WO2016139052A1 - Multifunktionsgehäuse für elektronische bauelemente - Google Patents

Multifunktionsgehäuse für elektronische bauelemente Download PDF

Info

Publication number
WO2016139052A1
WO2016139052A1 PCT/EP2016/053093 EP2016053093W WO2016139052A1 WO 2016139052 A1 WO2016139052 A1 WO 2016139052A1 EP 2016053093 W EP2016053093 W EP 2016053093W WO 2016139052 A1 WO2016139052 A1 WO 2016139052A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
sleeve
function
electronic component
heat
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/053093
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schmitt
Steffen Kammleiter
Alexander Hertrich
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.)
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH 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 Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Publication of WO2016139052A1 publication Critical patent/WO2016139052A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/10—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • 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
    • H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
    • H05K7/20418—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing the radiating structures being additional and fastened onto the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/10—Arrangements for heating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
    • H10W40/774—Pistons, e.g. spring-loaded members

Definitions

  • the invention relates to a multi-function housing for electronic
  • Electrolytic capacitors are used in almost all electrical and electronic devices. Electrolytic capacitors are characterized by their large
  • Film capacitors in electronic circuits are often used as energy storage.
  • Capacitor housing wherein between the busbar and the
  • Capacitor housing a heat conducting layer is arranged to dissipate heat from the capacitor elements to the capacitor housing. To the To improve the life of electronic circuits, all capacitors would have to be replaced by such capacitors with better heat dissipation, which means a very large amount of work. In addition to the service life problem due to poor heat dissipation, in an electrolytic capacitor, the electrolyte contained therein in the case of
  • Electrolytic capacitor is disposed, or between the tracks and the housing of the device in which the board is arranged, are formed, which can cause a short circuit and thus damage or destruction of the circuit.
  • a low-resistance connection between conductor tracks and the housing for safety reasons can not be tolerated. Leakage of electrolyte can occur whenever the internal pressure of the electrolytic capacitor becomes too large. This is particularly the case when there is arcing between the
  • a multi-functional housing for electronic components for performing at least a first and a second function comprising a thermally conductive open sleeve with an open side, wherein the sleeve is adapted to an outer shape of the electronic component for producing a detachable connection to the electronic component wherein the sleeve after the connection for the thermal coupling of the electronic component to the sleeve and cooling of the
  • Retention of liquid on a surface of the device is designed as a second function suitable.
  • the sleeve can be made of any thermally conductive material that has a greater thermal conductivity than the actual component shell.
  • the sleeve is made of a metal, such as aluminum or copper, or of a thermally conductive plastic material.
  • the sleeve is closed except for the open side, thus has a bottom opposite the open side.
  • the shape of the side walls surrounding the bottom and the shape of the bottom are adapted to the shape of the respective electronic component with which the multifunctional housing according to the invention is to be connected.
  • the connection is reversible, that is releasable, designed.
  • the detachable connection can be made by attaching to the electronic component.
  • the multi-function housing has a corresponding cylindrical shape with an open and a closed cylindrical surface whose inner diameter is adapted to the outer diameter of the cylindrical component.
  • the inner diameter of the multi-function housing in the context of the elasticity of the multi-function housing may also be slightly smaller than the diameter of the cylindrical member, so that a tight fit of the multi-function housing is guaranteed regardless of the later orientation of the electronic component in an electronic device ,
  • the shape of the multi-function housing is correspondingly different, for example, rectangular with an open surface, designed.
  • the additional cooling comprises on the one hand the cooling of the electronic component from its internal temperature and on the other hand the shielding of the electronic component from a possibly high ambient temperature.
  • the multi-function housing according to the invention is particularly suitable for extending the life of capacitors.
  • the thermal lifetime of a capacitor is subject to an exponential Arrhenius dependence
  • inventive multi-functional housing can be, for example, the
  • Components eg special fans
  • An extended life of the components of a circuit also leads to their increased reliability. If the life without multifunction housing for the circuit purposes is already sufficient, so allows Multifunctional housing, for example, to operate the circuit at a correspondingly higher power without loss of life for the corresponding device and thus to have a more powerful circuit available.
  • the electrolyte may reach a boiling point of 105 ° C.
  • Boiling temperature solid electrolyte can escape from the electrolytic capacitor, whereby the electronic circuit can be damaged or even destroyed due to low-resistance conductor bridges through the electrolyte.
  • the electrolytic capacitor can be effectively cooled and the risk of reaching the boiling temperature of the electrolyte can be significantly reduced.
  • the multi-function housing can be used to achieve a positive effect due to its second function for each electronic component, where liquids from the surface of the electronic component
  • Component is located, or to the housing wall around the circuit
  • Such liquids on the components can originate, for example, from outside the component, for example
  • Electrolytic capacitors emerge from the respective capacitor. Leakage of electrolyte fluid from an electrolytic capacitor occurs, for example, as a result of excessive applied to the electrolytic capacitor voltage or due to a boiling electrolyte in the condenser.
  • the multi-function housing can be configured in a suitable manner for carrying out its second function. In this case, it may, for example, complete the electronic component in a liquid-tight manner, firmly enclose it, itself absorbent or
  • the multi-function housing makes it possible to equip electrical components in an electronic circuit so that a secure and powerful electronic circuit with a long service life and a minimum number of components is achieved.
  • a heat conducting foil is arranged on the inner side of the sleeve facing the component. This allows the thermal coupling of the electronic component to the sleeve and thus the
  • the heat-conducting foil may be made of a fabric material, a fleece, a plastic or a foam material.
  • the heat-conducting foil comprises an electrically insulating material for electrically isolating the electronic component from the sleeve as a further function of the multifunctional housing, for example as a third function.
  • the heat-conducting foil prevents a low-resistance conductive connection between the electronic component and the outer surface of the sleeve connected to the component from occurring, in order to provide operating and plant safety for electronic circuits
  • heat-conducting foil can be produced from any material suitable for this purpose, which has an electrically insulating effect or has only a low electrical conductivity or a high specific resistance. Suitable materials include, for example, materials having a resistivity of at least 10 10 ⁇ cm.
  • the heat-conducting foil can be produced from a fabric material, a fleece, a plastic or a foam material.
  • the material used for the heat-conducting film Tecacomp TC can be used as a thermally conductive and electrically insulating plastic.
  • the heat-conducting foil for carrying out the second function comprises an absorbent material.
  • the entire heat-conducting foil is made of the absorbent material.
  • This absorbent material is intended to receive liquids from the surface of the electronic component, so that they are no low-resistance connections between the tracks of the electronic circuit on which the electronic component is located, or the housing wall to the Circuit can cause around.
  • Such liquids on the components can originate, for example, from outside the component, for example moisture. However, such liquids can also escape in the case of electrolytic capacitors from the respective capacitor.
  • the multi-function housing with an at least partially absorbent heat-conducting foil is able to absorb the leaked electrolyte.
  • the thickness of the heat-conducting foil and the provided absorption capacity by the absorbent material should be adapted to the known amount of electrolyte present in the respective electrolytic capacitor. The absorption capacity of the absorbent material scales with the amount of absorbent used
  • the entire heat-conducting foil may consist of absorbent material, so that its thickness determines the absorption capacity.
  • the thickness must then be adapted to the known amount of electrolyte present in the respective electrolytic capacitor.
  • Electrolytic capacitors usually have a predetermined breaking point at the top (side facing away from the board) or on the side of the capacitor housing, the multi-function housing needs the electrolytic capacitor on its underside (side facing the board or the side with the
  • Multifunctional housing with absorbent material in the thermal foil with
  • electrolytic capacitors can be equipped as electrical components in an electronic circuit so that a secure electronic circuit with a long life and the lowest possible number of components is achieved even with leakage of electrolyte from the electrolytic capacitor.
  • absorbent material can be any material that can be used as absorbent material.
  • an inlay or fleece can be used.
  • the heat-conducting film additionally comprises a binder.
  • the binder serves, for example, to bind moisture or electrolyte and improves the retention of unwanted Liquids outside the electronic components and thus the effectiveness in the exercise of the second function of the multifunction housing.
  • the binder can be added, for example, in powder form to the absorbent material of the heat-conducting foil. Suitable binders for these purposes are known to the person skilled in the art.
  • the absorbent material is a
  • Nylon fabric The capillary effect of this material is anisotropic and therefore greater in the fiber direction than transverse thereto.
  • the electrolyte located between the fibers for example, is particularly safe in the
  • Multifunction housing to be kept. There is enough space between the fibers to be able to store leaked electrolyte in the event of a defect.
  • the capillary action is significantly stronger than the gravitational force acting on the trapped liquid (e.g., electrolyte) so that the retention effect always acts reliably and sufficiently regardless of the orientation of the electronic component relative to the earth's surface.
  • Embodiment is arranged as an absorbent material, a corresponding nylon tube on the inside of the sleeve, preferably the tube also covers the bottom of the sleeve.
  • the hose is basically in both
  • the electronic component is a
  • Electrolytic capacitor with a predetermined breaking point and the absorbent material is arranged in the sleeve so that it after connecting to the
  • Electrolytic capacitor covers Here, the same reliable and sufficient retention effect against leaking electrolyte is achieved with less material used in absorbent material as already described above.
  • the multifunction housing further includes a ring of absorbent material surrounding the open side of the sleeve for performing the second function. Should the absorbent material be insufficient in other areas of the inside of the sleeve in its capacity or no other absorbent material contained in the heat-conducting, the absorbent ring also provides a reliable and sufficient retention effect for the unwanted liquid on the electronic component.
  • the multi-function housing includes a disposed on the inside of the sleeve and the open side of the sleeve
  • circumferential sealing ring for performing the second function the shape of which is adapted to the electronic component so that a tight fit of the
  • Multi-functional housing is ensured on the electronic component. Should the absorbent material on the inside of the sleeve in his
  • the sealing ring also provides a reliable and sufficient retention effect for the unwanted liquid on the electronic component available.
  • the sealing ring is an O-ring or a ring with a sealing lip which can be moved by the connection.
  • a spring for exerting a spring action on the electronic component is arranged on the bottom of the sleeve on the electronic component side facing the bottom.
  • the contact elements Due to the prescribed minimum gap, for example, between capacitors and housing wall of several millimeters and the usual manufacturing tolerances for capacitors also a few millimeters without a multi-function housing with spring, the contact elements must be used with a large thickness in order to establish a secure contact with the capacitor can, which Effectiveness of the cooling effect to the heat sink greatly reduced.
