Электронный блок с теплоотводом и экранированием
Владельцы патента RU 2406282:
Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") (RU)
Изобретение относится к конструктивным элементам электронных блоков, работающим в условиях значительного уровня электромагнитных помех. Электронный блок образован не менее чем двумя соединенными друг с другом электронными модулями, теплонагруженные радиоэлементы которых установлены на теплоотводящем слое печатной платы, а нетеплонагруженные радиоэлементы с другой ее стороны, причем торцы теплоотводящего слоя печатных плат выступают за ее контур и формируют трубу, а металлический корпус образован теплоотводящими слоями печатных плат электронных модулей. При этом труба из теплоотводящих слоев имеет прямоугольную форму, стенки корпуса снабжены ребрами охлаждения, а между печатной платой и ее теплоотводящим слоем имеется теплоизолирующий слой. Теплоотводящие слои печатных плат могут иметь многослойное токопроводящее покрытие. Техническим результатом является обеспечение эффективного отвода тепла и экранирование от электромагнитных полей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к конструктивным элементам электронных блоков, работающих в условиях значительного уровня электромагнитных помех. Блоки содержат электронные модули с теплонагруженными радиоэлементами, установленными на печатных платах с теплоотводящим слоем, при этом обеспечивается эффективный отвод тепла и экранирование от электромагнитных полей.
Известно техническое решение (патент РФ на полезную модель №80068 H01L 27/00, H05K 1/00, H01M 6/40, опубл.2009.01.20). Устройство содержит печатную плату с электронными компонентами, модули вторичного питания с теплоотводящими пластинами, причем модули вторичного питания присоединены через теплоотводящие пластины к стенке корпуса электронного блока. Теплоотвод осуществляется через несколько переходов: модуль вторичного питания - теплоотводящая пластина-стенка корпуса.
Недостатком данного устройства является то, что отвод тепла производится только через одну стенку корпуса блока. При этом из-за наличия теплового контакта теплоотводящей пластины со стенкой корпуса электронного блока тепловое сопротивление увеличивается, что приводит к низкой эффективности отвода тепла. К тому же, такая конструкция не обеспечивает экранирование электронных модулей от электромагнитных полей.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство (патент РФ на полезную модель №79645, F24D 5/02, опубл. 2009.01.10), которое содержит металлический корпус со съемной верхней крышкой, двумя боковыми стенками с внутренними выступами-направляющими, электронные модули, включающие в себя металлическую верхнюю планку, два боковых теплоотводящих узла с клиновыми прижимами, печатную плату с теплоотводящим слоем, причем теплоотводящий слой печатной платы модулей имеет тепловой контакт с двумя боковыми теплоотводящими узлами, внутренними выступами-направляющими боковых стенок и с корпусом блока. На внутренней поверхности верхней съемной крышки размещена теплопроводная прокладка, а на печатной плате каждого модуля под верхней металлической планкой имеется металлизированная полоска, обеспечивающая тепловой контакт теплоотводящего слоя печатной платы с верхней металлической планкой каждого модуля и через теплопроводную прокладку съемной верхней крышки с корпусом. Недостатком данного устройства является наличие клиновых прижимов, что усложняет устройство и делает его менее надежным. К тому же наличие теплового контакта нескольких электронных модулей с боковыми стенками через промежуточные радиоэлементы отрицательным образом сказывается на эффективности охлаждения. Размещение теплопроводной прокладки на внутренней поверхности верхней съемной крышки для теплового контакта с электронными модулями увеличивает тепловое сопротивление, ухудшая отвод тепла. Такая конструкция не может обеспечить эффективное экранирование от электромагнитных полей.
Техническим результатом изобретения является создание эффективного отвода тепла от электронных модулей с теплонагруженными радиоэлементами в окружающее пространство и экранирование электронных модулей от электромагнитных полей.
Технический результат достигается тем, что электронный блок с теплоотводом и экранированием содержит металлический корпус, внутри которого расположены электронные модули с радиоэлементами, содержащие печатную плату с теплоотводящим слоем, имеющим тепловой контакт с корпусом блока. Электронный блок образован не менее чем двумя соединенными друг с другом электронными модулями, теплонагруженные радиоэлементы которых установлены на теплоотводящем слое печатной платы, а нетеплонагруженные радиоэлементы - с другой ее стороны, причем торцы теплоотводящего слоя печатных плат выступают за ее контур и формируют трубу, а металлический корпус образован теплоотводящими слоями печатных плат электронных модулей.
При этом труба из теплоотводящих слоев имеет прямоугольную форму, стенки корпуса снабжены ребрами охлаждения, а между печатной платой и ее теплоотводящим слоем имеется теплоизолирующий слой. Теплоотводящие слои печатных плат могут иметь многослойное токопроводящее покрытие.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на Фиг.1, 2.
