EP4533916A1 - Leiterplattenanordnung - Google Patents

Leiterplattenanordnung

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Publication number
EP4533916A1
EP4533916A1 EP23728076.3A EP23728076A EP4533916A1 EP 4533916 A1 EP4533916 A1 EP 4533916A1 EP 23728076 A EP23728076 A EP 23728076A EP 4533916 A1 EP4533916 A1 EP 4533916A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
hold
down device
arrangement according
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23728076.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Magnus Farstad
Maria BOE
Niklas Schamberger
Lukas SOBOTTA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP4533916A1 publication Critical patent/EP4533916A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/2049—Pressing means used to urge contact, e.g. springs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the invention relates to a circuit board arrangement according to the preamble of patent claim 1.
  • a good thermal connection is required to press the components to be cooled onto the heat sink.
  • a certain contact pressure is required to establish full-surface contact between the component to be cooled and the heat sink, in particular to compensate for unevenness and tilting. Accordingly, it makes sense to implement a large number of screw connections that press the components to be cooled onto the heat sink.
  • a large number of screw connections are associated with a large number of holes in the circuit boards, which is complex in terms of manufacturing technology and limits the options for routing the conductor tracks and arranging the components.
  • the present invention is based on the object of providing a circuit board arrangement which enables a thermal connection of a component to be cooled to a heat sink in an effective manner and at the same time enables an effective construction of the circuit board arrangement.
  • the invention then considers a circuit board arrangement which has a first circuit board with a top and a bottom, at least one electrical component to be cooled arranged on the underside of the first circuit board, and a heat sink arranged below the first circuit board, the heat sink being designed to: to cool the at least one component to be cooled.
  • a hold-down device connected to the first circuit board is provided, which is designed to exert pressure on the top of the first circuit board, the hold-down device having fastening means for attaching a second circuit board which extends parallel to the first circuit board, and the hold-down device between the first circuit board and the second circuit board is arranged.
  • the solution according to the invention is based on the idea of using a hold-down device which presses the first circuit board or the electrical components arranged on the underside of the first circuit board against the heat sink by exerting pressure on the top side of the first circuit board.
  • the use of a hold-down device provides additional rigidity in particular, since the hold-down device prevents or reduces upward curvature of the circuit board when the electrical components arranged on the underside of the circuit board are pressed against the heat sink. In this way, a uniform pressure on the circuit board is provided, at least in the area in which the components to be cooled are arranged, so that there is also a uniform contact pressure of the components to be cooled against the heat sink.
  • the additional rigidity also makes it possible to reduce the number of screw connections to be used and/or to only provide them in edge areas, so that the manufacturing effort is reduced. At the same time, the reduced number of holes in the circuit board increases the design freedom in the arrangement of the conductor tracks and components.
  • a further advantage associated with the invention is that by integrating fastening means for fastening a second circuit board into the hold-down device, fastening structures are provided which make it possible to realize the second circuit board at the desired distance in the circuit board arrangement. This means that no additional measures are required, such as attaching fastening points and/or spacer sleeves to the first circuit board in order to define the desired distance between the two circuit boards.
  • the present invention also allows electrical components that are arranged on the underside of the second circuit board to be cooled. Such electrical components cannot be cooled by the heat sink.
  • the hold-down device is made of metal, the hold-down device can take on the function of absorbing heat from electrical components of the second circuit board and thermally spreading it across the surface within the plane of the hold-down device.
  • the hold-down device serves as a heat sink for components of the second circuit board that need to be cooled.
  • components are typically arranged on the second circuit board that have a lower power loss compared to the component of the first circuit board cooled by the heat sink, so that cooling by the hold-down device is sufficient.
  • the hold-down device is arranged at a distance from the first circuit board and is connected to the first circuit board only at certain points (ie in a local area), with the hold-down device having projections on its underside forms, which protrude towards the top of the first circuit board, rest against it and exert pressure on it.
  • the projections projecting towards the top of the first circuit board ensure that a uniform pressure is exerted on the top of the first circuit board and that it cannot locally deform or bulge.
  • the projections are formed in those areas of the hold-down device that are adjacent to areas of the circuit board in which the first circuit board has electrical components to be cooled, which are pressed against the heat sink.
  • the risk of the circuit board bulging is particularly high in such areas.
  • a further embodiment provides that a heat-conducting material is arranged between the hold-down device and the first circuit board. This makes it possible to also use the hold-down device to cool electrical components that are arranged on the top of the first circuit board.
  • the hold-down device is arranged at a distance from the second circuit board and is only connected to the second circuit board at certain points, with the hold-down device forming projections on its upper side which protrude towards the underside of the second circuit board and rest against it. This prevents the second circuit board from curving and ensures that the second circuit board rests evenly on the hold-down device.
  • a heat-conducting material is arranged between the hold-down device and the second circuit board.
  • the thermally conductive material is, for example, a thermal paste or a thermally conductive mat.
  • the fastening means of the hold-down device which serve to fasten the second circuit board, comprise holes in the form of threaded holes or simple holes. Threaded holes are used to accommodate fastening screws through which the second circuit board is connected to the hold-down device. Simple holes (without threads) are used to pass fastening screws through the hold-down device, such screws then being screwed to a housing structure, for example.
  • the threaded holes are at least partially formed in the projections formed on the top of the hold-down device. Furthermore, it can be provided that the holes are formed in spacer sleeves of the hold-down device, which extend both in the direction of the first circuit board and in the direction of the second circuit board and define a distance between the hold-down device and the two circuit boards. In this embodiment variant, the spacer sleeves and the holes formed therein serve to accommodate threaded screws that extend into a housing structure.
  • a further embodiment of the invention provides that the circuit board is attached to a housing structure that forms the heat sink or accommodates the heat sink.
  • the housing structure forms a cavity and the heat sink is arranged in the cavity of the housing structure.
  • a further embodiment provides first fastening screws that extend from the top of the second circuit board through the hold-down device and through the first circuit board into the housing structure and connect the second circuit board, the hold-down device and the first circuit board to the housing structure.
