DE69301066T2

DE69301066T2 - Gehäuse für wärmeerzeugende elektronische bauteile.

Info

Publication number: DE69301066T2
Application number: DE69301066T
Authority: DE
Inventors: Thierry Lanoe
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1993-01-14
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2013-01-15
Also published as: EP0575606A1; FR2686213A1; EP0575606B1; DE69301066D1; FR2686213B1; WO1993014614A1; ATE131995T1; US5532430A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile, die Energie abgeben und auf einer doppelseitigen gedruckten Schaltung montiert sind, welche an einem Metallsubstrat befestigt ist, das zur Wärmeableitung fest mit dem Gehäuse verbunden ist und an das ein Verbinder elektrisch angeschlossen ist, der ebenfalls fest mit dem Gehäuse verbunden ist und auf derselben Seite des Substrats wie die gedruckte Schaltung angeordnet ist.
Die US-A-4 339 260 zeigt ein Kühlsystem, bei dem eine Metallplatte an einer doppelseitigen gedruckten Schaltungsplatte befestigt ist. Die Metallplatte besitzt eine Aussparung, die die Montage eines Verbinders auf der gedruckten Schaltungsplatte gestattet.
Die Verwendung einer gedruckten Schaltung auf einem Metallsubstrat zur Wärmeableitung wird heute ziemlich häufig als Lösung für das Problem der Wärmeabführung von Leistungsbauelementen vorgeschlagen. Zu beiden Seiten einer nicht sehr dicken, biegsamen oder flexiblen Schicht aus isolierendem Werkstoff vom Typ Polyamid oder von der Marke Kapton druckt man zwei Gruppen von Bahnen aus Kupfer auf und klebt die so gebildete doppelseitige Schaltung auf das Metallsubstrat auf. Man spricht hierbei von einem flexiblen Leitungsträger (Power flex board), den man beispielsweise im Bereich der Kraftfahrzeugelektronik antrifft. Dieser technische Bereich, wie auch andere im übrigen, erfordert Produkte, die, obwohl sie schwierigen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, eine hervorragende Zuverlässigkeit haben und geringe Kosten erfordern.
Die Temperatur ist einer der Faktoren, der diese Zuverlässigkeit beeinträchtigt. Elektronische Schalter beispielsweise, die den durch einen elektronischen Rechner gesteuerten Leistungskomponenten zugeordnet sind, geben Energie ab und müssen unbedingt gekühlt werden, damit ihre Zuverlässigkeit beibehalten wird. Die flexiblen Leistungsträger, wie sie oben beschrieben wurden, gewährleisten die erforderliche Kühlung.
Es bleibt ein Problem: die Anbringung des Verbinders. Man hat bereits vorgeschlagen, einen OMB-Verbinder zu benutzen (oberflächenmontiertes Bauelement), aber es ist schwierig, auf derselben Seite des Metallsubstrats wie der des flexiblen Trägers die gedruckte Schaltung und ihre Bauelemente anzulöten, die keine zwei Verlötungen aushalten. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Anschlußlappen eines herkömmlichen Verbinders an einem Rand des flexiblen Trägers anzulöten, der aus dem Metallsubstrat heraussteht, und dann die Einheit Träger-Verbinder in das Gehäuse einzuführen und schließlich beide an dem Gehäuse durch Schrauben, Klammern oder andere entsprechende Mittel zu befestigen.
Diese Lösung besitzt jedoch auch Nachteile. Aufgrund der fehlenden Starrheit der Einheit Träger-Verbinder zwischen dem Zeitpunkt ihres Zusammenbaus durch Verlöten der Anschlüsse und dem Moment ihrer Befestigung ist diese Spannungen ausgesetzt. Der Wärmewiderstand zwischen dem Metallsubstrat des Trägers und dem Gehäuse ist der Zuverlässigkeit der Kontroll- und Steuereinrichtungen, wie des oben erwähnten Rechners, abträglich.
Schließlich muß das Gehäuse so geformt sein, daß es eine wannenförmige Ausnehmung zur Aufnahme der freien Enden der Anschlußlappen des Verbinders aufweist.
Ziel der Erfindung ist es, alle diese Nachteile zu beseitigen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Gehäuse vom oben erwähnten Typ, bei dem das wärmeableitende Metallsubstrat eine Aussparung aufweist, die zwei seitliche Verlängerung bildet, welche Träger für den Verbinder bilden, der auf der Seite der gedruckten Schaltung, die dem Substrat gegenüberliegt, auf der Höhe der Aussparung aufgelötet ist.
Die Erfindung ist dadurch bemerkenswert, daß der Verbinder am Gehäuse indirekt über das Substrat befestigt ist und daß der Zusammenbau von der gedruckten Schaltung und dem Verbinder vor Befestigung am Gehäuse nicht mehr biegsam ist und daß schließlich der herkömmliche Verbinder des erfindungsgemäßen Gehäuses sozusagen als umgekehrtes OMB-Bauelement verwendet wird, d.h. mit einer gedruckten Schaltungs lötseite, die der der OMB-Bauelemente entgegengesetzt ist.
Dank der Erfindung kann man einen herkömmlichen Verbinder verwenden und ihn schnell am Substrat befestigen. Seine Montage ist so sehr vereinfacht. Nach dem Verlten der Bauelemente und des Verbinders kann die starre Einheit leicht am Gehäuse befestigt werden.
