EP-4739015-A1 - PRESSURE PIECE

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckstück (115) für eine Steuervorrichtung (111) für eine mobile Werkzeugmaschine (100) zum Andrücken einer bestückten Leiterplatte (117) an eine Wärmeleitschicht (119), enthaltend einen Boden (136) und zumindest zwei Rippen (123, 127, 129), welche von dem Boden (136) vorstehen, wobei zwischen den Rippen (123, 127, 129) zumindest ein Strömungskanal (133) von zumindest einem Einströmfenster (130) zu zumindest einem Ausströmfenster (131) gebildet ist, welcher zum Leiten eines Vergussmassestroms von dem Einströmfenster (130) um zumindest ein in den Strömungskanal (133) hineinragendes Bauelement (118, 124, 125) herum zu dem Ausströmfenster (131) konfiguriert ist.

Inventors

• ZACHER, MARTIN
• SCHNEIDER, MARKUS
• Ullrich, Benjamin

Assignees

• Hilti Aktiengesellschaft

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241105

Claims (15)

1. Druckstück (115) für eine Steuervorrichtung (111) für eine mobile Werkzeugmaschine (100) zum Andrücken einer bestückten Leiterplatte (117) an eine Wärmeleitschicht (119), enthaltend einen Boden (136) und zumindest zwei Rippen (123, 127, 129), welche von dem Boden (136) vorstehen, wobei zwischen den Rippen (123, 127, 129) zumindest ein Strömungskanal (133) von zumindest einem Einströmfenster (130) zu zumindest einem Ausströmfenster (131) gebildet ist, welcher zum Leiten eines Vergussmassestroms von dem Einströmfenster (130) um zumindest ein in den Strömungskanal (133) hineinragendes Bauelement (118, 124, 125) herum zu dem Ausströmfenster (131) konfiguriert ist.
2. Druckstück nach Anspruch 1, wobei das Druckstück (115) aus einem dauerhaft elastischen Material, insbesondere aus Silikon, gefertigt ist.
3. Druckstück nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine innere Rippe (129) von zumindest einem Strömungskanal (133) umgeben ist.
4. Druckstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest eine Rippe (129) in einem eine Tasche ausbildenden Bereich durch ein Fenster (132) unterbrochen ist.
5. Steuervorrichtung (111) für eine mobile Werkzeugmaschine (100), enthaltend eine mit Bauelementen (118, 124, 125) bestückte Leiterplatte (117), eine Wärmeleitschicht (119) und ein Druckstück (115), welches einen Boden (136) und mehrere Rippen (123, 127, 129) hat, welche von dem Boden (136) vorstehen, wobei das Druckstück (115) angeordnet ist, sodass die Rippen (123, 127, 129) die Leiterplatte (117) gegen die Wärmeleitschicht (119) drücken, und wobei die Rippen (123, 127, 129) zumindest einen Strömungskanal (133) für einen Vergussmassenstrom von zumindest einem Einströmfenster (130) zu zumindest einem Ausströmfenster (131) bilden, und wobei Bauelemente (118, 124, 125) von der Leiterplatte (117) in den Strömungskanal (133) hineinragen.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Druckstück (115) aus einem dauerhaft elastischen Material, beispielsweise aus Silikon, gefertigt ist, und/oder wobei zumindest eine innere Rippe (129) des Druckstücks von zumindest einem Strömungskanal (133) umgeben ist, und/oder wobei zumindest eine Rippe (129) in einem eine Tasche ausbildenden Bereich durch ein Fenster (132) unterbrochen ist.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Leiterplatte (117) mit Leistungselektronikbauelementen (124, 125) bestückt ist, wobei zumindest ein Teil der Leistungselektronikbauelemente (124, 125) zumindest ein Teil der in den Strömungskanal (133) hineinragende Bauelemente (118) ist, wobei die Leistungselektronikbauelemente (124, 125) beispielsweise gewählt sind aus: Feldeffekttransistoren, MOSFETs (124), Leistungstransistoren, Pulsdauermodulatoren, Gleichstrom-Wechselstrom-Umrichtern, Nebenschlusswiderständen und/oder Shunts (125).