  • the first fastening screws are thus screwed into the housing structure and thereby connect the second circuit board, the hold-down device and the first circuit board.
  • first fastening screws are arranged only in the edge region of the first circuit board. Furthermore, it can be provided that the first fastening screws extend through the fastening means of the hold-down device, which are designed as bores.
  • a further embodiment provides second fastening screws which extend from the top of the hold-down device through the first circuit board into the heat sink.
  • the second ones Fastening screws are thus screwed into the heat sink and connect the hold-down device and the first circuit board.
  • a further embodiment provides third fastening screws which extend from the top of the second circuit board into the hold-down device and are screwed to the hold-down device via threaded holes.
  • the threaded holes form the fastening means for fastening the second circuit board.
  • the third fastening screws are thus screwed to the hold-down device and connect the second circuit board to the hold-down device.
  • the hold-down device is formed, for example, as a rigid plate or rigid frame of a defined height and has a higher rigidity than the first circuit board and the second circuit board.
  • the projections mentioned protrude upwards or downwards from the hold-down device and define its distance from the two circuit boards.
  • the hold-down device consists of a metal or a metal alloy, for example aluminum or an aluminum alloy. This is particularly the case when the hold-down device serves as a heat sink for electrical components that are connected to the second circuit board.
  • the hold-down device is designed as a plastic-metal hybrid. For example, a metal core is provided which is encapsulated with a plastic.
  • a hybrid design can avoid insulation problems.
  • a ceramic material is provided as the material of the hold-down device.
  • a ceramic material has the advantage of high electrical insulation properties. Another advantage is greater rigidity compared to polymers and metals. However, poorer thermal properties can result compared to metals.
  • a further embodiment provides that the at least one electrical component to be cooled is thermally coupled to the heat sink via a heat-conducting material.
  • the heat-conducting material thermally bridges a gap between the underside of the electrical component to be cooled and the surface of the heat sink. Such gaps arise, for example, from tilting during assembly. In principle, however, it is also possible to press the electrical component to be cooled directly onto the heat sink.
  • the present invention is fundamentally suitable for cooling any electrical components that are connected to a circuit board.
  • the electrical components can be assemblies such as so-called prepackage modules with integrated electrical components and SM D contacts or THT contacts as well as individual electrical components.
  • the electrical components to be cooled are components or assemblies of power electronics, in particular electrical components that work together to control and operate an electric motor.
  • the at least one electrical component to be cooled is an element of an inverter for an electric motor.
  • the heat sink used can basically be designed in any way.
  • the heat sink includes cooling fins.
  • the heat sink can be an actively cooled heat sink or a passively cooled heat sink.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a circuit board arrangement which comprises two circuit boards and a hold-down device, wherein the hold-down device presses down one circuit board and has fastening means for attaching the other circuit board;
  • Figure 2 shows a circuit board arrangement according to Figure 1, with additional heat-conducting materials being arranged between the hold-down device and the two circuit boards.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a circuit board arrangement according to the present invention.
  • the circuit board arrangement has a first circuit board 1 and a second circuit board 2, which are arranged at a distance from one another and run parallel.
  • Both circuit boards 1, 2 have a top 11, 21 and a bottom 12, 22.
  • the first circuit board 1 has on its underside 12 one or more electrical components 3 that need to be cooled. Two such components 3 are shown in FIG. 2, although this is only to be understood as an example. For example, it can be provided that a large number of electrical components 3 are arranged in two or more rows on the underside 12 of the first circuit board 1 is arranged.
  • the electrical components 3 are, for example, components of power electronics, for example elements of an inverter.
  • the electronic components 3 can be designed as prepackage modules.
  • the electrical components 3 are power semiconductors of an inverter, which is formed by the electronic components 3 and further components that are arranged on the circuit board 1. Such other components are only partially shown in Figure 1.
  • the other components include, for example, capacitors 9, which are arranged on the top 11 of the circuit board 1.
  • the inverter implemented on the circuit board 1 receives a direct voltage on the input side (represented schematically by arrow A) and emits an alternating voltage on the output side (represented schematically by case B).
  • the electrical components 3 are connected to the circuit board 1, for example via surface mounting, with the components 3 being SMD components. However, this is only to be understood as an example.
  • the electrical components 3 to be cooled are cooled by a heat sink 4.
  • a heat sink 4 For this purpose, they are pressed on their underside against the heat sink 4 with pressure, through which full-surface contact with the heat sink 4 is established.
  • the heat sink 4 can have numerous configurations. It consists, for example, of a metal such as aluminum or an aluminum alloy and has cooling surfaces 45.
  • the heat sink 3 is, for example, an active heat sink that is actively cooled by a fan (not shown) or by means of liquid cooling (not shown). Alternatively, the heat sink 4 is designed as a passive heat sink.
  • the heat sink 4 is arranged in a cavity 71 of a housing structure 7, which is, for example, a motor housing of an electric motor.
  • a housing structure 7 forms the heat sink, with no separate heat sink 4 being provided.
  • the electrical components 3 to be cooled are pressed against a surface of the housing structure 7.
  • the respective electrical component 3 is connected to the heat sink 4 via a heat-conducting material 61.
  • the heat-conducting material 61 is formed, for example, by a heat-conducting paste or a heat-conducting mat and thermally couples the electrical component 3 to the heat sink 4. In doing so, it bridges a gap that can be opened without a such heat-conducting material 61 can extend between the underside of the electrical component 3 and the surface of the heat sink 4.
  • a hold-down device 5 extends between the first circuit board 1 and the second circuit board 2 and has an upper side 51 and a lower side 52 and is formed by a flat structure.
  • the hold-down device 5 consists of a metal or a metal alloy such as aluminum or an aluminum alloy and has greater rigidity than the circuit boards 1, 2. It is designed as a plate with a defined height or thickness.
  • the hold-down device 5 fulfills two functions. On the one hand, it exerts pressure on the top 11 of the first circuit board 1. On the other hand, it serves to fasten the second circuit board 2.