  • the multifunction housing with spring is independent of the
  • the spring is a leaf spring as a particularly simple realization of a spring or a plate spring with particularly good heat transfer to the bottom of the
  • the spring should be made of an electrically non-conductive material.
  • the sleeve is a metal sleeve.
  • Metals have particularly high thermal conductivities and are therefore particularly suitable for cooling electronic components. In case of
  • Electrolytic capacitors as electronic components have these
  • Metal sleeves one or more vent openings to the resulting gas pressure in the event of an explosion of the electrolytic capacitor Explosion protection as another function of the multifunctional housing, for example as a fifth function to be able to escape.
  • the multi-function housing on the open side of the sleeve as a metal sleeve comprises one or more metal strands connected to the sleeve, which at least partially cover the heat-conducting foil on the open side of the sleeve.
  • Metal strands designed so that they do not touch the electronic component, so as not to break the electrical isolation.
  • the length of the metal strands is then smaller than the thickness of the heat-conducting foil.
  • the sleeve comprises on its outer side one or more bendable metal strips, which are configured so that they can bend away after being connected to the electronic component. These metal strips increase the surface of the sleeve significantly, whereby the heat radiation of the multifunctional housing is further improved.
  • the surface of the metal strips is used for heat radiation and thus for cooling of the electronic component, which further improves the heat dissipation and thus the effect of the first function.
  • the sleeve is made of a foam material. Such a sleeve has an advantageous elasticity to facilitate the
  • Electrolytic capacitors also a safe retention effect on leaking electrolyte by a firm concern of the multifunctional housing on Electrolytic capacitor allows.
  • the sleeve of foam material needs for electrolytic capacitors also have no vent holes, since the elasticity of the foam material is sufficient to combine with the
  • the foam material should have a high tensile strength, provided that the multi-function housing is provided for releasable connection with electrolytic capacitors.
  • the sleeve comprises one or more slits extending in the direction of the floor.
  • the multi-function housing further comprises a heating wire for heating the electronic component.
  • Components have a specified temperature range. If these electronic components are to be used in an environment in which there is a possibility that the ambient temperature of the
  • the components cools below their lowest specified operating temperature, the components can be heated by the heating wire, so that their heated operating temperature is again in the specified temperature range as another function of the multifunctional housing, for example as a seventh function.
  • the electrolyte gels at temperatures below -25 ° C. These temperatures can be reached in winter in a variety of states, especially in states in Arctic regions or season-independent in applications at higher altitudes, for example in the mountains.
  • the inventive allows Multifunction housing with heating wire, electrical components in one
  • Heating wire supply is achieved.
  • the heating wire can vary depending on
  • the invention further relates to an electronic component having a multifunctional housing according to the invention and to an electronic circuit having at least one such electronic component according to the invention.
  • the invention further relates to an electronics housing comprising at least one device equipped according to the invention and an intermediate
  • Component facing side of the bottom comprises a spring for exerting a spring action on the electronic component, wherein the spring action of the spring is a sufficiently good permanent thermal contact with the
  • Multifunctional housing the electronic component except for the open side of the multi-functional housing according to the invention can completely cover, even if, for example, varies the length of the electronic component. These differences in length can be compensated by the more or less strongly compressed springs. At the thermal
  • Coupling of the electronic component for example, to a heat sink or a housing wall via a corresponding contact element determines the thickness of the contact element, the effectiveness of the cooling effect by the heat sink. Due to the prescribed gap, for example between capacitors and housing wall of several millimeters and the usual
  • the contact elements must be used with a large thickness in order to establish a secure contact with the capacitor can, which greatly reduces the cooling effect to the heat sink.
  • the multi-function housing with spring according to the invention regardless of the manufacturing tolerances of
  • Capacitors a safe thermal contact from the capacitor via the inventive multi-function housing to the contact element forth, wherein the contact element here with the optimum small thickness at the same time
  • FIG. 1 an embodiment of an electronic circuit with
  • Multifunctional housing in lateral section wherein the heat-conducting foil (a) covers the entire inner side and (b) substantially only the bottom of the thermally conductive sleeve;
  • Multi-functional housing connected to an electronic component (a) in the lateral section and (b) in plan view of the open side of the multi-function housing;
  • Multifunctional housing in lateral section with sealing ring as (a) O-
  • Ring and (b) as ring with sealing lip; 5 shows an embodiment of the invention
  • Multifunctional housing in lateral section with a circumferential ring of absorbent material (a) only on the inside of the thermally conductive sleeve and (b) embracing around the edge of the thermally conductive sleeve to the open side;
  • Multifunctional housing connected to an electronic component in perspective view with lateral metal strip
  • Multifunctional housing connected to an electronic component and coupled to the wall of an electronics housing.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an electronic circuit 1 1 (only schematically indicated) with different electronic components 10 (here also shown only as a cuboid and as a cylinder schematically), with which the multi-function housing 1 according to the invention with a corresponding to the shape of the respective electronic component 10 adapted form releasably connected by plugging A.
  • the multi-function housing 1 according to the invention also with electronic
  • Components 10 can be connected in existing electronic circuits 1 1, so that all circuits 1 1 can be retrofitted as desired with the multifunction housing 1 according to the invention, without that the circuits 1 1 and electronic components 10 must be modified in any form.
  • the life-prolonging effect can be achieved by retrofitting the components 10 with the multi-function housing 1 according to the invention not only in new circuits 1 1, but also used in existing and possibly already longer time
  • FIG. 2 shows two different embodiments of the multi-function housing according to the invention in lateral section comprising a thermally conductive open sleeve 2 with an open side 21 and in this embodiment
  • Component facing inside 2i of the sleeve 2 is arranged.
  • the electronic component 10 (see Figure 1) for the thermal coupling of the electronic component 10 to the sleeve 2 is provided.
  • the heat conducting additionally made of an electrically non-conductive material. So it can be used in addition to a galvanic isolation between the component 10 and sleeve 2 as a further function of the multi-function housing.
  • the heat-conducting film in Fig.2a extends over the entire inside of the sleeve 2 and can depending on the choice of material, the heat coupling or both of the above functions
  • Component 10 is thermally coupled here only in the region of the bottom 22 directly to the sleeve 2, which may well be sufficient for certain applications.
  • the galvanic separation of sleeve 2 and component 10 can be given on the one hand by the heat-conducting foil 3 where it is present, provided that the material of the heat-conducting foil 3 is electrically insulating. On the remaining surfaces, the galvanic separation is achieved by a gap between sleeve 2 and electronic component 10, which is defined by the shape of the heat-conducting film 3 over the edge 3R.
  • the multi-function housing shown in Figure 2a, b may be formed in other embodiments without rectifleitfolie 3. The means of exercising the second function are for the sake of
  • Multifunctional housing 1 releasably connected to an electronic component 10 in Figure 3a in lateral section, wherein the heat-conducting film 3 comprises an absorbent material 31.
  • the entire thermal pad 3 is formed as absorbent material 31 (shown in gray) to unwanted To safely absorb liquids from the surface of the electronic component 10 as a second function of the multi-functional housing 1, so that these liquids no longer leave the multi-function housing 1 according to the invention.
  • the electrolyte is such unwanted liquids that due to excessive voltages to the contact legs 101 or due to a boiling
  • Electrolyte can escape from the electrolytic capacitor 10.
  • Electrolytic capacitor 10 is of the inventive
  • Multifunction housing 1 firmly enclosed on its underside, where as a rule no electrolyte escapes.
  • the entire thermal pad 3 is available as absorbent material 31 and can safely absorb and store leaked electrolyte.
  • the heat-conducting foil 3 may additionally comprise a binding agent for binding the electrolyte to increase the leakage safety from the vessel 1 according to the invention.
  • the absorbent material 31 is a nylon fabric. In a not shown here
  • the absorbent material 31 may be arranged in the thermally conductive sleeve 2 only so that after the connection (for example, plugging) only the area around a prefabricated predetermined breaking point of
  • Electrolytic capacitor 10 covers. 3b shows a plan view of the open side of the multi-function housing 1, where at the open side 21 of
  • thermally conductive sleeve 2 are four symmetrically arranged with the thermally conductive sleeve 2 metal strands 7, which cover the heat conducting 3 on the open side 21 of the thermally conductive sleeve 2, wherein the length 7L of the metal strands 7 is smaller than the thickness 3D of the heat conducting 3, so that Metal strands do not come into direct contact with the electronic component 10.
  • the sleeve 2 is here preferably also made of metal, so that the metal strands 7 can accomplish a better heat dissipation to the thermally conductive sleeve 2.
  • the thermally conductive sleeve 2 in this embodiment comprises two in the direction of the bottom 22 and thus in
  • the sealing ring 6 can be designed as an O-ring 61, as shown in FIG. 4a, or as a ring 62 with a sealing lip, as shown in FIG.
  • Sealing effect of the sealing ring 6 are also liquids or leaking electrolyte by the inventive in this embodiment
  • Multifunction housing 1 securely retained.
  • the spring 4 is a leaf spring or as shown here a plate spring.
  • This spring 4 for example, compensate for manufacturing tolerances in the length of the electronic component 10 as a further function of the multi-function housing 1 (as shown in the comparison of Figures 4a and 4b), without that different multifunction housing 1 must be used and the same multi-function housing 1 continues in the It is long to completely enclose the electronic component 10 down to its underside.
  • the spring may also be present in other embodiments, for example the principalsbeitul of Figures 2 and 3, which do not include a sealing ring 6.
  • degassing openings 24 are arranged in the embodiments of FIG. 4a and 4b in the region of the bottom to the case of the explosion of an electrolytic capacitor as the electronic
  • Component 10 to be able to discharge the explosion pressure, so that it can not destroy the multifunction housing 1 according to the invention.
  • the multi-function housing as an additional function is an explosion protection.
  • Multifunctional housing 1 in the lateral section with a circumferential ring 5 (shown in black) made of absorbent material, which in Fig.5a only on the
  • thermally conductive sleeve is arranged to the open side.
  • the absorbent material of the ring 5 may be, for example, foam, non-woven, sponge rubber or another suitable material.
  • Multi-function housing 1 releasably connected to an electronic component 10 in perspective view with four paired opposite side metal strips 25, which are bent away after connecting A with the electronic component 10 of this in the manner shown to increase the heat radiating surface of the multi-functional housing 1 according to the invention
  • the number and size of the metal strips 25 can be determined by those skilled in the art to the particular embodiment, the need for cooling of the electronic component 10 and the available space within the electronic
  • Circuit 1 1 to be adjusted.
