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DE4344629A1 - Electric module with housing and PCB for vehicle control device - Google Patents

Electric module with housing and PCB for vehicle control device

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DE4344629A1
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DE
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Application
Patent type
Prior art keywords
housing
pcb
device
spreading
components
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19934344629
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German (de)
Inventor
Gerhard Dipl Ing Klein
Martin Joeck
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for vehicle electronic casings
    • H05K7/20854Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Abstract

The unit has a housing (1) with at least some areas of heat conductive material. The housing (1) contains at least one PCB (3) with components to be cooled. At least one spreading device (7) ensures a heat conductive press contact between the housing (1) and the PCB (3) or the component.The spreading device (7) has a fastening region (8). This grips an edge of the PCB (3) in a V-shaped grip and is clipped to a depression (9) of the PCB (3). It also has at least one sprung limb (10) supported on a projection (11) of the housing (1). This presses areas of the PCB (3) or surfaces of flat active components (5) against an abutment surface (6) of the housing (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baueinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Baueinheiten finden sich beispielsweise bei Kraftfahrzeugen in Gestalt von Steuer geräten. The invention relates to an electrical assembly according to the preamble of claim 1. Such assemblies are found for example in motor vehicles in the form of control devices.

Wie bekannt, sind die Leiterplatten mit im Betrieb wärmeer zeugenden elektrischen Bauelementen, wie Leistungstransistoren, bestückt, so daß eine wirksame Wärmeabfuhr von der zumindest einen innerhalb des Gehäuses gut abgedichtet angeordneten Leiterplatte über das ggf. mit Kühlrippen versehene, zumindest bereichsweise aus Metall als wärmeleitendem Material bestehende Gehäuse an die Umgebung sichergestellt sein muß. As is known, the circuit boards are equipped with wärmeer in operation generating electrical components, such as power transistors, so that an effective heat dissipation from the at least optionally provided a well sealed within the housing arranged printed circuit board on the cooling fins, at least partially made of metal as a heat-conducting material existing housing must be ensured to the environment. In der Kon struktion nach der gattungsbildenden DE-OS 39 06 973, H05K 7/20, wird die zumindest eine Leiterplatte durch Bewegung senkrecht zur ihrer Ebene in das Gehäuse eingesetzt; In Kon constructive tion according to the generic DE-OS 39 06 973 H05K 7/20, the at least one printed circuit board inserted through motion perpendicular to its plane in the housing; mittels zusätzlicher, als Spreizvorrichtungen bezeichneter, im Querschnitt etwa V- förmiger Einlagen zwischen einer gehäuseseitigen Abstützung und der Leiterplatte werden entsprechende Randbereiche derselben oder flache Leistungstransistoren in wärmeleitendem Kontakt mit Gegenflächen am Gehäuse gehalten. corresponding edge portions thereof or flat power transistors are maintained in thermally conductive contact with mating surfaces on the housing by means of additional, referred to as spreaders, approximately V-shaped in cross-section inserts between a housing-side support and the printed circuit board. Diese Konstruktion bedingt jedoch durch Verwendung von separaten Bauteilen für die Spreiz- Vorrichtungen einen relativ großen Montageaufwand und versagt bei Konstruktionen mit in das Gehäuse einschiebbaren Leiter platten. This construction, however, by using separate components for the spreading devices of plates a relatively large installation effort and fails in constructions with insertable into the housing conductor related.

