DE4324214C2

DE4324214C2 - Elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE4324214C2
Application number: DE19934324214
Authority: DE
Inventors: Walter Nett
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2013-07-20
Also published as: DE4324214A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, gemäß Oberbe griff von Patentanspruch 1.

Aus der Patentschrift US 4,710,852 ist eine Befestigungsfeder für ein Leistungsbauelement bekannt. Die Feder ist durch je ein Loch in der Kühlfahne des Bauelements und der Leiter platte hindurchgeführt und mit der Leiterplatte verrastet. Zur Wärmeabfuhr des Bauelements ist ein Kühlkörper zwischen dem Bauelement und der Leiterplatte eingespannt.

Diese Befestigung des Bauelements nimmt allerdings viel Platz in Anspruch und ist auf Dauer nicht rüttelfest, da die Feder nur eingerastet ist.

Aus der Patentschrift DE 32 03 609 ist eine Kühlfeder für ein Bauelement bekannt. Die Feder ist mit der Leiterplatte verlö tet. Die Feder dient jedoch nicht zum rüttelsicheren Befesti gen des Bauelements, sondern nur zur Wärmeabfuhr, da dieses Bauelement in Form eines Dual-In-Line Gehäuses (DIL) vorliegt und hinreichend fest mit der Leiterplatte verbunden ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein elektrisches Gerät zu schaffen, bei dem die Leistungsbauelemente bei guter Wärmeabfuhr einfach und trotzdem rüttelsicher auf der Leiter platte befestigt sind.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Dabei umklammert eine Haltefeder ein auf der Leiterplatte liegend montiertes Leistungsbauelement. Die Haltefeder preßt das Leistungsbauelement gegen die Lei terplatte und ist unverlierbar mit der Leiterplatte verlötet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet. Da das Leistungsbauelement in Be reich von Durchkontaktierungen der Leiterplatte angeordnet ist, wird die Wärme gut auf die Unterseite der Leiterplatte, die mit einer wärmeleitenden Schicht versehen ist, abgelei tet. Durch die thermische Verbindung der Haltefeder sowohl mit dieser Schicht als auch mit der Kühlfahne des Leistungs bauelements, dient die Haltefeder zusätzlich als Kühlelement. Da die Haltefeder durch ihre Vorspannung in Löchern der Lei terplatte eingerastet ist, können die Leistungsbauelemente vor dem Löten einfach und schnell bestückt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte mit einem Lei stungsbauelement, das erfindungsgemäß mit einer Hal tefeder befestigt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Leiterplatte entlang der Li nie II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Leiterplatte entlang der Li nie III-III gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine Unteransicht der Leiterplatte im Bereich des Leistungsbauelements.

Ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Schalt- oder Steuer gerät für ein Kraftfahrzeug, weist eine eine elektronische Schaltung tragende Leiterplatte 1 (Fig. 1) auf. Ein zu küh lendes Leistungsbauelement 2, das zur effektiveren Kühlung eine Kühlfahne 3 aufweist, liegt flach auf der Oberseite der Leiterplatte 1 auf. Seine Anschlußbeine 4 sind durch Löcher 5 (vgl. auch Fig. 2) der Leiterplatte 1 hindurchgesteckt und auf der Unterseite der Leiterplatte 1 angelötet.

Das Leistungsbauelement 2 wird zusätzlich zu der Befestigung durch Löten mit einer Haltefeder 6 auf die Leiterplatte 1 be festigt. Das Leistungsbauelement 2 liegt somit flächig und rüttelsicher auf der Leiterplatte 1 auf (Fig. 2). Die Halte feder 6 ist ebenfalls durch Löcher 7 in der Leiterplatte 1 hindurchgeführt und gleichermaßen auf der Unterseite der Lei terplatte 1 angelötet, damit sie nicht verlorengehen kann.

Die Haltefeder 6 kann etwa M-förmig - wie in Fig. 3 darge stellt - und flach mit einer geringen Bauhöhe ausgebildet sein. Die Haltefeder 6 umklammert das Leistungsbauelement 2 im Bereich der Kühlfahne 3. Ihre seitlichen Schenkel haben eine große Federkraft mit einer hohen Vorspannung, die nach innen gerichtet ist. Dadurch wird im montierten Zustand die Kühlfahne 3 und damit das Leistungsbauelement 2 fest zur Lei terplatte 1 hingezogen.

Da die Haltefeder 6 auf das Leistungsbauelement 2 drückt, steht sie in thermischem Kontakt mit der Kühlfahne 3. Wenn die Haltefeder 6 aus einem wärmeleitenden Material herge stellt ist, kann sie selber Wärme aufnehmen und durch Konvek tion an die Umgebung abgeben. Obendrein kann die Wärme über die Haltefeder 6 und die Lötverbindung zu einer wärmeleiten den Schicht 8, beispielsweise zu der Kupfer-Kaschierung, auf der Unterseite der Leiterplatte 1 geleitet werden.

