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DE10120692A1 - Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte - Google Patents

Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte

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Abstract

Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (8; 13), insbesondere Elektrolytkondensatoren, auf einer mit zumindest zwei metallischen, durch eine vorzugsweise gut wärmeleitende Isolierschicht (4; 12) voneinander elektrisch isolierte Platten (2, 3; 11) gebildeten Leiterplatte (1; 20), die für die Anschlußstifte (6, 7) der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile (8; 20) Löcher (5) aufweist, durch die hindurch die Anschlußstifte (6, 7) gesteckt und mit der jeweils zugehörigen metallischen Platte (2, 3) elektrisch verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte.
Eine solche Montageanordnung ist aus der DE 41 07 312 A1 be­ kannt. Dort ist ein elektronisches Bauteil auf einer Leiter­ platte angeordnet, die aus einem elektrisch isolierenden Trä­ germaterial besteht, das beidseitig mit einer Kupferfolie ka­ schiert ist und an seiner dem Bauteil abgewandten Seite über eine elektrisch isolierende Klebeschicht mit einem metalli­ schen, plattenförmigen Kühlkörper verbunden ist. Zur Verbes­ serung der Wärmeleitfähigkeit ist das Trägermaterial mit Lö­ chern versehen, die mit elektrisch leitendem Material gefüllt sind und so eine bessere Wärmeleitung zwischen den beiden Kupferfolien ermöglichen.
Bei dieser bekannten Montageanordnung sind relativ viele Lö­ cher pro Bauteil durch das Trägermaterial nötig, um eine aus­ reichende Wärmeleitung durch das Trägermaterial zu erreichen. Dies erfordert einen relativ hohen Fertigungsaufwand und ist damit kostspielig. Außerdem ist ein relativ dicker elektrisch isolierender Träger erforderlich, der lediglich der mechani­ schen Stabilisierung dient jedoch keinen Beitrag zur Wärmeab­ leitung leistet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte anzugeben, die eine sehr gute Wärmeableitung ge­ währleistet und dabei einfach und damit billig herzustellen ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.
Gemäß Anspruch 1 weist die erfindungsgemäße Montageanordnung eine Leiterplatte auf, die mit wenigstens zwei metallischen Platten gebildet ist, die mittels einer elektrisch isolieren­ den, gut wärmeleitenden Schicht miteinander verbunden sind. Dabei kann in einfacher Weise die Dicke der metallischen Platten geeignet gewählt werden, um den nötigen Wärmetrans­ port zu gewährleisten. Üblicherweise wird eine der beiden me­ tallischen Platten mit dem Massepotential und die andere mit dem Versorgungsspannungspotential verbunden sein.
Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt in dem sehr nie­ derohmigen und niederinduktiven Anschluss der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile. Sowohl die Wärmeableitung als auch die Induktivität sind um so günstiger je dünner die Isolierschicht ist. Außerdem nimmt die Kapazität der beiden metallischen Platten bei einer sehr dünnen Isolierschicht ei­ nen Wert im Bereich von etwa 1 pF an, wodurch eine Filterwir­ kung bezüglich elektromagnetischer Störungen eintritt.
Die beiden Platten weisen im wesentlichen konzentrische Lö­ cher auf, durch die hindurch die Anschlußstifte von elektri­ schen und/oder elektronischen Bauteilen, insbesondere von E­ lektrolytkondensatoren, gesteckt sind. In vorteilhafter Weise weisen übereinanderliegende Löcher unterschiedliche Durchmes­ ser auf, derart, daß das Loch in der metallischen Platte, die nicht mit einem jeweiligen Anschlußstift elektrisch verbunden ist einen größeren Durchmesser hat. So kann einerseits ein Kontakt eines Anschlußstifts mit der metallischen Platte, mit der er nicht verbunden werden soll besser vermieden werden und andererseits ist die Gefahr, daß das Material, mit dem die Anschlußstifte mit den jeweiligen metallischen Platten verbunden werden, beispielsweise Lötzinn, mit der anderen Platte in Kontakt kommt, wesentlich verringert.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die Anschlußstifte un­ terschiedliche Längen auf, so daß die Anschlußstifte, die mit der dem Bauteil zugewandten metallischen Platte der Leiter­ platte verbunden sind nicht in das Loch der anderen metalli­ schen Platte hineinragen.
Um einen Kontakt des Anschlußstifts, der mit der metallischen Platte auf der dem Bauteil abgewandten Seite der Leiterplatte verbunden ist in höherem Maße auszuschließen ist dieser Anschlußstift in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung mit einer isolierenden Hülse versehen, die mit dem Bauteilgehäuse verbunden sein kann. Diese isolierende Hülse gewährleistet außerdem in vorteilhafter Weise einen Verpol­ schutz des Bauteils, was insbesondere bei Elektrolytkondensa­ toren von besonderer Bedeutung ist, da der Anschlußstift mit der Hülse nicht durch das andere Loch mit geringererem Durch­ messer passt.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Montageanordnung kann auf der dem Bauteil abgewandten Seite der Leiterplatte zur weiteren Kühlung eine weitere metallische Platte angeordnet sein, die ebenfalls mittels einer elektrisch isolierenden Schicht von der anderen metallischen Platte getrennt ist.
