JPH06503210A - 電気装置、特に車両用の切換−及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気装置、特に車両用の切換−及び制御装置背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の電気装置に関する。このような形式の公 知の装置においては、強く加熱された電力素子が冷却部材に取り付けられている 。この冷却部材は、プリント配線板の上側又はその他の箇所に、或はプリント配 線板を収容するケーシングに固定されている。この冷却部材は特別な冷却プロフ ィールを有しており、この冷却プロフィールによって、電力素子はプリント配線 板に対して間隔を保って若しくはこのプリント配線板から離れて配置されている 。このような形式の冷却部材は、複雑に構成されたプロフィールより成っていて 、困難な自動作業によってしか装着することができないという欠点を有している 。このような冷却部材の形状及びこれに関連した電力素子の取り付は形式によっ て、このような電気装置は寸法が大きいものになり、また大きい取り付はスペー スを必要とすることになる。

アメリカ合衆国特許第４８１１１６５号明細書により公知な電気装置においては 、電力素子が、電子回路を有するプリント配線板上に取り付けられている。この プリント配線板は、フレキシブルな材料より製造されていて、熱を良好に伝導す るプレート上に取り付けられている。しかしながら、電力素子から熱を導出する 作業は、プレート配線板を通して、熱を導出するプレートまで行わなければなら ない。さらにまた、電力素子を（従来のように）配線構造で取り付ける作業は、 非常に高い費用によってしか可能ではない。何故なはんだ付は用孔を通して貫通 案内するためには、熱伝導性のプレートに対する付加的な絶縁手段が必要となる からである。

発明の利点 これに対して、請求項１の特徴部を有する本発明による電気装置は、電力素子を 配置したことによって電気装置を特に平らに構成することが可能であるという利 点が得られた。電力素子の形式及び形状は、冷却部材の形状及び構造に影響を与 えることがないので、冷却部材の形式及び取り付けは別のファクターに基づいて 行うことができる。本発明に従って電力素子を取り付けることによって、熱を良 好に導出することができるので、これによって多数の電力素子をプリント配線板 に取り付けることができる。熱を良好に導出することによって、例えば自動車の エンジンルーム内におけるような高い周囲温度も可能である。電気装置のケーシ ングはさらに、少ない製造ステップで自動的に取り付けてはんだ付けすることが できる。

図面 本発明の２つの実施例が以下の説明及び図面に詳しく記載されている。図１では 、制御装置の一部の縦断面図が示されていて、図２には、断面して示されたケー シングを有するプリント配線板の平面図が示されている。図３には、第２実施例 によるプリント配線板の平面図が示されている。

図４及び図５には、前記第２実施例によるプリント配線板の横断面図及び縦断面 図が示されている。

図１及び図２では、電子制御装置のプリント配線板が符号１０で示されている。

このプリント配線板は詳しく図示していない回路を有している。この回路には、 作動中に強く加熱される電力素子１１も配属されており、この電力素子１１の熱 は導出しなければならない。

プリント配線板１０の上側には、良好な熱伝導性を有する材料より成る層１３が 配設されており、この層１３は、プリント配線板の縁部１４にまで達している。

良好な熱伝導性を有する材料より成るこの層１３は有利には金属であって、例え ば相応に構成された導体路、電磁石的な相性（ＥＭＶ）を改善するための遮蔽面 、ラミネート、銅張り又はこれと類似のものであってよい。

このような熱伝導性の層１３上には、裏側１５を備えたプリント配線板１１が載 せられていて適当な手段、例えば接着、はんだ付け、ねじ止めによって固定され る。電力素子１１の、載せる方の側つまり裏側１５は、熱伝導性の層１３のベー ス面よりも小さい。

プリント配線板１１の接続電極１６は、熱伝導性の層１３に接触することなしに 、まずプリント配線板１０に対して平行に延びていて、このプリント配線板１０ の外側で折り曲げられて、プリント配線板の対応するはんだ付は用孔１７内にガ イドされている。電力素子ははんだ付けによって回路に接続される。

