CN107852837A - 具有在卡式壳体中的电路载体的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子电路组件(102)，其具有电路载体(106)和用于容纳在卡锁壳体(104)中的模块(108)。除了电路载体(106)和由所述电路载体(106)保持的电子模块(108)，根据本发明的电子电路组件(102)具有：至少一个弹簧元件(116、118)，其中，电路组件(102)设置成用于被推入壳体(104)中，模块(108)在推入之后热接触壳体区域(110、136)以进行散热，并且通过所述至少一个弹簧元件(116、118)实现接触；以及在模块上或壳体(108)上的至少一个间隔件(126、128)以用于避免在将电路组件(102)推入壳体(104)时的损坏。

Description

具有在卡式壳体中的电路载体的电子设备
技术领域
本发明涉及一种具有用于容纳在卡式壳体中的电路载体和模块的电子电路组件。
背景技术
对于其中电子电路布置在壳体中的电子设备来说已知不同的壳体方案，其在具体情况中应在电子结构元件的结构空间、成本和散热方面进行评估。对于电子设备、例如在车辆领域中的控制器，已知根据槽-盖部-原理的在壳体中的布置方案，挤压型材作为壳体的应用，或者直接包封注塑电子电路组件。
在此，根据槽-盖部-原理设计的电子设备常常提供优化的散热方案。被电路载体、例如电路板承载的结构元件通常通过电路板将热散到在壳体的冷却元件上。然而，在这种方案中在与成本和结构空间相关的方面越来越难以优化。
挤压型材用于壳体的应用通常是成本适宜的，然而在此可能出现在散热和小型化方面的问题。由于型材被联接在一个端部上，在此损失可能的结构空间和散热潜能。通常，在该方案中仅仅提供壳体的边缘区域用于散热。
直接包封注塑电路载体首先有助于小型化并且具有最大的成本节省潜力。然而，限制了待包封注塑的电路载体的大小。因此，该技术仅仅可用于相对小的电子设备。
从文献DE 102 97 047 B4中已知一种电子结构元件组件，在其中，芯片通过弹性地构造的联接部固定在电路板的框架上，并且之后直接与冷却体接触。该冷却体能够用于将芯片固定在装配位置中，从而弹性的联接部使芯片压靠冷却体。
从文献DE 196 04 124 A1中已知一种电设备，在其中，功率结构元件通过弹簧件被压在导热的壳体部件上。由此，通过热接触，实现了结构元件通过壳体的散热。
在这种方案中，相对于传统的方案改进了散热，然而不能实现与成本适宜的挤压型材一起使用，因为在此电路组件被推入壳体中；但是，为了避免损坏，必须避免在待散热的模块/结构元件和壳体之间的直接接触。
发明内容
根据本发明，提出一种具有电路载体、由电路载体保持的电子模块以及至少一个弹簧元件的电子电路组件。该电路组件设置成用于被推入壳体中。为了散热，模块在推入之后热接触壳体区域。通过弹簧元件实现接触。设有固定件。
电路载体例如可构造成电路板或PCB(“印刷电路板”)和/或其它同样三维的用于保持电路、结构元件等的结构。该模块同样可包括电路板或相似的承载结构，和/或可包括一个或多个电子结构元件，其中包括电子电路或IC(“集成电路”)、电路元件例如电容器或电阻、例如晶体管的控制元件等。这种类型的结构元件自身是待散热的结构元件和/或可载有待散热的结构元件。
优选地，固定件包括至少一个间隔件和/或至少一个卡锁元件。固定件可设置在电路组件上的任意部位处。优选地，固定件设计成使得电路组件可固定在壳体中。在电路组件上的固定件可对此设计成与在壳体上的固定件互补，电路组件应被推入该壳体中。此外，电路组件和壳体的互补地设计的固定件确定电路组件在壳体中的位置。在本发明的思想中互补意味着，为在电路组件上的固定件设置在壳体上的匹配的配对件，电路组件可被推入该壳体中。由此，例如对于在电路组件上的间隔件设置在壳体上的卡锁元件，以在推入壳体中时使电路组件固定在期望的位置中。
至少一个间隔件可包括电镀地构造在模块上的元件，例如球体、半球体或其它突出的元件。附加地或备选地，模块可装备有预先构造成间隔件的元件。该结构元件例如可为球体、铆钉、压入销和/或冲制格栅。
至少一个间隔件可包括滑动点、滑动线或滑动面，并且例如可包括三个或更多的滑动点。
至少一个卡锁元件可用于将待推入的电路组件卡锁在壳体中的最终位置中。卡锁元件例如可包括一个或多个卡锁点。在电路组件上的卡锁点可设置成用于间隔件在壳体上的卡锁。
弹簧元件在被推入的状态中可用于限定在电路载体和模块之间的间距。备选地，模块也可直接或者刚性地被电路载体保持。
