DE19953191A1

DE19953191A1 - Elektronisches Steuergerät

Info

Publication number: DE19953191A1
Application number: DE19953191A
Authority: DE
Inventors: Guenther Riehl; Bernhard Severin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-05-10
Also published as: US6445584B1; DE50015308D1; CN1336095A; JP2003513457A; KR20010101370A; WO2001033926A3; RU2248683C2; EP1145610B1; CN1196393C; WO2001033926A2; EP1145610A2; JP4709454B2

Abstract

Um bei einem elektronischen Steuergerät mit einer in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten, mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen versehenen Leiterplatte und mit wenigstens einem an dem Gehäuse angeordneten Steckerteil, dessen in das Gehäuse teilweise eingebetteten Kontaktelemente mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, eine gute Wärmeableitung der von Leistungsbauelementen erzeugten Wärme bei möglichst kompakten Aufbau sowie einfacher Montage zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse einen als Spritzgußteil hergestellten Gehäuserahmen mit offener Oberseite und Unterseite umfaßt, in den durch wenigstens ein Stanzgitter gebildete metallische Leiterstreifen teilweise eingebettet sind, daß die Unterseite des Gehäuserahmens mit einem als Wärmesenke vorgesehenen metallischen Bodenteil und die Oberseite mit einem Deckelteil verschlossen ist und daß zwischen dem Bodenteil und der Leiterplatte die Leistungsbauelemente angeordnet sind, deren Anschlüsse mit der Leiterplatte und/oder den Leiterstreifen kontaktiert sind und deren durch eine Kühlplatte gebildete, von der Leiterplatte abgewandte Unterseite mit dem Bodenteil wärmeleitend verbunden ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät mit den im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 angegebenen Merk malen.

Ein derartiges Steuergerät ist aus der DE 198 51 455 A1 be kannt und wird beispielsweise zur Steuerung einer elektromo torisch betriebenen Antriebseinheit eingesetzt. Das bekannte Steuergerät umfaßt ein kastenförmiges, mit zwei Steckerteilen versehenes Bodenteil aus Kunststoff, in welches die Leiter platte eingesetzt wird und das mit einem Deckel verschließbar ist. Das kastenförmige Bodenteil wird zusammen mit den Stec kerteilen als Spritzgußteil hergestellt.

Nachteilig bei dem bekannten Steuergerät ist, daß die Ein bringung von Leistungsbauelementen in das Gehäuse problema tisch ist, da keine Wärmesenke vorhanden ist und die Wärme aus dem geschlossenen Kunststoffgehäuse nicht an die Umgebung abgegeben werden kann. Zudem ist die Einbringung einer Wärme senke in das Gehäuse recht umständlich und hätte eine nach teilige Vergrößerung des Gehäuses zur Folge. Eine optimale Wärmeableitung bei gleichzeitig einfachem mechanischen Aufbau ist mit dem bekannten Steuergerät nicht möglich.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät nach dem Anspruch 1 der Anmeldung werden die im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden. Das Steuergerät ist preiswert aus wenigen Bautei len zu fertigen und äußerst kompakt aufgebaut. Besonders vor teilhaft ist die sehr flache, platzsparende Bauweise mit ge ringer Bauhöhe in Kombination mit der Realisierung einer ef fizienten Wärmeableitung der von den Leistungsbauelementen erzeugten Wärme. Dies wird vorteilhaft erreicht, indem das Gehäuse durch einen beidseitig offenen Gehäuserahmen gebildet wird, dessen offene Unterseite mit einer das Bodenteil des Gehäuses bildenden metallischen Wärmesenke abgedeckt wird, wobei die in dem Gehäuse angeordneten Leistungsbauelemente auf ihrer von der Leiterplatte abgewandten als Kühlfläche vorgesehenen Seite mit der Wärmesenke kontaktiert sind. Kon taktelemente der Steckerteile und hochstomführende Leiter streifen werden in einfacher Weise durch ein Stanzgitter ge bildet, welches durch Spritzgießen in den Gehäuserahmen ein gebettet werden kann. Die Anschlüsse der Leistungsbauelemente können vorteilhaft mit Leiterbahnen der Leiterplatte und/oder mit nicht in Kunststoff eingebetteten Abschnitten des Stanz gitters kontaktiert werden.

