DE10014457A1 - Kühlkörper mit einem Gehäuse für eine wärmeabgebende elektronische Schaltung - Google Patents
Kühlkörper mit einem Gehäuse für eine wärmeabgebende elektronische SchaltungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper mit einem Gehäuse für eine wärmeabgebende elektronische Schaltung, insbesondere für eine Gebläsesteuerung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, welches Gehäuse am oberen Abschnitt des Kühlkörpers angeordnet ist, der zumindest abschnittsweise den Boden des Gehäuses bildet und im wärmeleitenden Kontakt zu wenigstens einem Teil der Schaltung steht. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zumindest die Seitenwandungen des Gehäuses aus Kunststoff bestehen und durch Umspritzen des oberen Abschnitts des Kühlkörpers fest mit diesem verbunden sind. Durch diesen Aufbau wird eine große Gestaltungsvielfalt des Gehäuses möglich.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper mit einem Gehäuse
für eine wärmeabgebende elektronische Schaltung,
insbesondere für eine Gebläsesteuerung einer Klimaanlage
eines Kraftfahrzeuges, welches Gehäuse am oberen
Abschnitt des Kühlkörpers angeordnet ist, der zumindest
abschnittsweise den Boden des Gehäuses bildet und im
wärmeleitenden Kontakt zu wenigstens einem Teil der
Schaltung steht.
Ein derartiger Kühlkörper mit einem Gehäuse ist
beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
G 91 06 035.4 bekannt. Das Gehäuse ist als wannenförmige
Aufnahme in einem Grundkörper aus einem wärmeleitenden
Material, beispielsweise Leichtmetall, ausgebildet. Der
Grundkörper bildet gleichzeitig den Kühlkörper. Die
Aufnahme ist in den Grundkörper einstückig angeformt, so
daß der Gestaltungsvielfalt in einem einfachen Umform-
oder Urformprozeß Grenzen gesetzt sind. Auch weist ein
derartiger Kühlkörper, auch wenn er aus Leichtmetall
besteht, häufig ein hohes Geweicht auf.
Weiterhin können eventuell unmittelbar angeformte
Aufnahmen zur Halterung der elektronischen Schaltung in
der wannenförmigen Aufnahme häufig nicht mit der
ausreichenden Genauigkeit gefertigt werden. Es ist daher
teilweise erforderlich, entsprechende Nachbearbeitungen
durchzuführen. Auch muß die elektronische Schaltung
gesondert gelötet werden. Es sind dazu häufig gesonderte
Lötmasken, beispielsweise aus Kunststoff, herzustellen,
um die elektronischen Bauelemente in ihrer Lage zu
fixieren. Dadurch wird der Produktionsaufwand erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Kühlkörper der eingangs geschilderten Art so auszubilden,
daß eine möglichst große Gestaltungsvielfalt mit Blick
auf das Gehäuse zur Aufnahme der Schaltung möglich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
zumindest die Seitenwandungen des Gehäuses aus Kunststoff
bestehen und durch Umspritzen des oberen Abschnitts des
Kühlkörpers fest mit diesem verbunden sind. Durch diesen
Aufbau wird eine Trennung der Funktionen erreicht,
nämlich die Kühlung durch den in der Regel metallischen
Kühlkörper einerseits und die Halterung der
elektronischen Schaltung durch das Gehäuse aus dem
umspritzten Kunststoff andererseits. Es ist
offensichtlich, daß die Herstellung eines Gehäuses aus
Kunststoff mittels Umspritzen des Kühlkörpers eine große
Gestaltungsvielfalt bietet, ohne das mechanische
Nachbearbeitungen erforderlich werden. Im einzelnen ist
vorgesehen, daß die Oberseite des metallischen
Kühlkörpers nach wie vor zumindest teilweise frei bleibt,
so daß der wärmeleitende Kontakt zu der elektronischen
Schaltung ohne weiteres hergestellt werden kann.
Es kann grundsätzlich ausreichend sein, wenn das Gehäuse
als Rahmen ausgebildet ist, so daß die elektronische
Schaltung lediglich auf dem Kühlkörper fixiert ist. Es
ist jedoch zweckmäßig, wenn das Gehäuse wannenförmig und
entlang dem Umfang vollständig geschlossen und oben offen
ausgebildet ist. Dadurch wird ein guter Schutz der
elektronischen Schaltung vor äußeren Einflüssen bewirkt.