至少一个弹簧元件可用于电路载体的电接触。备选地或附加地，该弹簧元件或另一弹簧元件可用于模块的电接触。例如，至少一个弹簧元件可以设置成用于使电路载体和模块相互电接触。在该实施形式的一定的变型方案中，至少一个弹簧由从电路载体中引导出来的电导体形成。
电导体例如可为从电路载体(例如电路板)中引导出来的铜电路，其设置成用于电路载体的电接触。该电导体例如可借助于穿孔连接部(Durchkontaktierung)与电路载体的导体电路或其它电导体电连接。
从电路载体中被引导出来的接触部例如可在相对于弹簧元件的独立的加工步骤中构成，尤其是成型。在此，可构造板簧、所有类型的压力弹簧、螺旋扭力弹簧、弯曲弹簧或者相似的弹簧元件。
带有至少一个从电路载体中引导出来的弹簧元件的电子电路组件也可与在此描述的间隔件或卡锁元件无关地存在。这种类型的电路组件例如也可设置成用于容纳到根据槽-盖部-原理设计的壳体中。此外，可设置相应的电子设备。
根据本发明，还提出一种用于容纳在此描绘的电子电路组件的壳体。该壳体包括用于将待推入的电路组件卡锁到壳体中的最终位置中的固定件。
该固定件优选地包括至少一个间隔件和/或至少一个卡锁元件。该固定件可设置在壳体上的任意部位处。优选地，固定件设计成使得壳体容纳电路组件。在壳体上的固定件可对此设计成与在电路组件上的固定件互补，该电路组件应被容纳在壳体中。此外，壳体和电路组件的互补地设计的固定件固定电路组件在壳体中的位置。
在本发明的思想中互补地意味着，为在壳体上的固定件设置在电路组件上的匹配的配对件，电路组件应被容纳在壳体中。由此，例如为在壳体上的间隔件设置在电路组件上的卡锁件，以在推入壳体中时使电路组件固定在期望的位置中。
至少一个间隔件可包括电镀地构造在壳体上的元件，例如球体、半球体或其它突出的元件。附加地或备选地，壳体可装备有事先构造的元件作为间隔件。该结构元件例如可为球体、铆钉、压入销和/或冲制格栅。
所述至少一个间隔件可包括滑动点、滑动线或滑动面，并且例如可包括三个或更多的滑动点。
至少一个卡锁元件可用于将待推入的电路组件卡锁到在壳体中的最终位置中。该卡锁元件例如可包括一个或多个卡锁点。在壳体上的卡锁点可设置成用于间隔件在电路组件上的卡锁。壳体例如可包括挤压型材。备选地，也可使用借助于其它变形方法、例如拉深制成的型材。附加地或备选地，壳体可根据槽-盖部-原理设计。
此外，根据本发明提出一种电子设备，其包括在此描绘的电子电路组件和壳体，电路组件被推入该壳体中，其中，在电路组件上的固定件设计成与在壳体上的固定件互补。壳体和电路组件可如上所述的那样构造，其中电路组件卡锁在壳体中。
本发明的优点
通过本发明，当使用电路组件被推入其中的挤压型材或其它壳体时，也可建立在待散热模块和壳体之间的直接接触。通过设置间隔件，可保护电子装置(也就是说模块，或者待散热的结构元件，但是同样其它结构元件)以及壳体(在此特别是设置成用于模块的热接触的区域)不受损坏。
借助于本发明，可将具有功率损失的电子装置直接放置在壳体的冷却面上，以由此实现最优的散热。在模块的散热面和壳体之间可能存在的间隙可通过至少局部地应用相应的导热介质减小。
由此，本发明扩大了基于挤压型材或借助于相似的方法制成的型材(例如拉深件)的壳体方案的应用可能性。从该方案中得到的优点、特别是成本优点也可用于电子设备，然而其中相对于传统的方案可优化散热，因为实现了模块/结构元件通过壳体的直接散热。本发明实现了基于例如快速散热模块化分区和合适的模块交互连接技术的最优散热方案的发展。
基于本发明的最优的散热方案例如实现了成本适宜的挤压型材或其它卡式壳体不仅用于逻辑模块而且用于功率模块的使用。
在壳体的力求的使用寿命上，在待散热的组件和壳体之间的热/机械接触可通过具有相应地匹配的弹簧常数的弹簧元件保持。弹簧元件实现了例如在壳体、模块或电路载体膨胀或其它运动时可靠的接触，该膨胀例如可能在温度变化或振动时出现，例如在车辆中的控制器中出现。
如果在电路载体和待散热的模块/结构元件之间设置弹簧元件，实现了在两侧装备模块。
如果在电路载体和壳体之间设置弹簧元件，可在两侧装备电路载体、例如基础电路板。在所有这些情况中，可由此获得附加的空间用于装备。
基于本发明优化的散热方案也实现了安装在电子设备中的(功率)电子装置的进一步小型化。
