DE8320682U1

DE8320682U1 - Elektronisches regel- und kontrollgeraet

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Publication number: DE8320682U1
Application number: DE19838320682
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1983-07-18
Publication date: 1983-12-29

Description

79 666 /fe 12. Oktober 1983

Dipl.-Ing. Hans Kallas, 8263 Burghausen

Elektronisches Regel- und Kontrollgerät

Elektronische Regel- und Kontrollgeräte bestehen im allgemeinen aus einem Leistungsteil und einem Regelteil. Im Leistungsteil sind die Elemente der Leistungselektronik und die dazugehörigen Geräte für die Versorgung und Transformierung der benötigten elektrischen Energie enthalten. Der Regelteil besteht aus einer größeren Anzahl von auswechselbaren Leiterplatten, welche mit den erforderlichen elektronischen Bauelementen bestückt sind. Um eine sichere elektrische Verbindung und Kontaktierung zwischen den Bauelementen zu erreichen, werden die bestückten Leiterplatten nach Verschaltung in Zinnbädern getaucht. Die Bildung von elektrisch leitenden Kriechwegen durch Schmutz- oder Stabablagerungen wird durch die nachträgliche Lackierung der verzinnten Seiten der Leiterplatten verhindert. Die aus Isolierharzen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung bestehenden Isolierlacke neigen dur Alterung, Umgebungseinflüsse bzw. thermische Beanspruchung zu Rißbildungen. In diese Risse kriecht Feuchtigkeit ein und vermindert den Schutz der isolierenden Lackschichten. Dies verursacht Ausfälle oder Störungen innerhalb der elektronischen schaltung.

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Solche Ausfälle können nach dem Schutzgedanken dadurch vermieden werden, daß man statt der isolierenden Lackschicht beide Seiten

I der Leiterplatten mit einer isolierenden Uberzugsschicht auf i

'$ der Basis modifizierter Organopolysiloxane überzieht. Hierzu bietet sich eine besondere Art von kondensationsvernetzenden siliziumorganischen Elastomeren - den sogenannten m-Polymeren - an. Eine pigmentierte Tauchmasse der m-Polymere ermöglicht im Tauchverfahren die gleichmäßige Beschichtung der Leiterplatten. Die Isolierschicht bedeckt alle Stellen der Leiterplatten und die darauf montierten Bauelemente mit einer gleichmäßigen Schicht, ohne daß bei der Vernetzung tropfartige Stellen stärkerer Schichtdicke entstehen. Die elektrisch isolierenden Eigenschaften des elastisch zähen Überzuges sind ausgezeichnet, besonders im Hinblick auf die elektrische Durchschlagsfestigkeit, die Kriechstromfestigkeit und den Oberflächenwiderstand. Insbesondere zeichnet sich die isolierende Schicht zusätzlich durch geringere Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit aus. Alle Erhebungen durch Kontaktstellen und bauelemente auf der Leiterplatte werden mit einer gleichmäßig starken Schicht überzogen, deren Dicke allein von der Zeitdauer des Tauchvorganges abhängt. Bestehen die Substrate aus unterschiedlichen Werkstoffen, so empfiehlt sich, vor dem Tauchvorgang die bestückten Leiterplatten mit einem Haftvermittler oder einer Grundierung zu beschichten. Die Grundierung soll als dünner Film durch Streichen, Sprühen oder Tauchen auf die zu beschichtende Substratoberfläche aufgebracht werden. Nach einer bestimmten Trockenzeit kann die Tauchung in der m-Polymermasse erfolgen. Steuerelemente der Leistungselektronik erwärmen sich während ihres Betriebes durch die entstehende Verlustwärme. So erhalten z.B. Thyristoren und ähnliche Halbleiterelemente Kühlkörper, die stark verrippt sind, um die Verlustwärme über eine

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vergrößerte Oberfläche günstig abzuführen. Meist ist es erforderlich, KUhlluftgebläse für die Kühlkörper in den Teilen der Leistungselektronik einzusetzen. Die Kühlkörper der Leistungselektronik werden geometrisch so angeordnet und ausgerichtet, daß sie vom KUhlluftstrom erfaßt werden können. Daraus resultiert der Nachteil, daß Schmutz- und Staubpartikel

* auf der vergrößerten Oberfläche des Kühlkörpers abgelagert werden. Damit wird die KUhlwirkung der Kühlkörper herabgesetzt und es besteht die Gefahr der Kriechwegbildung zwischen spannungsführenden Teilen der Halbleiterelemente der Leistungs-

fi elektronik.

Die Kühlluftwege werden nach dem Schutzgedanken mit einer

Ii m-Polymer-Vergußmasse auf der Basis modifizierter Organopoly-

% siloxane vergossen. Dadurch wird die Verschmutzung der Ober-

flächen der Kühlkörper verhindert und die in den Kühlkörpern gespeicherte Verlustwärme an die Vergußmasse abgegeben. Am Ende

t_ri der Kühlkörper wird der Verguß je nach den Konstruktionsver-

§ hältnissen des Gerätes in Längsrichtung und zusätzlich auch in

Querrichtung verlängert. Dies geschieht durch den Anbau von

Formteilen vor dem Vergußvorgang. Diese Formteile bestehen aus Leichtmetall oder Kunststoff. Die Oberfläche der über die Kühlkörper hinausragenden Vergußteile wird durch die Anordnung zusätzlicher Längs- oder Querrippen entsprechend vergrößert. Damit kann mehr Verlustwärme an die Umgebunsluft abgegeben werden. Der Verguß der Kühlrippen verhindert die Ablagerung von Schmutz- und Staubpartikeln und den Niederschlag von Feuchtigkeit. Andererseits übernimmt der Verguß aus den Kühlrippen die Verlustwärme und ermöglicht die höhere Belastbarkeit der zu kühlenden Halbleiterelemente.

