Elektronické zariadenie

Číslo patentu: 287825

Dátum: 28.10.2011

Autor: Schwarz Marcos Guilherme

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Elektronické zariadenie (1) tvorí kryt (2) zahŕňajúci uzavretú komoru (4) a dosku (3) s plošnými spojmi, pričom doska (3) s plošnými spojmi je umiestnená v komore (4), definuje rozptyľovaciu komoru (4'), doska (3) s plošnými spojmi obsahuje najmenej jedno elektronické zariadenie (5a), umiestnené v rozptyľovacej komore (4'), rozptyľovacia komora (4') obsahuje výplň (7), ktorá je v styku súčasne s elektronickým komponentom (5a), doskou (3) s plošnými spojmi a s rozptyľujúcim filtrom (10).

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky 1. 1. 2002 (13) Druh dokumentu B 5(24) Dátum nadobudnutia účinkov patentu 4. ll. 2011 (51) Int. Cl. (201 1.01) Vestník UPV SR č. 11/2011(31) Číslo prioríüiej prihlášky PI 01001151-9 HÚSK 7/00(32) Dátum podania prioritnej prihlášky 11. 1. 2001(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority BR ÚRAD r (40) Dátum zverejnenia prihlášky 2. 12. 2003 PRIEMYSELNEHO Vestník UPV SR č. 12/2003 VLASTNÍCTVA (47) Dátum sprístupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY patentu verejnosti 28. 10. 2011(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru V prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT PCT/BR 02/00005(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 002/056659(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ EMPRESA BRASILEIRA DE COMPRESSORES S.A. - EMBRACO, Joinville, SC, BR(72) Pôvodca Schwarz Marcos Guilherme, Joinville, SC, BRElektronické zariadenie (l) tvorí kryt (2) zahŕňajúci uzavre tú komoru (4) a dosku (3) s plošnými spojmi, pričom doska(3) s plošnými spojmi je umiestnená v komore (4), definuje rozptyľovaciu komoru (4), doska (3) s plošnými spojmi obsahuje najmenej jedno elektronicke zariadenie (Sa),umiestnené v rozptyľovacej komore (4), rozptyľovacia komora (4) obsahuje výplň (7), ktorá je v styku súčasne s elektronickým komponentom (Sa), doskou (3) s plošnými spojmi a s rozptyľujúcim ñltrom (10).Tento vynález sa týka elektronického zariadenia, vybaveného súčasne teplo rozptyľujúcim médiom a tepelnou izoláciou, použitého vo všeobecnosti v obvodoch ovládania motora.Pretože obvody, ktoré sa používajú na ovládanie motorov vo všeobecnosti, vrátane herrnetických kompresorov na chladenie, používajú elektronické komponenty, ktoré pri ovládání energie, dodávanej do zariadenia, vykazujú jej straty, ktoré vedú k tvorbe tepla, existujú dnes rôzne spôsoby tepelného spojenia na zabezpečenie prenosu tohto nežiaduceho tepla do okolia, čím sa vyhneme prehriatiu obvodu, ktoré spôsobuje poškodenie a/alebo skrátenie životnosti elektronických komponentov.Čím lepšie je tepelné spojenie, tým lepší je prenos tepla medzi elektronickým komponentom, v ktorom dochádza k stratám, a okolím Tak napríklad rozdiel teplôt medzi zdrojom tepla (elektronický komponent so stratami) a okolím, podelený tokom prenášaného tepla, predstavuje mieru spojenia v jednotkách stupeň Kelvina/Watt.Jeden z týchto spôsobov vytvorenia dobrého tepelného spojenia elektronického komponentu s okolím spočíva v inštalovaní kovových prvkov, tepelne spojených s elektronickým komponentom, ako sú napriklad rebrá. Tento elektronický komponent plní funkciu rozptyľovača tepla a je vybavený veľkou plochou, vystavenou okolitému vzduchu. Týmto spôsobom vytvára dobré tepelne spojenie medzi dielrni, čím významne obmedzuje vzrast teploty elektronického komponentu, ked tento uvoľňuje teplo v dôsledku J ouleovho efektu,spôsobeného stratarni.Hoci toto je veľmi účinný a široko používaný spôsob vytvárania tepelného spojenia, vyžaduje pripevňovacie prostriedky, napríklad skrutku, svorku a podobne, aby sa mohlo uskutočniť fyzické spojenie medzi elektronickým komponentom a rozptyľovačom, ktoré vyžaduje značný fyzický priestor vnútri zariadenia. Ďalšou nevýhodou tohto spôsobu je to, že vyžaduje veľa práce na namontovanie každého komponentu rozptyľovača, čo spôsobuje vysoké náklady na tento proces montáže.