根据本发明的间隔件和/或用于将待推入的电路组件卡锁在卡式壳体中的卡锁元件的使用实现了简单地固定整个***。通过固定建立了最优的散热路径并且借助于所设置的弹簧元件在设备的使用寿命中保护该散热路径。通过间隔件，保护电子装置以及模块和壳体的散热面不受装配损坏。间隔件、例如滑动点和/或滑动线可附加地构造成用于在推入壳体中时引导电子电路组件的引导元件。
附图说明
现在根据附图详细描述本发明的其它方面和优点。其中：
图1示出了根据本发明的电子设备的实施例的剖视图；
图2A、2B示出了具有从内层中引导出来的弹簧元件的根据本发明的电子电路组件的电路载体的示意性剖视图；以及
图3示出了根据本发明的电子设备的另一实施例的剖视图。
具体实施方式
图1以示意性的剖视图示出了具有电子电路组件102的根据本发明的电子设备的实施例100，该电子电路组件102被容纳在卡式壳体104中，然而尚未位于卡锁的最终位置中。
电路组件102包括作为电路载体的电路板106以及模块108。由实施成挤压型材的壳体104示出了上侧110和下侧112。
电路板106在其面对模块108的一侧载有多个元件，示出了其中的结构元件114以及弹簧元件116、118。该弹簧元件116、118用于以间隔开的方式定位模块108以及用于电路板106和模块108的电接触。模块108在其面对电路板106的一侧装备有电子结构元件120、122。在其面对壳体104、110的一侧，模块108配备有热接触元件124以及间隔件，显示了其中的滑动点126、128。
假定，对于结构元件120、122中的至少一个、例如至少一个元件122来说，需要散热，因为其例如为有功率损失的结构元件。结构元件120、122通过模块108的电路板130和接触元件124朝向壳体104的上侧110散热。为了有效的热扩散，壳体上侧110配备有冷却肋部132。在(在此未示出的)电子电路组件102完全被推入且卡锁在壳体104中的状态中，模块108利用其接触元件124借助于通过弹簧元件116、118施加的弹簧力压靠壳体的上侧110。出于可见性原因，对于最优的热接触可能需要的导热胶或相似的导热介质在图1中未示出。
电路组件102在通过箭头134示出的方向上被推入壳体104中。在此，电路板106滑动到壳体104的下侧112上，而滑动点126和128沿着壳体104的上侧110的内面136滑动。如可从图1中看出的那样，滑动点126、128突出超过热接触部124以及可能的另一位于模块108的基础导电板130的上侧的结构元件，从而在推入组件102时，仅仅滑动点126、128与壳体上侧110的内面136的处于机械接合中。以这种方式，在推入时避免了在例如热接触元件124的电路板130上的结构件(通常为模块108的散热面)的损坏，但是也避免了壳体104的上侧110的内面136的损坏。可能事先安装在元件124的上侧或壳体上侧110的内面136上的导热介质也不会被磨掉或以其它方式被损坏。
滑动点126、128在图1的示例中构造成球体，其作为预制的结构元件装备在模块108的基础电路板130的上侧上，或者以电镀的方式构造在电路板130上。同样可设想滑动点126、128的其它设计方案，例如半球体或金字塔的形式；通常，除了滑动点也可应用其它形式的间隔件，例如铆钉或压入销的表面的滑动面，或者滑动区间或滑动线、例如冲制格栅的表面。
在图1中示出的球体126、128例如以标准SMD(“表面贴装器件”)工艺、例如通过成球方法制成。为此，既不需要特殊机械也不需要旋接或铆接过程。由此，原则上可以标准SMT(“表面贴装器件”)制造整个模块108。
在壳体104的上侧110的内面136上准备卡锁点或卡锁凹处138、140作为卡锁部。在推入组件102时，球体126到达卡锁部位138的位置，并且球体128到达卡锁部位140的位置。借助于由弹簧元件116、118施加的弹簧力，模块108利用球体126、128卡锁在位于壳体104内部的由卡锁部位138、140预定的位置中。只要弹簧元件116、118施加足够的弹簧力，电路组件102就保持固定在壳体104中，该弹簧力必须相应地设计用于壳体100的一定的使用寿命。
在图1中仅仅示出了两个滑动点126、128的情况下，在滑动点仅仅用作间隔件时有利的是，特别是在模块的面对壳体的一侧设置至少三个滑动点，以能够最优地推入模块而不损坏组件、例如热接触元件或散热元件124、导热膏、或上侧110的内面136。在此，所述至少三个滑动点优选地不位于平行于推入方向134的线上。在壳体的内面136上可设置相应数量的卡锁点。为了保证简单地、可靠地且正确地推入并卡锁该组件，间隔件或卡锁点的数量不应过多。相应的也适用于滑动线或滑动面的使用以及滑动点、滑动线和滑动面的组合。