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Sowohl der isolierende Überzug der Leiterplatten des elektronischen Regelteiles als auch der Verguß der Kühlelemente des Leistungsteiles verleiht dem elektronischen Regel- und Kontrollgerät einen außerordentlich guten mechanischen und elektrischen Schutz gegen äußere und klimatische Einflüsse.

Es ist dann nicht erforderlich, die Einzelteile oder Leiterplatten des elektronischen Gerätes in einem geschlossenen, abgedichteten Gehäuse unterzubringen, bei dem zusätzliche Maßnahmen für die Abführung der Verlustwärme durch Gebläse oder ähnliche Kühleinrichtungen zu treffen sind. Außerdem ist durch das Tauch- und Vergußverfahren nach dem Schutzgedanken sichergestellt, daß elektrisch leitende Kriechwege zwischen spannunsführenden Teilen in allen Bereichen des Gerätes nicht entstehen können.

An einem Beispiel wird der Schutzgedanke entöpechend erläutert:

Im Regelteil eines elektronischen Gerätes (1) sind mehrere Leiterplatten (2) eingeschoben. Auf den Leiterplatten (2J sind Bauelemente (3) verschiedenster Ausführung und verschiedenster geometrischer Form montiert. Auf der Rückseite der Leiterplatten (2) sind die Bauelemente (3) miteinander verschaltet. Die Verschaltung wird in Zinnbädern getaucht, um eine einwandfreie elektrische Kontaktierung sicherzustellen. Die bestückten und an der Rückseite verzinnten Leiterplatten (2) werden im Tauchverfahren mit einem Polymer modifizierter Organopolysiloxane beschichtet und isoliert. Dadurch entsteht eine Schutzhülle bzw. Schutzschicht gegen Ablagerung von leitendem Staub, Schmutzpartikeln und gegen Feuchtigkeit.

Im Leistungsteil des elektronischen Gerätes sind eine Anzahl

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elektronischer Halbleiterelemente (4) angeordnet. Sie besitzen zur Abführung der im Halbleiterelement entstehenden Verlustwärme verrippte Kühlkörper (5). Die Kühlkörper (5) werden bei der Befestigung der Halbleiterelemente (4) auf verrippte Gegenstücke (6) aufgesetzt. Die verrippten Gegenstücke (6) sind auf Montagewänden (7) des elektronischen Gerätes angeordnet. Die Hohlräume der Kühlkörper (5) und die Zwischenräume (8) zwischen den Rippen der Kühlkörper (5) und den Verrippungen (9), welche auf einer Montagewand (7) befestigt sind, werden mit einer Vergußmasse ClO) aus Polymeren modifizierter Organopolysiloxane vergossen oder mit eir.er vaselineartigen Siliconpaste mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgestrichen. Alle mit der Vergußmasse (10) und der Tauchmasse in Verbindung kommenden elektrischen und konstruktiven Teile werden vor dem Tauch- und Vergußvorgang mit einer Grundierung durch Bestreichen oder Besprühen beschichtet .

Ein Polymer modifizierter Organopolysiloxane ist ein solches, wie es aus der DE-OS 24 05 828 bekannt ist.

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Claims

Schutzansprüche

1. Elektronisches Regel- und Kontrollgerät mit Leiterplatten,

auf welchen Bauelemente beliebiger Ausführung und geometrischer Form montiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (4) und die Bauelemente (3) mit einer Isolierschicht aus einem Polymer modifizierter Organopolysiloxane abgedeckt sind.

2. Elektronisches Regel- und Kontrollgerät mit elektronischen Halbleiterelementen, die verrippte Kühlkörper besitzen, daöurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (5) ,\it einer Vergußmasse (10) aus Polymeren modifizierter Orgclopolysiloxane vergossen sind.

3. Elektronisches Regel- und Kontrollgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (10) in ihrer Längen- und Breitenausdehnung über die Abmessungen der Kühlkörper (5) hinausreicht und an der Oberfläche der überstehenden Teile mit Kühlrippen versehen ist.

4. Elektronisches Regel- und Kontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit der Isolierschicht aus modifizierten Organopolysiloxanen in Verbindung kommenden elektrischen und konstruktiven Teile mit einer Grundierung bestrichen oder besprüht sind.

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Elektronisches Regel- und Kontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Freiräumen (10) der verrippten Kühlkörper (5) und der Kühlrippen (6) der Montagewand (7), an welcher die elektrischen Halbleiterelemente (4) befestigt sind, Vergußmasse aus Polymeren modifizierter Organopolysiloxane oder eine nichtschmelzende, vaselineartige Silikonpaste mit guter Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.