Die Aussparung des Substrats ist vorzugsweise vom mittleren Bereich eines Randes ausgehend angebracht.
Der Verbinder ist ferner vorzugsweise von den Energie abgebenden Bauteilen durch eine Leiste zur elektromagnetischen Abschirmung getrennt.
Das Gehäuse ist ferner vorzugsweise auf der Seite des Substrats offen, die der Seite der Befestigung der gedruckten Schaltung gegenüberliegt, was jeden Wärmewiderstand zwischen dem Gehäuse und dem Substrat ausschließt und die Wärmeabführungskapazität verbessert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse;
Fig. 2 eine Ansicht des die Bauteile tragenden Teils des Gehäuses von unten;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht nach Befestigung des Trägers;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den den Verbinder tragenden Rand des Substrats und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Rands des Substrats von Fig. 4 nach Befestigung des Verbinders.
Das Gehäuse, das nun beschrieben wird, ist im vorliegenden Fall ein geformtes Gehäuse aus Aluminium mit im allgemeinen parallelepipedischer Form mit offenem Boden, das an seinen beiden Längsenden Befestigungslappen 1, 2 besitzt. Zwischen den Befestigungslappen erstreckt sich eine obere Bodenwand 3, die als Deckel dient.
Zur Berücksichtigung der verschiedenen Abmessungen der Bauteile besitzt die Wand 3 eine erste quer verlaufende Schulter 4. Zur Berücksichtigung der Abmessungen des Verbinders 8, von dem im nachstehenden die Rede ist, besitzt die Wand 3 eine zweite quer verlaufende Schulter 5, die höher als die erste Schulter 4 ist. Die Wand 3 ist mit den Befestigungslappen auf der einen Seite durch eine einfache seitliche Querwand 6 und auf der anderen Seite durch eine dicke und höhere seitliche Querwand 7 verbunden, um mit der Schulter 5 zum Halt des Verbinders 8 zu dienen. Eine innere Schulter 9 zur Aufnahme des Bauelementeträgers 10, von dem ebenfalls im nachstehenden die Rede ist, ist an der seitlichen Querwand 6 und den beiden seitlichen Längswänden des Gehäuses im wesentlichen auf halber Höhe der Wand 6 und bis zur Höhe der zweiten Schulter 5 vorgesehen.
Das Gehäuse enthält, an der Schulter 9 anliegend, den Bauelementeträger 10, der aus einer doppelseitigen gedruckten Schaltung 22 besteht, deren Aufdruck 11 in Fig. 3 dargestellt ist und die auf einem Metallsubstrat 12 zur Wärmeableitung befestigt ist, das der Öffnung des Gehäuses zugewandt ist. Energie abgebende elektronische OMB-Bauelemente sind an der der Wand 3 zugewandten Seite der gedruckten Schaltung angelötet, und zwar einige mit dem Bezugszeichen 13 mit relativ geringer Höhe, andere, zwischen den beiden Schultern 4, 5, von größerer Höhe.
Das Substrat 12 weist eine im vorliegenden Fall rechteckige Aussparung 15 auf, die vom Mittelteil eines Querrandes 16 des Substrats 12 aus gebildet ist, um zwei seitliche Verlängerungen 17, 18 zu bilden, die als Träger für zwei Befestigungslappen 19, 20 des Verbinders 8 dienen, bei dem die Gesamtheit der Anschlüsse 21 sich in Höhe der Aussparung 15 und eines Teils der gedruckten Schaltung 22 befindet, an die sie an ihrer dem Substrat 12 zugewandten Seite, d.h. an der Seite, die nicht die der Bauelemente 13, 14 ist, angelötet sind. Der Aufdruck 25 des Verbinders 8 auf der gedruckten Schaltung 22 ist in Fig. 2 dargestellt.
Der Verbinder 8 ist von den Bauteilen 13, 14 durch eine Leiste 23 zur elektromagnetischen Abschirmung getrennt, welche die Schulter 5 zu der Öffnung des Gehäuses hin verlängert.
Das Gehäuse ist leicht herstellbar. Man formt das eigentliche Gehäuse im vorliegenden Fall aus Aluminium. Man nimmt eine rechteckige Aluminiumplatte, um das Ableitungssubstrat 12 zu bilden, und stellt die Aussparung 15 her, welche die Verlängerungen 17, 18 bildet. Man nimmt eine flexible Isolierplatte, beispielsweise aus Polyamid, auf deren beiden Seiten man die leitenden Bahnen aufdruckt, um die doppelseitige gedruckte Schaltung 22 zu bilden, und zwar mit Abmessungen, die nur sehr wenig kleiner als die des Substrats 12 sind. Man bohrt darin die Öffnungen für die metallisierten Löcher. Man befestigt die Schaltung 22 am Substrat 12, und zwar im vorliegenden Fall durch Verkleben. Man setzt die Bauelemente 13, 14 auf die Seite der Schaltung 22, die dazu bestimmt ist, daß sie der Gehäusewand 3 zugewandt ist, und lötet sie an dieser Seite an. Man setzt den Verbinder 8 mit seinen Lappen 19, 20 auf dieselbe Seite der Schaltung 22 wie die Bauelemente 13, 14 auf, man befestigt die Lappen an den Verlängerung 17, 18 des Substrats 12 und lötet seine Anschlüsse 21 an der anderen Seite der Schaltung 22 an. Man führt die Einheit in das Gehäuse ein und befestigt sie dort an der Schulter 9. Schließlich bringt man zum Schutz einen Harztropfen 24 auf die Lötpunkte der Anschlüsse des Verbinders 8 auf. Das Substrat 12 schließt so das Gehäuse 3.

