WO2011039058A1 - Elektrische vorrichtung - Google Patents

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WO2011039058A1
WO2011039058A1 PCT/EP2010/063617 EP2010063617W WO2011039058A1 WO 2011039058 A1 WO2011039058 A1 WO 2011039058A1 EP 2010063617 W EP2010063617 W EP 2010063617W WO 2011039058 A1 WO2011039058 A1 WO 2011039058A1
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electrical device
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cavity
plate
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French (fr)
Inventor
Jochen Spieler
Joachim Baermann
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
    • 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
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    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters

Definitions

  • FIG. 2 shows a state before the assembly is joined into the cavity of the housing
  • FIG. 4 shows a three-dimensional view of the joined component in the cavity of the housing
  • FIG 5 shows a partial section through the electrical device in a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a cross section through the electrical device 10. It shows a housing 13 made of plastic (injection molded housing) with a cavity 16 which is open in one direction only. In this cavity 16, a so-called packaged component 19 is used.
  • the packaged component 19 consists for example of a so-called multiwatt-8 packaging.
  • a metallic cooling plate 22 with a hole 25 carries an electronic component, which here is a regulator component as an electrically activatable assembly 26. This electronic component is coated with plastic 28.
  • an adhesive 31 is applied, which connects the side facing away from the electronic module side 27 of the cooling plate 22 (plate portion 23) with a heat sink 34 conductively connects heat.
  • the heat sink 34 rests with its outer edge 37 indirectly on an edge 40 of the cavity 16. Between the outer edge 37 and the edge 40, an adhesive sealant 43 is arranged, which on the one hand enables the heat sink 34 a fixed connection to the housing 13 and on the other hand closes the cavity 16 by a tight gap 46 between the heat sink 34 and the edge 40 and thus a dense Cavity 40 allows.
  • the cavity 16 only needs to be tightly closed by the heat sink 34 to be sealed.
  • FIG. 2 shows the situation prior to the joining of the component 19 to the housing 13.
  • the housing 13 has a clamping connection part 49, which is realized here by two opposing arms 52. These arms 52 are pushed into the hole 25. Both arms 52 have as the largest distance (outer edge) a measure that is wider than a diameter of the hole 25. Both arms 52 are chamfered at the ends, so that the placement and pre-centering of the hole 25 and a compression of the arms 52 is well possible.
  • the arms 52 protrude only into the hole 25, but with no section through the hole 25 therethrough. It is thus the heat sink 34 an undisturbed by protruding parts surface available. You need less glue, the path to be traveled by the heat is shorter.
  • Assembly 26 is designed here as a control device for alternators.
  • FIG. 4 shows the situation after the insertion of the component 19 into the cavity 16. On the edge 40, the sealant 43 is applied. Of the
  • Adhesive 31 can be applied either on the side 27 or on the component 19 facing side 58 of the heat sink 34 before the heat sink 34 is placed on the edge 40.
  • Clamping connection 64 has.
  • a second clamp connection part is not shown here.
  • the one clamping connection part 64 is realized here by an arm 52. Alternatively, it may also be formed as a projection in the cavity 16, which extends from a side wall 67 and, for example, the cooling plate 22 presses on the outer contour.
  • the cooling plate 22 may have a hole 25 in this embodiment, but need not.
  • the component 26 can be clamped, for example, by individual plastic pins which are attached to the edge of the joint area. As a result, the clamping of packaged components without holes 25 or recesses is possible.
  • the assembly 26 is joined in a joining direction RF, which is perpendicular to the side 27.
  • the press fit 55 acts transversely to the joining direction RF, presses or presses in particular transversely to the joining direction RF.
  • the assembly 26 is joined to the housing 13 by means of a plate area 23.
  • At least one clamp connection part 64 presses against the plate region 23 such that a holding force is present between the clamp connection part 64 and the plate region 23 R (frictional force) acts.
  • the clamping connection part 64 are preferably formed integrally with the housing 13.
  • the plate portion 23 has two opposing surfaces or sides 27 and 29, wherein the one or more clamping connection parts 64 traverses or cross only one surface or side 29.
  • the plate region 23 has a hole 25, wherein one or more clamp connection parts 64 in the hole 25 press against the plate region 23.
  • the one or more clamp connection parts 64 protrude into the hole 25 from one side, but not through it.
