DE2743647C3

DE2743647C3 - Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik

Info

Publication number: DE2743647C3
Application number: DE19772743647
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) Leuteritz; Heinrich Ing.(Grad.) Zenkert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2743647B2; DE2743647A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der sich die zu kühlenden Bauelemente über eine elektrische Isolierung auf einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, befinden, auf deren beiden Oberflächen je eine Isolierstoffschicht aufgebracht ist, durch die und durch etwas größer bemessene Durchbrechungen in der Metallplatte hindurch die Anschlußdrähte der Bauelemente auf leitende Platten geführt und mit diesen verlötet sind. ·'

Eine derartige Anordnung ist durch die US-PS 48 148 für Leistungstransistoren bekannt. Dabei sind die Basis- und Emitterelektroden mehrerer Leistungstransistoren auf der anderen Seite der Kühlplatte mit leitenden Platten parallel verbunden. Die Platten sind "· lediglich zur gegenseitigen Verbindung für die Parallelschaltung mehrerer Transistoren vorgesehen. Ferner ist durch die US-PS 31 00 969 eine Anordnung zur Kühlung von Peltier-Elementen bekannt, bei der zur Wärmebzw. Kälteableitung zwischen den Lötstellen dieser Elemente und jeweils einer Wärmeleiterplatte eine elektrische Isolierung eingelegt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die es ermöglicht, unter Anwendung der üblichen gedruckten Schaltungstechnik eine gute Wärmeableitung von über die Schaltung, z. B. eine Folienverdrahtung verbundenen Bauelementen zu erreichen, ohne daß die Vorteile der gedruckten Schaltung, z. B. die automatische Lötung durch Tauchen oder Schwallen, verlorengehen.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die leitenden Platten die Leiter einer dünnen gedruckten Schaltungsplatte (sogenannte Folienverdrahtung) bilden und die Isolierstoffschichten zusätzlich zum Isolierstoffträger der gedruckten Schaltungsplatte als dünne, hoch wärmefeste Isolierstoffolien vor der Bestückung mit den zu kühlenden Bauelementen mittels eines Preßverfahrens aufgebracht sind, so daß die Platte mit den Folien ein Ganzes bildet, das auf der einen Seite die gedruckte Schaltung trägt und auf der anderen Seite die zu kühlende Bauelement, deren Zuleitungen durch die beiden Folien mit Platte und Isolierung der gedruckten Schaltung hindurchgestochen und dort schwall- oder tauchgelötet sind.

Es wird dadurch eine einfache Wärmeableitung von den zu kühlenden Bauelementen auf der Druckschaltung erreicht, ohne daß ein hoher Aufwand durch zusätzliche Wärmeleiter von diesen Bauelementen getrieben werden müßte. Die Vorteile der gedruckten Schaltung, nämlich einfaches Tauchlöten oder Schwallöten, bleiben erhalten. Die gedruckte Schaltung kann ein-, doppel- oder mehrlagig (mulitlayer) kaschiert sein und wegen der Metallversteifung als sogenannte Folienverdrahtung, d. h. dünnwandig ausgebildet sein.

Zur sicheren Isolierung der Anschlußdrähte gegen die Metallplatte ist es vorteilhaft, die Folien, insbesondere mittels Vakuumziehen in die Durchbrechungen in der Aluminiumplatte hineinzuziehen, so daß sie deren Ränder auskleiden.

Zusätzlich oder für sich allein können ferner in den Durchbrechungen Isolierstoffperlen eingebracht werden, so daß eine sichere Abstandshaltung der Bauteilanschlüsse gegen die Metallplatte gegeben ist.

Die Überzugsfolien für die Metallplatte bestehen vorteilhaft aus hochwärmefestem Isolierstoff und sind mit der Metallplatte verpreßt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine entsprechend aufgebaute Baugruppe, insbesondere Steckbaugruppe,

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Baugruppe mit einer Durchführung eines Bauleilcanschlußdrahtes,

F i g. 3 und 4 zeigen denselben Ausschnitt mit sicheren Isolierungen zwischen den Anschlußdrähten und der Metallplatte.

Bei der F i g. I ist ein Ausschnitt eines üblichen Gehäuses 14 für elektrotechnische Geräte dargestellt, der mit Führungsschienen 13 für Steckbaugruppen in Form einer Schaltungsplatte (übliche Stärke etwa 15 mm) versehen ist. Solche Anordnungen sind hinreichend für sich bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. Der mechanische Träger besteht vorteilhaft aus einer Aluminiumplatte 3, auf die eine gedruckte Schalungsplatte 9, hier eine Folie mit ein- oder doppelseitiger Leiterbelegung, oder eine

Multilayer liegt. Solche dünnen Schaltungsplatten, auch Folienverdralitungen genannt, haben im allgemeinen eine Stärke von etwa 03 mm. Wenn sie selbst isoliert ist, liegt diese direkt und ansonsten Ober eine nicht gezeichnete Folienisolierung auf der Metallplatte auf. Auf der anderen Seite der Metallplatte befinden sich die Bauelemente 1 für diese Baugruppe. Ihre Anschlußdrähte sind durch hier nicht dargestellte Durchbrechungen in der Metallplatte und wie üblich auch in der Leiterplatte hindurchgeführt und auf der durch 11 angedeuteten · Seite durch übliche Lötverfahren, z. B. Schwallen oder Tauchen, mit dem Leiterbild dieser Leiterplatte verbunden. Auf der Bauteileseite der Metallplatte 3 liegt über eine dünne Deckfolie 5 das zu kühlende Bauelement 1 direkt an der Wärmeableitung, bestehend aus der Metallplatte.