プリント配線板１０の上側１２にはフード状のカバー１８が載せられており、そ の環状の縁部１９はプリント配線板１０の縁部でプリント配線板１０上に載せら れていて、ひいては熱導出性の層１３上に載せられている。カバー１８若しくは その縁部１９は適当な形式で、例えば接着、ねじ止め又ははんだ付けによってプ リント配線板１０に結合されている。

カバー１８は、少なくとも熱伝導性の層１３の範囲で、熱伝導性の材料、有利に は金属より製造されていて、電力素子１１のための冷却面として用いられる。

電力素子１１から導出される熱は、熱伝導性の層１３を介して冷却面、カバー１ ８にガイドされる。電力素子を、形状に合わせた特別な冷却面の上側又はその他 に取り付ける面倒な取り付は作業は省略される。従って冷却面は、電力素子の形 状とは無関係である。つまり電力素子の形状は、冷却面の形状にも位置にも影響 を及ぼすことはない。さらにまた、電力素子と冷却面とは直接的な隣接状態にな い。

プリント配線板１０が（図１で破線で示されているように）、２層式のプリント 配線板として構成されていれば、それに応じて下側２０にも電力素子１１を装着 してもよい。この電力素子１１は、同様に熱伝導性の層２１に載着ていて、この 層２１を介して導出しよとする熱が図示していない冷却面にガイドされる。

熱伝導性の層１３若しくは２１と冷却面との間の熱導出を改善するために、熱伝 導性の層の表面は相応に構成することができる。例えばはんだ層又はその他の熱 伝導性の層を適当な手段によって格子状に、例えばりフロー（ｒｅｆｌｏｗ）は んだ付は法によって彫り込むことができる。

熱伝導性をさらに改善するために、熱伝導性の層１３と冷却面１３との間の接触 面を太き（すると有利である。

プリント配線板の上側１２若しくは下側２０に多数の電力素子１１が並んで配置 されている場合は、それぞれの金属製の層１３を互いに絶縁しなければならない 。つまり互いに接触しないようにしなければならない。

冷却面が、実施例に示されているようにケーシングのカバー又は、自由にアクセ ス可能な冷却部材（例えば冷却角度）であれば、この冷却面は有利な形式で熱伝 導性の層１３に対して電気的に絶縁されている。このために、冷却面は接触箇所 の範囲で絶縁層、例えばアルマイト層、エナメル又はこれと類似のものを備える ことができる。このようにすれば、相応の冷却部材は多数の電力素子を冷却する ために使用される。

熱伝導性の層１３の少なくとも冷却面の範囲に絶縁層を備えてもよい。

それとは反対に、所定の使用時においても、例えば電磁石的な相性を改善するた めに、冷却面と熱伝導性の層１３とを導電接続すると有利である。このためにこ の層１３と冷却面とは絶縁なしで結合される。

熱伝導性の層として例えば相応に幅広（構成された導体路又は遮蔽面が使用され ている場合は、この熱伝導性の層は、熱伝導特性を改善するために相応に厚く（ より大きい層厚）構成することができる。

このために、プリント配線板の配線範囲には例えば３０μｍの厚さの導体路層が 配設されている。これによって２００μｍ以下の幅を有する導体路及び、これと ほぼ同じ幅の導体路間の間隔が得られる。

電気素子が導体路と導熱接続される範囲で、層厚は５０μｍ以上の厚さ有利には １００μｍ〜２００μｍの層厚にされる。

熱伝導特性をさらに改善するために、プリント配線板１０の両側（上側１２又は 下側２０）に熱伝導性の層を備え、これらの層を公知の貫通接触法（ｔｈｒｏｕ ｇｔｌ−ｃｏｎｔａｃｔ　ｍｅｔｈｏｄ）で互いに接続すると有利である。これ によって平行な熱導出経路が得られる。