Zum Stand der Technik - DE-OS 35 14 440, H05K 7/20 - gehört auch eine elektrische Baueinheit mit in ein Gehäuse einschiebbaren Leiterplatten. The prior art - DE-OS 35 14 440 H05K 7/20 - also includes an electrical assembly having a housing insertable into printed circuit boards. Zur Herstellung eines Wärmekontakts zwischen diesen und dem Gehäuse dienen lösbare Klemmvorrichtungen; For producing a thermal contact between the latter and the housing are releasable clamping devices; die Konstruktion ist so getroffen, daß ein Gehäusedeckel nur dann aufgesetzt werden kann, wenn die Vorrichtung zuvor in ihre Wirk stellung gebracht ist. the construction is so made that a housing cover can only be fitted when the device is previously brought into their active position. Diese Lösung besitzt den Nachteil eines hohen Aufwands sowohl hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung als auch hinsichtlich der Montage. This solution has the disadvantage of a high cost in terms of both structural design and in terms of assembly.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße elektrische Baueinheit zu schaffen, die, unabhängig davon, in welcher Weise die Leiterplatte in das Gehäuse einge führt wird, mit einfachen Mitteln in fertigungs- und montage freundlicher Weise eine zuverlässige Wärmeabfuhr von der Leiter platte bzw. an ihr gehaltenen wärmeerzeugenden elektrischen Bau elementen zum Gehäuse und damit zur Umgebung sicherstellt. The invention is accordingly the object of providing a gat processing according to create electrical structural unit which is independent of the manner in which the circuit board leads into the housing, a reliable removal of heat from the circuit board with simple means in manufacturing and assembly friendly manner or her held heat-generating electrical construction elements to the housing, thus ensuring the environment.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche. The solution according to the invention this object is achieved with the characterizing features of the main claim, Ausbil advantageous developments of the invention describe the dependent claims.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der durch clipsartige Gestaltung der Spreizvorrichtung gewonnenen Fest legung derselben an der Leiterplatte, so daß diese zusammen mit einer erforderlichen Anzahl von Spreizvorrichtungen gleichsam als Vormontageeinheit in das Gehäuse eingesetzt wird. An essential feature of the invention is obtained by means of clip-like design of the spreader fixed interpretation thereof to the circuit board so that it is used together with a required number of spreading devices as it were pre-assembled unit into the housing. Die Spreizvorrichtung ist dabei so gestaltet, daß sie einerseits ein clipsartig arbeitendes, mit zumindest einer oberflächlichen Ver tiefung der Leiterplatte zusammenwirkendes Befestigungsteil sowie zumindest einen Federschenkel enthält, der sich auf einer gehäuseseitigen Auflage abstützt und dadurch die ihm gegenüber liegende Oberfläche der Leiterplatte (bzw. von flachen elek trischen Bauelementen auf derselben) gegen einen Bereich des Gehäuses unter Herstellung eines wärmeleitenden Kontakts ver spannt. The spreader is configured such that on the one hand, a clip-like working, with at least one superficial Ver deepening the printed circuit board cooperating attachment portion and includes at least one spring leg which is supported on a housing-side bearing and thereby the lying opposite surface of the board (or of flat elec tric devices clamped on the same ver) against a portion of the housing to produce a heat-conducting contact. Durch diese Verspannung dient die Spreizvorrichtung zugleich zur klapperfreien Arretierung der Leiterplatte in dem Gehäuse, und zwar auch in den Fällen, in denen die Leiterplatte nicht durch Bewegungen senkrecht zu ihrer Ebene in das Gehäuse eingesetzt, sondern durch Bewegung parallel zu ihrer Ebene eingeschoben ist. Due to this stress the spreading device at the same time serves to rattle-free locking of the printed circuit board in the casing, even in cases in which the conductor plate is not used by movements perpendicular to its plane in the housing, but is inserted by moving parallel to its plane.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren folgendes zeigen: Embodiments of the invention will hereinafter be explained in reference to the drawings, whose figures show the following:

Fig. 1 einen Horizontalschnitt entsprechend II in Fig. 2, Fig. 1 is a horizontal sectional view corresponding to II in Fig. 2,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt entsprechend II-II in Fig. 1, Fig. 2 is a vertical section according to II-II in Fig. 1,

Fig. 3 vergrößert den in Fig. 2 bei III markierten Bereich, Fig. 3 increases the labeled in FIG. 2 at III region,

Fig. 4 den Querschnitt gemäß IV-IV in Fig. 1, die Fig. 5, 6 und 7 in drei zueinander senkrechten Ansichten die bereits in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Spreizvorrichtung und Fig. 4 shows the cross section according to IV-IV in Fig. 1, FIGS. 5, 6 and 7, the spreading device already shown in Figs. 1, 2 and 3 in three mutually perpendicular views and

die Fig. 8, 9 und 10 ebenfalls in drei zueinander senkrechten Ansichten eine andere Ausführungsform der Spreizvorrichtung. Figs. 8, 9 and 10 also in three mutually perpendicular views of another embodiment of the spreading device.