Zur Montage wird das Leistungsbauelement 2 zunächst auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt, so daß die Kühlfahne 3 des Lei stungsbauelements 2 flächig auf der Leiterplatte 1 aufliegt. Die Anschlußbeine 4 werden durch die entsprechende Löcher 5 der Leiterplatte 1 geführt. Anschließend wird die Haltefeder 6 über die Kühlfahne 3 gesteckt, so daß die Kühlfahne 3 von der Haltefeder 6 umklammert wird. Die Haltefeder 6 wird eben falls durch die Löcher 7 der Leiterplatte 1 geführt und ra stet dabei - bedingt durch die Vorspannung der Haltefeder 6 - in diese ein. Somit ist das Leistungsbauelement 2 vorläufig befestigt.

Danach kann die Leiterplatte 1 durch ein Lötbad geführt wer den, so daß sowohl das Leistungsbauelement 2 als auch die Haltefeder 6 an die Leiterplatte 1 angelötet werden.

Die Haltefeder 6 ist aus Stahl hergestellt, wodurch eine hohe Federkraft erreicht wird. Damit die Haltefeder 6 gelötet wer den kann, ist ihre Oberfläche mit einer lötbaren Schicht ver sehen. Durch das Einlöten wird die Haltefeder 6 unverlierbar befestigt und das Leistungsbauelement 2 rüttelsicher gehal ten.

Um die Wärmeabfuhr des Leistungsbauelements 2 zu verbessern, weist die Leiterplatte 1 im Bereich des Leistungsbauelements 2 umfänglich metallisierte Löcher, sogenannte Durchkontaktie rungen 9, auf. Die Durchkontaktierungen 9 sind mit der wärme leitenden Schicht 8 thermisch und elektrisch verbunden.

Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr kann die Leiter platte 1 im Bereich des Leistungsbauelements 2 auf ihrer Oberseite ebenfalls eine wärmeleitende Schicht 10 aufweisen (in Fig. 4 durch den gestrichelten Bereich gekennzeichnet). Diese Schicht ist ebenfalls mit den Durchkontaktierungen 9 thermisch verbunden, so daß die Wärme des Leistungsbauele ments 2 gut zu der Schicht auf der Unterseite der Leiter platte 1 (in der Fig. 4 durch die schraffierte Fläche darge stellt) geleitet wird. Zwischen dem Leistungsbauelement 2 und der Schicht auf der Oberseite der Leiterplatte 1 kann eine nicht dargestellte thermisch leitende, aber elektrisch iso lierende Folie angeordnet sein.

Die wärmeleitenden Schichten 8 und 10 können auch Leiterbah nen oder Kontaktflecken sein. Wenn ihre Wärmeaufnahmefähig keit nur gering sein sollte, so können sie thermisch mit ei nem nicht dargestellten Kühlkörper oder Gehäuse verbunden sein. Somit wird die Wärme aus dem elektrischen Gerät nach außen abgeführt.

Claims

1. Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, mit einer eine elektronische Schaltung tragenden Leiterplatte (1) und mindestens einem zu kühlendem Leistungsbauelement (2), das auf der Oberseite der Leiter platte (1) flächig aufliegt und dessen Anschlußbeine (4) durch Löcher (5) der Leiterplatte (1) hindurchgeführt sowie auf der Unterseite verlötet sind, wobei ein Haltefeder (6) vorgesehen ist, die durch mindestens ein Loch (7) der Leiter platte (1) hindurchgeführt ist und das Leistungsbauelement (2) gegen die Leiterplatte (1) preßt, dadurch gekennzeichnet,

- daß jedes Leistungsbauelement (2) im Bereich von umfänglich metallisierten Löchern (9) der Leiterplatte (1) angeordnet ist, so daß die Wärme über die Metallisierung zu einer wär meleitenden Schicht (8) auf der Unterseite der Leiterplatte (1) geleitet wird,
- daß eine Kühlfahne (3) des Leistungsbauelements (2) flächig auf der Leiterplatte (1) aufliegt und die Haltefeder (6) in thermischen Kontakt zu der Kühlfahne (3) steht, und
- daß Enden der Haltefeder (6) auf der Unterseite der Leiter platte (1) verlötet sind, so daß das Leistungsbauelement (2) rüttelsicher befestigt ist und die Haltefeder (6) mit der Schicht (8) thermisch verbunden ist, so daß die Wärme über die Haltefeder (6) zu der Schicht (8) geleitet wird.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder (6) in die Löcher (7) der Leiterplatte (1) eingerastet ist.