Claims

1. Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile (13, 14), die Energie abgeben und auf einer doppelseitigen gedruckten Schaltung (22) montiert sind, welche an einem Metallsubstrat (12) befestigt ist, das zur Wärmeableitung fest mit dem Gehäuse verbunden ist und an das ein Verbinder (8) elektrisch angeschlossen ist, der ebenfalls fest mit dem Gehäuse verbunden und auf derselben Seite des Substrates (12) wie die gedruckte Schaltung (22) angeordnet ist, wobei das wärmeableitende Metallsubstrat (12) eine Aussparung (15) aufweist, die zwei seitliche Verlängerungen (17, 18) bildet, welche Träger für den Verbinder (8) bilden, der auf der Seite der gedruckten Schaltung, die dem Substrat (12) gegenüberliegt, auf der Höhe der Aussparung (15) aufgelötet ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1,

bei dem die Aussparung (15) des Substrats (12) vom mittleren Bereich eines Randes (16) ausgehend angebracht ist.

3. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 und 2,

bei dem der Verbinder (8) von den Energie abgebenden Bauteilen (13, 14) durch eine Leiste (23) zur elektromagnetischen Abschirmung getrennt ist.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

bei dem das Gehäuse von derjenigen Seite des Substrates (12) aus offen ist, die der Seite der Befestigung der gedruckten Schaltung (22) gegenüberliegt.