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WO2008083999A1 - Montageanordnung zur fixierung übereinander angeordneter leiterplatten in einem gehäuse - Google Patents

Montageanordnung zur fixierung übereinander angeordneter leiterplatten in einem gehäuse Download PDF

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WO2008083999A1
WO2008083999A1 PCT/EP2008/050007 EP2008050007W WO2008083999A1 WO 2008083999 A1 WO2008083999 A1 WO 2008083999A1 EP 2008050007 W EP2008050007 W EP 2008050007W WO 2008083999 A1 WO2008083999 A1 WO 2008083999A1
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WO
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circuit boards
printed circuit
housing
mounting arrangement
circuit board
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PCT/EP2008/050007
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Stefan Peck
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1417—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack having securing means for mounting boards, plates or wiring boards
    • H05K7/142—Spacers not being card guides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards

Definitions

  • the invention relates to a mounting arrangement for a plurality of superimposed with electrical components bestuckten printed circuit boards, which are fixed in a housing assembly comprising a housing bottom and a housing cover for receiving the printed circuit boards.
  • DE 101 34 562 A1 discloses a system for the electrical contacting and mechanical fastening of printed circuit boards which comprises at least one cutting or cutting clamping element for attachment to the underside of a printed circuit board and a printed circuit board Has fastening element on the circuit board.
  • a carrier is fixed with respect to at least one conductor wire such that in the mechanical fastening of the circuit board with the carrier by means of the circuit board-side fastening element of the lead wire through the cutting or cutting-clamping element on the Bottom of the circuit board is directly contacted.
  • a disadvantage of the prior art is that permanently mounted printed circuit boards are deformed under the action of heat, whereby the electrical components on the circuit board or the electrical contacts can be damaged. Due to the non-tension-free mounting of the printed circuit board in the event of heat exposure, it is also not possible to ensure a thermally optimized structure with defined thermal exchange layers. In addition, the space on the circuit board is significantly limited by the glands.
  • the present invention has the object to provide a mounting arrangement for a plurality of u- arranged one above the other Bestuckten printed circuit boards in a Gehausean extract, which allows a stress-free mounting of the circuit boards, but defines defined Warmeubergangs Suitee and little space on the circuit board needed.
  • the mounting arrangement according to the invention for a plurality of printed circuit boards which are arranged one above the other with electrical components in a housing arrangement is characterized in that in the printed circuit boards, the housing floor and the housing cover congruently positioned through holes are arranged so that at least one fastening means, the circuit boards, the housing floor and the housing cover are fixed to each other and to each other.
  • the circuit boards which are electrically and mechanically connected, for example, by means of a press-fit sleeve, are connected in the housing cover to a cooling surface provided there.
  • the housing floor which also has a cooling surface, is placed on the upper of the two printed circuit boards.
  • a fastening means is introduced, for example in the form of a screw or plug element via an opening in the housing floor and fixed by the upper printed circuit board, the Einpresshulse and the lower circuit board on the housing cover.
  • a printed circuit board with integrally formed threaded member via a threaded bolt on the housing floor and a second printed circuit board with an-shaped threaded element is attached to the housing cover.
  • This embodiment also allows a continuous dissipation of the power loss over both housing parts. In addition, more space is also available on the circuit board for the positioning of the electrical components.
  • the height tolerances of Kuhlflachen, the boards and the threaded element are compensated by a seal.
  • the fastener can perform two functions.
  • the fastening means can on the one hand close the housing and on the other hand fix the boards in the interior of the housing.
  • the complete electrical system can be tested for its functionality even before it is mounted in the housing. This makes it easier to repair or eliminate errors during production.
  • the embodiments according to the invention offer the further advantage that the position dependency is reduced by the fact that it is possible to access the threaded bolt directly with the screwing tool.
  • the board is no longer bent by this solution during the fixing process, since the normal force of the screwing is brought directly to the threaded bolt. This prevents breakage of solder joints or electrical components.
  • the connection of the upper printed circuit board to the housing floor or the connection of the lower printed circuit board to the housing cover leads to the fact that no step-shaped arrangement of the printed circuit boards is required and thus both printed circuit boards can be made approximately the same size.
  • FIG. 1 is a sectional view of a first exemplary embodiment of an inventive mounting arrangement for fixing xing of superposed printed circuit boards in a housing;
  • FIG. 2 is a perspective view of the embodiment of the inventive mounting arrangement according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a perspective view of the embodiment of the inventive mounting arrangement according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of a second exemplary embodiment of the inventive mounting arrangement for fixing superposed printed circuit boards in a housing.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of an inventive mounting arrangement 1 for fixing superimposed printed circuit boards 2, 3 in a preferably two-part electronics housing with housing bottom 4 and housing cover 5.
  • a Einpresshulse is preferably arranged in the form of a Distanzhulse 6 .
  • the printed circuit boards 2, 3, which are connected electrically and electrically by the spacing sleeve 6, to be placed in the housing cover 5 on a cooling surface 7 arranged there.
  • the housing floor 4 is placed with a Kuhlflache 8 on the circuit board 2.
  • a fastening means 9 preferably a screw or plug-in element, is introduced through a through-hole 10 arranged in the same position in the housing floor 4, in the printed circuit boards 2, 3 and in the housing cover 5 and the fixation of these components relative to one another and to one another.
  • a seal 11 is disposed in these areas.
  • Figure 2 shows a perspective view of the exemplary embodiment of the inventive mounting arrangement of FIG. 1st
  • FIG. 3 shows a sectional illustration of a second exemplary embodiment of the mounting arrangement according to the invention for fixing xation of superimposed printed circuit boards in a housing.
  • it is provided to secure the circuit board 2 with the upper side, ie on the side to be struck with electrical components threaded element 12 via a fastening means 9 on the housing floor 4 and the circuit board 3 via a bottom side threaded member 12 and a further fastening means 9 to be attached to the housing cover 5.
  • the fastening means 9 are each introduced from the outside through a through hole 10 arranged in the same position in the printed circuit board 2 and in the housing bottom 4 or in the printed circuit board 3 and in the housing cover 5 and respectively into the threaded elements 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Montageanordnung zur Fixierung übereinander angeordneter Leiterplatten in einem Gehäuse. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montageanordnung (1) für eine Mehrzahl von übereinander angeordneten mit elektrischen Komponenten bestückten Leiterplatten (2, 3), die in einer Gehäuseanordnung aufweisend einen Gehäuseboden (4) und einen Gehäusedeckel (5) zur Aufnahme der Leiterplatten (2, 3) fixiert sind. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass in den Leiterplatten (2, 3), dem Gehäuseboden (4) und dem Gehäusedeckel (5) deckungsgleich positionierte Durchgriffslöcher (10) angeordnet sind, so dass über mindestens ein Befestigungsmittel (9) die Leiterplatten (2, 3), der Gehäuseboden (4) und der Gehäusedeckel (5) fest zueinander fixierbar sind.