  • the hold-down device 5 In order to exert pressure on the top 11 of the circuit board 1, the hold-down device 5 comprises 52 projections 54 on its underside, which protrude in the direction of the first circuit board 1 and rest against it. Due to the higher rigidity of the hold-down device 5, it prevents curvature of the circuit board 11, which can occur when the circuit board 1 with the components 3 to be cooled is pressed against the heat sink 4. A homogeneous pressure is provided with which the electrical components 3 are pressed against the heat sink 4.
  • the projections 54 are formed in the hold-down device 5 in such a way that their position corresponds to the position of an electrical component 3 to be cooled, so that a uniform pressure of an electrical component 3 against the heat sink 4 is ensured via the projections 54 .
  • the hold-down device 5 comprises fastening means. In any case, these are partially formed by threaded holes.
  • the hold-down device 5 thus comprises threaded holes 53 which serve to accommodate fastening screws 83 which extend from the top side 21 of the second circuit board 2 into the hold-down device 5.
  • the threaded holes 53 are formed, for example, in projections 55, which extend from the top 51 of the hold-down device 5 in the direction of the second circuit board 2 and rest on the underside 22 of the latter.
  • the projections 55 also enable precise positioning and definition of the distance between the second circuit board 2 and the hold-down device 5.
  • the hold-down device 5 also forms spacer sleeves 56, in which an upwardly projecting projection and a downwardly projecting projection directly fit into one another pass over and have a common bore 53.
  • These holes 53 which can be designed as simple holes or as threaded holes, serve to accommodate further fastening screws 81, which extend from the top 21 of the second circuit board 2 through the hold-down device 5 (namely the spacer sleeve 56) and the first circuit board 1 into the Housing structure 7 extend and are screwed into it.
  • the two printed circuit boards 1, 2 and the hold-down device 5 are fastened to the housing structure 7 via the fastening screws 81.
  • the fastening screws 81 are only arranged in the edge region of the printed circuit boards 1, 2 and the hold-down device 5.
  • Fastening screws 84 are also provided, which screw the heat sink 4 to the housing structure 7.
  • the respective fastening screws 81-84 are designed, for example, as metal screws.
  • FIG 2 shows an exemplary embodiment of a circuit board arrangement which corresponds in structure to the circuit board arrangement of Figure 1, so that reference is made to the relevant statements.
  • two heat-conducting materials 62, 63 are additionally provided, which extend between the hold-down device 5 and the first circuit board 1 or between the hold-down device 5 and the second circuit board 2.
  • the use of such heat-conducting materials 62, 63 means that the metallic hold-down device 5 can act as an additional heat sink. This applies in particular to electrical components that are arranged on the second circuit board 2 (not shown separately) and that require less cooling than the electrical components 3 that be cooled by the heat sink 4. This also applies to electrical components that are arranged on the top of the first circuit board 1 (not shown separately).
  • the printed circuit boards 1, 2 and their components are only shown schematically in FIG. 1 and only insofar as it is important for the present invention.
  • the circuit boards 1, 2 can have further components, not shown (on the top and/or the bottom). The structure and contacting of the circuit boards are also not shown separately.
  • the circuit boards 1, 2 can generally consist of a large number of circuit board layers.
  • circuit board arrangement has further circuit boards and components mounted on them.
  • any of the features described can be used separately or in combination with any other features, provided they are not mutually exclusive.
  • the disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein. If ranges are defined, they include all values within these ranges as well as all sub-ranges that fall within a range.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung, die aufweist: eine erste Leiterplatte (1) mit einer Oberseite (11) und einer Unterseite (12), mindestens ein auf der Unterseite (12) der ersten Leiterplatte (1) angeordnetes, zu kühlendes elektrisches Bauteil (3), und einen unterhalb der ersten Leiterplatte (1) angeordneten Kühlkörper (4), der dazu ausgebildet ist, das mindestens eine zu kühlende Bauteil (3) zu kühlen. Es ist ein mit der ersten Leiterplatte (1) verbundener Niederhalter (5) vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, einen Druck auf die Oberseite (11) der ersten Leiterplatte (1) auszuüben. Der Niederhalter (5) weist Befestigungsmittel (53) zur Befestigung einer zweiten Leiterplatte (2) auf, die sich parallel zur ersten Leiterplatte (1) erstreckt, wobei der Niederhalter (5) zwischen der ersten Leiterplatte (1) und der zweiten Leiterplatte (2) angeordnet ist.

Description

Leiterplatenanordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, leiterplattenbasierte Leistungselektronikbaugruppen zur Kühlung an einen Kühlkörper mittels Schraubverbindungen anzupressen, wobei die zu kühlenden Bauteile typischerweise als oberflächenmontierte (SMD-) Bauteile (SMD = „Surface-mounted device“) oder in Durchsteckmontage (THT = „Through-Hole-Technology“) ausgeführt sind und auf der Unterseite der Leiterplatte sitzen.
Dabei gilt es, einen Spalt zwischen dem zu kühlenden Bauteil und dem Kühlkörper, der zu einer Verschlechterung der thermischen Anbindung des elektrischen Bauteils an den Kühlkörper führen würde, zu minimieren. Bei mehreren Bauteilen, die gekühlt werden müssen, können Spalte mit unterschiedlichen Spaltmaßen zum Kühlkörper vorliegen, die auszugleichen sind.
Eine gute thermische Anbindung ist es erforderlich, die zu kühlenden Bauteile an den Kühlkörper anzudrücken. Hierbei ist ein gewisser Anpressdruck erforderlich, um einen vollflächigen Kontakt zwischen dem zu kühlenden Bauteil und dem Kühlkörper herzustellen, insbesondere um Unebenheiten und Verkippungen auszugleichen. Dementsprechend ist es sinnvoll, eine Vielzahl von Schraubverbindungen zu realisieren, die die zu kühlenden Bauteile an den Kühlkörper anpressen. Andererseits geht eine Vielzahl von Schraubverbindungen mit einer Vielzahl von Löchern in den Leiterplatten einher, was herstellungstechnisch aufwendig ist und die Möglichkeiten in der Führung der Leiterbahnen und in Anordnung der Komponenten einschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leiterplattenanordnung bereitzustellen, die eine thermische Anbindung eines zu kühlenden Bauteils an einen Kühlkörper in effektiver Weise ermöglicht und gleichzeitig einen effektiven Aufbau der Leiterplattenanordnung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach betrachtet die Erfindung eine Leiterplattenanordnung, die eine erste Leiterplatte mit einer Oberseite und einer Unterseite, mindestens ein auf der Unterseite der ersten Leiterplatte angeordnetes, zu kühlendes elektrisches Bauteil, und einen unterhalb der ersten Leiterplatte angeordneten Kühlkörper aufweist, wobei der Kühlkörper dazu ausgebildet ist, das mindestens eine zu kühlende Bauteil zu kühlen.