Wie durch 15 angedeutet, befindet sich zumindest in einer der Führungsschienen 13 in deren Nut eine Blattfeder, die die Metallplatte in die Nut hineinpreßt und so durch bessere Anlage für guten Wärmekontakt · mit diesen Führungen sorgt.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Anordnung mit einer Durchführung eines Anschlußdrahtes 7 durch die Metallplatte hindurch auf die Leiterplatte 9. Die Metallplatte 3, vorzugsweise aus · Aluminium, ist beidseits mit dünnen wärmefesten Deckfolien 5, 6 aus Isoliermaterial beschichtet und das wärmeerzeugende Bauelement 1 liegt dicht auf der einen Folie 5 auf. In der Aluminiumplatte ist eine Durchbrechung 8 vorgesehen, die zur Abstandshalte- ■;< rung vom Anschlußdraht 7 einen genügend großen Durchmesser aufweist. Auf der anderen Seite der Metallplatte 3 liegt über eine Folie 6 die gedruckte Leiterplatte, die ein- oder doppelseitig mit Leitern bedruckt sein kann oder eine Multilayer bildet, auf der ; Metallplatte auf. Bei der Bestückung werden von den Anschlußdrähten 7 die beiden dünnen Folien 5 und 6 durchstochen, durch die übliche eventuell durchkaschierte Bohrung in der Leiterplatte 9 durchgeführt und an der Stelle 2 durch Tauch- oder Schwallötung verbunden.

Die F i g. 3 zeigt eine hinsichtlich der elektrischen Isolierung gegen die Metallplatte günstigere Ausführung, bei der die eine der Folien, hier beispielsweise die Folie 5, vorteilhaft mittels eines Vakuumziehverfahrens in die Durchbrechung 8 in der Metallplatte hineingezogen ist, so daß diese Durchbrechung ebenfalls mit einem Folienüberzug 10 versehen ist. Dadurch wird einerseits die Bestückung erleichtert und andererseits wird eine sonst nötige genaue Justierung zwischen vorgebohrter Metallplatte und dementsprechend präparierter Leiterplatte nicht mehr in dem Maße nötig.

Eine weitere Erleichterung in dieser Hinsicht schafft eine Ausführung, wie sie in der F i g. 4 dargestellt ist, bei der sich um den Anschlußdraht 7 in der Metallplatte noch eine Isolierstoffperle 4 in Form eines Röhrchens befindet. Diese Isolierstoffperle kann entweder zusätzlich zur Ausführung bei F i g. 3 eingesteckt sein, oder wie

: hier dargestellt, sich zwischen den beiden Folien befinden. Fertigungstechnisch wird zv>.'ckmäßigerweise zunächst die eine Folie, z. B. 5, autgebracht, denn werden die Isolierstoffperlen 4 in die Durchbrechungen 8 gesteckt und dann wird die zweite Isolierstoffolie 6 aufgebracht. Die Aufbringung solcher Folien auf die Metallplatte erfolgt durch Verpressen. Hierzu sind geeignete Trockenpreßverfahren und gut wärmeleitende Materialien bekannt, wie z. B. ein sogenannter Phenolharztrockenklebefilm(Ternnacellfolie).

Da die Isolierstoffolien aus einem hoth wärmefesten Material bestehen, kann die nachträgliche Verkötung mittels Tauch- oder Schwallötung ohne Beschädigung dieses Materials durchgeführt werden. Diese dünne Folie läßt eine gute Durchdringung von den Bauelemen-

, ten 1 auf die Metallplatte 3 zu. Ferner wird auch von der dünnen Druckschaltung eine gute Wärmeableitung, z. B. von deren eventuell dünnen Leitungen mit unter Umständen erheblicher Strombelastung, auf die Metallplatte erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

J. Anordnung zur Kühlung von Bauelementen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der sich die zu kühlenden Bauelemente über eine eltrische Isolierung auf einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, befinden auf deren beiden Oberflächen je eine Isolierstoffschicht aufgebracht ist, durch die und durch etwas größer bemessene Durchbrechungen in der Metallplatte hindurch die Anschlußdrähte der Bauelemente auf leitende Platten geführt und mit diesen verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Platten die Leiter einer dünnen gedruckten Schaltungsplatte (9) (sogenannte Folienverdrahtung) bilden und die Isolierstoffschichten (5, 6) zusätzlich zum Isolierstoffträger der gedruckten Schaltungsplatte als dünne, hoch wärmefeste Isolierstoffolien vor der Bestückung mit den zu kühlenden Bauelementen mittels eines Preßverfahrens aufgebracht sind, so daß die Platte (3) mit den Folien (5,6) ein Ganzes bildet, das auf der einen Seite die gedruckte Schaltung trägt und auf der anderen Seite die zu kühlende Bauelemente, deren Zuleitungen durch die beiden Folien mit Platte (3) und die Isolierung der gedruckten Schaltung hindurchgestochen und dort schwall- oder tauchgelötet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Folien insbesondere mittels Vakuum in die Durchbrechungen (8) hineingezogen ist, so daß sie deren Ränder (10) auskleidet.
3. Anordnung nach Anspr^h I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ir. die Durchbrechungen (8) Isolierstoffperlen (4) eingebi cht sind, die als Abstandhalter für die Anschlußdrähte (7) der Bauelemen te (1) dienen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienverdrahtung (9) als ein- oder doppelseitig mit Leitern beschichtete Folie ausgebildet ist oder als eine sogenannte Multilayer.
5. Anordnung nach einem der vorhergehendeil Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Folien (S, 6) mittels eines Vacuumziehverfahrens aufgebracht ist.