbauelemente 10 liegen mit ihren Unterseiten 29 eben­ so jeweils auf einen Fixierteil 30 auf und sind mit einem Federele­ ment 39 an den Kühlschenkel gepreßt.

Die nicht mit Leistungsbauelementen bestückten Freiflächen 50 des Kühlschenkels 14 im Bereich der Grundelemente 16 bzw. 17 dienen als Greifflächen für einen Bestückungsautomaten.

Beim Bestücken der Leiterplatte 22 bzw. des Steuergerätes werden zu­ erst die Fixierteile 30 so auf die Leiterplatte 22 gesetzt, daß ihre Fortsätze 32 in die entsprechenden Öffnungen ragen. Anschließend werden die Leistungsbauelemente 10 so auf die Fixierteile 30 bzw. die Leiterplatte 22 aufgesetzt, daß sie mit ihrer Unterseite 29 auf den schrägen Auflageflächen 36 der Seitenflächen 34 aufliegen und daß gleichzeitig die Anschlußpins 33 durch die entsprechenden Öff­ nungen der Leiterplatte 22 ragen. Anschließend wird das Kühlteil 11 auf die Leiterplatte 22 aufgesetzt, wobei der dafür notwendige Be­ stückungsautomat am Kühlschenkel 14 im Bereich der Freiflächen 50 angreift. Das Kühlteil 10 wird so aufgesetzt, daß die beiden am Kühlschenkel 14 angeordneten Leistungsbauelemente 10 durch die der Ausnehmung 15 ragen. Das Kühlteil 10 wird dann auf der Leiter­ platte 22 an die Leistungsbauelemente 10 geschoben, und an der Leiterplatte 22 befestigt. Anschließend werden die Federelemente 39 über den Verband von Kühlschenkel und Leistungsbauelement geführt. Der dafür notwendige Bestückungsautomat ist mit Zangen ausge­ rüstet, die in die Ausnehmungen 47 greifen und an der Innenseite der Abschnitte 45 anliegen. Der Freiraum für diese Zangenelemente wird somit durch das Federelement 39 selbst geschaffen, so daß die not­ wendigen Freiflächen für den Bestückungsautomaten keinen Einfluß auf die Form des Kühlschenkels und des Leistungsbauelementes haben.

Durch die Fixierteile 30 wird den Leistungsbauelementen beim Einbau eine definierte Höhenlage vorgegeben. Gleichzeitig werden die Lei­ stungsbauelemente durch die Auflage an den schrägen Auflageflächen in eine bevorzugte, weil in allen Fällen gleiche, schräg geneigte Einbaulage gebracht. Dadurch ist das Kühlteil besonders einfach über die Bauelemente zu führen und auf die Leiterplatte 22 aufzusetzen.

Durch die spiegelsymmetrische Ausbildung des Kühlteils 11 läßt sich dieses an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen der Leiter­ platte 22 aufsetzen. Damit ist auch bei einer großen Zahl von Leistungsbauelementen nur eine Bauart von Kühlteil notwendig. Die für eine automatische Bestückung notwendigen Freiflächen für den Be­ stückungsautomaten sind am Kühlteil vorgesehen, ohne daß dadurch er­ hebliche Tabuflächen am Kühlteil bzw. auf der Leiterplatte anfallen. Die Abstände der Kühlschenkel sind an die notwendigen Freiflächen für die Bestückungsautomaten angepaßt. Durch die breite Auflage­ fläche der Grundelemente 16, 17 ist ein sicherer Stand des Kühlteils beim Bestücken gewährleistet.

Claims (6)

1. Baugruppe für elektronische Geräte mit einem Kühlteil (11), an dem mindestens ein abzuleitende Verlustwärme abgebendes elektrisches Bauelement (10) angeordnet und mit einem Federelement (39) an das Kühlteil gepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlteil (11) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist und daß an je­ dem der beiden Kühlschenkel (13, 14) des Kühlteils (11) mindestens ein Verlustwärme abgebendes elektrisches Bauelement (10) angeordnet ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an min­ destens einem Kühlschenkel (14) mindestens eine Freizone (50) für Greifelemente eines Bestückungsautomaten vorgesehen ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) des Kühlteils (11) eine Ausnehmung (15) aufweist.

4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kühlschenkel (13) an seiner Innenseite und der andere (14) an seiner Außenseite mit elektrischen Bauelementen (10) versehen ist.

5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kühlteil (11) symmetrisch zu einer Mittellinie (18) ausgebildet ist.

6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federelemente (39) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben, wobei die Federschenkel (41, 42) jeweils einen nach außen versetzten Abschnitt (45) aufweisen.