Description

Beschreibung
Montageanordnung zur Fixierung übereinander angeordneter Leiterplatten in einem Gehäuse
Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung für eine Mehrzahl von übereinander angeordneten mit elektrischen Komponenten bestuckten Leiterplatten, die in einer Gehauseanordnung aufweisend einen Gehauseboden und einen Gehausedeckel zur Aufnahme der Leiterplatten fixiert sind.
Auf Grund steigender Anforderungen an die Funktionalitat von elektronischen Steuergeraten im Bereich des Motormanagements werden zunehmend Gerate mit mehreren Leiterplatten konzi- piert. Dabei treten hinsichtlich des mechanischen Designs zunehmend widersprechende Anforderungen auf. Zum einen muss die Elektronik gut gekühlt werden, wodurch nur enge und wenig variable Spalten für eine thermische Austauschschicht in Frage kommen. Zum anderen sollen die Leiterplatten mechanisch nicht verbogen werden, um Zuverlassigkeitsprobleme auf Grund gebrochener Bauelemente oder Verbindungen zwischen Bauelementen und Leiterplatten zu vermeiden. Gleichmaßige Spalten für eine thermische Austauschschicht können durch definierte Ver- schraubung der einzelnen Leiterplatten auf die Warmesenke re- alisiert werden. Dadurch wird aber relativ viel Platz auf den Leiterplatten für die Befestigungselemente verbraucht. Weiter kommt es zu layouttechnischen Einschränkungen durch die zahlreichen großen Durchbruche in den Leiterplatten. Reduziert man die Anzahl der Verbindungselemente, dann ist es unumgang- lieh, dass mit einem Verbindungselement mehrere Leiterplatten befestigt werden. Dadurch ergeben sich aber auf Grund diverser Toleranzketten unterschiedliche Spalten und damit auch eine unterschiedliche thermische Wirksamkeit.
Aus der DE 101 34 562 Al ist ein System zur elektrischen Kon- taktierung und mechanischen Befestigung von Leiterplatten bekannt, das wenigstens ein Schneid- oder Schneid-Klemmelement zur Anbringung an der Unterseite einer Leiterplatte und ein Befestigungselement an der Leiterplatte aufweist. Um eine einfache und schnelle Montage bzw. Demontage zu gewahrleisten, ist ein Trager hinsichtlich wenigstens eines Leitungsdrahts derart fixiert, dass bei der mechanischen Befestigung der Leiterplatte mit dem Trager mittels des leiterplattensei- tigen Befestigungselementes der Leitungsdraht durch das Schneid- oder Schneid-Klemmelement an der Unterseite der Leiterplatte direkt kontaktierbar ist.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass fest montierte Leiterplatten unter Wärmeeinwirkung deformiert werden, wodurch die elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte bzw. die elektrischen Kontaktierungen geschadigt werden können. Durch die nicht spannungsfreie Lagerung der Leiterplatte bei Warme- einwirkung ist es zudem nicht möglich, einen thermisch optimierten Aufbau mit definierten thermischen Austauschschichten zu gewahrleisten. Hinzu kommt, dass der Bauraum auf der Leiterplatte durch die Verschraubungen erheblich eingeschränkt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Montageanordnung für eine Mehrzahl von u- bereinander angeordneten mit elektrischen Komponenten bestuckten Leiterplatten in einer Gehauseanordnung zu schaffen, die eine spannungsfreie Lagerung der Leiterplatten ermöglicht, dabei aber definierte Warmeubergangsbereiche ausbildet und wenig Bauraum auf der Leiterplatte benotigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Montageanordnung mit dem Merk- mal des Patentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhangigen Ansprüche .
Die erfindungsgemaße Montageanordnung für eine Mehrzahl von übereinander angeordneten mit elektrischen Komponenten bestuckten Leiterplatten in einer Gehauseanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass in den Leiterplatten, dem Gehauseboden und dem Gehausedeckel deckungsgleich positionierte Durchgriffslocher angeordnet sind, so dass über mindestens ein Befestigungsmittel die Leiterplatten, der Gehauseboden und der Gehausedeckel fest zueinander und aneinander fixierbar sind. Erfindungsgemaß ist vorgesehen, dass die beispielsweise durch eine Einpresshulse vorzugsweise eine Distanzhulse elektrisch und mechanisch verbundenen Leiterplatten in den Gehausedeckel auf eine dort vorgesehene Kuhlflache eingelegt werden. Danach wird der Gehauseboden, der ebenfalls eine Kuhlflache auf- weist, auf die obere der beiden Leiterplatten gelegt. Anschließend wird ein Befestigungsmittel beispielsweise in Form eines Schraub- oder Steckelements über eine Öffnung im Gehauseboden eingeführt und durch die obere Leiterplatte, die Einpresshulse und die untere Leiterplatte am Gehausedeckel fi- xiert.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist vorgesehen, dass eine Leiterplatte mit angeformtem Gewindeelement über einen Gewindebolzen am Gehauseboden und eine zweite Leiterplatte mit an- geformtem Gewindeelement am Gehausedeckel befestigt wird. Auch diese Ausfuhrungsform ermöglicht eine kontinuierliche Abfuhrung der Verlustleistung über beide Gehauseteile. Zudem steht auch hier mehr Flache auf der Leiterplatte für die Positionierung der elektrischen Komponenten zur Verfugung.
