BR102013011433A2 - HEAT DISSIPATION SYSTEM FOR PRINTED CIRCUIT BOARD - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE DISSIPAÇÃO DE CALOR PARA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO A presente invenção está relacionada a um sistema de dissipação de calor para placa de circuito impresso (2) que compreende pelo menos uma aleta (1) dissipadora de calor para um elemento gerador de calor (3), em que a pelo menos uma aleta (1) é fixada diretamente na placa de circuito impresso (2)HEAT DISSIPATION SYSTEM FOR PRINTED WIRING BOARD The present invention relates to a heat dissipation system for printed circuit board (2) comprising at least one fin (1) heat sink for a heat generating element (3 ), in which at least one fin (1) is attached directly to the printed circuit board (2)

Description

“SISTEMA DE DISSIPAÇÃO DE CALOR PARA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO” CAMPO TÉCNICO A presente invenção está relacionada a placas de circuito impresso. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada a sistemas de dissipação de calor de placas de circuito impresso.TECHNICAL FIELD The present invention relates to printed circuit boards. More specifically, the present invention relates to printed circuit board heat dissipation systems.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICADESCRIPTION OF TECHNICAL STATE

Placas de circuito impresso (PCI) são elementos largamente utilizados na indústria eletrônica. Esses elementos possibilitam que complexos sistemas eletrônicos sejam montados em espaços físicos cada vez menores, diminuindo o tamanho final dos produtos e permitindo avanços tecnológicos cada vez maiores. A diminuição do tamanho desses sistemas faz com que os componentes eletrônicos montados sobre a PCI também sejam alocados em espaços pequenos e fiquem muito próximos uns dos outros.Printed circuit boards (PCI) are elements widely used in the electronics industry. These elements enable complex electronic systems to be assembled into shrinking physical spaces, shrinking the final size of products and enabling ever-increasing technological advances. Decreasing the size of these systems means that PCI-mounted electronics are also placed in small spaces and very close to each other.

Esses componentes, quando em funcionamento, têm sua temperatura elevada, como todo componente eletrônico. Entretanto, devido à redução espacial, os mesmos não conseguem trocar calor com meio, de forma a reduzir sua temperatura, e podem comprometer o funcionamento do sistema, até danifica-lo ou danificar ao próprio componente eletrônico.These components, when in operation, have their high temperature, like every electronic component. However, due to space reduction, they cannot exchange heat with medium in order to reduce its temperature, and can compromise the system's operation, even damaging it or damaging the electronics itself.

De modo a sanar esse problema e dissipar o calor gerado nesses componentes, é conhecido do estado da técnica o uso de dissipadores de calor. Diversos tipos de dissipadores de calor para placas de circuito impressos (PCI) são conhecidos do estado da técnica. Esses dissipadores são fixados, de diversas formas, diretamente nos componentes eletrônicos geradores de calor, e possuem um formato tal que sua área em contato com ar é maior do que a área do componente eletrônico em contato com o ar.In order to remedy this problem and dissipate the heat generated in these components, it is known in the art to use heat sinks. Several types of printed circuit board (PCI) heatsinks are known in the art. These heatsinks are fixed in various ways directly to the heat-generating electronics, and have a shape such that their area in contact with air is larger than the area of the electronics in contact with air.

Esses dissipadores possuem diversas aletas, dispostas de formas variadas, e são fixados à PCI ou ao componente eletrônico em processos específicos adicionais. Em outras palavras, durante a montagem dos componentes na PCI, se faz necessário um procedimento adicional específico para a colocação dos dissipadores de calor.These heatsinks have various fins, arranged in various shapes, and are attached to the PCI or electronics in additional specific processes. In other words, when mounting components on the PCI, a specific additional procedure for placing the heatsinks is required.

Os documentos DE 4104888, TW 1326578 e US 5883782 são exemplos de dissipadores de calor para PC Is, conhecidos no estado da técnica, que fazem uso de processos específicos para sua fixação. Esses processos demandam tempo de montagem e equipamentos específicos para essa função, o que eleva o custo de produção. Desta forma, o procedimento de colocação dos mesmos na PCI é muito oneroso.DE 4104888, TW 1326578 and US 5883782 are examples of PC Is heat sinks known in the art which make use of specific fastening processes. These processes require assembly time and equipment specific to this function, which increases the cost of production. Thus, the procedure for placing them in the PCI is very costly.