  • Multifunctional housing 1 releasably connected to an electronic component 10 and coupled to the wall of an electronics housing 13.
  • Electronics housing 13 may include further components 10. Between electronics housing 13 and component 10 is a contact element 12 for
  • Heat dissipation via the electronics housing 13 is arranged, wherein the
  • Multifunktionsgephase 1 at the bottom 22 of the thermally conductive sleeve 2 on the electronic component 10 facing side of the bottom 22 includes a spring 4 for exerting a spring action F on the electronic component 10, which also causes a sufficiently good permanent thermal contact with the contact element 12, so that the cooling effect over the
  • Contact element 12 and the wall of the electronics housing 13 can no longer be adversely affected by manufacturing tolerances of the electronic component 10, in particular the extent in the direction of the contact element 12.
  • a contact element 12 can be used with optimized thickness, since the spring 4, the gap between electronic component 10 and contact element 12 sure to produce a good thermal contact between thermally conductive sheath 2 and
  • Contact element 12 and between the heat-conductive shell 2 and electronic component 10 can bridge without the thermally conductive sheath 2 can lose contact with the contact element 12 due to geometric differences of the electronic components 10 or any vibrations of the housing 13.
  • the embodiment shown here includes the
  • Multifunctional housing 1 further comprises a heating wire 8 for heating the electronic component 10, shown schematically as a black line within the multifunctional housing 1 according to the invention, for exercising a further function of the multifunctional housing.
  • the shape and arrangement of the heating wire 8 may vary depending on the embodiment and deviate from the illustration shown here.
  • the heating wire can also circulate in windings in the multifunction housing 1, the component 10 or be designed differently.
  • This heating element 81 is arranged here on the electronic circuit 1 1. In other embodiments, this heating element 81 could, for example, on the inventive
  • Multifunction housing 1 may be arranged.
  • inventive multi-functional housing and the electronic component for example by plugging

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Multifunktionsgehäuse (1) für elektronische Bauelemente (10) zur Ausführung zumindest einer ersten und einer zweiten Funktion, auf ein elektronisches Bauelement (10) mit einem solchen Multifunktionsgehäuse (1), auf eine elektronische Schaltung (11) mit einem derart ausgerüsteten Bauelement (10) und auf ein Elektronikgehäuse (13) umfassend ein solches ausgerüstetes Bauelement (10). Das Multifunktionsgehäuse (1) umfasst eine wärmeleitfähige offene Hülse (2) mit einer offenen Seite (21), wobei die Hülse (2) auf eine äußere Form des elektronischen Bauelements (2) zur Herstellung einer lösbaren Verbindung (A) mit dem elektronischen Bauelement (2) angepasst ist, wobei die Hülse (2) nach Herstellung der Verbindung (A) zur thermischen Ankopplung des elektronischen Bauelements (10) an die Hülse (2) und Entwärmung des elektronischen Bauelements (10) als erste Funktion vorgesehen ist und zur Rückhaltung von Flüssigkeit an einer Oberfläche des Bauelements als zweite Funktion geeignet ausgestaltet ist. Das Gehäuse (1) ermöglicht, elektrische Bauelemente (10) in einer elektronischen Schaltung (11) so auszurüsten, dass eine sichere elektronische Schaltung (11) mit langer Lebensdauer und einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten erreicht werden kann.

Description

Multifunktionsgehäuse für elektronische Bauelemente Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Multifunktionsgehäuse für elektronische
Bauelemente zur Ausführung zumindest einer ersten und einer zweiten Funktion, auf ein elektronisches Bauelement mit einem solchen Multifunktionsgehäuse, auf eine elektronische Schaltung mit einem derart ausgerüsteten Bauelement und auf ein Elektronikgehäuse umfassend ein solches ausgerüstetes Bauelement.
Hintergrund der Erfindung
Kondensatoren werden in nahezu allen elektrischen und elektronischen Geräten verwendet. Elektrolytkondensatoren zeichnen sich dabei durch ihre große
Kapazität aus. Dabei werden Aluminium-Elektrolytkondensatoren oder
Folienkondensatoren in elektronischen Schaltungen häufig als Energiespeicher eingesetzt.
Unglücklicherweise unterliegen diese Kondensatoren während des Betriebs einem Verschleiß oder Abnutzung, der zur Alterung des Kondensators und am Ende seiner Lebensdauer zum Ausfall der Elektronik, in der der Kondensator verwendet wird, führt. Es wäre daher wünschenswert, wenn Kondensatoren mit längerer Lebensdauer zur Verfügung stehen würden. Die Geschwindigkeit der Alterung ist von mehreren Faktoren abhängig, unter anderem von der Umgebungstemperatur und der Strombelastung der Kondensatoren während des Betriebs. Dokument DE 10 2014 106 395 A1 offenbart einen Kondensator mit besserer Wärmeabfuhr umfassend ein Kondensatorgehäuse und mehrere auf einer Stromsammeischiene des Kondensators angeordnete Kondensatorelemente innerhalb des
Kondensatorgehäuses, wobei zwischen der Stromschiene und dem
Kondensatorgehäuse eine wärmeleitende Schicht angeordnet ist, um Wärme von den Kondensatorelementen zum Kondensatorgehäuse wegzuführen. Um die Lebensdauer von elektronischen Schaltungen zu verbessern, müssten alle Kondensatoren durch solchen Kondensatoren mit besserer Wärmeabfuhr ausgetauscht werden, was einen sehr großen Arbeitsaufwand bedeutet. Neben der Lebensdauerproblematik durch schlechte Wärmeabfuhr kann bei einem Elektrolytkondensator der darin enthaltene Elektrolyt im Falle eines
Austritts zusätzlich Schäden an der Elektronik verursachen. Bei massivem
Austreten von Elektrolyt aus dem Elektrolytkondensator können niederohmige Verbindungen zwischen den Leiterbahnen einer Platine, auf der der
Elektrolytkondensator angeordnet ist, oder zwischen der Leiterbahnen und dem Gehäuse des Geräts, in dem die Platine angeordnet ist, gebildet werden, die einen Kurzschluss und damit eine Schädigung oder Zerstörung der Schaltung verursachen können. Außerdem kann eine niederohmige Verbindung zwischen Leiterbahnen und dem Gehäuse aus sicherheitstechnischen Gründen nicht toleriert werden. Ein Austreten von Elektrolyt kann immer dann auftreten, wenn der Innendruck des Elektrolytkondensators zu groß wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es zu Lichtbogenüberschlägen zwischen den
Kondensatorfolien infolge zu hohen außen angelegten elektrischen Spannungen kommt oder wenn die interne Verlustleistung so groß ist, dass der Elektrolyt seinen Siedepunkt erreicht.
Die bisher einzige ergriffene Maßnahme gegen das Austreten von Elektrolyt ist das Parallelschalten eines spannungsabhängigen Widerstands (Varistor) zum Elektrolytkondensator zur Vermeidung von zu hohen Spannungen. Dieses passive Bauteil wirkt zwar spannungsbegrenzend und verhindert ein Auftreten von sehr hohen Spannungen am Kondensator, erhöht aber die Anzahl an Bauelementen einer elektronischen Schaltung, was nicht wünschenswert ist. Außerdem
verhindert diese Maßnahme nicht, die Aufheizung des Elektrolyts aus anderen Gründen wie beispielsweise durch eine zu hohe interne Verlustleistung. Es wäre wünschenswert, eine elektronische Schaltung mit einer möglichst geringen Anzahl an dafür benötigten Komponenten realisieren zu können, die das elektronische Bauteil in jedem Fall kühlen kann. Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektrische Bauelemente in elektronischen Schaltung so ausrüsten zu können, dass eine sichere und leistungsfähige elektronische Schaltung mit langer Lebensdauer und einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Multifunktionsgehäuse für elektronische Bauelemente zur Ausführung zumindest einer ersten und einer zweiten Funktion umfassend eine wärmeleitfähige offene Hülse mit einer offenen Seite, wobei die Hülse auf eine äußere Form des elektronischen Bauelements zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit dem elektronischen Bauelement angepasst ist, wobei die Hülse nach Herstellung der Verbindung zur thermischen Ankopplung des elektronischen Bauelements an die Hülse und Entwärmung des
elektronischen Bauelements als erste Funktion vorgesehen ist und zur
Rückhaltung von Flüssigkeit an einer Oberfläche des Bauelements als zweite Funktion geeignet ausgestaltet ist. Durch das erfindungsgemäße
Multifunktionsgehäuse kann die Wärme von einem elektronischen Bauelement alleine schon durch die durch das Multifunktionsgehäuse vergrößerte Oberfläche besser abgeführt werden und das elektronische Bauelement somit entwärmt werden. Die Hülse kann aus jedem wärmeleitfähigen Material bestehen, das eine größere Wärmeleitfähigkeit als die eigentliche Bauelementhülle besitzt.
Vorzugsweise besteht die Hülse aus einem Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, oder aus einem wärmeleitfähigen Kunststoffmaterial. Die Hülse ist bis auf deren offene Seite geschlossen, besitzt somit einen der offenen Seite gegenüberliegenden Boden. Die Form der den Boden umlaufenden Seitenwände und die Form des Bodens sind auf die Form des jeweiligen elektronischen Bauelements, mit dem das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse verbunden werden soll, angepasst. Die Verbindung ist dabei reversibel, also lösbar, ausgestaltet. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung mittels Aufstecken auf das elektronische Bauteil hergestellt werden. Bei zylinderförmigen Bauelementen besitzt das Multifunktionsgehäuse eine entsprechende Zylinderform mit einer offenen und einer geschlossenen Zylinderfläche, deren innerer Durchmesser auf den äußeren Durchmesser des zylinderförmigen Bauelements angepasst ist. Je nach den verwendeten Materialien für die Hülse kann der Innendurchmesser des Multifunktionsgehäuses im Rahmen der Elastizität des Multifunktionsgehäuses auch leicht kleiner sein als der Durchmesser des zylinderförmigen Bauelements, so dass ein fester Sitz des Multifunktionsgehäuses unabhängig von der späteren Orientierung des elektronischen Bauelements in einem elektronischen Gerät gewährleistet ist. Für anders geformte elektronische Bauelemente, beispielsweise rechteckige Bauelemente, ist die Form der Multifunktionsgehäuse entsprechend anders, beispielsweise rechteckig mit einer offenen Fläche, ausgestaltet.