Durch die Anbindung der oberen Leiterplatte an den Gehauseboden und durch die Anbindung der unteren Leiterplatte am Gehausedeckel lasst sich eine treppenformige Anordnung der Platinen vermeiden und somit beide Leiterplatten annähernd gleich groß gestalten. Dadurch steht mehr Platinenflache für die Platzierung elektrischer Komponenten zur Verfugung. Durch die direkte Fixierung der Einpresshulse, die in Form eines Gewindeelements ausgebildet sein kann, an eine Platine, wird kein Verbindungsrahmen für die Hülsen benotigt. Dadurch wird weiterer Platz auf der Platine für die Platzierung der elektrischen Komponenten geschaffen. Des Weiteren ist eine Abfuhrung der Verlustleistung über beide Gehauseteile möglich, wodurch die Platinen und somit Komponenten und Lotstellen bes- ser gekühlt werden. Voraussetzung dafür ist, dass auf die Platinen genügend Druck ausgeübt wird und dadurch eine optimale thermische Anbindung gewahrleistet ist.
Die Hohentoleranzen der Kuhlflachen, der Platinen und des Gewindeelements werden über eine Dichtung ausgeglichen. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass das Befestigungsmittel zwei Funktionen übernehmen kann. Das Befestigungsmittel kann einerseits das Gehäuse verschließen und andererseits die Platinen im Inneren des Gehäuses fixieren. Das komplette elektrische System lasst sich auf seine Funktionsfahigkeit testen, noch bevor es im Gehäuse montiert wird. Dadurch ist wahrend der Fertigung eine einfachere Reparatur oder Beseitigung von Fehlern möglich.
Die erfindungsgemaßen Ausfuhrungsformen bieten den weiteren Vorteil, dass die Positionsabhangigkeit dadurch verringert wird, dass hier mit dem Schraubwerkzeug direkt auf den Gewindebolzen zugegriffen werden kann. Zudem ist vorteilhaft, dass keine Schraubenzufuhrung benotigt wird. Die Platine wird durch diese Losung wahrend des Fixierungsprozesses nicht mehr verbogen, da die Normalkraft des Schraubwerkzeugs direkt auf den Gewindebolzen gebracht wird. Dadurch wird ein Brechen von Lotstellen oder elektrischen Komponenten verhindert. Die An- bindung der oberen Leiterplatte an den Gehauseboden bzw. die Anbindung der unteren Leiterplatte an den Gehausedeckel fuhrt dazu, dass keine treppenformige Anordnung der Leiterplatten benotigt wird und somit beide Leiterplatten annähernd gleich groß gestaltet werden können.
Weitere Vorteile und Ausfuhrungen der Erfindung werden anhand von Ausfuhrungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt schematisch:
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Montageanordnung zur Fi- xierung übereinander angeordneter Leiterplatten in einem Gehäuse;
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung das Ausfuhrungs- beispiel der erfindungsgemaßen Montageanordnung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Montageanordnung zur Fixierung übereinander angeordneter Leiterplatten in einem Gehäuse.
Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Montageanordnung 1 zur Fixierung übereinander angeordneter Leiterplatten 2,3 in einem vorzugsweise zweiteilig ausgebildeten Elektronikgehause mit Gehauseboden 4 und Gehausedeckel 5. Zwischen den Leiterplatten 2, 3 ist eine Einpresshulse vorzugsweise in Form einer Distanzhulse 6 angeordnet. Erfindungsgemaß ist vorgese- hen, dass die elektrisch und durch die Distanzhulse 6 mechanisch verbundenen Leiterplatten 2, 3 in den Gehausedeckel 5 auf eine dort angeordnete Kuhlflache 7 eingelegt werden. Danach wird der Gehauseboden 4 mit einer Kuhlflache 8 auf die Leiterplatte 2 gelegt. Anschließend wird ein Befestigungsmit- tel 9 vorzugsweise ein Schraub- oder Steckelement durch ein positionsgleich angeordnetes Durchgriffsloch 10 im Gehauseboden 4, in den Leiterplatten 2,3 und im Gehausedeckel 5 eingeführt und die Fixierung dieser Bauteile zueinander und aneinander vorgenommen. Um die Hohentoleranzen der Kuhlflachen 7, 8, der Leiterplatten 2, 3 und der Distanzhulse 6 auszugleichen, ist eine Dichtung 11 in diesen Bereichen angeordnet.
Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Montageanordnung gemäß Fig. 1.
Figur 3 zeigt in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Montageanordnung zur Fi- xierung übereinander angeordneter Leiterplatten in einem Gehäuse. In dieser bevorzugten Ausfuhrungsform ist vorgesehen, die Leiterplatte 2 mit oberseitig, also auf der mit elektrischen Komponenten zu bestuckenden Seite angeformtem Gewinde- element 12 über ein Befestigungsmittel 9 am Gehauseboden 4 zu befestigen und die Leiterplatte 3 über ein unterseitig angeordnetes Gewindeelement 12 und ein weiteres Befestigungsmittel 9 am Gehausedeckel 5 zu befestigen. Die Befestigungsmittel 9 werden jeweils von außen durch ein positionsgleich an- geordnetes Durchgriffsloch 10 in der Leiterplatte 2 und im Gehauseboden 4 bzw. in der Leiterplatte 3 und im Gehausedeckel 5 eingeführt und munden jeweils in die Gewindeelemente 12.