На Фиг.1 - продольное сечение электронного блока.
На Фиг.2 - электронный блок в изометрии, где:
1. корпус электронного блока;
2. электронный модуль;
3. печатная плата;
4. теплоотводящий слой печатной платы;
5. торец теплоотводящего слоя;
6. контур печатной платы;
7. стенка корпуса электронного блока;
8. теплонагруженные радиоэлементы;
9. нетеплонагруженные радиоэлементы;
10. отверстия;
11. винт;
12. ребра охлаждения;
13. крышка;
14. многослойное токопроводящее покрытие.
Электронный блок содержит металлический корпус 1 (Фиг.1), электронные модули 2, включающие печатную плату 3 с теплоотводящим слоем 4, имеющим тепловой контакт с корпусом 1 электронного блока. Торцы 5 теплоотводящего слоя 4 печатной платы 3 выступают за ее контур 6 и формируют трубу (например, прямоугольную). Не менее чем два электронных модуля 2 (на Фиг.2 изображены 3 электронных модуля) составляют электронный блок, а теплоотводящие слои 4 печатных плат 3 этих электронных модулей образуют стенки 7 металлического корпуса 1.
В электронном блоке теплонагруженные радиоэлементы 8 расположены непосредственно на теплоотводящем слое 4 печатной платы 3, а нетеплонагруженные радиоэлементы 9 - с другой ее стороны. Для электрической связи электронные модули 2 снабжены сквозными электрическими разъемами.
Между печатной платой 3 и теплоотводящим слоем 4 имеется теплоизолирующий слой (клеевой состав, компаунд, герметик и пр.) для того, чтобы обеспечить теплоизоляцию печатной платы 3 от теплоотводящего слоя 4 и защитить нетеплонагруженные радиоэлементы от нагревания.
Для соединения электронных модулей 2 стенки 7 корпуса электронного блока снабжены отверстиями 10 под крепежные радиоэлементы 11 (например, винты).
Для более эффективного отвода тепла стенки 7 корпуса могут быть снабжены ребрами 12 охлаждения. Крайние электронные модули 2 могут быть снабжены крышками 13.
Теплоотводящий слой 4 может иметь многослойное токопроводящее покрытие 14 (например, никель-медь-никель). Каждый слой покрытия служит для отражения своего диапазона электромагнитных излучений.
Проведенные испытания показали, что для состава никель-медь-никель этот диапазон составляет: напряжение радиопомех - 0,01-100 МГц, напряженность поля радиопомех - 0,01-1000 МГц.
При функционировании электронного блока тепло от теплонагруженных радиоэлементов 8 передается на теплоотводящий слой 4 печатной платы 3. Далее рассеивание теплового потока в окружающую среду происходит через все стенки 7 корпуса электронного блока. Наличие на стенках 7 корпуса ребер 12 охлаждения увеличивает рассеивающую поверхность электронного блока, что благотворным образом сказывается на эффективности отвода тепла. Наличие промежуточного слоя между печатной платой 3 и теплоотводящим слоем 4 обеспечивает теплоизоляцию нетеплонагруженных радиоэлементов 9, сохраняя их работоспособность. Многослойное токопроводящее покрытие 14 на теплоотводящем слое 4 служит для экранирования смежных электронных модулей как друг от друга, так и от других электронных блоков.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что данное техническое решение соответствует критериям изобретения, решает поставленную задачу и может быть использовано в промышленных целях для достижения заявленного результата: создания простого эффективного отвода тепла от теплонагруженных электронных модулей в окружающее пространство и экранирования электронных модулей от электромагнитных полей.
1. Электронный блок с теплоотводом и экранированием, содержащий металлический корпус, внутри которого расположены электронные модули с радиоэлементами, содержащие печатную плату с теплоотводящим слоем, имеющим тепловой контакт с корпусом блока, отличающийся тем, что он образован не менее чем двумя соединенными друг с другом электронными модулями, теплонагруженные радиоэлементы которых установлены на теплоотводящем слое печатной платы, а нетеплонагруженные радиоэлементы - с другой ее стороны, причем торцы теплоотводящего слоя печатных плат выступают за ее контур и формируют трубу, а металлический корпус образован теплоотводящими слоями печатных плат электронных модулей.
2. Электронный блок по п.1, отличающийся тем, что труба из теплоотводящих слоев имеет прямоугольную форму.
3. Электронный блок по п.2, отличающийся тем, что стенки корпуса снабжены ребрами охлаждения.
4. Электронный блок по п.3, отличающийся тем, что между печатной платой и ее теплоотводящим слоем имеется теплоизолирующий слой.
5. Электронный блок по п.4, отличающийся тем, что теплоотводящие слои печатных плат имеют многослойное токопроводящее покрытие.