Dabei ist ein mit der ersten Leiterplatte verbundener Niederhalter vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, einen Druck auf die Oberseite der ersten Leiterplatte auszuüben, wobei der Niederhalter Befestigungsmittel zur Befestigung einer zweiten Leiterplatte aufweist, die sich parallel zur ersten Leiterplatte erstreckt, und wobei der Niederhalter zwischen der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, einen Niederhalter einzusetzen, der durch die Ausübung eines Drucks auf die Oberseite der ersten Leiterplatte die erste Leiterplatte bzw. die an der Unterseite der ersten Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauteile gegen den Kühlkörper drückt. Durch den Einsatz eines Niederhalters wird insbesondere eine zusätzliche Steifigkeit bereitgestellt, da der Niederhalter eine Wölbung der Leiterplatte nach oben verhindert bzw. reduziert, wenn die auf der Unterseite der Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauteile gegen den Kühlkörper gedrückt werden. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Druck auf die Leiterplatte jedenfalls in dem Bereich, in dem die zu kühlenden Bauteile angeordnet sind, bereitgestellt, so dass ein ebenfalls gleichmäßiger Anpressdruck der zu kühlenden Bauteile an den Kühlkörper vorliegt. Hierdurch wird eine gute thermische Anbindung der zu kühlenden Bauteile an den Kühlkörper und somit eine effektive Kühlung bereitgestellt. Die zusätzliche Steifigkeit ermöglicht es ferner, die Anzahl der einzusetzenden Schraubverbindungen zu reduzieren und/oder solche nur noch in Randbereichen vorzusehen, so dass der Fertigungsaufwand reduziert wird. Gleichzeitig wird aufgrund der reduzierten Anzahl von Löchern in der Leiterplatte die Gestaltungsfreiheit bei der Anordnung der Leiterbahnen und Bauteile erhöht.
Ein weiterer, mit der Erfindung verbundener Vorteil besteht darin, dass durch die Integration von Befestigungsmitteln zur Befestigung einer zweiten Leiterplatte in den Niederhalter Befestigungsstrukturen bereitgestellt werden, die es ermöglichen, die zweite Leiterplatte in gewünschtem Abstand in der Leiterplattenanordnung zu realisieren. Damit sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, etwa die Anbringung von Befestigungspunkten und/oder Distanzhülsen an der ersten Leiterplatte, um den gewünschten Abstand zwischen den beiden Leiterplatten zu definieren.
Schließlich erlaubt es die vorliegende Erfindung, auch elektrische Bauteile zu kühlen, die auf der Unterseite der zweiten Leiterplatte angeordnet sind. Solche elektrischen Bauteile können nicht durch den Kühlkörper gekühlt werden. Wenn der Niederhalter aus Metall besteht, kann der Niederhalter die Funktion übernehmen, Wärme von elektrischen Bauteilen der zweiten Leiterplatte aufzunehmen und thermisch innerhalb der Ebene des Niederhalters in der Fläche zu spreizen. Der Niederhalter dient insofern als Kühlkörper für zu kühlende Bauteile der zweiten Leiterplatte. Dabei sind auf der zweiten Leiterplatte typischerweise solche Bauteile angeordnet, die im Vergleich zu den durch den Kühlkörper gekühlten Bauteil der ersten Leiterplatte eine geringere Verlustleistung aufweisen, so dass eine Kühlung durch den Niederhalter ausreichend ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung stets diejenige Seite der Leiterplatte, an der ein zu kühlendes elektrisches Bauteil angeordnet ist und die an einen Kühlkörper angrenzt, als Unterseite der Leiterplatte bezeichnet wird. Dies ist typischerweise bezogen auf die vertikale Lotrichtung die sich näher zum Erdboden befindende Seite der Leiterplatte. Natürlich können Leiterplatte und Kühlkörper jedoch auch umgedreht oder senkrecht angeordnet werden und dementsprechend nach oben oder zur Seite zeigen, für welchen Fall im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls die Unterseite der Leiterplatte an den Kühlkörper angrenzt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Niederhalter beabstandet zur ersten Leiterplatte angeordnet und dabei lediglich punktuell (d.h. in einem lokalen Bereich) mit der ersten Leiterplatte verbunden ist, wobei der Niederhalter an seiner Unterseite Vorsprünge ausbildet, die in Richtung der Oberseite der ersten Leiterplatte ragen, an dieser anliegen und einen Druck auf diese ausüben. Durch die in Richtung der Oberseite der ersten Leiterplatte ragenden Vorsprünge wird sichergestellt, dass ein einheitlicher Druck auf die Oberseite der ersten Leiterplatte ausgeübt wird und diese sich nicht lokal verformen bzw. auswölben kann.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Vorsprünge in solchen Bereichen des Niederhalters ausgebildet sind, die Bereichen der Leiterplatte benachbart sind, in denen die erste Leiterplatte zu kühlende elektrische Bauteile aufweist, die an den Kühlkörper gedrückt werden. Denn in solchen Bereichen ist die Gefahr eines Auswölbens der Leiterplatte besonders groß.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem Niederhalter und der ersten Leiterplatte ein Wärmeleitmaterial angeordnet ist. Dies ermöglicht es, den Niederhalter auch zur Kühlung von elektrischen Bauteilen einzusetzen, die an der Oberseite der ersten Leiterplatte angeordnet sind.