プリント配線板１０が、熱を伝導する層の範囲でＳＭＤ構成部分（Ｓ　Ｍ　Ｄ　 ＝　５ｕｒｆａｃｅ　ｍｏｕｎｔｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）を備えていれば、熱を伝 導する層１３とこれに対応する導体路区分とは、良好な取付は及び接触を行うた めに有利には一平面内に位置している。

冷却面が実施例に示されているようにケーシングのカバーであれば、このカバー は、覆われた回路を同時に電磁石式に遮蔽するように構成することができる（電 磁石的な相性の改善、ＥＭＶ）。このカバーは、相応のプリント配線板範囲を覆 う金属製の若しくは金属をかぶせたボックスとして構成される。この金属製のボ ックスは例えばプリント配線板の表面全体を覆って、プリント配線板の縁部に載 せられることができるようになっている。ここで電気的及び熱伝導的な接触が行 われる。このボックスは、敏感な構成部分、つまり、回路の電磁石的な相性を考 慮して遮蔽されなければならない構成部分が配置されている範囲でのみプリント 配線板を覆うように構成することも可能である。この場合、冷却しようとする電 力素子は前記ボックスの内側又は外側に配置することができる。

このボックスを機械的に頑丈にしかも良好な伝導特性を維持しつつプリント配線 板に接続するために、下側に接続舌片を配置することができる。この接続舌片は 、プリント配線板の対応する開口を通して突き出るか又はプリント配線板の縁部 に沿って案内される。またこのボックスは、プリント配線板−上側にはんだ付け してからこの上側に載せられ、接続舌片は折り曲げられるか又ははんだ付けされ る。この接続舌片はさらに、対応する下側部分（同様にＥＭＶ−ボックス）を固 定するために使用することができる。

図３〜図５に示した、電子制御装置の第２実施例においては１、熱を伝導する層 と冷却部材との間の、組み立て時に簡単かつ確実に形成される接続が特に有利な 形式で製造される。冷却部材はこの実施例では制御装置のケーシングである。前 記実施例と同一の構成部材には同一の符号を記した。

プリント配線板１０は方形に構成されていて、その端面側３０で、電子回路との 接触のためのプラグ片３１を有している。プリント配線板１０の表面１２上には 、良好な熱伝導性を有する材料より成る層１３が配設されている。この層は、銅 被覆の形状で縁部範囲３２〜３４に配置されている。この銅被覆若しくは銅層の 層厚は有利には、３００μｍと４００μｍとの間の範囲である。図示の実施例で は、熱を伝導する層１３は、プリント配線板の３つの自由な端面側３５〜３７に 設けられた連続する面として構成されている。熱を伝導する層１３の幅（プリン ト配線板の外縁部に対して直角）は、冷却しようとする電力素子１１若しくはそ の寸法に基づいている。

冷却しよとする電力素子（ワイヤ部材又はＳＭＤ構成部分、Ｓ　Ｍ　Ｄ　＝　５ ｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）は、それぞれプリント配線板の 端面倒若しくは縁部に対して所定の間隔を有するように、熱を伝導する層１３上 に載せられている。

熱を伝導する層１３の幅１３は、良好な熱伝導性を得るための、接続された面が できるだけ太き（、しかもそれぞれの電力素子に確実に接触することができるよ うに、電力素子のそれぞれの形状に部分的に合わされている。

装着されたプリント配線板１０を受容するためのケーシング１４はほぼ直方体状 で、その端面側４１が開放して構成されている。このケーシング１４は、底部４ ２とカバー側４３と３つの側壁４４，４５．４６とから組み立てられている。内 側４７〜４９にはそれぞれ１つの、底部４２に対して平行に延びるウェブ５゜〜 ５２が形成されている。ウェブ５０．５１若しくは５１．５２は互いに入り込ん でいる。

底部４２の、側壁４４若しくは４６への移行部にはそれぞれ１つの楔状部分５３ ．５４が形成されており、この楔状部分は、開放する端面側４１からこれに向き 合う側壁４５に向かって次第に上昇しながら延びている。