Betrachtet man zunächst die Fig. 1 bis 4, so erkennt man in dem aus wärmeleitendem Material, wie Metall, bestehenden Gehäuse 1 , das mittels der deckelartigen Anschlußleiste 2 abgeschlossen ist, die Leiterplatte 3 , die an Randbereichen mit einer Metalli sierung 4 belegt ist (sofern sie nicht in ihrer Gesamtheit aus Metall besteht), die in wärmeleitendem Kontakt mit flachen elek trischen Leistungsbauelementen, wie Leistungstransistoren 5 , steht. Referring first to FIGS. 1 to 4, it can be seen in the of thermally conductive material, such as metal, existing casing 1 which is closed by means of the lid-like connection strip 2, the circuit board 3, the capitalization at edge regions with a Metalli 4 is ( if it does not consist in its entirety of metal), which in thermally conductive contact with flat elec tric power devices such as power transistors 5 stands. Die Leiterplatte 3 ist demgemäß in den Fig. 1 und 2 von rechts her in das Gehäuse eingeschoben, das einen etwa topf förmigen Querschnitt besitzt. The circuit board 3 is accordingly in FIGS. 1 and 2 inserted from the right into the housing, which has an approximately pot-shaped cross-section.

Die Wärmeabfuhr von der Leiterplatte 3 oder genauer: ihren me tallisierten Bereichen 4 erfolgt durch einen gut wärmeleitenden Kontakt mit leistenförmigen Vorsprüngen 6 am Gehäuse, gegen die die Randbereiche der Leiterplatte 3 mittels mehrerer Spreiz vorrichtungen 7 gleichen Aufbaus gedrückt werden. The heat dissipation from the printed circuit board 3, or more precisely their me tallized compounds regions 4 is carried out 7 of the same construction are pressed by a good heat conducting contact with the strip-like projections 6 on the housing against which the edge regions of the printed circuit board 3 by means of several expanding devices. Jede dieser Spreizvorrichtungen 7 enthält einen einen zugeordneten Rand der Leiterplatte 3 gleichsam U-förmig umgreifenden Befestigungs bereich 8 , der clipsartig in eine zumindest oberflächliche Vertiefung 9 ( Fig. 3) der Leiterplatte 3 einrastet, so daß eine feste Verbindung zwischen Spreizvorrichtung 7 und Leiterplatte 3 sichergestellt ist, sowie einen in den Figuren nach unten weisenden Federschenkel 10 , dem eine rampenartige Auflagefläche 11 am Gehäuse 1 zugeordnet ist. Each of these spreading devices 7 contains a an associated edge of the printed circuit board 3, as it is U-shaped encompassing mounting portion 8, the clip-like in an at least superficial recess 9 (Fig. 3) of the circuit board 3 snaps into place, so that a firm connection between the spreader 7 and the circuit board 3 is ensured as well as a facing in the figures down spring leg 10, to which a ramp-like bearing surface 11 is associated with the housing. 1 Demgemäß gleitet bei der Ein führbewegung der mit den Spreizvorrichtungen 7 bestückten Leiterplatte 3 der Federschenkel 10 jeder Spreizvorrichtung auf der dann zunächst gleichsam eine Führung bildenden Rampe 10 bis in eine Endstellung (siehe insbesondere Fig. 3), in der durch die Stauchung des Federschenkels 7 die in Fig. 4 nach oben weisende Seite der Leiterplatte 3 gegen den Gehäusevorsprung 6 gedrückt wird. Accordingly, slides in a transfer movement of the equipped with spreaders 7 guide plate 3 the spring legs 10 of each spreader to an end position on the then first quasi forming a guide ramp 10 (see in particular Fig. 3), by the compression of the spring leg 7 is pressed in Fig. 4 upwardly facing side of the board 3 against the housing projection 6.