Bei einem Wärmeleitmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste oder eine Wärmeleitmatte. Ein solches Wärmeleitmaterial wird auch als thermisches Schnittstellenmaterial (TIM = „thermal interface material“) bezeichnet. Wärmeleitmaterialien werden dabei eingesetzt, um einen Spalt zwischen verschiedenen Komponenten, beispielsweise einem zu kühlenden elektrischen Bauteil und der Oberfläche eines Kühlkörpers thermisch zu überbrücken.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Niederhalter beabstandet zur zweiten Leiterplatte angeordnet und dabei lediglich punktuell mit der zweiten Leiterplatte verbunden ist, wobei der Niederhalter an seiner Oberseite Vorsprünge ausbildet, die in Richtung der Unterseite der zweiten Leiterplatte ragen und an dieser anliegen. Hierdurch wird eine Wölbung der zweiten Leiterplatte vermieden und ein gleichmäßiges Anliegen der zweiten Leiterplatte am Niederhalter sichergestellt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Niederhalter und der zweiten Leiterplatte ein Wärmeleitmaterial angeordnet ist. Hierdurch wird der beschriebene Effekt, dass der Niederhalter als Kühlkörper für mit der zweiten Leiterplatte verbundene elektrische Bauteile wirkt, weiter verbessert bzw. in effektiver Weise bereitgestellt. Bei dem Wärmeleitmaterial handelt es sich wiederum beispielsweise um eine Wärmeleitpaste oder eine Wärmeleitmatte. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel des Niederhalters, die der Befestigung der zweiten Leiterplatte dienen, Bohrungen in Form von Gewindebohrungen oder einfachen Bohrungen umfassen. Gewindebohrungen dienen dabei der Aufnahme von Befestigungsschrauben, über die die zweite Leiterplatte mit dem Niederhalter verbunden wird. Einfache Bohrungen (ohne Gewinde) dienen der Durchführung von Befestigungsschrauben durch den Niederhalter, wobei solche Schrauben dann beispielsweise mit einer Gehäusestruktur verschraubt sind.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gewindebohrungen zumindest teilweise in den an der Oberseite des Niederhalters ausgebildeten Vorsprüngen ausgebildet sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Bohrungen in Abstandshülsen des Niederhalters ausgebildet sind, die sich sowohl in Richtung der ersten Leiterplatte als auch in Richtung der zweiten Leiterplatte erstrecken und einen Abstand des Niederhalters zu den beiden Leiterplatten definieren. Bei dieser Ausführungsvariante dienen die Abstandshülsen und die darin ausgebildeten Bohrungen dazu, Gewindeschrauben aufzunehmen, die sich bis in eine Gehäusestruktur erstrecken.
So sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Leiterplatte an einer Gehäusestruktur befestigt ist, die den Kühlkörper bildet oder den Kühlkörper aufnimmt. Im zweiten Fall ist beispielsweise vorgesehen, dass die Gehäusestruktur eine Kavität bildet und der Kühlkörper in der Kavität der Gehäusestruktur angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht erste Befestigungsschrauben vor, die sich von der Oberseite der zweiten Leiterplatte durch den Niederhalter und durch die erste Leiterplatte in die Gehäusestruktur erstrecken und die zweite Leiterplatte, den Niederhalter und die erste Leiterplatte mit der Gehäusestruktur verbinden. Die ersten Befestigungsschrauben sind somit in der Gehäusestruktur verschraubt und verbinden dabei die zweite Leiterplatte, den Niederhalter und die erste Leiterplatte.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die ersten Befestigungsschrauben nur im Randbereich der ersten Leiterplatte angeordnet sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass die ersten Befestigungsschrauben sich durch die als Bohrungen ausgebildeten Befestigungsmittel des Niederhalters erstrecken.
Alternativ oder zusätzlich zu den ersten Befestigungsschrauben sieht eine weitere Ausgestaltung zweite Befestigungsschrauben vor, die sich von der Oberseite des Niederhalters durch die erste Leiterplatte in den Kühlkörper erstrecken. Die zweiten Befestigungsschrauben sind somit im Kühlkörper verschraubt und verbinden den Niederhalter und die erste Leiterplatte.
Alternativ oder zusätzlich zu den ersten und/oder zweiten Befestigungsschrauben sieht eine weitere Ausgestaltung dritte Befestigungsschrauben vor, die sich von der Oberseite der zweiten Leiterplatte in den Niederhalter erstrecken und über Gewindebohrungen mit dem Niederhalter verschraubt sind. Dabei bilden die Gewindebohrungen die Befestigungsmittel zur Befestigung der zweiten Leiterplatte. Die dritten Befestigungsschrauben sind somit mit dem Niederhalter verschraubt und verbinden die zweite Leiterplatte mit den Niederhalter.
Der Niederhalter ist beispielsweise als steife Platte oder steifer Rahmen einer definierten Höhe gebildet und besitzt eine höhere Steifigkeit als die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte. Die genannten Vorsprünge stehen von dem Niederhalter nach oben bzw. nach unten ab und definieren dessen Abstand zu den beiden Leiterplatten.
Der Niederhalter besteht in Ausgestaltungen aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Niederhalter als Kühlkörper für elektrische Bauteile dient, die mit der zweiten Leiterplatte verbunden sind. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Niederhalter als Kunststoff-Metall-Hybrid ausgeführt ist. Beispielsweise ist ein Metallkern vorgesehen, der mit einem Kunststoff umspritzt ist. Durch eine hybride Ausgestaltung können Isolationsprobleme vermieden werden.