Die elektrisch isolierenden Schichten können beliebige Kle­ ber, insbesondere gut wärmeleitende Kleber sein. Es sind aber auch beidseitig klebenden Folien einsetzbar, da diese beson­ ders einfach zu handhaben sind.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Montageanord­ nung ist, daß sie auf ein isolierendes Trägermaterial, wie diese bei herkömmlichen Leiterplatten regelmäßig Verwendung finden, verzichtet und die Stabilität der Leiterplatte durch die relativ dicken metallischen Platten bewirkt wird, während die isolierenden Zwischenschichten lediglich die Funktion der mechanischen Verbindung erfüllen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Mon­ tageanordnung und
Fig. 2 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Mon­ tageanordnung.
Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte 1, die mit einer ersten me­ tallischen Platte 2 und einer zweiten metallischen Platte 3 gebildet ist. Die beiden metallischen Platten 2, 3 sind mit­ tels einer elektrisch isolierenden Schicht 4, die beispiels­ weise ein Kleber oder auch eine beidseitig klebende Folie sein kann, miteinander verbunden.
Die Leiterplatte 1 weist Löcher 5 auf, die auf einfache Weise wie z. B. durch Stanzen hergestellt werden können, in die die Anschlußstifte 6, 7 eines elektrischen und/oder elektroni­ schen Bauteils 8 gesteckt sind. Die Löcher können dabei be­ liegige Form haben. Die Anschlußstifte weisen im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Längen auf, so daß ein erster Anschlußstift 6 nur durch die erste metallische Platte 2 ragt, während ein zweiter Anschlußstift 7 bis in die zweite metallische Platte 3 ragt. Hierdurch wird verhindert, daß der erste Anschlußstift 6 Kontakt mit der zweiten metal­ lischen Platte 3 bekommt. Die Anschlußstifte 6, 7 sind mit den zugeordneten metallischen Platten 2, 3 elektrisch verbun­ den. Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen oder Löten erzeugt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung über ein Lötzinn 9 hergestellt.
Es ist auch möglich, bei einem Löcherpaar an jeweils einer der metallischen Platten einen Anschlußstift 15 bzw. 16 anzu­ formen, beispielsweise beim Stanzvorgang freizustanzen, und abzuwinkeln, so dass dieser Plattenanschlußstift mit dem Bau­ teilanschlußstift in einfacher Weise elektrisch verbunden werden kann. Dies ist in Fig. 1 beim linken Bauteil schema­ tisch dargestellt.
Die Bauteile 8 sind mit einem elastischen Kunststoff 10, z. B. Polyurethan, vergossen, um sie möglichst vibrationsarm zu mo­ tieren, damit in einer Verwendung vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, wo starke Vibrationen auftreten können, die Verbindungen zwischen Bauteilen und Leiterplatte nicht zer­ stört werden.
Über die beiden metallischen Platten 2, 3 werden die Bautei­ le, die insbesondere Elektrolytkondensatoren für die Verwen­ dung in einem Kraftfahrzeug sind, mit dem Versorgungsspan­ nungspotential und dem Massepotential verbunden. Die erfin­ dungsgemäße Montageanordnung verwirklicht durch den gewählten Aufbau eine besonders verlustfreie und induktionsarme Zufüh­ rung der Versorgungsenergie. Außerdem ist eine gute Wärmeab­ leitung gewährleistet, die durch Wahl der geeigneten Dicke der metallischen Platten 2, 3 eingestellt werden kann.
Für eine Anwendung bei einem integrierten Startergenerator für ein Kraftfahrzeug können bei den heute üblichen Strömen für die Dicke der metallischen Platten beispielsweise 1,5 mm und für die Dicke der isolierenden Schicht etwa 0,1 bis 0,2 mm gewählt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Auch dort ist eine erste metallische Platte 2 mit einer zweiten metallischen Platte 3 über eine isolierende Schicht 4 verbunden. In Weiterbildung der Erfindung ist dort außerdem eine weitere Metallplatte 11 mittels einer weiteren isolierenden Schicht 12 mit der zweiten metallischen Platte 3 verbunden. Diese Anordnung bildet eine Leiterplatte 20, die eine nochmals bessere Wärmeableitung ermöglicht.
Auf dieser Leiterplatte 20 ist ebenfalls ein elektrisches bzw. elektronisches Bauteil, insbesondere ein Elektrolytkondensator 13 angeordnet, dessen Anschlußstifte in gleicher Weise wie in Fig. 1 dargestellt mit der ersten metallischen Platte 2 und der zweiten metallischen Platte 3 verbunden sind.
In erfindungsgemäßer Weise weisen die metallischen Platten 2, 3 Löcher mit unterschiedlichen Durchmessern auf und zwar der­ art, daß bei zwei übereinander liegenden Löchern dasjenige, das nicht der Verbindung mit einem Anschlußstift dient, einen größeren Durchmesser hat.
Der Anschlußstift 7 der mit der zweiten metallischen Platte 3 verbunden ist, also der metallischen Platte, die in der Mitte der Leiterplatte 20 ist, ist mit einer isolierenden Hülse 14 versehen, deren Durchmesser so bemessen ist, daß sie in das Loch mit größerem Durchmesser paßt, jedoch nicht in das Loch mit kleinerem Durchmesser. Hierdurch wird auf einfache Weise ein Verpolschutz für das Bauteil erreicht, was insbesondere bei Elektrolytkondensatoren von Bedeutung ist, da somit auf den sonst üblichen dritten Anschlußstift, nämlich einen zwei­ ten Anschlußstift für Masse, verzichtet werden kann, was au­ ßerdem zu einer Reduzierung der Induktivität führt. Es hat auch den Vorteil, daß weniger Löcher in der Leiterplatte 20 erforderlich sind.
Die isolierende Hülse 14 dient aber auch der Isolation des Anschlußstifts gegen die erste metallische Platte 2, durch die er hindurchgesteckt werden muß. Durch die erfindungsgemä­ ße Ausbildung des elektrischen bzw. elektronischen Bauteils 13 werden also zwei Erfordernisse der Montageanordnung er­ füllt.
Die erfindungsgemäße Montageanordnung kann auf einfache Weise hergestellt werden und hat verbesserte mechanische und elekt­ rische Eigenschaften und ist somit besonders gut für den Ein­ satz in Kraftfahrzeugen geeignet.