8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die in den Strömungskanal (133) hineinragenden Bauelemente (118, 124, 125) jeweils in einem Strömungspfad (134) zwischen zwei Fenstern (130, 131, 132) angeordnet sind.
9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der zumindest eine Strömungskanal (133) mit einer Vergussmasse (116) vergossen ist.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Vergussmasse (116) als thermischer Puffer konfiguriert ist.
11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Steuervorrichtung (111) einen Schichtaufbau in der folgenden Reihenfolge hat: ein Gehäuse (114), das Druckstück (115), die bestückte Leiterplatte (117), die Wärmeleitschicht (119) und ein Kühler (120).
12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Leiterplatte (117) zwischen dem Druckstück (115) und der Wärmeleitschicht (119) schwimmend gelagert ist.
13. Mobile Werkzeugmaschine (100), enthaltend eine Steuervorrichtung (111) nach einem der Ansprüche 5 bis 12.
14. Verfahren (M10) zum Herstellen einer Steuervorrichtung (111) für eine mobile Werkzeugmaschine (100), enthaltend die Schritte: Bereitstellen (S11) einer bestückten Leiterplatte (117) und eines Druckstücks (115), wobei das Druckstück (115) einen Boden (136) und mehrere Rippen (123, 127, 129) hat, welche von dem Boden (136) vorstehen und konfiguriert sind, um an die Leiterplatte (117) anzuliegen, und wobei die Rippen (123, 127, 129) zumindest einen Strömungskanal (133) für einen Vergussmassenstrom von zumindest einem Einströmfenster (130) zu zumindest einem Ausströmfenster (131) bilden, Ausrichten (S12) der Leiterplatte (117) zu dem Druckstück (115), sodass Bauelemente (118, 124, 125) der Leiterplatte (117) in den Strömungskanal (133) hineinragen, und Einleiten (S13) einer Vergussmasse in den Strömungskanal (133).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine vorbestimmte Menge an Vergussmasse mittels einer Dosiereinrichtung in den Strömungskanal (133) eingeleitet (S13) wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckstück für eine Steuervorrichtung für eine mobile Werkzeugmaschine zum Andrücken einer bestückten Leiterplatte an eine Wärmeleitschicht. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für eine mobile Werkzeugmaschine, eine mobile Werkzeugmaschine mit einer solchen Steuervorrichtung, und ein Verfahren zum Herstellen einer Steuervorrichtung. Eine Leiterplatte einer Steuervorrichtung einer mobilen Werkzeugmaschine trägt Bauelemente, wie beispielsweise Leistungsbauelemente, die in einem Betrieb der mobilen Werkzeugmaschine Wärme entwickeln können. Um diese Wärme im Betrieb abzuführen, kontaktiert die Leiterplatte einen Kühler meist über eine zwischengeschaltete Wärmeleitschicht. Zum Sicherstellen eines gewissen Mindest-Wärmeübergangs wird die Leiterplatte mittels eines Druckstücks an die Wärmeleitschicht angedrückt. Üblicherweise stehen die Bauelemente von einer von dem Kühler abgewandten Seite der Leiterplatte vor. Die Leiterplatte und die Bauelemente werden häufig mit einer Vergussmasse vergossen, um einen Halt der Bauelemente an der Leiterplatte über eine typische Lebensdauer einer mobilen Werkzeugmaschine sicherzustellen. Dabei kann es in dem beengten Raum zwischen dem Druckstück und der Leiterplatte um die Bauelemente herum zu Lufteinschlüssen kommen. Solche Lufteinschlüsse reduzieren eine Befestigungswirkung der Vergussmasse. Wenn ein