Ansonsten gilt das voranstehende entsprechend.
Das Multifunktionsgehäuse kann zur Erzielung einer positiven Wirkung aufgrund seiner ersten Funktion für jedes elektronische Bauelement verwendet werden, dessen zusätzliche Kühlung einen lebensverlängernden Effekt auf das
Bauelement ausübt. Die zusätzliche Kühlung umfasst einerseits die Entwärmung des elektronischen Bauelements von seiner inneren Temperatur und andererseits die Abschirmung des elektronischen Bauelements vor einer eventuellen hohen Umgebungstemperatur. Das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse ist insbesondere für die Verlängerung der Lebensdauer von Kondensatoren geeignet. Die thermisch bedingte Lebensdauer eines Kondensators unterliegt einer exponentiellen Arrhenius-Abhängigkeit
Lx = L0 * 2 ΔΤ/1°
Mit ΔΤ = T0 - Tx und L0 als Lebensdauer bei einer Referenztemperatur T0 und Lx als Lebensdauer bei einer erhöhten Temperatur Tx. Wird die Bechertemperatur eines Kondensators im Betrieb lediglich um 10K abgesenkt, kann die
Lebensdauer dieses Kondensators verdoppelt werden. Mit dem
erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse lässt sich beispielsweise die
Kerntemperatur eines Elektrolytkondensators beispielsweise um 7K absenken, was zu einer Lebensdauerverlängerung des Elektrolytkondensators um einen Faktor 1 ,6 führt. Somit braucht die elektronische Schaltung beziehungsweise das elektronische Gerät nicht mit speziell auf diese Bauelemente ausgelegten
Komponenten (z.B. besonderen Lüftern) versehen werden. Eine verlängerte Lebensdauer der Bauelemente einer Schaltung führt zudem zu deren erhöhten Betriebssicherheit. Sollte die Lebensdauer ohne Multifunktionsgehäuse für die Schaltungszwecke bereits ausreichend sein, so ermöglicht ein Multifunktionsgehäuse beispielsweise auch, die Schaltung bei entsprechend höherer Leistung ohne Verlust an Lebensdauer beim entsprechenden Bauelement zu betreiben und damit eine leistungsfähigere Schaltung zur Verfügung zu haben. Bei sehr hohen Umgebungs- oder Betriebstemperaturen kann es dazu kommen, dass der Elektrolyt eine Siedetemperatur von 105°C erreichen. Durch die
Siedetemperatur kann Elektrolyt massiv aus dem Elektrolytkondensator austreten, wodurch die elektronische Schaltung aufgrund niederohmiger Leiterbrücken durch den Elektrolyt geschädigt oder gar zerstört werden kann. Durch das
erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse kann der Elektrolytkondensator effektiv entwärmt und das Risiko des Erreichens der Siedetemperatur des Elektrolyts deutlich vermindert werden.
Das Multifunktionsgehäuse kann zur Erzielung einer positiven Wirkung aufgrund seiner zweiten Funktion für jedes elektronische Bauelement verwendet werden, wo Flüssigkeiten von der Oberfläche des elektronischen Bauelement
aufzunehmen sind, damit diese keine niederohmigen Verbindungen zwischen den Leiterbahnen der elektronischen Schaltung, auf der sich das elektronische
Bauelement befindet, oder zur Gehäusewand um die Schaltung herum
verursachen können. Solche Flüssigkeiten auf den Bauelementen können beispielsweise von außerhalb des Bauelements stammen, beispielsweise
Feuchtigkeit. Solche Flüssigkeiten können allerdings auch im Falle von
Elektrolytkondensatoren aus dem jeweiligen Kondensator austreten. Ein Austreten von Elektrolytflüssigkeit aus einem Elektrolytkondensator geschieht beispielsweise in Folge von zu hoher an den Elektrolytkondensator angelegter Spannung oder aufgrund eines siedenden Elektrolyts im Kondensator. Das Multifunktionsgehäuse kann dabei auf geeignete Weise zur Ausführung seiner zweiten Funktion ausgestaltet sein. Hierbei kann es das elektronische Bauteil beispielsweise flüssigkeitsdicht abschließen, fest umschließen, selbst saugfähig oder
flüssigkeitsbindend ausgestaltet sein.
Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse, elektrische Bauelemente in einer elektronischen Schaltung so auszurüsten, dass eine sichere und leistungsfähige elektronische Schaltung mit langer Lebensdauer und einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten erreicht wird. In einer Ausführungsform ist eine Wärmeleitfolie auf der dem Bauelement zugewandten Innenseite der Hülse angeordnet. Dadurch kann die thermische Ankopplung des elektronischen Bauelements an die Hülse und damit die
Ausführung des zweiten Funktion weiter verbessert werden. Beispielsweise kann die Wärmeleitfolie aus einem Gewebematerial, einem Vlies, einem Kunststoff oder einem Schaumstoffmaterial hergestellt sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Wärmeleitfolie ein elektrisch isolierendes Material zur galvanischen Trennung des elektronischen Bauelements von der Hülse als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses, beispielsweise als eine dritte Funktion. Damit verhindert die Wärmeleitfolie, dass eine niederohmige leitfähige Verbindung zwischen dem elektronischen Bauelement und der äußeren Oberfläche der mit dem Bauelement verbundenen Hülse auftreten kann, um eine Bedienungs- und Anlagensicherheit für elektronische Schaltungen bei
Verwendung der Multifunktionsgehäuse für zumindest einige der in der Schaltung befindlichen elektronischen Bauelemente weiterhin zu gewährleisten. Die
Wärmeleitfolie kann dabei aus jedem dafür geeigneten Material hergestellt sein, das elektrisch isolierend wirkt oder nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit beziehungsweise einen hohen spezifischen Widerstand besitzt. Geeignete Materialien sind beispielsweise Materialien mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 1010Qcm. Beispielsweise kann die Wärmeleitfolie aus einem Gewebematerial, einem Vlies, einem Kunststoff oder einem Schaumstoffmaterial hergestellt. In einer Ausführungsform kann als Material für die Wärmeleitfolie Tecacomp TC als wärmeleitfähiger und elektrisch isolierender Kunststoff verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wärmeleitfolie zur Ausführung der zweiten Funktion ein saugfähiges Material. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Wärmeleitfolie aus dem saugfähigen Material gefertigt. Dieses saugfähige Material ist dazu vorgesehen, Flüssigkeiten von der Oberfläche des elektronischen Bauelement aufzunehmen, damit diese keine niederohmigen Verbindungen zwischen den Leiterbahnen der elektronischen Schaltung, auf der sich das elektronische Bauelement befindet, oder zur Gehäusewand um die Schaltung herum verursachen können. Solche Flüssigkeiten auf den Bauelementen können beispielsweise von außerhalb des Bauelements stammen, beispielsweise Feuchtigkeit. Solche Flüssigkeiten können allerdings auch im Falle von Elektrolytkondensatoren aus dem jeweiligen Kondensator austreten. Ein Austreten von Elektrolytflüssigkeit aus einem Elektrolytkondensator geschieht beispielsweise in Folge von zu hoher an den Elektrolytkondensator angelegter Spannung oder aufgrund eines siedenden Elektrolyts im Kondensator. Das Multifunktionsgehäuse mit einer zumindest teilweise saugfähigen Wärmeleitfolie ist in der Lage, den ausgetretenen Elektrolyt aufzufangen. Hierbei sollten die Dicke der Wärmeleitfolie und die bereitgestellte Aufnahmekapazität durch das saugfähige Material an die bekannte vorhandene Menge an Elektrolyt im den jeweiligen Elektrolytkondensator angepasst werden. Die Aufnahmekapazität des saugfähigen Materials skaliert mit der verwendeten Menge an saugfähigem
Material. Gegebenenfalls kann die gesamte Wärmeleitfolie aus saugfähigem Material bestehen, so dass dessen Dicke die Aufnahmekapazität bestimmt.
Hierbei muss die Dicke dann an die bekannte vorhandene Menge an Elektrolyt in dem jeweiligen Elektrolytkondensator angepasst werden. Da
Elektrolytkondensatoren in der Regel eine Sollbruchstelle an deren Oberseite (von der Platine wegweisende Seite) oder an der Seite des Kondensatorgehäuses besitzen, braucht das Multifunktionsgehäuse den Elektrolytkondensator auf dessen Unterseite (zur Platine hinweisende Seite bzw. die Seite mit den
Anschlusskontakten) nicht umschließen, um dennoch ein sicheres Auffangen von ausgetretenen Elektrolyt zu gewährleisten. Somit ermöglicht das
Multifunktionsgehäuse mit saugfähigem Material in der Wärmeleitfolie mit
Ausübung seiner zweiten Funktion, dass Elektrolytkondensatoren als elektrische Bauelemente in einer elektronischen Schaltung so ausgerüstet werden können, dass eine sichere elektronische Schaltung mit langer Lebensdauer und einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten selbst bei Austritt von Elektrolyt aus dem Elektrolytkondensator erreicht wird. Als saugfähiges Material kann
beispielsweise ein Inlay oder Vlies verwendet werden
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wärmeleitfolie zusätzlich ein Bindemittel. Das Bindemittel dient beispielsweise dem Binden von Feuchtigkeit oder Elektrolyt und verbessert die Rückhaltefähigkeit von unerwünschten Flüssigkeiten außerhalb der elektronischen Bauelemente und damit die Effektivität bei Ausübung der zweiten Funktion des Multifunktionsgehäuses. Das Bindemittel kann beispielsweise in Pulverform dem saugfähigen Material der Wärmeleitfolie beigefügt werden. Geeignete Bindemittel für diese Zwecke sind dem Fachmann bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das saugfähige Material ein
Nylongewebe. Der Kapillareffekt dieses Materials ist anisotrop und daher in Faserrichtung größer als quer dazu. Dadurch kann das sich zwischen den Fasern beispielsweise befindlich Elektrolyt besonders sicher in dem
Multifunktionsgehäuse gehalten werden. Zwischen den Fasern besteht genügend Raum, um im Defektfall ausgetretenes Elektrolyt einlagern zu können. Außerdem ist die Kapillarwirkung deutlich stärker als die auf die aufgefangene Flüssigkeit (z.B. Elektrolyt) wirkende Gravitationskraft, so dass die Rückhaltewirkung unabhängig von der Ausrichtung des elektronischen Bauelements relativ zur Erdoberfläche stets zuverlässig und im ausreichenden Maße wirkt. Als
Ausführungsform wird als saugfähiges Material ein entsprechender Nylonschlauch auf der Innenseite der Hülse angeordnet, vorzugsweise bedeckt der Schlauch auch den Boden der Hülse. Der Schlauch ist grundsätzlich dabei in beide
Richtungen luftdurchlässig, so dass selbst bei einer Explosion des elektronischen Bauelements, hier ein Elektrolytkondensator, der notwendige Druckausgleich gegeben ist, damit die Umgebung um den Elektrolytkondensator herum keine Explosionsschäden erleiden muss. Die Verwendung des Nylongewebes insbesondere mit einem Faserwinkel von 45° verbessert zusätzlich die
Rückhaltefähigkeit von unerwünschten Flüssigkeiten außerhalb der elektronischen Bauelements.