Die Herstellung des Gehäuses durch Umspritzen des
Kühlkörpers mit einem Kunststoff bietet eine Vielzahl von
Gestaltungsmöglichkeiten. Es kann beispielsweise
vorgesehen werden, daß das Gehäuse Halterungen für die
elektronische Schaltung aufweist, welche unmittelbar beim
Umspritzen des Kühlkörpers hergestellt werden. Auch kann
vorgesehen werden, daß das Gehäuse mit angeformten
Rastelementen oder Hinterschneidungen versehen ist, um
den Kühlkörper über das Gehäuse in der eingebauten Lage,
beispielsweise in einem Lüftungskanal, zu halten. Ferner
ist es möglich, daß das Gehäuse gleichzeitig wenigstens
eine Lötmaske für den Lötvorgang der elektronischen
Schaltung in einem Lötofen aufweist.
Es ist offensichtlich, daß aufgrund der
Gestaltungsvielfalt der Herstellungsprozeß vereinfacht
werden kann. Insbesondere kann auf mehrere Bauteile,
insbesondere auf separate Lötmasken, die eine gesonderte
Herstellung erfordern, verzichtet werden. Es ist somit
möglich, die Schaltung lose in dem Gehäuse auf dem
Kühlkörper zu konfektionieren und in einem Arbeitsgang
der Verlötung zu unterziehen.
Es kann weiterhin vorgesehen werden, daß der Kunststoff
des Gehäuses zumindest teilweise den der Schaltung
zugekehrten Boden des Kühlkörpers abdeckt. Dadurch kann
eine Isolationsschicht unmittelbar beim Herstellen des
Gehäuses vorgesehen werden, so daß Kurzschlüsse,
Kriechströme oder dergleichen vermieden werden können.
Insbesondere ist es möglich, daß der Kunststoff lediglich
die zur Wärmeübertragung erforderliche metallische
Oberfläche des Kühlkörpers frei läßt.
Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Gehäuse zumindest teilweise
entlang dem Umfang über zumindest einen Teil der Höhe der
Seitenwandung doppelwandig unter Bildung einer inneren
Wanne ausgebildet ist. In dieser inneren Wanne kann die
elektronische Schaltung besonders gut geschützt gegen
äußere Einflüsse montiert sein. Insbesondere ist es
möglich, daß in der zusammengebauten Lage die innere
Wanne die Schaltung aufnimmt und mit einem Weichverguß,
beispielsweise aus Silikon, verfüllt ist. das Gehäuse
selbst kann beispielsweise durch einen Deckel
verschlossen sein. Dadurch wird erreicht, daß der gegen
Druck relativ empfindliche Weichverguß gegen mechanische
Einflüsse geschützt ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, daß in der zusammengebauten Lage das Gehäuse
mit einer Hartvergußmasse verfüllt ist. Die
Hartvergußmasse kann sich bis in den durch die doppelte
Wandung gebildeten Spalt erstrecken und dort verankert
sein. Im einzelnen ist die Anordnung in der
zusammengebauten Lage demnach so getroffen, daß in der
inneren Wanne des doppelwandigen Gehäuses die
elektronische Schaltung in einer Weichvergußmasse
eingebettet ist. Die anschließend eingebrachte
Hartvergußmasse deckt die Weichvergußmasse ab und wird
gleichzeitig in dem Spalt zwischen den doppelten
Wandungen fest verankert. Dadurch wird erreicht, daß ein
Druck auf die Hartvergußmasse unmittelbar in das Gehäuse
eingeleitet wird, ohne auf die Weichvergußmasse zu
wirken. Eine Beschädigung der elektronischen Schaltung
ist somit nahezu ausgeschlossen.
Es ist grundsätzlich zweckmäßig, wenn der Kunststoff
hitzebeständig ist derart, daß dessen Erweichungs- oder
Schmelztemperatur höher als die Löttemperatur ist.
Dadurch kann das gesamte Gehäuse mit der Schaltung in
einem Lötofen fertig gelötet werden.
Der Kühlkörper kann grundsätzlich aus einem beliebigen
wärmeleitenden Material bestehen. Es ist jedoch
zweckmäßig, wenn der Kühlkörper ein Aluminiumdruckgußteil
oder ein Aluminiumfließpressteil ist. Ein
Aluminiumwerkstoff hat für diese Verwendungszwecke
hervorragende Wärmeleiteigenschaften und weist zudem ein
geringes Gewicht auf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt einen Kühlkörper gemäß der Erfindung
in der zusammengesetzten Lage und
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein offenes Gehäuse gemäß
Fig. 1.
Der in der Zeichnung dargestellte Kühlkörper 12 weist auf
seinem oberen Abschnitt ein Gehäuse 18 für eine
wärmeabgebene Schaltung 11 auf. Die Unterseite des
Kühlkörpers ist mit einer Vielzahl von Kühldomen 13
beziehungsweise Kühlrippen versehen oder mit diesen
wärmeleitend verbunden. Diese Kühldome 13 oder Kühlrippen
ragen in der eingebauten Lage in einen Lüftungskanal,
beispielsweise einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,
hinein, um die Wärme der elektronischen Schaltung
abzuführen.