In weiteren Ausgestaltungen ist ein keramischer Werkstoff als Material des Niederhalters vorgesehen. Ein keramischer Werkstoff weist den Vorteil einer hohen elektrischen Isolationsfähigkeit auf. Ein weiterer Vorteil ist eine größere Steifigkeit im Vergleich zu Polymeren und Metallen. Allerdings können sich im Vergleich zu Metallen schlechtere thermische Eigenschaften ergeben.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine zu kühlende elektrische Bauteil über ein Wärmeleitmaterial thermisch an den Kühlkörper angekoppelt ist. Durch das Wärmeleitmaterial wird dabei ein Spalt zwischen der Unterseite des zu kühlenden elektrischen Bauteils und der Oberfläche des Kühlkörpers thermisch überbrückt. Solche Spalte ergeben sich beispielsweise aus Verkippungen bei der Montage. Grundsätzlich ist es jedoch ebenfalls möglich, die zu kühlende elektrische Komponente direkt an den Kühlkörper anzupressen. Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich für die Kühlung beliebiger elektrischer Komponenten, die mit einer Leiterplatte verbunden sind, geeignet. Bei den elektrischen Bauteilen kann es sich dabei um Baugruppen wie zum Beispiel sogenannte Prepackage- Module mit integriertem elektrischen Bauelement und SM D- Kontakten oder THT- Kontakten als auch um einzelne elektrische Bauelemente handeln.
Ausgestaltungen sehen vor, dass die zu kühlenden elektrischen Bauteile Bauelemente oder Baugruppen der Leistungselektronik sind, insbesondere elektrische Bauteile, die zur Ansteuerung und zum Betrieb eines elektrischen Motors Zusammenwirken. Beispielsweise ist das mindestens eine zu kühlende elektrische Bauteil ein Element eines Wechselrichters für einen elektrischen Motor.
Der eingesetzte Kühlkörper kann grundsätzlich in beliebiger Weise ausgebildet sein. Typischerweise umfasst der Kühlkörper Kühlrippen. Bei dem Kühlkörper kann es sich um einen aktiv gekühlten Kühlkörper oder um einen passiv gekühlten Kühlkörper handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplattenanordnung, die zwei Leiterplatten und einen Niederhalter umfasst, wobei der Niederhalter die eine Leiterplatte niedergedrückt und Befestigungsmittel zur Befestigung der anderen Leiterplatte aufweist;
Figur 2 eine Leiterplattenanordnung gemäß der Figur 1 , wobei zusätzlich Wärmeleitmaterialien zwischen dem Niederhalter und den beiden Leiterplatten angeordnet sind.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplattenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Leiterplattenanordnung weist eine erste Leiterplatte 1 und eine zweite Leiterplatte 2 auf, die beabstandet zueinander angeordnet sind und parallel verlaufen. Beide Leiterplatten 1 , 2 besitzen eine Oberseite 11 , 21 und eine Unterseite 12, 22.
Die erste Leiterplatte 1 weist auf ihrer Unterseite 12 ein oder mehrere elektrische Bauteile 3 auf, die zu kühlen sind. In der Figur 2 sind zwei solcher Bauteile 3 dargestellt, wobei dies lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen 3 in zwei oder mehr Reihen an der Unterseite 12 der ersten Leiterplatte 1 angeordnet ist. Bei den elektrischen Bauteilen 3 handelt es sich beispielsweise um Bauteile der Leistungselektronik, beispielsweise um Elemente eines Wechselrichters. Dabei können die elektronischen Bauteile 3 als Prepackage-Module ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Bauteile 3 Leistungshalbleiter eines Wechselrichters, der durch die elektronischen Bauteile 3 und weitere Bauteile, die auf der Leiterplatte 1 angeordnet sind, gebildet wird. Solche weiteren Bauteile sind dabei in der Figur 1 nur teilweise dargestellt. Die weiteren Bausteine umfassen beispielsweise Kondensatoren 9, die auf der Oberseite 11 der Leiterplatte 1 angeordnet sind. Der auf der Leiterplatte 1 realisierte Wechselrichter empfängt dabei eingangsseitig eine Gleichspannung (schematisch durch den Pfeil A dargestellt) und gibt ausgangsseitig eine Wechselspannung (schematisch durch den Fall B dargestellt) ab.
Die Verbindung der elektrischen Bauteile 3 mit der Leiterplatte 1 erfolgt beispielsweise über eine Oberflächenmontage, wobei es sich bei den Bauteilen 3 um SMD-Bauteile handelt. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen.
Die zu kühlenden elektrischen Bauteile 3 werden durch einen Kühlkörper 4 gekühlt. Hierzu werden sie an ihrer Unterseite mit einem Druck gegen den Kühlkörper 4 gepresst, durch den ein vollflächiger Kontakt mit dem Kühlkörper 4 hergestellt wird. Der Kühlkörper 4 kann zahlreiche Ausgestaltungen aufweisen. Er besteht beispielsweise aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und weist Kühlflächen 45 auf. Es handelt sich bei dem Kühlkörper 3 beispielsweise um einen aktiven Kühlkörper, der durch einen Lüfter (nicht dargestellt) oder mittels einer Flüssigkeitskühlung (nicht dargestellt) aktiv gekühlt wird. Alternativ ist der Kühlkörper 4 als passiver Kühlkörper ausgebildet.
Der Kühlkörper 4 ist in einer Kavität 71 einer Gehäusestruktur 7 angeordnet, bei der es sich beispielsweise um ein Motorgehäuse eines Elektromotors handelt. In alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Gehäusestruktur 7 den Kühlkörper bildet, wobei kein gesonderter Kühlkörper 4 vorgesehen ist. In diesem Fall werden die zu kühlenden elektrischen Bauteile 3 an eine Fläche der Gehäusestruktur 7 gedrückt.
Die Verbindung des jeweiligen elektrischen Bauteils 3 mit dem Kühlkörper 4 erfolgt über ein Wärmeleitmaterial 61. Das Wärmeleitmaterial 61 wird beispielsweise durch eine Wärmeleitpaste oder eine Wärmeleitmatte gebildet und koppelt das elektrische Bauteil 3 thermisch an den Kühlkörper 4 an. Dabei überbrückt es einen Spalt, der sich ohne ein solches Wärmeleitmaterial 61 zwischen der Unterseite des elektrischen Bauteils 3 und der Oberfläche des Kühlkörpers 4 erstrecken kann.