  • the assembly 26 is disposed in a cavity 16 of the housing 13, wherein the assembly 26 has a plate portion 23 made of metal as a cooling plate 22, wherein a surface of the plate portion 23 is at least almost level with a sealing plane - formed by the edge 40 - of the housing 13 ,
  • the cooling body 34 rests at least indirectly on the sealing plane with parts of its edge, a sealing means 43 being arranged between the sealing plane and the cooling body 34.
  • the object of the invention is to keep the packaging of active components in a defined position during assembly of the regulator control device until subsequent assembly processes are completed and the fixation is taken over by other components (for example adhesives).
  • a component is fixed, even if it is not accessible from the outside for a holding device.
  • no additional manufacturing step for mounting during assembly is required by the invention described herein.
  • the holding device requires no space outside the outer contour 61 of the assembly 26th

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Abstract

Es wird eine elektrische Vorrichtung, insbesondere Regelvorrichtung für Wechselstromgeneratoren, mit einem Gehäuse (13) und mit einer elektrisch aktivierbaren Baueinheit (26) zum Regeln einer elektrischen Eigenschaft (I) vorgeschlagen, wobei die Baueinheit (26) mittels einer Presspassung (55) im Gehäuse (13) gehalten ist. Verfahren zur Montage einer Baueinheit (26) in einem Gehäuse (13) einer elektrischen Vorrichtung, wobei die Baueinheit (26) in einen Hohlraum (16) des Gehäuses (13) gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Baueinheit (26) eine Klemmkraft (FN) senkrecht zu einer Fügerichtung (RF) wirkt.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Vorrichtung Stand der Technik
Aus der DE 10 2007025929 AI ist der Aufbau einer elektrischen Vorrichtung mit einem vorverpackten Chip bekannt, der auf einen Kühlkörper montiert wird. Dem gegenüber soll die Montage weiter verbessert und vereinfacht werden.
Offenbarung der Erfindung
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 einen Querschnitt durch die elektrische Vorrichtung,
Figur 2 einen Zustand vor dem Fügen der Baueinheit in den Hohlraum des Gehäuses,
Figur 3 wirkende Kräfte in einer Fügestelle,
Figur 4 eine räumliche Ansicht des gefügten Bauteils im Hohlraum des Gehäuses,
Figur 5 einen Teilschnitt durch die elektrische Vorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführungsformen der Erfindung In Figur 1 ist ein Querschnitt durch die elektrische Vorrichtung 10 dargestellt. Sie zeigt ein Gehäuse 13 aus Kunststoff (Spritzgussgehäuse) mit einem Hohlraum 16, der lediglich in eine Richtung offen ist. In diesem Hohlraum 16 ist ein sogenanntes verpacktes Bauelement 19 eingesetzt. Das verpackte Bauelement 19 besteht beispielhaft aus einer sogenannten Multiwatt-8-Verpackung. Eine metallische Kühlplatte 22 mit einem Loch 25 trägt einen Elektronikbaustein, der hier ein Reglerbauteil als elektrisch aktivierbare Baueinheit 26 ist. Dieser Elektronikbaustein ist mit Kunststoff 28 umhüllt. Auf der dem Elektronikbaustein abgewandten Seite 27 der Kühlplatte 22 ist ein Klebstoff 31 aufgebracht, der die dem Elektronikbaustein abgewandte Seite 27 der Kühlplatte 22 (Plattenbereich 23) mit einem Kühlkörper 34 Wärme leitend verbindet. Der Kühlkörper 34 liegt mit seinem Außenrand 37 mittelbar auf einem Rand 40 des Hohlraums 16 auf. Zwischen dem Außenrand 37 und dem Rand 40 ist ein klebendes Dichtmittel 43 angeordnet, welches einerseits dem Kühlkörper 34 eine feste Verbindung zum Gehäuse 13 ermöglicht und andererseits den Hohlraum 16 durch eine dichte Fuge 46 zwischen dem Kühlkörper 34 und dem Rand 40 verschließt und damit einen dichten Hohlraum 40 ermöglicht. Der Hohlraum 16 muss lediglich durch den Kühlkörper 34 dicht verschlossen werden, um dicht zu sein.