Weiterentwicklungen der Erfindung und vorteilhafte Ausführun gen werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merk male ermöglicht.

Vorteilhaft ist der Gehäuserahmen mit Querstegen versehen ist, an welchen Haltemittel für die Leistungsbauelemente und/oder Haltemittel für weitere elektrische Bauelemente aus gebildet sind. Hierdurch wird erreicht, daß nicht alle Bau elemente auf die Leiterplatte aufgebracht werden müssen und große Bauelemente, welche viel Platz beanspruchen, unabhängig von der Leiterplatte an den Haltemitteln des Gehäuserahmens festgelegt werden können. Durch diese Maßnahme wird die Bau höhe der Anordnung stark reduziert. Außerdem wird durch die Querstege ein sehr stabiler Aufbau in Verbindung mit einer erleichterten Montage realisiert. So können beispielsweise große Kondensatoren an dem Gehäuserahmen vormontiert werden und anschließend die Leiterplatte an dem Gehäuserahmen fest gelegt werden.

Vorteilhaft werden die Kontaktelemente des wenigstens einen Steckerteils durch die metallischen Leiterstreifen des Stanzgitters gebildet.

Weiterhin ist vorteilhaft die Leiterplatte zwischen den Lei terstreifen und dem Deckelteil anzuordnen. Hierdurch wird erreicht, daß die Anschlüsse von Leistungsbauelementen, wel che auf der dem metallischen Bodenteil zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet sind mit der Leiterplatte und/oder mit den Leiterstreifen des Stanzgitters elektrisch verbunden werden können. So ist es beispielsweise möglich, hochstrom führende Anschlüsse von Leistungstransistoren unmittelbar mit den Leiterstreifen zu kontaktieren und signalstromfüh rende Anschlüsse direkt mit der Leiterplatte zu verbinden.

Dadurch, daß zur Oberseite des Gehäuserahmens hin abgebogene Kontaktabschnitte der Leiterstreifen durch Kontaktöffnungen der Leiterplatte hindurchgeführt und mit der Leiterplatte elektrisch verbunden werden, läßt sich die elektrische Ver bindung zwischen Stanzgitter und Leiterplatte in einfacher Weise beispielsweise durch Tauchlötung herstellen.

Vorteilhaft ist die Oberseite und/oder Unterseite des Gehäu serahmens mit einer umlaufenden Dichtung versehen, auf wel che das Deckelteil und das Bodenteil aufgelegt werden. Ein besonders guter Schutz gegen Feuchtigkeit und Umwelteinflüs se kann dadurch realisiert werden, daß das aus Gehäuserah men, metallischem Bodenteil und Deckelteil gebildete Gehäuse ein hermetisch dicht verschlossenes Gehäuse ist.

Die kompakte, flache Bauweise kann noch dadurch verbessert werden, daß das metallische Bodenteil mit wenigstens einer Versenkung und/oder wenigstens einem Podest zur Anlage der Leistungsbauelemente und/oder der weiteren elektrischen Bau elemente versehen ist.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gehäuserahmens mit dem darin teilweise eingebetteten, durch ein Stanzgitter ge bildeten Leiterstreifen,

Fig. 2 das Stanzgitter mit den Leiterstreifen,

Fig. 3 das metallische Bodenteil,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Steuergerätes bei abgenommenem Deckel,