Die elektronische Schaltung 11 ist auf der oberen, den
Kühldomen 13 abgekehrten Seite 14 des Kühlkörpers 12
montiert. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen,
daß das wärmeabgebende Element, in der Regel ein
Leistungstransistor 15, mit seiner Wärmeleitplatte 16 mit
der metallischen Oberfläche 14 des Kühlkörpers 12 in
einem wärmeleitenden Kontakt steht. Der wärmeleitende
Kontakt kann durch eine entsprechende Wärmeleitpaste
zwischen Kühlkörper 12 und Leistungstransistor 15 bewirkt
werden.
Der Leistungstransistor 15 steht in Verbindung mit der
restlichen elektronischen Schaltung, die auf einer
Platine 17 montiert ist. Die Platine weist Anschlüsse 28
auf, mit der die elektronische Schaltung elektrisch an
die Zentralsteuerung beispielsweise einer Klimaanlage
angeschlossen werden kann. Insoweit ist der gezeigte
Aufbau bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
In dem im wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Gehäuse
18 ist die elektronische Schaltung 11 angeordnet. Im
einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die
Seitenwandungen 19 des Gehäuses 18 aus Kunststoff
bestehen und durch Umspritzen des oberen Abschnitts des
Kühlkörpers 12 fest mit diesem verbunden sind. Durch
diesen Herstellungsprozeß ist es möglich, eine passgenaue
und vielfältige Gestalt des Gehäuses bereit zu stellen.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Seitenwandungen über einen
Teilabschnitt der Höhe doppelwandig ausgebildet. Die
innere Wandung 20 bildet eine innere Wanne, in der die
elektronische Schaltung 11 aufgenommen ist. Die Höhe der
inneren Wandung 20 ist so bemessen, daß die
elektronischen Bauelemente der elektronischen Schaltung
11 überragt werden. Die äußere Seitenwandung 19 des
Gehäuses 18 überragen die inneren Wandungen 20.
Durch diesen doppelwandigen Aufbau ist es möglich, die
elektronische Schaltung besonders wirksam gegen äußere
Einflüsse zu schützen. In der zusammengesetzten Lage ist
vorgesehen, daß die innere Wanne nach Einsetzen der
Schaltung 11 mit einer sogenannten Weichvergußmasse 21,
beispielsweise aus Silikon, verfüllt ist. Die durch die
äußeren Wandungen 19 gebildete äußere Wanne des Gehäuses
18 ist mit einer Hartvergußmasse 22 verfüllt. Diese
Hartvergußmasse 22 erstreckt sich in den Spalt 23
zwischen der äußeren und inneren Wandung 19, 20. Nach dem
Aushärten der Hartvergußmasse 23 sind demnach Stützen
vorhanden, die aus dem in dem Spalt 23 befindlichen
Material gebildet werden. Ein auf die Oberseite 24 der
Hatvergußmasse aufgebrachter Druck wird somit unmittelbar
in die Gehäusewandung bzw. den Kühlkörper 12 geleitet,
ohne auf die Weichvergußmasse 21 und die elektronische
Schaltung 11 einzuwirken. Beschädigungen der
elektronischen Schaltung 11 können somit vermieden
werden. Insbesondere wird hierdurch nicht zuletzt
aufgrund der Elastizität der Gehäusewandungen 19 ein
Lösen der Hartvergußmasse 22 und eine Spaltbildung
zwischen der Hartvergußmasse und den äußeren Wandungen 19
vermieden. Ein Eindringen von Feuchtigkeit kann somit
zuverlässig verhindert werden. Auch wenn ein Spalt
entstehen würde, bleibt die elektronische Schaltung 11
durch die in der Hartvergußmasse eingebettete
Weichvergußmasse 21 vollständig geschützt.