In Figur 2 ist die Situation vor dem Fügen des Bauelements 19 mit dem Gehäuse 13 gezeigt. Das Gehäuse 13 weist ein Klemmverbindungsteil 49 auf, das hier durch zwei einander gegenüberstehende Arme 52 verwirklicht ist. Diese Arme 52 werden in das Loch 25 geschoben. Beide Arme 52 haben als Größtabstand (Außenkante) ein Maß, das breiter als ein Durchmesser des Loches 25 ist. Beide Arme 52 sind an den Enden abgeschrägt, so dass das Aufsetzen und Vorzentrieren des Loches 25 sowie ein Zusammendrücken der Arme 52 gut möglich ist. Dabei ragen die Arme 52 nur in das Loch 25 hinein, aber mit keinem Abschnitt durch das Loch 25 hindurch. Es steht damit dem Kühlkörper 34 eine durch überstehende Teile ungestörte Oberfläche zur Verfügung. Man benötigt weniger Klebstoff, der von der Wärme zurückzulegende Weg ist kürzer. Die Arme 52 und das um die Arme 52 herum angeordnete Loch 25 üben aufeinander eine Klemmkraft FN aus, siehe auch Figur 3. Bei auf das verpackte Bauelement 19 ausgeübter Kraft F (bspw. durch Schüttelbewegung in der Fertigung) in Fügerichtung RF bzw. in entgegen gesetzter Richtung, siehe Figur 1, wirkt auf Grund der Klemmkraft FN auch eine Reibkraft FR (Haftreibung). Es ist kein Hinterschnitt gebildet, so dass es zu keinem Formschluss kommt. Es wirkt eine Presspassung 55. Es ist somit eine elektrische Vorrichtung 10 mit einem Gehäuse 13 und mit einer elektrisch aktivierbaren Baueinheit 26 zum Regeln einer elektrischen Eigenschaft, hier ein Erregerstrom I, offenbart, wobei die Baueinheit 26 mittels einer Presspassung im Gehäuse 13 gehalten ist. Die Baueinheit 26 ist mittels einer metallischen Kühlplatte 22 im Gehäuse 13 gehalten, wobei die Presspassung 55 zwischen der Kühlplatte 22 und dem Gehäuse 13 wirkt. Die elektrisch aktivierbare
Baueinheit 26 ist hier als Regelvorrichtung für Wechselstromgeneratoren ausgebildet.
In Figur 4 ist die Situation nach dem Einfügen des Bauelements 19 in den Hohlraum 16 dargestellt. Auf dem Rand 40 ist das Dichtmittel 43 aufgebracht. Der
Klebstoff 31 kann entweder auf die Seite 27 oder auf die dem Bauelement 19 zugewandte Seite 58 des Kühlkörpers 34 aufgebracht werden, bevor der Kühlkörper 34 auf den Rand 40 gesetzt wird.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist vorgesehen, dass in Abwandlung des Beispiels nach Figur 1 bis 4 das Gehäuse 13 an eine Außenkontur 61 des Bauelements 19 bzw. der metallischen Kühlplatte 22 drückende
Klemmverbindungsteile 64 aufweist. Ein zweites Klemmverbindungsteil ist hier nicht dargestellt. Das eine Klemmverbindungsteil 64 ist hier durch einen Arm 52 verwirklicht. Alternativ kann es auch als Vorsprung im Hohlraum 16 ausgebildet sein, der sich von einer Seitenwand 67 erstreckt und bspw. die Kühlplatte 22 an deren Außenkontur drückt. Die Kühlplatte 22 kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein Loch 25 aufweisen, muss es aber nicht. Das Bauteil 26 kann beispielsweise auch durch Einzelplastikstifte geklemmt werden, die am Rand des Fügebereichs angebracht sind. Dadurch ist auch das Klemmen von verpackten Bauteilen ohne Löcher 25 oder Aussparungen möglich.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Baueinheit 26 in einer Fügerichtung RF gefügt, die senkrecht zur Seite 27 ist. Die Presspassung 55 wirkt quer zur Fügerichtung RF, presst bzw. drückt insbesondere quer zur Fügerichtung RF.
Die Baueinheit 26 ist mittels eines Plattenbereichs 23 am Gehäuse 13 gefügt.