ケーシング４０はその端面側４１が正面プレート５５によって閉鎖されている。

この正面プレート５１は開口５６を有していて、この開口５６を通じてプラグ片 ３１が突き出ている。正面プレート５５の内側５７には２つの楔状のばね部材５ ８．５９が取り付けられている。これら２つのばね部材５８．５９は、同一形状 に構成されていて、それぞれ１つの短い固定区分６０を有している。この固定区 分６０は正面プレート５５の内側５７に当接していて、ここで固定されている。

この固定区分６０からほぼ直角に上側の区分６１が突き出ており、この区分６１ の長さはウェブ５０若しくは５２の長さよりもやや小さい。上側の区分６１は湾 曲接続部６２に移行していて、この湾曲接続部６２から下側の区分６３が突き出 ている。この区分６３は固定区分６０付近まで達している。上側の区分６１と下 側の区分６３とは、正面プレート５５から延びて次第に先細りしている楔状部分 を形成している。

制御装置の組み立てた状態で、プリント配線板１０はウェブ５０〜５２とケーシ ングの底部４２との間に位置している。正面プレート５５はケーシング４０を閉 鎖しており、プラグ片３１は開口５６を通って突き出ている。ばね部材５８は楔 状部分５３上に載っていて、これに対して第２のばね部材５９は楔状部分５４の 上に載っている。ばね部材５８．５９のばね作用及び形状は、プリント配線板の 上側がウェブに押し付けられるように、楔状部分５３．５４及びこれらの楔状部 分とウェブ５０，５２との間隔に合わせられている。この場合に、熱を伝導する 層１３とウェブの下側とが互いに当接するようになっている。これによって、電 力素子１１から熱伝導性の層１３を介してウェブ５０〜５２まで及びひいてはケ ーシング４ｏまでのＭ伝導が行オ〕れる。

電気装置の組み立て時にプラグ片３１を有するプリント配線板１０は、正面プレ ート５５と一緒にケーシング４０内に導入される。この場合にプレート配線板１ ０はウェブ５０．５２とケーシングの底Ｎ４２との間にある。ばね部材５８及び ５９は挿入すると楔状部分５３若しくは５４上に載る。楔状のばね部材はそれぞ れ、楔状部分５３及び５４を介して押し込む際にこの押し込み行程の最後に、熱 導出のために必要な十分な押し付は力を形成する。これによって、熱は電力素子 から、熱伝導性の層を介して、付加的な冷却体又は支持フレームを必要とするこ となしにケーシングに伝導される。それでも多量の熱量を伝達することができる 。

フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＪＰ 、　ＫＲ，ＵＳ（７２）発明者　ホルン、フリードリッヒドイツ連邦共和国　Ｄ −８８０２リヒテナウルッツエンドルファー　ヴエーク　１５（７２）発明者　 ルメル、　ハンス ドイツ連邦共和国　Ｄ−８８００アンスバッハ　ホーホシュトラーセ　７ （７２）発明者　ズッター、トーマス ドイツ連邦共和国　Ｄ−７１４１オーバーリークシンゲン　ゼルスハイマー　シ ュトラーセ　４ （７２）発明者　カル、　ディーター ドイツ連邦共和国　Ｄ　−７５３３ティーフェンブロン　メーリケシュトラーセ 　１０（７２）発明者　シュプ、　カール ドイツ連邦共和国　Ｄ−７５３０プフオルツハイム　アウフ　デア　ロードブラ ッテ（７２）発明者　ノイハウス、　ディータードイツ連邦共和国　Ｄ−７１５ ７ズルツバツハ　テーオドールーホイスーシュトラーセあ （７２）発明者　フスマン、　ディータードイツ連邦共和国　Ｄ−７１４１シュ タインハイム　リヒアルトーヴアーグナーーシュトラーセ　３３ （７２）発明者　ヤレス、　ベーター ドイツ連邦共和国　Ｄ−７０３２ジンデルフインゲン　フリーデンシュトラーセ 　１４