Zwischen der ersten Leiterplatte 1 und der zweiten Leiterplatte 2 erstreckt sich ein Niederhalter 5, der eine Oberseite 51 und eine Unterseite 52 aufweist und durch eine plane Struktur gebildet ist. Der Niederhalter 5 besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung wie beispielsweise Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung und besitzt eine größere Steifigkeit als die Leiterplatten 1 , 2. Er ist als Platte mit einer definierten Höhe bzw. Dicke ausgebildet. Der Niederhalter 5 erfüllt zwei Funktionen. Er übt zum einen einen Druck auf die Oberseite 11 der ersten Leiterplatte 1 aus. Zum anderen dient er der Befestigung der zweiten Leiterplatte 2.
Um einen Druck auf die Oberseite 11 der Leiterplatte 1 auszuüben, umfasst der Niederhalter 5 an seiner Unterseite 52 Vorsprünge 54, die in Richtung der ersten Leiterplatte 1 abstehen und an dieser anliegen. Aufgrund der höheren Steifigkeit des Niederhalters 5 verhindert dieser Wölbungen der Leiterplatte 1 1 , die sich ergeben können, wenn die Leiterplatte 1 mit den zu kühlenden Bauteilen 3 gegen den Kühlkörper 4 gepresst wird. Es wird ein homogener Druck bereitgestellt, mit dem die elektrischen Bauteile 3 gegen den Kühlkörper 4 gedrückt werden.
Dabei ist vorgesehen, dass die Vorsprünge 54 derart in dem Niederhalter 5 ausgebildet sind, dass ihre Position jeweils der Position eines zu kühlenden elektrischen Bauteils 3 entspricht, so dass über die Vorsprünge 54 jeweils ein gleichmäßiger Andruck eines elektrisches Bauteil 3 gegen den Kühlkörper 4 gesichert wird.
Zur Bereitstellung einer Befestigung der zweiten Leiterplatte 2 am Niederhalter 5 umfasst der Niederhalter 5 Befestigungsmittel. Diese werden jedenfalls teilweise durch Gewindebohrungen gebildet. So umfasst der Niederhalter 5 Gewindebohrungen 53, die der Aufnahme von Befestigungsschrauben 83 dienen, die sich von der Oberseite 21 der zweiten Leiterplatte 2 in den Niederhalter 5 erstrecken. Die Gewindebohrungen 53 sind dabei beispielsweise in Vorsprüngen 55 ausgebildet, die sich von der Oberseite 51 des Niederhalters 5 in Richtung der zweiten Leiterplatte 2 erstrecken und an deren Unterseite 22 anliegen. Über die Vorsprünge 55 erfolgt des Weiteren eine genaue Positionierung und Definition des Abstands der zweiten Leiterplatte 2 von dem Niederhalter 5.
Der Niederhalter 5 bildet des weiteren Abstandshülsen 56 aus, in denen ein nach oben ragender Vorsprung und ein nach unten ragende Vorsprung unmittelbar ineinander übergehen und eine gemeinsame Bohrung 53 aufweisen. Diese Bohrungen 53, die als einfache Bohrungen oder als Gewindebohrungen ausgeführt sein können, dienen der Aufnahme von weiteren Befestigungsschrauben 81 , die sich von der Oberseite 21 der zweiten Leiterplatte 2 durch den Niederhalter 5 (nämlich die Abstandshülse 56) und die erste Leiterplatte 1 in die Gehäusestruktur 7 erstrecken und in dieser verschraubt sind. Die Befestigung der beiden Leiterplatten 1 , 2 und des Niederhalters 5 mit der Gehäusestruktur 7 erfolgt über die Befestigungsschrauben 81. Dabei sind die Befestigungsschrauben 81 lediglich im Randbereich der Leiterplatten 1 , 2 und des Niederhalters 5 angeordnet.
Wie in der Figur 1 dargestellt ist, umfasst die Leiterplattenanordnung des Weiteren Befestigungsschrauben 82, die sich von der Oberseite 51 des Niederhalters 5 durch die erste Leiterplatte 1 in den Kühlkörper 4 erstrecken und in diesem verschraubt sind. Über die Befestigungsschrauben 82 wird die Druckkraft bereitgestellt, mit der die zu kühlenden elektrischen Bauteile 3 gegen den Kühlkörper 4 gedrückt werden. Da diese Funktion auch durch den Niederhalter 5 und dessen Vorsprünge 54 bereitgestellt wird, ist es dabei möglich, die Anzahl der Befestigungsschrauben 82 zu reduzieren oder auf solche sogar ganz zu verzichten, was unter anderem mit dem Vorteil verbunden ist, dass weniger Bohrlöcher in der ersten Leiterplatte 1 ausgebildet werden müssen, so dass weniger Einschränkungen bei der Platzierung von Bauteilen auf der Leiterplatte 1 und der Führung der Leiterbahnen bestehen.
Es sind des Weiteren Befestigungsschrauben 84 vorgesehen, die den Kühlkörper 4 mit der Gehäusestruktur 7 verschrauben.
Die jeweiligen Befestigungsschrauben 81-84 sind beispielsweise als Metallschrauben ausgebildet.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplattenanordnung, die vom Aufbau her der Leiterplattenanordnung der Figur 1 entspricht, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen Bezug genommen wird. Bei der Figur 2 sind zusätzlich zwei Wärmeleitmaterialien 62, 63 vorgesehen, die sich zwischen dem Niederhalter 5 und der ersten Leiterplatte 1 bzw. zwischen dem Niederhalter 5 und der zweiten Leiterplatte 2 erstrecken. Der Einsatz solcher Wärmeleitmaterialien 62, 63 bewirkt, dass der metallische Niederhalter 5 als zusätzlicher Kühlkörper wirken kann. Dies gilt insbesondere für elektrische Bauteile, die auf der zweiten Leiterplatte 2 angeordnet sind (nicht gesondert dargestellt) und die eine geringere Kühlung benötigen als die elektrischen Bauteile 3, die durch den Kühlkörper 4 gekühlt werden. Ebenso gilt dies für elektrische Bauteile, die auf der Oberseite der ersten Leiterplatte 1 angeordnet sind (nicht gesondert dargestellt).
Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Figur 1 dargestellten Vorsprünge 54, die sich in Richtung der ersten Leiterplatte 1 erstrecken, in der Figur 2 aufgrund der Darstellung des Wärmeleitermaterials 62 nicht sichtbar, jedoch ebenfalls vorhanden sind. Gleiches gilt für die nach oben ragenden Vorsprünge 55, die in der Figur 2 nur teilweise dargestellt sind.
Es wird weiter darauf hingewiesen, dass die Leiterplatten 1 , 2 und deren Komponenten in der Figur 1 lediglich schematisch und nur insofern, als es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist, dargestellt sind. Insbesondere können die Leiterplatten 1 , 2 weitere, nicht dargestellte Komponenten aufweisen (auf der Oberseite und/oder der Unterseite). Auch sind die Struktur und Kontaktierung der Leiterplatten nicht gesondert dargestellt. Die Leiterplatten 1 , 2 können allgemein aus einer Vielzahl von Leiterplattenlagen bestehen.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Leiterplattenanordnung weitere Leiterplatten und auf diesen montierte Bauteile aufweist.
Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.

Claims

Patentansprüche
1 . Leiterplattenanordnung, die aufweist: eine erste Leiterplatte (1) mit einer Oberseite (11) und einer Unterseite (12), mindestens ein auf der Unterseite (12) der ersten Leiterplatte (1) angeordnetes, zu kühlendes elektrisches Bauteil (3), einen unterhalb der ersten Leiterplatte (1) angeordneten Kühlkörper (4), der dazu ausgebildet ist, das mindestens eine zu kühlende elektrische Bauteil (3) zu kühlen, gekennzeichnet durch einen mit der ersten Leiterplatte (1) verbundenen Niederhalter (5), der dazu ausgebildet ist, einen Druck auf die Oberseite (11) der ersten Leiterplatte (1) auszuüben, wobei der Niederhalter (5) Befestigungsmittel (53) zur Befestigung einer zweiten Leiterplatte (2) aufweist, die sich parallel zur ersten Leiterplatte (1) erstreckt, und wobei der Niederhalter (5) zwischen der ersten Leiterplatte (1) und der zweiten Leiterplatte (2) angeordnet ist.
2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) beabstandet zur ersten Leiterplatte (1) angeordnet und dabei lediglich punktuell mit der ersten Leiterplatte (1) verbunden ist, wobei der Niederhalter (5) an seiner Unterseite (52) Vorsprünge (54) ausbildet, die in Richtung der Oberseite (11) der ersten Leiterplatte (1) ragen und an dieser anliegen.
3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (54) in solchen Bereichen des Niederhalters (5) ausgebildet sind, die Bereichen der ersten Leiterplatte (1) benachbart sind, in denen die erste Leiterplatte (1) zu kühlende elektrische Bauteile (3) aufweist, die an den Kühlkörper (4) gedrückt sind.
4. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Niederhalter (5) und der ersten Leiterplatte (1) ein Wärmeleitmaterial (62) angeordnet ist.
5. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) beabstandet zur zweiten Leiterplatte (2) angeordnet und dabei lediglich punktuell mit der zweiten Leiterplatte (2) verbunden ist, wobei der Niederhalter (5) an seiner Oberseite (51) Vorsprünge (55) ausbildet, die in Richtung der Unterseite (22) der zweiten Leiterplatte (2) ragen und an dieser anliegen.
6. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Niederhalter (5) und der zweiten Leiterplatte (2) ein Wärmeleitmaterial (63) angeordnet ist.
7. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel des Niederhalters (5), die der Befestigung der zweiten Leiterplatte (2) dienen, Bohrungen (53) in Form von Gewindebohrungen oder einfachen Bohrungen umfassen.
8. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 7, soweit rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrungen (53) zumindest teilweise in den an der Oberseite (51) des Niederhalters (5) ausgebildeten Vorsprüngen (55) ausgebildet sind.
9. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (53) in Abstandshülsen (56) des Niederhalters (5) ausgebildet sind, die sich sowohl in Richtung der ersten Leiterplatte (1) als auch in Richtung der zweiten Leiterplatte (2) erstrecken und einen Abstand des Niederhalters (5) zu den beiden Leiterplatten (1 , 2) definieren.
10. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (1) an einer Gehäusestruktur (7) befestigt ist, die den Kühlkörper bildet oder den Kühlkörper (5) aufnimmt.
11. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) in einer Kavität (71) der Gehäusestruktur (7) angeordnet ist.
12. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 10 oder 11 , gekennzeichnet durch erste Befestigungsschrauben (81), die sich von der Oberseite (21) der zweiten Leiterplatte (2) durch den Niederhalter (5) und durch die erste Leiterplatte (1) in die Gehäusestruktur (7) erstrecken und die zweite Leiterplatte (2), den Niederhalter (5) und die erste Leiterplatte (1) mit der Gehäusestruktur (7) verbinden.
13. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsschrauben (81) im Randbereich der ersten Leiterplatte (1) angeordnet sind.
14. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsschrauben (81) sich durch die Bohrungen (53) des Niederhalters (5) erstrecken.
15. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zweite Befestigungsschrauben (82), die sich von der Oberseite (51) des Niederhalters (5) durch die erste Leiterplatte (1) in den Kühlkörper (4) erstrecken.
16. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, gekennzeichnet durch dritte Befestigungsschrauben (83), die sich von der Oberseite (21) der zweiten Leiterplatte (2) in den Niederhalter (5) erstrecken und durch die Gewindebohrungen (53) mit dem Niederhalter (5) verschraubt sind.
17. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) als steife Platte oder als steifer Rahmen ausgebildet ist und eine höhere Steifigkeit besitzt als die erste Leiterplatte (1) und die zweite Leiterplatte (2).
18. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) aus Metall oder aus einer Metalllegierung oder aus einem Kunststoff-Metall- Hybrid gebildet ist.
19. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zu kühlende elektrische Bauteil (3) über ein Wärmeleitmaterial (61) thermisch an den Kühlkörper (4) angekoppelt ist.
20. Leiterplattenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zu kühlende elektrische Bauteil (3) ein Element eines Wechselrichters für einen elektrischen Motor ist.
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