Es ist offensichtlich, daß ein Kühlkörper mit einem
derart ausgebildeten Gehäuse eine Vielzahl von Vorteilen
bietet. Insbesondere ist es, wie oben erläutert, möglich
einen absolut dichten Aufbau für die elektronische
Schaltung zu erreichen. Weiterhin können im
Umspritzprozeß eine Vielzahl von exakten Halterungen,
Masken, Fixierungen und dergleichen mit angeformt werden,
um die elektronische Schaltung in der optimalen Lage zu
halten. Insbesondere ist es auch möglich, Rastelemente
vorzusehen, mit der beispielsweise die Platine 17 in dem
Gehäuse klemmend gehalten werden kann. Entsprechendes
gilt für den Leistungstransistor 15, so daß die Platine
17 und der Leistungstransistor 15 gegebenenfalls
lediglich eingeklippt zu werden brauchen. Weiterhin ist
es möglich, daß das Gehäuse angeformte Lötmasken enthält
und so ausgebildet ist, daß die elektronischen
Bauelemente vor deren Verlötung durch das Gehäuse selbst
fixiert werden. Zusätzliche Lötmasken sind nicht
erforderlich. Das gesamte Bauelement bestehend aus
Kühlkörper und elektronischer Schaltung kann dann
zunächst konfektioniert und in einem Arbeitsgang gelötet
werden.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
sind zudem äußere Rastelemente 25 vorgesehen, über die
das Gehäuse fest in der eingebauten Lage, beispielsweise
in einem Lüftungskanal, gehalten werden kann. Die
Rastelemente 25 sind ebenfalls unmittelbar angeformt.
Durch die Elastizität des Kunststoffes für das Gehäuse
ist der Einsatz derartiger Rasten leicht möglich, wodurch
die Endmontage des gesamten Bauelementes, beispielsweise
im Kraftfahrzeug wesentlich erleichtert wird.
Es können weiterhin Hinterschneidungen oder andere
Rastelemente vorgesehen werden, die beispielsweise einen
Deckel für das Gehäuse 18 halten. Diese Ausführungsform
ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Ferner ist es
möglich, daß mit dem Umspritzprozeß gleichzeitig eine
Isolationsschicht 26 beispielsweise zwischen der
Unterseite der Platine 17 und der Oberseite des
Kühlkörpers 14 in diesem Bereich angeformt wird. Dadurch
kann beispielsweise die Gefahr von Kriechströmen oder
Kurzschlüssen verringert werden.
Es ist offensichtlich, daß der Gestaltungsvielfalt kaum
Grenzen gesetzt sind. Die seitlichen Wandungen 19 können
durch Hinterschneidungen und Vorsprünge 27 mit dem
Kühlkörper 12 verbunden sein. Dadurch wird ein besonders
fester und dichter Halt des Gehäuses an dem Kühlkörper
bewirkt. Die Verwendung von Kunststoff als Aufnahme hat
zudem dem Vorteil, daß das Gehäuse und somit der
Kühlkörper und das fertige Bauelement insgesamt leichter
ausgebildet sind. Ferner ist mit einfachen Mitteln ein
vollkommener wasserdichter Aufbau möglich.
Claims (12)
1. Kühlkörper mit einem Gehäuse (18) für eine
wärmeabgebende elektronische Schaltung (11),
insbesondere für eine Gebläsesteuerung einer
Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, welches Gehäuse am
oberen Abschnitt des Kühlkörpers (12) angeordnet ist,
der zumindest abschnittsweise den Boden (14) des
Gehäuses bildet und im wärmeleitenden Kontakt zu
wenigstens einem Teil (16) der Schaltung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die
Seitenwandungen (19) des Gehäuses (18) aus Kunststoff
bestehen und durch Umspritzen des oberen Abschnitts
des Kühlkörpers (12) fest mit diesem verbunden sind.
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (18) im wesentlichen wannenförmig und
entlang dem Umfang geschlossen und oben offen
ausgebildet ist.
3. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) Halterungen für
die elektronische Schaltung (11) aufweist, welche
unmittelbar beim Umspritzen hergestellt worden sind.
4. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) mit angeformten
Rastelementen (25) versehen ist, um das Gehäuse in
der eingebauten Lage zu halten.
5. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) zumindest
teilweise den der Schaltung zugekehrten oberen Boden
(14) des Kühlkörpers (12) unter Bildung einer
Isolation (26) abdeckt.
6. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) zumindest
teilweise entlang dem Umfang über zumindest einen
Teil der Höhe der Seitenwandung doppelwandig (19, 20)
unter Bildung einer inneren Wanne ausgebildet ist.
7. Kühlkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der zusammengebauten Lage die innere Wanne die
elektronische Schaltung (11) aufnimmt und mit einer
Weichvergußmasse (21) verfüllt ist.
8. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß in der zusammengebauten Lage, das
Gehäuse (18) mit einem Hartvergußmasse (22) verfüllt
ist.
9. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hartvergußmasse (22) sich in
den durch die doppelte Wandung (19, 20) gebildeten
Spalt (23) erstreckt und sich dort abstützt.
10. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Deckel
verschließbar ist.
11. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Gehäuses
hitzebeständig ist und dessen Schmelztemperatur höher
als die Löttemperatur ist.
12. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß dieser ein. Aluminiumdruckgußteil
oder ein Aluminiumfließpreßteil ist.
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