DE19543260A1 - Elektrische Bauelementeanordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Bauelementeanordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Bauelementen, die an einer Leiterplatte kontaktiert sind.

Die elektrischen Bauelemente, insbesondere von Leistungselektroniken, werden von dem Gehäuse, in welchem sie angeordnet sind, nicht nur geschützt, sondern das Ge­ häuse dient auch zur Ableitung der während des Betriebs entstehenden Wärme von den Bauteilen. Hierzu ist es erforderlich, daß zwischen den elektrischen Bauelementen und dem Gehäuse während des Betriebs ein ständiger Wärmekontakt für die Wärmeablei­ tung vorhanden ist. Bei unterschiedlichen Bauelementen der Elektronik ist dafür Sorge zu tragen, daß von jedem Bauelement ein ausreichender Wärmekontakt zum Gehäuse vorhanden ist. Um derartige Wärmekontakte für die einzelnen Bauelemente herzustel­ len, sind aufwendige Einrichtungen vor allem bei der Montage erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Bauelementeanordnung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein stabiler Einbau der einzelnen Bauelemente im Gehäuse mit gutem Wärmekontakt zum Gehäuse erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Fläche eines jeden Bauelements durch unabhängig voneinander wirkenden Federelementen gegen eine Innenfläche des Gehäuses gedrückt ist.

Durch die unabhängig voneinander wirkenden Federelemente, welche jeweiligen Bau­ elementen zugeordnet sind, wird gewährleistet, daß jedes Bauelement, von welchem der Wärmetransport zum Gehäuse geschaffen werden soll, jeweils für sich bzw. unabhängig vom benachbarten und dem anderen Bauelementen mit seiner der Gehäusefläche ge­ genüberliegenden Fläche mit gutem Wärmekontakt ständig angedrückt wird. Ferner werden unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien, aus denen das Gehäuse und die Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, bestehen, dabei ausgeglichen. Für das insbesondere als Metallgehäuse ausgebildete Gehäuse eignet sich Aluminium als Material. Jedem Bauelement kann ein einzelnes Federelement oder es können auch mehr Federelemente, z. B. zwei oder drei Federelemente, zuge­ ordnet sein.

Ferner erreicht man insbesondere durch die mechanische Verbindung der einzelnen Federelemente zu einem Stück, insbesondere kammförmigen Stück (Federkamm) eine vereinfachte gleichzeitige Montage mehrerer Bauelemente im Gehäuse, wobei bei die­ ser Montage der erforderliche Wärmekontakt zwischen den einzelnen Bauelementen und dem Gehäuse hergestellt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Ansicht von unten ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Bau­ elementeanordnung;

Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung durch einen Teil des Ausführungsbei­ spiels der elektrischen Bauelementeanordnung in einem vormontierten Zustand;

Fig. 3 eine schnittbildliche Darstellung wie in Fig. 2 des Ausführungsbeispiels der elektrischen Bauelementeanordnung in der endgültig montierten Stellung; und

Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen von Bauelementgruppen, welche beim Ausführungsbeispiel gleichzeitig im Gehäuse montiert werden können.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Bauelementean­ ordnung beinhaltet mehrere elektrische Bauelemente 1-5, welche als Bauelemente einer Leistungselektronik ausgebildet sein können. Es handelt sich beispielsweise um Leistungstransistoren, Leistungsdioden und dergl. Die Bauelemente besitzen unter­ schiedliche Bauformen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 6 untergebracht sind. Das Gehäuse 6 besteht aus Metall, insbesondere aus Aluminium. Die Bauelemente 1 -5 sind in einer Reihe angeordnet und über Kontaktstifte 15 mit Leiterbahnen auf einer Leiterplatte 14 kontaktiert. Die Bauelemente sind in einem Aufnahmefach 11 des Ge­ häuses angeordnet. Das Gehäusefach 11 ist von zwei Innenflächen 9 und 10 begrenzt. Die Innenfläche 9 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Lei­ terplatte 14. Die Oberfläche der gegenüberliegenden Innenfläche 10 verläuft schräg bzw. konisch, so daß in Montagerichtung (in den Fig. 2 und 3 von unten nach oben) eine sich verengende Montageöffnung ergibt. Von innen nach außen gesehen erweitert der Öffnungswinkel das Aufnahmefach 11.