在卡锁之后，在散热组件124和壳体104的内面136之间还仅仅存在最小间距142，其可通过导热介质填充。该导热介质不必覆盖接触元件124的整个接触面；至少在为了结构元件的散热必须优化热接触的部位处局部地存在该介质就足够了。如果结构元件120、122、例如特别是元件122需要有效的散热路径，则必须特别是在接触元件124的表面上的结构元件122上施加用于跨接保留的间隙142的导热介质。
通过弹簧元件116、118保持的电路板106和模块108的间隔不仅实现了电路板106的上侧的装备，而且实现了模块108的电路板130的下侧(也就是说在两侧装备模块108)的装备。这在将带安置的结构元件适当地分区的情况下实现了设备100的结构形式最小化。
模块108可以标准SMD工艺加工，在其中，例如首先在电路板130上进行焊膏印刷，之后装备模块，并且随后进行钎焊。弹簧触点116、118可在模块108的加工工艺期间作为预制的结构元件安装在模块108上。可使用成品弹簧用于弹簧元件116、118，如在图1中显示的那样，例如使用C形弹簧用于元件118并且使用S形弹簧用于元件116。螺旋弹簧和类似的弹簧结构形式等也可装备并钎焊到模块108上。如果使用为标准结构元件的这种弹簧，则由此不会出现特别的或附加的加工成本。作为这种弹簧已知多种不同的弹簧，从而在对于每种应用存在的具体要求方面在几何结构和材料中存在大的灵活性。
模块108的电接触部可通过弹簧元件116、118中的至少一个实现。在这种情况中，可省去附加的用于在模块108和基础电路板106之间的电接触的连接部位。
如果弹簧元件116、118中的一个或多个用于电接触，则可使用例如磷青铜作为材料。为了持久的可靠的压紧力，优选使用弹簧钢。在多种弹簧中，可根据要求单独地装备该弹簧；即，在图1的示例中，用于电接触的弹簧116可以由磷青铜制成，而弹簧元件118不需要用于电接触，并且为了在壳体100的力求的使用寿命中可靠地产生弹簧力，其例如可以由弹簧钢制成。由此，控制器也可被优化用于更稳定的应用领域，例如在车辆中。
在图2A、2B中示出了用于根据本发明的模块200的实施例。出于可见性原因，省去了保持模块200的基础电路板以及其它元件，例如间隔件或用于容纳由模块200和基础电路板组成的电路组件的壳体。
电导体204、例如铜条(Kupferbahn)用于模块200的电接触并且在外部的确切地说引导出来的接触面210之间伸延穿过模块电路板202的内部。通过穿孔连接部206使导体204与模块200的另一导体电路208电连接。图2A和2B在此示出了在用于加工模块200的工艺步骤之前和之后的状态，在该工艺步骤中，外部的联接部210被加工(例如弯曲或变形)，从而导体204的多个区域212可用作弹簧元件。由此，这些区域212在加工之后与图1中的实施例100的弹簧元件116、118相似并且模块200可与基础电路板间隔开并且同时压在壳体侧的内面上以用于散热。
在图2B的示例中区域212表示C形弹簧，然而原则上可产生任意的弹性的设计形式，例如S形或者简单的板簧(如果是后者的情况，为此在基础电路板上或在电子设备中提供足够的空间)。如果挤压型材用作壳体，则在模块200的上侧214、例如在图1中示出的滑动点126、128的间隔件是有利的。在使用根据槽-盖部-原理的壳体时，同样可以相对于例如设置在盖部中的卡锁位置设置多个间隔件，或者省去间隔件和/或卡锁部。
图3以示意性剖视图的形式示出了具有电子电路组件102的根据本发明的电子设备的备选的实施例100，该电路组件102被容纳在卡式壳体104中，然而没有位于卡锁的最终位置中。
在图3中示出的实施形式相应于图1的实施形式。与图1不同地，在图3中示出了用于在卡式壳体104和电路组件102处的固定件126、128、138、140的另一实施形式。
电路组件102包括作为电路载体的电路板106以及模块108。由实施成挤压型材的壳体104示出了上侧110和下侧112。电路组件102在通过箭头134示出的方向上被推入壳体104中。在此，电路板106滑动到壳体104的下侧112上，而滑动点126和128沿着壳体104的上侧110的内面136滑动。