Fig. 5 eine seitliche Ansicht des Steuergerätes aus Fig. 4 mit Deckel.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Das Gehäuse 1 des erfindungsgemäßen Steuergerätes umfaßt ei nen aus vier Seitenwänden 12, 13, 14 und 15 gebildeten Gehäu serahmen 2 mit einer offenen Unterseite 11 und einer offenen Oberseite 10, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der Rahmen weist auf seiner Oberseite 10 und Unterseite 11 eine umlau fende Dichtung 16 auf. Der Gehäuserahmen 2 ist als Spritzguß teil aus Kunststoff mit darin teilweise eingebetteten metal lischen Leiterstreifen 33 hergestellt. Die Leiterstreifen 33 sind aus einem Stanzgitter 3 gebildet, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Durch die Leiterstreifen des Stanzgitters 3 werden Kontaktelemente 34 für ein erstes Steckerteil 7 und Kontaktelemente 35 für ein zweites Steckerteil 8 sowie hoch stromführende Leiterzüge ausgebildet. Einige der Leiterstrei fen 33 sind mit Öffnungen 37 für Anschlußstifte von elektri schen Bauelementen versehen. Die Enden der Leiterstreifen 33 sind teilweise rechtwinklig abgebogen, wobei die abgebogenen Enden Kontaktabschnitte 36 zum Anschluß der Leiterstreifen 33 an eine Leiterplatte 6 ausbilden, wie weiter unten noch er läutert wird. Das Stanzgitter 3 wird in herkömmlicher Weise durch Stanzen und anschließendes Trennen von Verbindungsste gen, welche die Leiterstreifen 33 miteinander verbinden, her gestellt. Die Verbindungsstege können vor dem Einspritzen der Leiterstreifen in den Gehäuserahmen 3 vereinzelt werden oder nach dem Einspritzen durch entsprechend ausgebildete Ausspa rungen des Gehäuserahmens 2 getrennt werden. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, bilden die Abschnitte 34 der Leiterstreifen ein erstes Steckerteil 7 und die Abschnitte 35 ein zweites Stec kerteil 8 aus. Wie in Fig. 1 weiterhin zu erkennen ist, weist der Gehäuserahmen 2 Querstege 21, 22 auf, welche an den Innen seiten der Seitenwände 12-15 festgelegt sind. Die Leiter streifen 33 können teilweise in den Querstegen 22 angeordnet werden. An den Querstegen 21 sind Haltemittel 24 für große Kondensatorbauelemente 60 ausgebildet. Die Querstege 23 wei sen Haltemittel 25 für Leistungstransistoren 50 in Form von rechtwinkligen Aussparungen auf.

In Fig. 4 ist das fertig montierte Steuergerät bei abgenomme nem Deckel dargestellt. Die Kondensatorbauelemente 60 und weitere elektrische Bauelemente 70 können von der offenen Un terseite 11 des Gehäuserahmens 2 in die Haltemitteln 24 der Querstege 21 eingelegt werden. Die Anschlüsse 61 der Konden satorbauelemente 60 und die Anschlüsse 71 der weiteren Bau elemente 70 werden in die Öffnungen 37 der Leiterstreifen 33 eingesteckt und beispielsweise mit den Leiterstreifen verlö tet. Anschließend wird eine metallische Bodenplatte 4, welche in Fig. 3 dargestellt ist, auf die Unterseite 11 des Gehäu serahmens aufgesetzt und mit diesem verklebt, verschraubt, über Rastmittel oder in sonstiger geeigneter Weise verbunden. Das metallische Bodenteil 4 weist Versenkungen 41 auf, welche in ihrer Kontur den Kondensatorbauelementen 60 angepaßt sind. Beim Aufsetzen des Bodenteils 4 werden die Kondensatorbauele mente 60 teilweise in den Versenkungen 41 angeordnet, so daß eine besonders flache Bauform möglich ist.