Ďalším spôsobom, požívaným na prenášanie tepla medzi elektronickým komponentom a okolím, sú takzvané tepelné rúrky, ktoré používajú chladiace kvapaliny, ktoré prenášajú teplo fázovou premenou. To je veľmi účinný spôsob prenosu tepla, ale vyžaduje špeciálnu konštrukciu rozptyľovača, ktorý obsahuje túto chladiacu kvapalinu, čím ho robí veľmi drahýrn. Okrem toho vyžaduj e geometrický tvar, ako aj fyzický priestor, potrebný na vzájomné zmontovanie týchto dielov.Špeciálne aplikované na hermetické kompresory existujú tiež spôsoby, ako je umiestnenie rozptyľovača tepla, spojeného s elektronickými komponentmí, do priameho styku s okolitým vzduchom. Tento spôsob vyžaduje otvor v skrinke, ktorá chráni zariadenie, čo vedie ku komplikáciám pre projektovanie, výrobu a montáž a vyžaduje účinné riešenia, aby sa zabránilo preniknutiu kvapalín do zariadenia a aby sa zaručila izolácia medzi časťami, ktoré sú elektricky spojené s obvodom a rozptyľovačom, najmä preto, lebo tento je prístupný zvonka a môže predstavovať bezpečnostné riziko.Ako je opísané v dokumente W 0 972729, je známe spojenie medzi elektronickými komponentmí a kostrou kompresora, pričom táto kostrová časť sa nachádza v blizkosti nasávacieho potrubia pre chladiaci plyn,ktoré je pri značne nízkej teplote z výstupu z odparovača. Napriek uľahčeniu prenosu tepla toto riešenie vyžaduje popri účinnej izolácii fyzický kontakt medzi elektronickými komponentmí a kostrou kornpresora, čo vyžaduje použit zariadenia, vhodné na ñxovanie, a zložité montážne riešenia.Dokument US 5 060 114 opisuje prenos tepla z elektronického zariadenia na základe efektu vodivosti. Týmto spôsobom sa tvarovateľná silikónová platňa vytvaruje tak, aby obklopila elektronické zariadenie, pričom odvádza ním vyvinuté teplo. Toto usporiadanie má nevýhodu, že rozptyľuje teplo, vytvorené zostavou elektronických komponentov, len vtedy, keď teplo už presiahlo kryt tohto zariadenia, teda silikónová platňa už nie je v priamom styku s komponentmí, ale len s krytom, ktorý ich obsahuje. Týmto spôsobom sa zvyšujú bariéry, ktoré bránia úniku tepla v styku s komponentmi.Dokument US 5 208 733 opisuje zapuzdrenie, zahmujúce rozptyľovač tepla, ktorý je držaný konštrukčným prvkom. Rozptyľovač je tvorený kovovou platňou značnej hrúbky, usporiadanou na elektronických komponentoch. Pomocou vákuového procesu sa umíestni vrstva polymémeho filmu na elektronické komponenty, ktoré sú usporiadané na doske s plošnými spojmi, ktorá je zasa pripevnená na uvedený konštrukčný prvok. Látka, pozostávajúca zo silikónu vo forme gélu, sa pridá do krytu tak, aby vyplnila priestor, ktorý je medzi kovovou platňou a komponentmí. Ale, pretože táto látka nemá charakteristiky elektrického izolantu,nepríde do priameho styku ani s elektronickými komponentmí, ani s doskou s plošnými spojmi, pričom je obmedzená obrysom, defmovaným polymérnym filmom. Táto konštrukcia vyžaduje rôzne pridružené procesy počas výroby tohto krytu, čo zvyšuje náklady na ňu v dôsledku potreby veľkého množstva súhrnnej práce.Ďalšou nevýhodou je, že okrem hrubej kovovej plame má kryt ďalšiu ochrannú vrstvu, ktorá sťažuje uvoľňovanie tepla do okolia. Aby sa táto nevýhoda obišla, sú opísané chladiaci systém a prítomnosť konektorov, čo zvyšuje náklady a fyzický priestor, ktorý zaberá lcryt.Cieľom vynálezu je vytvoriť dobré tepelné spojenie medzi elektronickými komponentmi a okolím pomocou elektronického zariadenia, ktoré má charakteristiky elektrickej izolácie, ktoré nepotrebuje otvory na prechod kovových komponentov, ktoré sú zodpovedné za odvedenie tepla do okolia.Tiež je cieľom vynálezu eliminovať nevyhnutnosť používať skrutky alebo iné prostriedky na udržiavanie elektronických komponentov v styku s rozptyľovačom tepla.Ďalším cieľom vynálezu je eliminovať nevyhnutnosť inštalovať špecifické komponenty na elektrickú izolácíu medzi napájané časti komponentov a rozptyľovač, vystavený okoliu.