Bei der Montage werden die einzelnen Bauelemente 1-5 mit einer relativ großen Fläche in Berührung gebracht mit der Innenfläche 9 des Aufnahmefaches 11 im Gehäuse 6. Hierdurch wird ein großflächiger Wärmeübergang zwischen dem jeweiligen Bauelement 1-5 und dem Gehäuse 6 erreicht. Um eine ständige einen Wärmekontakt bzw. Wärme­ transport gewährleistende Berührung zwischen den Bauelementen und dem Gehäuse zu erreichen, sind Federelemente 7 vorgesehen. Mindestens jeweils zwei Federelemen­ te (s. Zuordnung der einzelnen Ausführungsformen (A) bis (D)) in Fig. 4 gewährleisten einen ausreichenden Druck auf das jeweilige Bauelement gegen die an der Innenfläche 9 des Gehäuses geschaffene Kontaktfläche. Bei der Ausführungsform (E) in Fig. 4 wirkt jeweils ein Federelement 7 auf das jeweilige Bauelement 2, 4, 5.

Wie insbesondere aus der Fig. 4 zu ersehen ist, sind die einzelnen Federelemente 7, welche die Form von Fingern bzw. Lamellen aufweisen, zu einem kammförmigen Stück (Federkamm) verbunden.

Bei einem ersten Montageschritt sind die jeweiligen Federelemente mit dem Federele­ mentteil, welches bei der endgültigen Montage gegen das jeweilige Bauelement drückt, unterhalb des jeweiligen Bauelements angeordnet, wie es die Fig. 2 zeigt. In dieser Stellung wird von den jeweiligen Federelementen auf das Bauelement eine Vorspannung ausgeübt, so daß eine Vorpositionierung des jeweiligen Bauelements im Aufnahmefach 11 des Gehäuses 6 gewährleistet wird.

Die Anordnung des Federkammes 12 mit den einzelnen Federelementen 7 in der end­ gültigen Position ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Position wird dadurch erhalten, daß auf eine jeweilige Kante 13 der beiden seitlichen im rechten Winkel abgewinkelten Seitentei­ le 17 ein Druck ausgeübt wird. Die Kanten 13 wirken somit als Schubkanten, um die Federkämme mit den einzelnen Federelementen 7 in die endgültige Montageposition zu bringen. Hierzu können Aussparungen 16 in der Leiterplatte 14 (Fig. 1) vorgesehen sein, um einen Zugriff zu den Schubkanten 13 der umgebogenen Seitenteile 17 des Fe­ derkammes 12 zu erhalten.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, können für unterschiedliche Bestückungen der Leiter­ platte 14 mit unterschiedlichen Bauelementen 1-5 einheitliche Federkämme 12 mit den einzelnen Federelementen 7 verwendet werden. Dabei sind jeweils ein oder mindestens zwei Federelemente einem jeweiligen Bauteil zugeordnet. Bei den breiter bemessenen Bauteilen, beispielsweise die mittleren Bauteile in den Anordnungen (A) und (B) und die drei Bauteile der Anordnung (D), sind dem jeweiligen Bauteil drei Federelemente zuge­ ordnet. Bei den Bauelementen mit geringerer Breite genügen zwei zugeordnete Federe­ lemente 7 oder ein Federelement, wie die Anordnung (E) zeigt.

Claims (12)

1. Elektrische Bauelementeanordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordne­ ten elektrischen Bauelementen, die an einer Leiterplatte kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche (8) eines jeden Bauelements (1-5) durch unabhängig voneinander wirkende Federelemente (7) gegen eine Innenfläche (9) des Gehäuses (6) ge­ drückt ist.

2. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf mehrere Bauelemente (1-5) gleichzeitig einwirkenden Federelemen­ te (7) mechanisch miteinander verbunden sind.

3. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch miteinander verbundenen Federelemente (7) aus einem Stück bestehen.

4. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-5) in einer Reihe angeordnet sind.

5. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Federelemente (7) bildende Stück (Federkamm 12) kammförmig ausgebildet ist.

6. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (7) an einer der Innenfläche (9), gegen welche das jeweilige Bauelement (1-5) gedrückt ist, gegenüberliegenden Innen­ fläche (10) des Gehäuses (6) abgestützt sind.

7. Elektrische Bauelementeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (10), an welcher die Federelemente (7) abgestützt sind, im Sinne eines sich erweiternden Öffnungswinkels eines Aufnahmefaches (11), in welchem die jeweiligen Bauelemente (1-5) im Gehäuse (6) angeordnet sind, konisch verläuft.

8. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (7) aus einer eine bestimmte Vorspan­ nung zwischen dem jeweiligen Bauelement (1-5) und dem Gehäuse (6) bilden­ den Stellung in eine endgültige Stellung, in welcher das jeweilige Bauelement (1-5) gegen die Innenfläche (9) des Gehäuses (6) gedrückt wird, verschiebbar sind.

9. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente Leistungsbauelemente sind und das Ge­ häuse aus Metall besteht.

10. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-5) Halbleiterbauelemente sind.

11. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (7) auf das jeweilige Bauelement (1-5) drückt.

12. Elektrische Bauelementeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Federelemente (7) auf das jeweilige Bau­ element (1-5) drückt.