Zumindest ein Klemmverbindungsteil 64 drückt derartig an den Plattenbereich 23, dass zwischen dem Klemmverbindungsteil 64 und dem Plattenbereich 23 eine haltende Kraft R (Reibkraft) wirkt. Die Klemmverbindungsteil 64 sind vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse 13 ausgebildet.
Der Plattenbereich 23 weist zwei einander gegenüberliegende Flächen bzw. Seiten 27 und 29 auf, wobei das oder die Klemmverbindungsteile 64 nur eine Fläche bzw. Seite 29 quert bzw. queren. Der Plattenbereich 23 weist ein Loch 25 auf, wobei ein oder mehrere Klemmverbindungsteile 64 im Loch 25 gegen den Plattenbereich 23 pressen. Das oder die Klemmverbindungsteile 64 ragen von einer Seite in das Loch 25 hinein, aber nicht hindurch.
Die Baueinheit 26 ist in einem Hohlraum 16 des Gehäuses 13 angeordnet, wobei die Baueinheit 26 einen Plattenbereich 23 aus Metall als Kühlplatte 22 aufweist, wobei eine Fläche des Plattenbereichs 23 zumindest nahezu eben mit einer Dichtebene - gebildet durch den Rand 40 - des Gehäuses 13 ist.
Der Kühlkörper 34 liegt zumindest mit Teilen seines Rands mittelbar auf der Dichtebene auf, wobei zwischen der Dichtebene und dem Kühlkörper 34 ein Dichtmittel 43 angeordnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Verpackungen aktiver Bauelementewährend der Montage des Reglersteuergerätes in einer definierten Position zu halten bis nachfolgende Montageprozess abgeschlossen sind und die Fixierung durch andere Komponenten (z.B. Klebstoffe) übernommen wird. Durch die hier beschriebene Erfindung ist ein Bauteil fixiert, selbst wenn es von Außen für eine Haltevorrichtung nicht zugänglich ist. Zu dem ist durch die hier beschriebene Erfindung kein zusätzlicher Fertigungsschritt zur Befestigung während der Montage erforderlich. Zumindest beim Ausführungsbeispiel 1 benötigt die Haltevorrichtung keinen Raum außerhalb der Außenkontur 61 der Baueinheit 26

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Vorrichtung, insbesondere Regelvorrichtung für Wechselstromgenera- toren, mit einem Gehäuse (13) und mit einer elektrisch aktivierbaren Baueinheit (26) zum Regeln einer elektrischen Eigenschaft (I), dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (26) mittels einer Presspassung (55) im Gehäuse (13) gehalten ist.
2. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Baueinheit (26) in einer Fügerichtung (RF) gefügt ist und die Presspassung (55) quer zur Fügerichtung (RF) wirkt, insbesondere quer zur Fügerichtung (RF) presst.
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (26) mittels eines Plattenbereichs (23) mit dem Gehäuse (13) gefügt ist.
4. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Klemmverbindungsteil (64) derartig an den Plattenbereich (23) presst, dass zwischen dem Klemmverbindungsteil (64) und dem Plattenbereich (23) eine haltende Kraft (FR) wirkt.
5. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenbereich (23) zwei einander gegenüberliegende Flächen 0 aufweist, wobei das oder die Klemmverbindungsteile (64) nur eine Fläche quert bzw. queren.
6. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenbereich (23) ein Loch (25) aufweist und ein oder mehrere Klemmverbindungsteile (64) in dem Loch (25) gegen den Plattenbereich (23) pressen.
7. Elektrische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (26) in einem Hohlraum (16) des Gehäuses (13) angeordnet ist, wobei die Baueinheit (26) einen Plattenbereich (23) aus Metall aufweist, wobei eine Fläche des Plattenbereichs (23) zumindest nahezu eben mit einer Dichtebene des Gehäuses (13) ist.
8. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (34) zumindest mit Teilen seines Rands (37) mittelbar auf der Dichtebene aufliegt, wobei zwischen der Dichtebene und dem Kühlkörper (34) ein Dichtmittel (43) angeordnet ist.
9. Verfahren zur Montage einer Baueinheit (26) in einem Gehäuse (13) einer elektrischen Vorrichtung, wobei die Baueinheit (26) in einen Hohlraum (16) des Gehäuses (13) gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Baueinheit (26) eine Klemmkraft (FN) senkrecht zu einer Fügerichtung (RF) wirkt.
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