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．電気装置、特に自動車用の切換装置又は制御装置であって、電子回路を備え たプリント配線板（１０）と少なくとも１つの、冷却しようとする電力素子（１ １）とを有している形式のものにおいて、プリント配線板（１０）上の少なくと も電力素子（１１）の範囲に、熱を伝導する層（１３，２１）が配設されており 、該層上に電力素子が載設されていて、この電力素子を介して熱が冷却部材（１ ８，１９）に導出されるようになっていることと特徴とする、電気装置。
2. ２．電力素子（１１）が、その１つの面、有利には最も大きい面（１５）で、熱 を導出する層（１３，２１）上に面状の載っている、請求項１記載の電気装置。
3. ３．熱を伝導する層（１３，２１）が金属被覆である、請求項１又は２記載の電 気装置。
4. ４．熱を伝導する層（１３，２１）が導体路である、請求項１又は２記載の電気 装置。
5. ５．熱を伝導する層（１３，２１）が、電磁石的な相性を改善するための遮蔽面 である、請求項１又は２記載の電気装置。
6. ６．熱を導出する層（１３，２１）がプリント配線板（１０）のラミネートより 成っている、請求項１又は２記載の電気装置。
7. ７．冷却部材（１８，１９）がプリント配線板（１０）を受容するケーシングの 一部である、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気装置。
8. ８．冷却部材が自由に存在する金属体である、請求項１から６までのいずれか１ 項記載の電気装置。
9. ９．熱を伝導する層（１３，２１）と冷却部材（１８１９）とが互いに電気的に 絶縁されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気装置。
10. １０．プリント配線板（１０）の両側に熱を伝導する層（１３，２１）が配設さ れている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気装置。
11. １１．熱を伝導する層（１３，２１）が貫通接触によって結合されている、請求 項１０記載の電気装置。
12. １２．プリント配線板の導体路が種々異なる層厚を有していて、熱を伝導する層 （１３，２１）がより厚い層厚を有している、請求項４から１１までのいずれか １項記載の電気装置。
13. １３．熱を伝導する層（１３）の範囲における層厚が７０μｍよりも大きく、導 体路の層厚が、ほぼ熱を伝導しない範囲で約３０μｍである、請求項１２記載の 電気装置。
14. １４．冷却部材が、電磁石を遮蔽するケーシング構成部分の一部である、請求項 １から１３までのいずれか１項記載の電気装置。
15. １５．冷却しよとする電力素子（１１）が、電磁石を遮蔽するケーシング構成部 分内に配置されている、請求項１４記載の電気装置。
16. １６．冷却しよとする電力素子（１１）が、電磁石を遮蔽するケーシング構成部 分の外側に配置されている、請求項１４記載の電気装置。
17. １７．熱を伝導する層（１３）と冷却部材の少なくとも一部とが、少なくとも１ つのばね部材（５８，５９）によって互いに当てつけられるようになっている、 請求項１から１６までのいずれか１項記載の電気装置。
18. １８．ケーシング（４０）が、端面側（４１）からアクセス可能な挿入ケーシン グである、請求項７から１７までのいずれか１項記載の電気装置。
19. １９．ケーシング（４０）がその内側で少なくとも１つのウエブ（５０，５１， ５２）を有していて、該ウエブに熱を伝導する層（１３）の少なくとも一部が当 接している、請求項７から１８までのいずれか１項記載の電気装置。
20. ２０．はね部材（５８，５９）の一方側がプリント配線板（１０）で支えられて いて、他方側がケーシングの一部で支えられている、請求項１７から１９までの いずれか１項記載の電気装置。
21. ２１．ばね部材が楔状に構成されていて、ケーシング（４０）の楔状のガイド部 材（５３，５４）で支えられている、請求項１７から２０までのいずれか１項記 載の電気装置。
22. ２２．挿入ケーシングが正面プレート（５５）によって閉鎖されていて、該正面 プレート（５５）にばね部材（５８，５９）が配置されている、請求項１８から ２１までのいずれか１項記載の電気装置。