Die Fig. 5, 6 und 7 lassen in drei zueinander senkrechten Ansichten nochmals den Aufbau der Spreizvorrichtung 7 im ein zelnen erkennen. The Fig. 5, 6 and 7 can be in three mutually perpendicular views again the structure of the spreader 7 in an individual recognize. Sie ist einstückig aus Federblech hergestellt und enthält in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch zum Be festigungsbereich 8 die beiden auf derselben Seite der Leiter platte liegenden Federschenkel 10 und 10 ′. It is made in one piece of spring plate and, in this embodiment symmetrically to Be fixing region 8 both on the same side of the circuit board lying spring legs 10 and 10 '.

Die Konstruktion der Befestigungsvorrichtung 20 gemäß den Fig. 8, 9 und 10 ist insofern etwa anders, als die beiden Federschenkel 21 und 22 zwar wiederum symmetrisch den Befe stigungsbereich 23 zwischen sich einschließen, jedoch nicht, wie bei der Konstruktion nach den Fig. 5, 6 und 7, vom in Einführrichtung vorderen, sondern jetzt von dem in Einführ richtung hinteren Ende des Befestigungsbereichs 23 abgehen. The construction of the fastening device 20 of FIGS. 8, 9 and 10, inasmuch as otherwise, as the two spring legs 21 and 22, although again symmetrically stigungsbereich 23 include the BEFE between them, but not, as in the construction according to Fig. 5, 6 and 7, the front in the insertion direction from, but now come off from the rear in the direction of insertion end of the fastening region 23rd

In jedem Falle ist mit der Erfindung eine einfache Konstruktion zur Sicherstellung eines guten Wärmekontakts zwischen einer Leiterplatte einerseits und einem Gehäuse andererseits ge schaffen, die bei allen denkbaren Einführweisen der Leiterplatte in das Gehäuse und Gehäusekonstruktionen Anwendung finden kann. In each case, on the other hand create ge, which can be applied to all conceivable Einführweisen the circuit board into the housing and housing constructions with the invention a simple construction to ensure a good thermal contact between a printed circuit board on one hand and a housing.

Claims (3)

1. Elektrische Baueinheit mit einem zumindest bereichsweise aus wärmeleitendem Material bestehenden Gehäuse, zumindest einer von diesem aufgenommenen, zu kühlende elektrische Bauelemente tragenden Leiterplatte und zumindest einer Spreizvorrichtung zur Sicherstellung eines wärmeleitenden Druckkontaktes zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte oder den Bauele menten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung ( 7 ) einen einen Rand der Leiterplatte ( 3 ) V-ähnlich übergreifen den, in zumindest eine Vertiefung ( 9 ) derselben clipsartig einrastenden Befestigungsbereich ( 8 ) sowie an diesem zu mindest einen sich an einer Auflage ( 11 ) am Gehäuse ( 1 ) abstützenden Federschenkel ( 10 ) enthält. 1. characterized Electrical unit with an at least partially made of a thermally conductive material housing, at least one of that recorded for cooling electrical component carrying printed circuit board and at least one spreading device for securing a heat-conductive pressure contact between the housing and the circuit board or the Bauele elements, characterized in that the spreading device (7) comprises an edge of the circuit board (3) V-similar engage over the, in at least one recess (9) of the same clip-like engaging attachment portion (8) and at least at that one at a support (11) on the housing (1 contains) supporting spring legs (10).
2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung ( 7 ) zwei Federschenkel ( 10 , 10 ′) in symme trischer Anordnung zum Befestigungsbereich ( 8 ) auf derselben Seite der Leiterplatte ( 3 ) enthält. 2. An assembly according to claim 1, characterized in that the spreading device (7) comprises two spring legs (10, 10 ') in sym ric arrangement for fastening region (8) on the same side of the circuit board (3).
3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in das Gehäuse ( 1 ) einschiebbaren Leiterplatte ( 3 ) die Spreizvorrichtung ( 7 ) an einem in Einschiebrichtung vorderen Randbereich derselben gehalten und die gehäuseseiti ge Auflage ( 11 ) für den Federschenkel ( 10 ) als Auflauframpe für diesen ausgebildet ist. 3. The assembly of claim 1 or 2, characterized in that insertable at a in the housing (1) printed circuit board (3) the spreading device (7) is kept the same at a front in the slide-edge area and the gehäuseseiti ge support (11) for the spring leg (10) is designed as a run-up ramp for this.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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