Ďalším cieľom vynálezu je dosiahnuť účinné a jednoduché rozptyľovanie tepla, vytvoreného v obvode,pri súčasnom Zmenšení veľkosti zariadenia, uľahčení jeho konštrukcie, vyhnutí sa potrebe mechanickej presností a znížení výrobných nákladov.Ciele tohto vynálezu sú dosiahnuté pomocou elektronického zariadenia, zahmujúceho kryt, vybavený uzavretou komorou a doskou s plošnými spojmi, ktorá je umiestnená v uvedenej komore tak, aby defmovala rozptyľovaciu komoru, pričom doska s plošnými spojmi obsahuje najmenej jeden elektronický komponent,umiestnený v rozptyľovacej komore, pričom rozptyľovacia komora obsahuje výplň, ktorá je v styku súčasne s elektronickým komponentom, doskou s plošnými spojmi a s rozptyľujúcim filmom.Prehľad obrázkov na výkresochVynález teraz podrobnejšie opíšeme s odkazom na uskutočnenie, znázomené na obrázku. Obr. 1 znázorňuje pohľad spredu v reze na elektronické zariadenie podľa tohto vynálezu.Podľa výhodného uskutočnenia a ako možno vidieť na obr. l, elektronické zariadenie l tvorí kryt g, uzavretá komora g, rozptyľovacia komora 3, doska ě s plošnými spojmi, elektronické komponenty g, x, výplň Z a rozptyľujúci film w.Kryt g je výhodne vyrobený z tuhého polymérneho materiálu a môže nadobúdať rôzne geometrické tvary. Polymérny materiál dodáva krytu g charakteristiky elektrickej izolácie.Komora i je ohraničená krytom g a predstavuje prázdny priestor, vytvorený vnútri zariadenia 1. Doska 3 s plošnými spojmi, vybavená elektronickými komponentmi ia, gb, výplň Z a rozptyľujúci film m sú vložené do komory A.Doska à s plošnými spojrni je umiestnená vnútri zariadenia l tak, aby definovala rozptyľovaciu komoru 5, ktorá zahrnuje elektronické komponenty 3, ktoré sú pridružené k prvému povrchu 2 dosky i. Doska 3 má tiež elektronické komponenty x, pridružené k jej druhému povrchu Q, protiľahlému k prvému povrchu 2.Elektronické komponenty ia sú výkonové elektronické komponenty a v dôsledku svojej charakteristiky sú zodpovedné za podstatnú časť tepla, rozptýleného v obvode. Toto teplo je výsledkom Jouleovho efektu,ktorý je tu prítomný kvôli stratáiri, existujúcim V komponentoch.Čo sa týka komponentov Ě, tieto nevykazujú žiadne straty, ktoré by boli dostatočné na vytvorenie značného množstva tepla v obvode. Tieto komponenty sú priradené k druhému povrchu Q dosky ž, protiľahlému k povrchu 2 dosky g.Rozptyľujúci film Q je umiesmený na vnútomom povrchu ldytu g a oproti prvému povrchu 2 dosky ą. Rozptyľujúci film Q výhodne pozostáva z kovového materiálu, výhodne hliníka, s malou hrúbkou, napríklad okolo 0,1 mm, a má väčšiu plochu než vyčnievajúce plochy elektronických komponentov 3, teda plocha,ktorú zaberá rozptyľujúci film, je väčšia než plocha, ktorú zaberá súčet plôch vonkajších povrchov komponentov g, keď tieto hodnoty sú projektované podľa výpočtu, na vnútornom povrch krytu g. Rozptyľujúci film lg j e zodpovedný za prenos tepla na vnútorný povrch krytu g a mal by byť samolepivého typu. V tomto prípade sa nanesie vrstva lepivého materiálu na jeden z jeho povrchov, čim sa uľahčí nanesenie a pripevnenie tohto filmu lQ na vnútomý povrch krytu g.Výplň Z je usporiadaná vnútri rozptyľovacej komory 5, súčasne je v styku obvodom elektronických komponentov x, časťami prvého povrchu 2 dosky ž, ku ktorému nie je priradený žiadny elektronický prvok,ako sú napríklad lišty alebo vodivé dráhy dosky s plošnými spojrrii, a s rozptyľovacím filmom m. Obvodykomponentov ga, ktorú sú V styku s výplňou Z, tvoria okraje alebo časti týchto komponentov 3, ktoré sú nad povrchom 2 dosky ž.Médium 7 je tvorené gélom, elastomérom alebo elektricky ízolujúcou pastou, a môže byť polyméme alebo nie, môže alebo nemusí obsahovat tepelne vodivé plnivá. Médium Z by malo byť tiež elektricky izolujúce,pretože je v priamom styku s vodivýrrii dráhami a koncovkami komponentov dosky s plošnými spojmi, kde sú prítomné napätia a dochádza k tvorbe tepla.Médium 1 má elasticitu