Claims

Patentansprüche
1. Montageanordnung (1) für eine Mehrzahl von übereinander angeordneten mit elektrischen Komponenten bestuckten Lei- terplatten (2,3), die in einer Gehauseanordnung aufweisend einen Gehauseboden (4) und einen Gehausedeckel (5) zur Aufnahme der Leiterplatten (2,3) fixiert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in den Leiterplatten (2,3), dem Gehauseboden (4) und dem Gehause- deckel (5) deckungsgleich positionierte Durchgriffslocher (10) angeordnet sind, so dass über mindestens ein Befestigungsmittel (9) die Leiterplatten (2,3), der Gehauseboden (4) und der Gehausedeckel (5) fest zueinander fixierbar sind.
2. Montageanordnung (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den Leiterplatten (2,3) eine Distanzhulse (6) angeordnet ist.
3. Montageanordnung (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Leiterplatten (2,3) Gewindeelemente (12) für die Befestigungsmittel (9) angeordnet sind.
4. Montageanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterplatten (2,3) das gleiche Format aufweisen.
5. Montageanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Befestigungsmittel (9) als Schraubelement ausgebildet ist.
6. Montageanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Befestigungsmittel (9) als Steckelement ausgebildet ist.
PCT/EP2008/050007 2007-01-09 2008-01-02 Montageanordnung zur fixierung übereinander angeordneter leiterplatten in einem gehäuse Ceased WO2008083999A1 (de)

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