In einer weiteren Ausführungsform ist das elektronische Bauelement ein
Elektrolytkondensator mit einer Sollbruchstelle und das saugfähige Material ist in der Hülse so angeordnet, dass es nach dem Verbinden mit dem
Elektrolytkondensator lediglich den Bereich um die Sollbruchstelle des
Elektrolytkondensators abdeckt. Hierbei wird mit geringerem Materialeinsatz an saugfähigem Material der gleiche zuverlässige und ausreichende Rückhalteeffekt gegenüber austretenden Elektrolyt erreicht wie bereits voranstehend beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Multifunktionsgehäuse des Weiteren einen die offene Seite der Hülse umlaufenden Ring aus saugfähigem Material zur Ausübung der zweiten Funktion. Sollte das saugfähige Material an anderen Stellen der Innenseite der Hülse in seiner Aufnahmekapazität nicht ausreichen oder kein sonstiges saugfähiges Material in der Wärmeleitfolie enthalten sein, stellt der saugfähige Ring ebenfalls eine zuverlässige und ausreichende Rückhaltewirkung für die unerwünschte Flüssigkeit auf den elektronischen Bauelement zur Verfügung.
In einer weitere Ausführungsform umfasst das Multifunktionsgehäuse einen an der Innenseite der Hülse angeordneten und die offene Seite der Hülse
umlaufenden Dichtring zur Ausübung der zweiten Funktion, dessen Form auf das elektronische Bauelement so angepasst ist, dass ein fester Sitz des
Multifunktionsgehäuses auf dem elektronischen Bauelement gewährleistet ist. Sollte das saugfähige Material an der Innenseite der Hülse in seiner
Aufnahmekapazität nicht ausreichen oder kein saugfähiges Material in der Wärmeleitfolie enthalten sein, stellt der Dichtring ebenfalls eine zuverlässige und ausreichende Rückhaltewirkung für die unerwünschte Flüssigkeit auf dem elektronischen Bauelement zur Verfügung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtring ein O-Ring oder ein Ring mit einer durch das Verbinden beweglichen Dichtlippe. Durch derart ausgestaltete Dichtringe wird die Dichtung besonders zuverlässig erreicht und ein fester Sitz auf dem elektronischen Bauelement besonders gut gewährleistet.
In einer Ausführungsform ist am Boden der Hülse auf der dem elektronischen Bauelement zugewandten Seite des Bodens eine Feder zur Ausübung einer Federwirkung auf das elektronische Bauelement angeordnet. Durch die Feder können mögliche geometrische Fertigungstoleranzen der entsprechenden Bauelemente beim Verbinden, beispielsweise mittels Aufstecken, ausgeglichen werden, so dass dasselbe erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse das elektronische Bauelement abgesehen von der offenen Seite des
Multifunktionsgehäuse vollständig überdecken kann, selbst wenn beispielsweise die Länge des elektronischen Bauelements variiert. Diese Längendifferenzen können durch die mehr oder wenige stark zusammengedrückte Feder als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses, beispielsweise als eine vierte Funktion, ausgeglichen werden. Bei einer gewünschten thermischen Ankopplung des elektronischen Bauelements beispielsweise an einem Kühlkörper oder eine Gehäusewand über ein entsprechendes Kontaktelement bestimmt die Dicke des Kontaktelements die Effektivität der Kühlwirkung durch den Kühlkörper. Aufgrund der vorgeschriebenen Mindestlücke beispielsweise zwischen Kondensatoren und Gehäusewand von mehreren Millimetern und den üblichen Fertigungstoleranzen bei Kondensatoren von ebenfalls einigen wenigen Millimetern müssen ohne ein Multifunktionsgehäuse mit Feder die Kontaktelemente mit einer großen Dicke verwendet werden, um einen sicheren Kontakt zum Kondensator herstellen zu können, was die Effektivität der Kühlwirkung zum Kühlkörper stark reduziert. Das Multifunktionsgehäuse mit Feder stellt dagegen unabhängig von den
Fertigungstoleranzen der Kondensatoren einen sicheren Wärmekontakt vom Kondensator über das Multifunktionsgehäuse zum Kontaktelement her, wobei das Kontaktelement hier mit der optimalen geringen Dicke bei gleichzeitiger
Gewährleistung des vorgeschriebenen Mindestabstands zwischen Kondensator und Gehäusewand verwendet werden kann. Damit lässt sich beispielsweise ein Kondensator besonders effektiv entwärmen und seine Lebensdauer dadurch stark erhöhen, was einer besonders effektiven Ausführung der ersten Funktion des Multifunktionsgehäuses entspricht. Das gleiche gilt auch für andere Bauelemente, die effektiv entwärmt werden müssen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Feder eine Blattfeder als besonders einfache Realisierung einer Feder oder eine Tellerfeder mit besonders gutem Wärmeübertrag zum Boden des
Multifunktionsgehäuses. Die Feder sollte dabei aus einen elektrisch nicht leitenden Material gefertigt sein.
In einer Ausführungsform ist die Hülse eine Metallhülse. Metalle besitzen besonders hohe Wärmeleitfähigkeiten und eignen sich somit besonders zur Entwärmung von elektronischen Bauelementen. Im Fall von
Elektrolytkondensatoren als elektronische Bauelemente besitzen diese
Metallhülsen ein oder mehrere Entgasungsöffnungen, um im Falle einer Explosion des Elektrolytkondensators den dabei entstehenden Gasdruck zum Explosionsschutz als weitere Funktion des Multifunktionsgehauses, beispielsweise als fünfte Funktion, entweichen lassen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Multifunktionsgehäuse an der offenen Seite der Hülse als Metallhülse eine oder mehrere mit der Hülse verbundenen Metalllitzen, die zumindest teilweise die Wärmeleitfolie an der offenen Seite der Hülse überdecken. Somit wird zusätzlich die Fläche der
Metalllitzen zur Wärmeabstrahlung und damit zur Entwärmung des elektronischen Bauelements verwendet, was die Entwärmung und damit die Wirkung der ersten Funktion weiter verbessert. Sofern die Wärmeleitfolie für eine galvanische
Trennung von Bauelement und Hülse vorgesehen ist, sind die Längen der
Metalllitzen dabei so bemessen, dass diese das elektronische Bauelement nicht berühren, um nicht die galvanische Trennung aufzuheben. Hier ist die Länge der Metalllitzen dann kleiner als die Dicke der Wärmeleitfolie.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Hülse an ihrer Außenseite ein oder mehrere biegbare Metallstreifen, die nach dem Verbinden mit dem elektronischen Bauelement von diesem wegbiegbar ausgestaltet sind. Diese Metallstreifen vergrößern die Oberfläche der Hülse deutlich, wodurch die Wärmeabstrahlung des Multifunktionsgehäuses weiter verbessert wird. Somit wird zusätzlich die Fläche der Metallstreifen zur Wärmeabstrahlung und damit zur Entwärmung des elektronischen Bauelements verwendet, was die Entwärmung und somit die Wirkung der ersten Funktion weiter verbessert. In einer anderen Ausführungsform besteht die Hülse aus einem Schaummaterial. Eine solche Hülse besitzt eine vorteilhafte Elastizität zur Erleichterung der
Herstellung einer lösbaren Verbindung, beispielsweise durch Aufstecken, zwischen dem Multifunktionsgehäuse und dem elektronischen Bauelement als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses, beispielsweise als eine sechste Funktion. Die Elastizität kann einerseits geometrische Fertigungstoleranzen kompensieren und andererseits einen sicheren festen Sitz auf dem elektronischen Bauelement gewährleisten, was insbesondere im Falle von
Elektrolytkondensatoren auch eine sichere Rückhaltewirkung auf austretendes Elektrolyt durch ein festes Anliegen des Multifunktionsgehäuses am Elektrolytkondensator ermöglicht. Die Hülse aus Schaummaterial braucht für Elektrolytkondensatoren auch keine Entgasungsöffnungen zu besitzen, da die Elastizität des Schaummaterials ausreicht, um in Kombination mit der
Wärmeleitfolie einen eventuellen Explosionsdruck standzuhalten und
aufzunehmen. Ist das Multifunktionsgehäuse auf diese Weise einteilig hergestellt, so sollte das Schaummaterial eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, sofern das Multifunktionsgehäuse zum lösbaren Verbinden mit Elektrolytkondensatoren vorgesehen ist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Hülse einen oder mehrere in Richtung des Bodens verlaufende Schlitze. Hierdurch wird das Verbinden des Multifunktionsgehäuses mit den elektronischen Bauelementen, die in ihren Dimensionen leicht variieren können (beispielsweise aufgrund von
Fertigungstoleranzen), erleichtert. Die durch die Schlitze bewirkte Elastizität der Hülse kann zudem den festen Sitz des Multifunktionsgehäuses auf dem
elektronischen Bauelement als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses verbessern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Material der Hülse selbst keine oder nur eine geringe Elastizität selber besitzt, beispielsweise wenn die Hülle aus Metall gefertigt ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Multifunktionsgehäuse des Weiteren einen Heizdraht zum Aufheizen des elektronischen Bauelements.