Wie in Fig. 4 weiterhin zu erkennen ist, ist eine mit elek tronischen Schaltungsteilen versehene Leiterplatte 6 in den Gehäuserahmen 2 eingesetzt. Leistungstransistoren 50 sind mit ihren jeweils drei Anschlüssen 51, welche durch Kontaktöff nungen der Leiterplatte hindurchgeführt sind, mit der Leiter platte 6 elektrisch verbunden. Dies kann vor dem Einsetzen der Leiterplatte 6 in den Gehäuserahmen erfolgen. Es ist auch möglich die Anschlüsse 51 der Leistungstransistoren 50 zumin dest teilweise unmittelbar mit den zur Hochstromleitung vor gesehenen Leiterstreifen 33 des Stanzgitters 3 zu verbinden. Die Leistungstransistoren 50 weisen auf ihrer Unterseite eine Kühlplatte 52 auf, beispielsweise eine Kupferplatte. Die An schlüsse 51 der Leistungstransistoren 50 sind zu der von der Kühlplatte 52 abgewandten Oberseite der Leistungstransistoren hin rechtwinklig abgebogen und in dieser Richtung in die Kon taktöffnungen der Leiterplatte eingesteckt. Vorteilhaft er strecken sind die Anschlüsse 51 parallel zu den Kontaktab schnitten 36 der Leiterstreifen, so daß diese zusammen in ei nem Verfahrensschritt mit der Leiterplatte beispielsweise durch Tauchlötung verlötet werden können. Die von der Leiter platte abgewandte Unterseite 52 der Leistungstransistoren 50 gelangt unmittelbar an einem Podest 42 des metallischen Bo denteils 4 zur Anlage. Es ist auch möglich die Leistungstran sistoren 50 über einen wärmeleitenden Kleber oder ähnliches auf das metallische Bodenteil 4 aufzubringen. Die Querstege 22 des Gehäuserahmens dienen vorteilhaft auch zur Festlegung der Leiterplatte 6. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, wird durch den dargestellten Aufbau trotz der vorhandenen Wärmesenke 4 eine äußerst kompakte und flache Bauform ermöglicht, wobei die Leistungstransistoren 50 die erzeugte Wärme unmittelbar an das Bodenteil 4 ableiten. Nach dem Einsetzen der Leiter platte 6 wird das Deckelteil 5 auf die umlaufende Dichtung 16 auf der Oberseite 10 des Steuergerätes aufgesetzt, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Claims

1. Elektronisches Steuergerät mit einer in einem geschlosse nen Gehäuse angeordneten, mit elektrischen und/oder elektro nischen Bauelementen (50) versehenen Leiterplatte (6) und mit wenigstens einem an dem Gehäuse (1) angeordneten Stec kerteil (7, 8), dessen in das Gehäuse teilweise eingebetteten Kontaktelemente (34, 35) mit der Leiterplatte (6) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen als Spritzgußteil hergestellten Gehäuserahmen (2) mit einer offenen Oberseite (10) und offenen Unterseite (11) um faßt, in den durch wenigstens ein Stanzgitter (3) gebildete metallische Leiterstreifen (33) teilweise eingebettet sind, daß die Unterseite (11) des Gehäuserahmens (2) mit einem als Wärmesenke vorgesehenen metallischen Bodenteil (4) und die Oberseite (10) mit einem Deckelteil (5) verschlossen ist und daß zwischen dem Bodenteil (4) und der Leiterplatte (6) Leis tungsbauelemente (50) vorgesehen sind, deren Anschlüsse (51) mit der Leiterplatte (6) und/oder den Leiterstreifen (33) kontaktiert sind und deren durch eine Kühlplatte (52) gebildete, von der Leiterplatte abgewandte Unterseite mit dem metallischen Bodenteil (4) wärmeleitend verbunden ist.

2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gehäuserahmen (2) mit Querstegen (21, 22) versehen ist, an welchen Haltemittel (25) für die Lei stungsbauelemente (50) und/oder Haltemittel (26) für weitere elektrische Bauelemente (60, 70) ausgebildet sind.

3. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kontaktelemente (34, 35) des wenigstens einen Steckerteils (7, 8) durch die metallischen Leiterstrei fen (33) ausgebildet sind.

4. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Leiterplatte (6) zwischen den Leiter streifen (33) und dem Deckelteil (5) angeordnet ist.

5. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß senkrecht von den Leiterstreifen (33) zur Oberseite (10) des Gehäuserahmens (2) hin abgebogene Kon taktabschnitte (36) der Leiterstreifen durch Kontaktöffnun gen der Leiterplatte (6) hindurchgeführt und mit der Leiter platte elektrisch verbunden sind.

6. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberseite (10) und/oder Unterseite (11) des Gehäuserahmens mit einer umlaufenden Dichtung (16) versehen ist.

7. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das metallische Bodenteil (4) mit wenig stens einer Versenkung (41) und/oder wenigstens einem Podest (42) zur Anlage der Leistungsbauelemente (50) und/oder der weiteren elektrischen Bauelemente (60, 70) versehen ist.

8. Elektronisches Steuergerät nach einem der verstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Gehäuserahmen (2), metallischem Bodenteil (4) und Deckelteil gebildete Ge häuse (1) ein hermetisch dicht verschlossenes Gehäuse ist.