a/alebo plasticitu dostatočnú na to, aby sa prispôsobilo zmenám v rozmeroch v dôsledku tepelnej rozťažnosti, ktorej podliehajú komponenty g, doska 3 s plošnými spojmi a kryt g. Týmto spôsobom sa zabráni výskytu trhlín alebo odpojeniu materiálu výplňového média Z od komponentov 5 a alebo vodivých dráh, odkiaľ je potrebné odvádzať teplo, ktoré by vytvorilo medzeru, vyplnenú vzduchom, čo sťažuje prechod tepla. Na druhej strane by médium 1 nemalo byť príliš tekuté, aby netieklo a aby vyplnilo požadované priestory, Ak sú prítomné tepelne vodivé výplne, tvoria ich tepelne vodivé a elektricky ízolujúce tuhé materiály vo forme práškov alebo zŕn, ako napríklad oxid hlinitý alebo oxid iného kovu. Granulácia tohto materiálu závisí len od procesu výroby plniaceho média Z a od fyzikálnej stability, požadovanej pre toto médium 1 (buď tekutej šie, alebo tuhšie). Na tento účel je výhodné použit materiál vo forme prášku.Toto médium 1 má elektricky izolačné vlastnosti, pričom veľmi účinne vedie teplo, rozptýlenć výkonovýrni elektrickými komponentrni i a ich koncovkanii, ako aj teplo, vytvorené vodívými dráhami až po rozptyľujúci film lQ. Z rozptyľujúceho filmu 10 teplo prechádza cez kryt g a potom sa prenáša do okolia.Po opisaní výhodného uskutočnenia by malo byť jasné, že rámec tohto vynálezu zahrnuje všetky možné variácie, ktoré sú obmedzené len obsahom priložených nárokov, ktoré zahrnujú možné ekvivalenty.l. Elektronické zariadenie (l) obsahujúce kryt (2) zalirnujúci uzavretú komoru (4) a dosku (3) s plošnými spojmi s vodívými dráhami, pričom doska (3) s plošnými spojmi je umiestnená v komore (4), definuje rozptyľovaciu komoru (4), ktorá je vymedzené priestorom medzi povrchom (9) dosky (3) s plošnými spojmi alcrytom (2), pričom doska (3) s plošnými spojmi obsahuje najmenej jeden elektronický komponent (Sa) umiestnený v rozptyľovacej komore (4), pričom rozptyľovacia komora (4) obsahuje tepelne vodivú výplň(7), v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že zahrnuje rozptyľujúci film (10) umiestnený na vnútornom povrchu krytu (2) V rozptyľovacej komore (4), pričom výplň (7) je v priamom styku súčasne s časťami povrchu elektronického komponentu (Sa) nachádzajúcinii sa nad povrchom (9) dosky (3) s plošnými spojmi, s povrchom (9) dosky (3) s plošnými spojrrii a s vodívými dráhami dosky (3) s plošnými spojmi, pričom výplň(7) je V priamom styku s rozptyľujúcim filmom (10) a výplň (7) pozostáva z elektricky izolujúceho média vo forme gélu, pasty alebo elastoméru.2. Zariadenie podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a tý m , že rozptyľujúci film (10) zahmuje väčšiu plochu, než je vyčnievajúca plocha elektronických komponentov (Sa).3. Zariadenie podľa nároku 2, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že rozptyľujúci film (10) pozostáva z kovového materiálu.4. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a ě u j ú c e s a t ý m , že rozptyľujúci film (10) zahrnuje lepivý materiál na prinajmenšom jednom povrchu.5. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov l až 4, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že výplň (7) je v priamom styku s koncovkami elektronického komponentu (Sa).6. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, v y z n a č u j ú c e obsahuje prisadu alebo výplň z tepelne vodivého materiálu.7. Zariadenie podľa nároku 6, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že doska (3) s plošnými spojmi obsahuje elektronické komponenty (Sa) výkonového typu, priradené k jej druhému povrchu (6), v podstate protiľahlému k prvému povrchu (9).8. Zariadenie podľa nároku 7, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že kryt (2) pozostáva z elektricky ízolujúceho materiálu.

MPK / Značky

MPK: H05K 7/20

Značky: elektronické, zariadenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-287825-elektronicke-zariadenie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Elektronické zariadenie</a>

Podobne patenty