与图1不同地，在图3中，在电路组件102上的固定件138、140通过两个卡锁元件138、140构成。该卡锁元件138、140设置在模块108的电路板130的面对壳体的一侧并且设计成卡锁点或卡锁凹处138、140。作为相对于在模块108上的卡锁元件138、140的配对件，通过两个间隔件126、128实现在壳体上的固定件126、128。其作为滑动点126、128突出超过热接触部124以及可能的另一在模块108的基础电路板130的上侧存在的结构元件，从而在推入组件102时仅仅滑动点126、128与模块108的电路板130机械接合。以这种方式，在推入时避免了在电路板130上的结构件、例如热接触元件124(通常称为模块108的散热面)的损坏，但是也避免了壳体104的上侧110的内面136的损坏。可能事先施加在元件124的上侧或壳体上侧110的内面136上的导热介质也不会被磨掉或以其它方式被损坏。
在推入组件102时，卡锁部位138到达球体126的位置，并且卡锁部位140到达球体128的位置。借助于通过弹簧元件116、118施加的弹簧力，模块108利用卡锁部位138、140卡锁在位于壳体104内部的由球体126、128预定的位置中。只要弹簧元件116、118施加足够的弹簧力，电路组件102就保持固定在壳体104中，该弹簧力必须相应地设计用于壳体100的一定的使用寿命。
本发明不限制为在此描述的实施例并且不限制其中强调的方面；相反地，在通过所附权利要求给出的范围中，多种在专业处理的范围中的改进方案是可行的。

Claims (13)

1.一种电子电路组件(102)，其具有
-电路载体(106)；
-由所述电路载体(106)保持的电子模块(108)；
-至少一个弹簧元件(116、118)，其中，所述电路组件(102)设置成用于被推入壳体(104)中，所述模块(108)在推入之后热接触壳体区域(110、136)以进行散热，并且通过所述至少一个弹簧元件(116、118)实现所述接触；以及
-固定件(126、128、138、140)。
2.根据权利要求1所述的电路组件，其中，所述固定件(126、128、138、140)包括至少一个间隔件(126、128)和/或至少一个卡锁元件(138、140)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的电路组件，其中，所述至少一个间隔件(126、128)包括电镀地施加在所述模块(108)上的球体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路组件，其中，所述模块(108)配备有至少一个为球体、铆钉、压入销、和/或冲制格栅的形式的结构元件以用于形成所述至少一个间隔件(126、128)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，所述至少一个间隔件(126、128)包括三个或更多的滑动点。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的电路组件，其中，所述卡锁元件(138、140)包括一个或多个卡锁点(138、140)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，至少一个弹簧元件(116、118)用于所述电路载体(106)和/或所述模块(108)的电接触。
8.根据权利要求7所述的电路组件，其中，至少一个弹簧元件(212)由从所述模块(108)中引导出来的电导体(204)形成。
9.一种用于容纳根据上述权利要求中任一项所述的电子电路组件(102)的壳体(104)，该壳体具有用于将待推入的电路组件(102)卡锁在所述壳体(104)中的最终位置中的固定件(126、128、138、140)。
10.根据权利要求9所述的壳体，其中，所述固定件(126、128、138、140)根据权利要求2至6中任一项构造。
11.根据权利要求9或10所述的壳体，其中，所述壳体(104)包括挤压型材。
12.一种电子设备(100)，该电子设备包括根据权利要求1至8中任一项所述的电子电路组件(102)和壳体(104)，所述电路组件(102)被推入所述壳体中，其中，在所述电路组件(102)上的固定件(126、128、138、140)设计成与在所述壳体(104)上的固定件(126、128、138、140)互补。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述壳体(104)根据权利要求9至11中任一项所述构造，并且所述电路组件(102)卡锁在所述壳体(104)中。
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