Claims (6)

1. Montageanordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (8; 13), insbesondere Elektrolytkondensatoren, auf einer mit zumindest zwei metallischen, durch eine vorzugswei­ se gut wärmeleitende Isolierschicht (4; 112) voneinander e­ lektrisch isolierte Platten (2, 3; 11) gebildeten Leiterplat­ te (1; 20), die für die Anschlußstifte (6, 7) der elektri­ schen und/oder elektronischen Bauteile (8; 20) Löcher (5) aufweist, durch die hindurch die Anschlußstifte (6, 7) ge­ steckt und mit der jeweils zugehörigen metallischen Platte (2, 3) elektrisch verbunden sind.
2. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (20) zur Kühlung eine weitere Metall­ platte (11) aufweist, die über eine weitere Isolierschicht (12) mit der Seite der Leiterplatte (20) verbunden ist, auf der das Bauteil (13) nicht angeordnet ist.
3. Montageanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung mit den Anschlußstiften (6, 7) der elektrischen und/oder elektroni­ schen Bauteile (8, 13) vorgesehenen metallischen Platten (2, 3) Löcher (5) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, derart, daß bei zwei übereinanderliegenden Löchern das Loch, das nicht mit dem Anschlußstift (2, 2) verbunden ist, einen größeren Durchmesser hat.
4. Montageanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierschicht (4, 12) mit einer zweiseitig klebenden Folie gebildet ist.
5. Montageanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (6, 7) der e­ lektrischen und/oder elektronischen Bauteile (8, 13) unter­ schiedliche Längen haben.
6. Montageanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschlußstifte (7) der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile (13) an seinem dem Bauteil (13) zugewandten Ende mit einer isolierenden Hül­ se (14) versehen ist.
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