Lufteinschluss zu einem Rand der Vergussmasse offen ist, können Verschmutzungen, wie Stäube oder Schmierstoffe, in Kontakt mit der Leiterplatte oder deren Bauelementen kommen mit möglichen Folgen wie mechanischem Verschleiß, Kurzschlüssen oder unerwünschten chemischen Reaktionen. Außerdem verschlechtern Lufteinschlüsse einen Wärmeübergang, der stattdessen über die Vergussmasse erfolgen könnte. Beispielsweise beträgt ein Wärmeleitkoeffizient von Luft etwa 0,0206 W/mK, wohingegen ein Wärmeleitkoeffizient von Epoxidharz ohne Zuschlagstoffe etwa 0,60 W/mK beträgt. Übliche Methoden zum Verringern von Lufteinschlüssen in Vergussmassen haben jeweils eigene Nachteile. Beispielsweise kann ein Vibrieren zu einem - durch die Vergussmasse eigentlich zu verhindernden - Lockern von Bauelementen führen. Beispielsweise kann ein Verdünnen von Vergussmasse zu einem Verlängern einer Dauer bis zu einem nächsten Fertigungsschritt führen (bspw. verlängerte Dauer bis zu einem Aushärten). Beispielsweise kann ein Erwärmen zu einer - durch das Entfernen der Lufteinschlüsse eigentlich zu verhindernden - thermischen Belastung/Schädigung der Bauelemente führen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Mittel zum Verbessern einer Steuervorrichtung für eine mobile Werkzeugmaschine, insbesondere zum Reduzieren von Lufteinschlüssen während eines Vergießens, bereitzustellen. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Demgemäß wird ein Druckstück für eine Steuervorrichtung für eine mobile Werkzeugmaschine vorgeschlagen, welches geeignet und/oder vorgesehen ist zum Andrücken einer bestückten Leiterplatte an eine Wärmeleitschicht. Das Druckstück hat einen Boden bzw. Bodenabschnitt und zumindest zwei Rippen bzw. Rippenabschnitte, welche von dem Boden vorstehen. Zwischen den zumindest zwei Rippen ist zumindest ein Strömungskanal von einem Einströmfenster zu einem Ausströmfenster gebildet. Der Strömungskanal ist zum Leiten eines Vergussmassestroms von dem zumindest einen Einströmfenster um zumindest ein in den Strömungskanal hineinragendes Bauelement herum zu dem Ausströmfenster konfiguriert und/oder vorbereitet. Indem das Druckstück zumindest einen Strömungskanal oder zumindest einen Strömungskanal mit mehreren Kanalabschnitten hat, wird eine Umströmung von in den Strömungskanal hineinragenden bzw. eingreifenden Bauelementen einer an das Druckstück anliegenden/angedrückten bestückten Leiterplatte durch eine Vergussmasse während eines Vergießens erreicht. Indem die Rippen den Vergussmassestroms zu dem Auslassfenster leiten, werden Lufteinschlüsse signifikant verringert, sodass sich im Ergebnis ein besserer Halt der Bauelemente und eine verbesserte Wärmeleitung von dem jeweiligen Bauelement weg ergeben. Man kann sagen, dass die Leiterplatte mit Bauelementen bestückt ist, und dass der Strömungskanal zum Leiten eines Vergussmassestroms von dem zumindest einen Einströmfenster um zumindest ein von der Leiterplatte in den Strömungskanal hineinragendes Bauelement herum zu dem Ausströmfenster konfiguriert und/oder vorbereitet ist. Man kann auch sagen, dass der Strömungskanal konfiguriert ist, um in einem Zustand, wenn eine Leiterplatte auf die Rippen aufliegt, einen Vergussmassestrom von dem Strömungskanaleinlass um von der Leiterplatte in den Strömungskanaleinlass hineinragende Bauelemente der Leiterplatter herum zu dem Strömungskanalauslass zu leiten. Man kann sagen, dass es sich um ein Druckstück zum Andrücken einer bestückten Leiterplatte an eine Wärmeleitschicht zum Sicherstellen eines Wärmeübergangs von der Leiterplatte in die Wärmeleits