Bauelemente besitzen einen spezifizierten Temperatureinsatzbereich. Sofern diese elektronischen Bauelemente in einer Umgebung verwendet werden sollen, in denen die Möglichkeit besteht, dass die Umgebungstemperatur die
elektronischen Bauelemente unter ihre niedrigste spezifizierte Einsatztemperatur abkühlt, so können die Bauelemente durch den Heizdraht beheizt werden, so dass ihre beheizte Einsatztemperatur wieder im spezifizierten Temperaturbereich als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses, beispielsweise als eine siebte Funktion, liegt. Insbesondere bei Elektrolytkondensatoren geliert der Elektrolyt bei Temperaturen unterhalb von -25°C. Diese Temperaturen können im Winter durchaus in einer Vielzahl von Staaten erreicht werden, insbesondere in Staaten in arktischen Regionen oder jahreszeitunabhängig bei Anwendungen in größerer Höhe, beispielsweis im Gebirge. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse mit Heizdraht, elektrische Bauelemente in einer
elektronischen Schaltung so auszurüsten, dass eine sicher funktionierende elektronische Schaltung mit langer Lebensdauer und einer nur geringen Anzahl an zusätzlichen Komponenten (hier ein Heizdraht und eine entsprechende
Heizdrahtversorgung) erreicht wird. Der Heizdraht kann hierbei je nach
Anwendung vom Fachmann geeignet betrieben werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektronisches Bauelement mit einem erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse sowie eine elektronische Schaltung mit mindestens einem solchen erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Elektronikgehäuse umfassend mindestens ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Bauelement und ein zwischen
Elektronikgehäuse und Bauelement angeordnetes Kontaktelement zur
Wärmeabfuhr über das Elektronikgehäuse, wobei das erfindungsgemäße
Multifunktionsgehäuse am Boden der Hülse auf der dem elektronischen
Bauelement zugewandten Seite des Bodens eine Feder zur Ausübung einer Federwirkung auf das elektronische Bauelement umfasst, wobei die Federwirkung der Feder einen hinreichend guten dauerhaften Wärmekontakt zu dem
Kontaktelement bewirkt. Als hinreichend gut wird der Wärmekontakt dann bezeichnet, wenn das Kontaktelement bei der vorgegebenen Anordnung seine vorgesehene und zu erwartende Kühlwirkung auch erreicht. Durch die Feder können einerseits mögliche geometrische Fertigungstoleranzen der
entsprechenden Bauelemente beim Verbinden, beispielsweise Aufstecken, ausgeglichen werden, so dass dasselbe erfindungsgemäße
Multifunktionsgehäuse das elektronische Bauelement abgesehen von der offenen Seite des erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuses vollständig überdecken kann, selbst wenn beispielsweise die Länge des elektronischen Bauelements variiert. Diese Längendifferenzen können durch die mehr oder wenige stark zusammengedrückten Federn ausgeglichen werden. Bei der thermischen
Ankopplung des elektronischen Bauelements beispielsweise an einem Kühlkörper oder eine Gehäusewand über ein entsprechendes Kontaktelement bestimmt die Dicke des Kontaktelements die Effektivität der Kühlwirkung durch den Kühlkörper. Aufgrund der vorgeschriebenen Lücke beispielsweise zwischen Kondensatoren und Gehäusewand von mehreren Millimetern und den üblichen
Fertigungstoleranzen bei Kondensatoren von ebenfalls einigen wenigen
Millimetern müssen ohne ein erfindungsgemäßes Multifunktionsgehäuse mit Feder die Kontaktelemente mit einer großen Dicke verwendet werden, um einen sicheren Kontakt zum Kondensator herstellen zu können, was die Kühlwirkung zum Kühlkörper stark reduziert. Das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse mit Feder stellt dagegen unabhängig von den Fertigungstoleranzen der
Kondensatoren einen sicheren Wärmekontakt vom Kondensator über das erfindungsgemäß Multifunktionsgehäuse zum Kontaktelement her, wobei das Kontaktelement hier mit der optimalen geringen Dicke bei gleichzeitiger
Gewährleistung des vorgeschriebenen Mindestabstands zwischen Kondensator und Gehäusewand verwendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt: Fig .1 : ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltung mit
unterschiedlichen elektronischen Bauelementen, mit denen die erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse verbunden (hier aufgesteckt) werden;
Fig.2: zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße
Multifunktionsgehäuse in seitlichen Schnitt, wobei die Wärmeleitfolie (a) die komplette Innenseite und (b) im Wesentlichen nur den Boden der wärmeleitfähigen Hülse überdeckt;
Fig.3: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses verbunden mit einem elektronischen Bauelement (a) im seitlichen Schnitt und (b) in Draufsicht auf die offenen Seite des Multifunktionsgehäuses;
Fig.4: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses im seitlichen Schnitt mit Dichtring als (a) O-
Ring und (b) als Ring mit Dichtlippe; Fig.5: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses im seitlichen Schnitt mit einem umlaufenden Ring aus saugfähigen Material (a) nur auf der Innenseite der wärmeleitfähigen Hülse und (b) umgreifend um die Kante der wärmeleitfähigen Hülse zur offenen Seite;
Fig.6: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses verbunden mit einem elektronischen Bauelement in perspektivischer Ansicht mit seitlichen Metall streifen;
Fig.7: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses verbunden mit einem elektronischen Bauelement und angekoppelt an die Wand eines Elektronikgehäuses.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltung 1 1 (nur schematisch angedeutet) mit unterschiedlichen elektronischen Bauelementen 10 (hier ebenfalls nur als Quader und als Zylinder schematisch dargestellt), mit denen die erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse 1 mit einer entsprechend auf die Form des jeweiligen elektronischen Bauelements 10 angepassten Form lösbar mittels Aufstecken A verbunden werden. Hiermit wird dargestellt, dass das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse 1 auch mit elektronischen
Bauelementen 10 in bereits bestehenden elektronischen Schaltungen 1 1 verbunden werden kann, so dass alle Schaltungen 1 1 nach Wunsch mit den erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse 1 nachgerüstet werden können, ohne dass dafür die Schaltungen 1 1 und elektronischen Bauelemente 10 in irgendeiner Form modifiziert werden müssen. Somit lässt sich die lebensdauerverlängernde Wirkung durch Nachrüstung der Bauelemente 10 mit dem erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse 1 nicht nur bei neuen Schaltungen 1 1 erzielen, sondern auch bei vorhandenen und gegebenenfalls schon längere Zeit benutzten
Schaltungen 1 , wobei das Maß der Lebensdauerverlängerung durch Entwärmung als erste Funktion des Multifunktionsgehäuses 1 von dem Zustand der
nachträglich mit dem erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse 1 ausgestatteten Bauelementen 10 abhängt. Fig.2 zeigt zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse in seitlichen Schnitt umfassend eine wärmeleitfähige offene Hülse 2 mit einer offenen Seite 21 und in dieser Ausführungsform
zusätzlich eine Wärmeleitfolie 3, die auf der dem später darin befindlichen
Bauelement zugewandten Innenseite 2i der Hülse 2 angeordnet ist. Die
Wärmeleitfolie 3 ist nach Herstellung der lösbaren Verbindung mit dem
elektronischen Bauelement 10 (siehe Fig.1 ) zur thermischen Ankopplung des elektronischen Bauelements 10 an die Hülse 2 vorgesehen. Ist die Wärmeleitfolie zusätzlich aus einem elektrisch nicht-leitenden Material. So kann sie zusätzlich für eine galvanische Trennung zwischen Bauelement 10 und Hülse 2 als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses verwendet werden. Hier erstreckt sich die Wärmeleitfolie in Fig.2a über die komplette Innenseite der Hülse 2 und kann je nach Materialwahl die Wärmeankopplung oder beide obige Funktionen
entsprechend ausführen. In Fig.2b ist die Wärmeleitfolie 3 dagegen im
Wesentlichen nur auf dem Boden 22 der Hülse 2 und an der weiteren Innenseite 2i als den Boden umlaufender Rand 3R angeordnet. Das elektronische
Bauelement 10 wird wärmetechnisch hier nur im Bereich des Bodens 22 direkt an die Hülse 2 angekoppelt, was für bestimmte Anwendungen durchaus ausreichend sein kann. Die galvanische Trennung von Hülse 2 und Bauelement 10 kann einerseits durch die Wärmeleitfolie 3 dort gegeben sein, wo diese vorhanden ist, sofern das Material der Wärmeleitfolie 3 elektrisch isolierend ist. An den übrigen Flächen wird die galvanische Trennung durch einen Spalt zwischen Hülse 2 und elektronischem Bauelement 10 erreicht, der durch die Form der Wärmeleitfolie 3 über deren Rand 3R definiert ist. Das in Fig.2a, b gezeigte Multifunktionsgehäuse kann in anderen Ausführungsformen auch ohne Wärmeleitfolie 3 ausgebildet sein. Die Mittel zur Ausübung der zweiten Funktion sind aus Gründen der
Übersichtlichkeit hier nicht in Detail dargestellt. Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses 1 lösbar verbunden mit einem elektronischen Bauelement 10 in Fig.3a im seitlichen Schnitt, wobei die Wärmeleitfolie 3 ein saugfähiges Material 31 umfasst. In dieser Ausführungsform ist die gesamte Wärmeleitfolie 3 als saugfähiges Material 31 (grau dargestellt) ausgebildet, um ungewünschte Flüssigkeiten von der Oberfläche des elektronischen Bauelements 10 als zweite Funktion des Multifunktionsgehäuses 1 sicher aufzunehmen, so dass diese Flüssigkeiten das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse 1 nicht mehr verlassen. Im Falle eines Elektrolytkondensators als Bauelement 10 stellt der Elektrolyt eine solche ungewünschten Flüssigkeiten dar, die aufgrund zu hoher Spannungen an den Kontaktbeinen 101 oder aufgrund eines siedenden
Elektrolyts aus dem Elektrolytkondensator 10 austreten können. Der
Elektrolytkondensator 10 wird von dem erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuse 1 bis auf dessen Unterseite fest umschlossen, wo in der Regel auch kein Elektrolyt austritt. Somit steht die gesamte Wärmeleitfolie 3 als saugfähiges Material 31 zur Verfügung und kann ausgetretenes Elektrolyt sicher aufnehmen und speichern. Die Wärmeleitfolie 3 kann zusätzlich ein Bindemittel .zum Abbinden des Elektrolyts zur Erhöhung der Austrittssicherheit aus dem erfindungsgemäßen Gefäß 1 umfassen. In einer Ausführungsform ist das saugfähige Material 31 dabei ein Nylongewebe. In einer hier nicht gezeigten
Ausführungsform kann das saugfähige Material 31 in der wärmeleitfähigen Hülse 2 auch nur so angeordnet sein, dass es nach dem Verbindung (z.B. Aufstecken) lediglich den Bereich um eine vorgefertigte Sollbruchstelle des
Elektrolytkondensators 10 abdeckt. Fig.3b zeigt eine Draufsicht auf die offenen Seite des Multifunktionsgehäuses 1 , wo an der offenen Seite 21 der
wärmeleitfähigen Hülse 2 vier mit der wärmeleitfähigen Hülse 2 verbundenen Metalllitzen 7 symmetrisch angeordnet sind, die die Wärmeleitfolie 3 an der offenen Seite 21 der wärmeleitfähigen Hülse 2 überdecken, wobei die Länge 7L der Metalllitzen 7 kleiner als die Dicke 3D der Wärmeleitfolie 3 ist, damit die Metalllitzen nicht in direkten Kontakt mit dem elektronischen Bauelement 10 kommen. Die Hülse 2 ist hier vorzugsweise ebenfalls aus Metall, damit die Metalllitzen 7 eine bessere Wärmeableitung an die wärmeleitfähige Hülse 2 bewerkstelligen können. Für eine bessere Verbindbarkeit mittels Aufstecken mit den elektronischen Bauelementen 10 umfasst die wärmeleitfähige Hülse 2 in diesem Ausführungsbeispiel zwei in Richtung des Bodens 22 und damit in
Aufsteckrichtung A verlaufende Schlitze 23, die in Fig.3b als Aussparungen in der schwarz dargestellte wärmeleitfähigen Hülse 2 dargestellt sind.
Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuses 1 im seitlichen Schnitt mit Dichtring 6, dessen Form auf das elektronische Bauelement 10 so angepasst ist, dass ein fester Sitz des Multifunktionsgehäuses 1 auf dem elektronischen Bauelement 10 als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses 1 gewährleistet ist. Hierbei kann der Dichtring 6 je nach Ausführungsform wie in Fig.4a gezeigt als O-Ring 61 oder wie in Fig.4b gezeigt als Ring 62 mit Dichtlippe ausgeführt sein. Durch die
Dichtwirkung des Dichtrings 6 werden in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls Flüssigkeiten oder austretender Elektrolyt durch das erfindungsgemäße
Multifunktionsgehäuse 1 sicher zurückgehalten.
In den Ausführungsbeispielen in Fig. 4 sind jeweils am Boden 22 der
wärmeleitfähigen Hülse 2 auf der dem elektronischen Bauelement 10
zugewandten Seite des Bodens 22 eine Feder 4 zur Ausübung einer
Federwirkung F auf das elektronische Bauelement 10 angeordnet, vorzugsweise ist die Feder 4 eine Blattfeder oder wie hier gezeigt eine Tellerfeder. Diese Feder 4 kann beispielsweise Fertigungstoleranzen in der Länge des elektronischen Bauelement 10 als weitere Funktion des Multifunktionsgehäuses 1 ausgleichen (wie im Vergleich der Figuren 4a und 4b dargestellt ist), ohne dass dafür unterschiedliche Multifunktionsgehäuse 1 verwendet werden müssen und das gleiche Multifunktionsgehäuse 1 weiterhin in der Lange ist, das elektronische Bauelement 10 bis auf dessen Unterseite vollständig zu umschließen. Die Feder kann allerdings auch in anderen Ausführungsbeispielen, beispielsweise die Ausführungsbespiele der Figuren 2 und 3, vorhanden sein, die keinen Dichtring 6 umfassen. In Falle einer Metallhülse 2 sind in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4a und 4b im Bereich des Bodens 22 Entgasungsöffnungen 24 angeordnet, um im Explosionsfall eines Elektrolytkondensators als das elektronische
Bauelement 10 den Explosionsdruck ablassen zu können, so dass dieser das erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse 1 nicht zerstören kann. Somit stellt das Multifunktionsgehäuse als weitere Funktion einen Explosionsschutz dar. Die Anzahl der Entgasungsöffnungen 24, deren Form und Position kann der
Fachmann an die jeweilige Anwendung anpassen.
Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses 1 im seitlichen Schnitt mit einem umlaufenden Ring 5 (schwarz dargestellt) aus saugfähigem Material, der in Fig.5a nur auf der
Innenseite der Hülse 2 und in Fig. 5b umgreifend um die Kante der
wärmeleitfähigen Hülse zur offenen Seite angeordnet ist. Das saugfähige Material des Rings 5 kann beispielsweise Schaumstoff, Vlies, Moosgummi oder ein anderes geeignetes Material sein. Für die weiteren in Fig.5 dargestellten
Merkmale sein auf Fig.4 verwiesen.
Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses 1 lösbar verbunden mit einem elektronischen Bauelement 10 in perspektivischer Ansicht mit vier paarweise gegenüber angeordneten seitlichen Metallstreifen 25, die nach dem Verbinden A mit dem elektronischen Bauelement 10 von diesem in der dargestellten Weise weggebogen werden, um die wärmeabstrahlende Fläche des erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuses 1 zu vergrößern. Anzahl und Größe der Metallstreifen 25 können von Fachmann auf die jeweilige Ausführungsform, dem Bedarf an Entwärmung des elektronischen Bauelements 10 und dem verfügbaren Platz innerhalb der elektronischen
Schaltung 1 1 angepasst werden.
Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuses 1 lösbar verbunden mit einem elektronischen Bauelement 10 und angekoppelt an die Wand eines Elektronikgehäuses 13. Das
Elektronikgehäuse 13 kann dabei weitere Bauelemente 10 umfassen. Zwischen Elektronikgehäuse 13 und Bauelement 10 ist ein Kontaktelement 12 zur
Wärmeabfuhr über das Elektronikgehäuse 13 angeordnet, wobei das
Multifunktionsgehäuse 1 am Boden 22 der wärmeleitfähigen Hülse 2 auf der dem elektronischen Bauelement 10 zugewandten Seite des Bodens 22 eine Feder 4 zur Ausübung einer Federwirkung F auf das elektronische Bauelement 10 umfasst, die außerdem einen hinreichend guten dauerhaften Wärmekontakt zu dem Kontaktelement 12 bewirkt, so dass die Kühlwirkung über das
Kontaktelement 12 und die Wand des Elektronikgehäuses 13 nicht mehr von Fertigungstoleranzen des elektronischen Bauelements 10, insbesondere die Ausdehnung in Richtung des Kontaktelements 12, negativ beeinflusst werden kann. Zudem kann zur Optimierung der Kühlwirkung ein Kontaktelement 12 mit optimierter Dicke verwendet werden, da die Feder 4 die Lücke zwischen elektronischen Bauelement 10 und Kontaktelement 12 sicher zur Herstellung eines guten thermischen Kontakts zwischen wärmeleitfähiger Hülle 2 und
Kontaktelement 12 sowie zwischen wärmeleitfähiger Hülle 2 und elektronischen Bauelement 10 überbrücken kann, ohne dass die wärmeleitfähiger Hülle 2 den Kontakt zum Kontaktelement 12 aufgrund von geometrischen Unterschieden der elektronischen Bauelemente 10 oder etwaiger Erschütterungen des Gehäuses 13 verlieren kann. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das
erfindungsgemäße Multifunktionsgehäuse 1 des Weiteren einen Heizdraht 8 zum Aufheizen des elektronischen Bauelements 10, schematisch dargestellt als schwarze Linie innerhalb des erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuses 1 , zur Ausübung einer weiteren Funktion des Multifunktionsgehäuses. Die Form und Anordnung des Heizdrahtes 8 kann je nach Ausführungsform variieren und von der hier gezeigten Darstellung abweichen. Beispielsweise kann der Heizdraht auch in Wicklungen im Multifunktionsgehäuse 1 das Bauelement 10 umlaufen oder noch anders ausgestaltet sein. Damit der Heizdraht 8 das Bauelement 10 heizen kann, muss er an ein entsprechendes Heizelement 81 zur Versorgung des Heizdrahts 8 angeschlossen sein. Dieses Heizelement 81 ist hier auf der elektronischen Schaltung 1 1 angeordnet. In anderen Ausführungsformen könnte dieses Heizelement 81 beispielsweise auch auf dem erfindungsgemäßen
Multifunktionsgehäuse 1 angeordnet sein.
Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele stellen nur Beispiele für die vorliegend Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden.
Alternativen durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Liste der Bezugszeichen
1 Multifunktionsgehause
2 wärmeleitfähige Hülse
21 offene Seite der wärmeleitfähigen Hülse
22 Boden der wärmeleitfähigen Hülse
23 in Richtung des Bodens (Aufsteckrichtung) verlaufende Schlitze in der
Hülse
24 Entgasungsöffnung
25 biegbare Metallstreifen
3 Wärmeleitfolie
31 saugfähiges Material
3D Dicke der Wärmeleitfolie
3R den Boden umlaufender Rand der Wärmeleitfolie
4 Feder
5 Ring aus saugfähigem Material
6 Dichtung
61 O-Ring-Dichtung
62 Dichtring
7 Metalllitze
7L Länge der Metalllitze
8 Heizdraht
81 Heizelement
10 elektronisches Bauelement
101 Kontaktbeine
1 1 elektronische Schaltung
12 Kontaktelement
13 Elektronikgehäuse
Herstellen einer lösbaren Verbindung zwischen dem
erfindungsgemäßen Multifunktionsgehäuse und dem elektronischen Bauelement, beispielsweise durch Aufstecken
Federwirkung

Claims

Patentansprüche:
1. Ein Multifunktionsgehäuse (1 ) für elektronische Bauelemente (10) zur
Ausführung zumindest einer ersten und einer zweiten Funktion umfassend eine wärmeleitfähige offene Hülse (2) mit einer offenen Seite (21 ), wobei die
Hülse (2) auf eine äußere Form des elektronischen Bauelements (2) zur Herstellung einer lösbaren Verbindung (A) mit dem elektronischen
Bauelement (2) angepasst ist, wobei die Hülse (2) nach Herstellung der Verbindung (A) zur thermischen Ankopplung des elektronischen
Bauelements (10) an die Hülse (2) und Entwärmung des elektronischen
Bauelements (10) als erste Funktion vorgesehen ist und zur Rückhaltung von Flüssigkeit an einer Oberfläche des Bauelements als zweite Funktion geeignet ausgestaltet ist.
2. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Wärmeleitfolie (3) auf der dem Bauelement (10) zugewandten Innenseite (2i) der Hülse (2) angeordnet ist.
3. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmeleitfolie (3) ein elektrisch isolierendes Material zur galvanischen Trennung des elektronischen Bauelements (10) von der Hülse (2) umfasst.
4. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmeleitfolie (3) zur Ausführung der zweiten Funktion ein saugfähiges Material (31 ) umfasst.
5. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmeleitfolie (3) zusätzlich ein Bindemittel umfasst.
6. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das elektronische Bauelement (10) ein Elektrolytkondensator mit einer Sollbruchstelle ist und das saugfähige Material (3) in der Hülse (2) so angeordnet ist, dass es nach dem Verbinden (A) mit dem
Elektrolytkondensator (10) lediglich den Bereich um die Sollbruchstelle des Elektrolytkondensators (10) abdeckt.
7. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Multifunktionsgehäuse (1 ) des Weiteren einen die offene Seite (21 ) der Hülse (2) umlaufenden Ring (5) aus saugfähigem Material zur
Ausführung der zweiten Funktion umfasst.
8. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Multifunktionsgehäuse (1 ) einen an der Innenseite (2i) der Hülse (2) angeordneten und die offene Seite (21 ) der Hülse (2) umlaufenden Dichtring (6) zur Ausführung der zweiten Funktion umfasst, dessen Form auf das elektronische Bauelement (10) so angepasst ist, dass ein fester Sitz des
Multifunktionsgehäuses (1 ) auf dem elektronischen Bauelement (10) gewährleistet ist, vorzugsweise ist der Dichtring (6) ein O-Ring (61 ) oder ein Ring (62) mit einer durch das Verbinden (A) beweglichen Dichtlippe.
9. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass am Boden (22) der Hülse (2) auf der dem elektronischen Bauelement (10) zugewandten Seite des Bodens (22) eine Feder (4) zur Ausübung einer Federwirkung (F) auf das elektronische Bauelement (10) angeordnet ist, vorzugsweise ist die Feder (4) eine Blattfeder oder eine Tellerfeder.
10. Das Multifunktionsgehäuse (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) eine Metallhülse ist und ein oder mehrere Entgasungsöffnungen (24) besitzt.
1 1 . Das Multifunktionsgehause (1 ) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Multifunktionsgehause (1 ) an der offenen Seite (21 ) der Hülse (2) eine oder mehrere mit der Hülse (2) verbundenen Metalllitzen (7) umfasst, die zumindest teilweise die Wärmeleitfolie (3) an der offenen Seite (21 ) der Hülse (2) überdecken.
12. Das Multifunktionsgehause (1 ) nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (2) an ihrer Außenseite (2a) ein oder mehrere biegbare Metallstreifen (25) umfasst, die nach dem Verbinden (A) mit dem
elektronischen Bauelement (10) von diesem wegbiegbar ausgestaltet sind.
13. Das Multifunktionsgehause (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (2) aus einem Schaummaterial besteht.
14. Das Multifunktionsgehause (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (2) einen oder mehrere in Richtung des Bodens (22) verlaufende Schlitze (23) umfasst
15. Das Multifunktionsgehause (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Multifunktionsgehause (1 ) des Weiteren einen Heizdraht (8) zum Aufheizen des elektronischen Bauelements (10) umfasst.
16. Elektronisches Bauelement (10) mit einem Multifunktionsgehause (1 ) nach Anspruch 1 .
17 Elektronische Schaltung (1 1 ) mit mindestens einem elektronischen
Bauelement (10) nach Anspruch 16.
18. Elektronikgehäuse (13) umfassend mindestens ein Bauelement nach
Anspruch 16 und ein zwischen Elektronikgehäuse (13) und Bauelement (10) angeordnetes Kontaktelement (12) zur Wärmeabfuhr über das
Elektronikgehäuse (13), wobei das Multifunktionsgehäuse (1 ) am Boden (22) der Hülse (2) auf der dem elektronischen Bauelement (10) zugewandten Seite des Bodens (22) eine Feder (4) zur Ausübung einer Federwirkung (F) auf das elektronische Bauelement (10) umfasst, wobei die Federwirkung (F) der Feder (4) einen hinreichend guten dauerhaften Wärmekontakt zu dem Kontaktelement (12) bewirkt.
PCT/EP2016/053093 2015-03-03 2016-02-15 Multifunktionsgehäuse für elektronische bauelemente Ceased WO2016139052A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015203791.6 2015-03-03
DE102015203791.6A DE102015203791A1 (de) 2015-03-03 2015-03-03 Multifunktionsgehäuse für elektronische Bauelemente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016139052A1 true WO2016139052A1 (de) 2016-09-09

Family

ID=55357990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/053093 Ceased WO2016139052A1 (de) 2015-03-03 2016-02-15 Multifunktionsgehäuse für elektronische bauelemente

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN205992474U (de)
DE (2) DE102015203791A1 (de)
WO (1) WO2016139052A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114843105A (zh) * 2022-04-06 2022-08-02 湛江恒皓电子有限公司 一种安全性能高的金属化薄膜电容器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3090211B1 (fr) * 2018-12-14 2022-08-19 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Ensemble d’un bloc capacitif avec organes de retenue intégrés
CN112397107A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 神讯电脑(昆山)有限公司 储存装置的加热及散热结构
DE102020203025A1 (de) 2020-03-10 2021-09-16 Atlas Elektronik Gmbh Vorrichtung zum Abführen von Wärme von einer stoßgelagerten elektrischen Schaltung
WO2025190574A1 (de) 2024-03-11 2025-09-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Elektrogerät

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0433314A (ja) * 1990-05-29 1992-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルミ電解コンデンサ
WO2005041226A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-06 Showa Denko K. K. Electrolytic capacitor
US7027290B1 (en) * 2003-11-07 2006-04-11 Maxwell Technologies, Inc. Capacitor heat reduction apparatus and method
EP2214186A2 (de) * 2009-01-30 2010-08-04 Toshiba Lighting & Technology Corporation Luftdichte Umhüllung für Elektrolytischer Kondensator
US20100271747A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Apaq Technology Co., Ltd. Capacitor having features of heat dissipation and of energy conservation
JP2014027190A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Hitachi Appliances Inc 電解コンデンサ及びそれを用いた照明装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI107416B (fi) * 2000-03-10 2001-07-31 Vacon Oyj Kondensaattorin kiinnitys- ja suojajärjestely
DE10105863C1 (de) * 2001-02-08 2002-10-31 Miele & Cie Kondensator mit einer Überdruck-Abreisssicherung
JP2003031447A (ja) * 2001-07-18 2003-01-31 Canon Inc 電解コンデンサ
DE20218520U1 (de) * 2002-11-29 2004-06-03 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Anordnung mit mindestens einem Kondensator
DE102009034197B4 (de) * 2009-07-22 2014-08-14 Fischer & Tausche Holding Gmbh & Co. Kg Elektrolytkondensator
JP5591655B2 (ja) * 2010-11-08 2014-09-17 ダイキョーニシカワ株式会社 蓄電装置の収容構造
JP5454800B2 (ja) * 2011-04-18 2014-03-26 株式会社安川電機 電力変換装置及びそのコンデンサカバー
DE102011081283A1 (de) * 2011-08-19 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Kondensator mit einem Kühlkörper
DE102012110684A1 (de) * 2012-11-08 2014-05-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Elektrolytkondensator-Modul mit hoher Vibrationsfestigkeit
US9445532B2 (en) 2013-05-09 2016-09-13 Ford Global Technologies, Llc Integrated electrical and thermal solution for inverter DC-link capacitor packaging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0433314A (ja) * 1990-05-29 1992-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルミ電解コンデンサ
WO2005041226A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-06 Showa Denko K. K. Electrolytic capacitor
US7027290B1 (en) * 2003-11-07 2006-04-11 Maxwell Technologies, Inc. Capacitor heat reduction apparatus and method
EP2214186A2 (de) * 2009-01-30 2010-08-04 Toshiba Lighting & Technology Corporation Luftdichte Umhüllung für Elektrolytischer Kondensator
US20100271747A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Apaq Technology Co., Ltd. Capacitor having features of heat dissipation and of energy conservation
JP2014027190A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Hitachi Appliances Inc 電解コンデンサ及びそれを用いた照明装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114843105A (zh) * 2022-04-06 2022-08-02 湛江恒皓电子有限公司 一种安全性能高的金属化薄膜电容器
CN114843105B (zh) * 2022-04-06 2024-01-12 湛江恒皓电子有限公司 一种安全性能高的金属化薄膜电容器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015203791A1 (de) 2016-09-08
CN205992474U (zh) 2017-03-01
DE202015008942U1 (de) 2016-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016139052A1 (de) Multifunktionsgehäuse für elektronische bauelemente
EP4123253B1 (de) Mehrschichtiger latentwärmespeicher
EP2724109A1 (de) Speichereinheit zum speichern elektrischer energie mit einer heat-pipe
DE102007045183A1 (de) Temperierte Batterieeinrichtung und Verfahren hierzu
WO2020109014A1 (de) Elektrochemische energiespeicherzelle
EP3235051A1 (de) Elektrischer energiespeicher mit effizienter wärmeabfuhr
DE102014212143A1 (de) Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung einer Energiespeicherzelle
EP3504724A1 (de) Elektroden gekühlte kondensator-baugruppe
DE102015218888B4 (de) Kondensatoranordnung, elektrischer Umrichter und Elektro- oder Hybridfahrzeug
DE102008034870A1 (de) Batterie mit mehreren Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung einer Batterie
DE102013216941B4 (de) Gekühlte Kondensatoranordnung und Verwendung einer solchen
EP3475978A1 (de) Wärmeleitender isolator
DE102011007307A1 (de) Speichereinheit zum Speichern elektrischer Energie mit einem Kühlelement
DE202015009294U1 (de) Leiterschienenanordnung und Schaltanlage
DE102012218991A1 (de) Energiespeicherzelle und Energiespeichermodul
EP2306477B1 (de) Leistungskondensator
DE102015112528B4 (de) Hochvoltbatterie und Kraftfahrzeug umfassend eine Hochvoltbatterie
DE102014211524B4 (de) Elektronikmodul mit einer Vorrichtung zur Wärmeabführung von durch eine in einem Kunststoffgehäuse angeordnete Halbleitereinrichtung erzeugter Wärme und Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls
DE102010062556A1 (de) Halbleiterschaltungsanordnung
EP3149748A1 (de) Elektronisches bauelement
DE102015006456A1 (de) Leiterplattenintegrierte Leistungselektronik
DE202015102948U1 (de) Halbleiterbauelement
DE102024110074A1 (de) Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge
DE102017222641A1 (de) Elektrochemische energiespeicherzelle, batteriemodul und fahrzeug
DE102022114102A1 (de) Stromführungseinrichtung zum Führen von Strom und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16704443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16704443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1