OBJETIVOS DA PRESENTE INVENÇÃO O objetivo da presente invenção é solucionar o problema técnico identificado acima. Assim sendo, o objetivo da presente invenção é prover um sistema de dissipação de calor de PCI que seja de rápida instalação, a custo baixo, sem a adição de procedimentos específicos para esse fim e que não seja fixado diretamente no elemento gerador de calor.OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the technical problem identified above. Accordingly, the object of the present invention is to provide a fast, inexpensive, low-cost PCI heat dissipation system without the addition of specific procedures for this purpose and not directly attached to the heat generating element.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

De forma a alcançar os objetivos acima, o sistema de dissipação de calor para placa de circuito impresso da presente invenção compreende pelo menos uma aleta dissipadora de calor para um elemento gerador de calor, em que a pelo menos uma aleta é fixada diretamente na placa de circuito impresso.In order to achieve the above objectives, the printed circuit board heat dissipation system of the present invention comprises at least one heat dissipating fin for a heat generating element, wherein the at least one fin is fixed directly to the heat exchanger plate. printed circuit.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A vantagem acima e outras adicionais ficarão mais claras para os versados na técnica a partir da descrição abaixo e das figuras anexas, as quais: - a figura 1 ilustra um sistema de dissipação de calor de acordo com uma configuração opcional da presente invenção; - a figura 2 ilustra uma vista inferior do sistema de dissipação de calor ilustrado na figura 1.DESCRIPTION OF THE FIGURES The above and additional advantages will be more apparent to those skilled in the art from the description below and the accompanying figures, which: Figure 1 illustrates a heat dissipation system according to an optional embodiment of the present invention. ; Figure 2 shows a bottom view of the heat dissipation system shown in Figure 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais e alternativas da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares. O sistema de dissipação de calor para placa de circuito impresso (PCI) da presente invenção compreende um conjunto de aletas, dispostas lado a lado, fixadas diretamente na PCI, sem contato direto com o elemento gerador de calor, entretanto próximas o suficiente do mesmo, para auxiliar a dissipação do calor gerado. Desse modo, o calor gerado em um elemento gerador de calor é transferido para as aletas mais próximas ao elemento, dessas aletas para as próximas, e assim por diante. Cada uma das aletas dissipa parte do calor para o meio (ar), auxiliando na dissipação do calor gerado. O método de inserção dessas aletas é o mesmo utilizado na inserção de terminais em uma PCI, deste modo, as aletas são inseridas sem a necessidade de um procedimento adicional e sem a necessidade da utilização de tecnologia específica para tal, podendo ser inseridas com o mesmo maquinário e ao mesmo tempo dos terminais, reduzindo o tempo de montagem e o custo final do produto.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description will depart from preferred and alternative embodiments of the invention. As will be apparent to any person skilled in the art, however, the invention is not limited to such particular embodiments. The printed circuit board (PCI) heat dissipation system of the present invention comprises a set of side-by-side fins attached directly to the PCI without direct contact with the heat generating element, but close enough thereto, to help dissipate the heat generated. In this way, the heat generated in a heat generating element is transferred to the fins closest to the element, from these fins to the next, and so on. Each of the fins dissipates part of the heat to the middle (air), helping to dissipate the heat generated. The method of insertion of these fins is the same as that used to insert terminals in a PCI, thus, the fins are inserted without the need for an additional procedure and without the use of specific technology for this, and can be inserted with the same. at the same time as the terminals, reducing assembly time and final product cost.

De acordo com a configuração preferencial da presente invenção, as aletas do sistema de dissipação de calor são inseridas sem folga em uma cavidade pré-existente na PCI e, posteriormente, soldadas por um processo de refusão. Entretanto, em configurações alternativas, o reforço da fixação das aletas nos orifícios é feito com o uso de qualquer tipo de resina adesiva, cola, ou outros meios conhecidos do estado da técnica. Ainda alternativamente, a pressão exercida pelo encaixe justo é suficiente para fixar as aletas nos orifícios, nesses casos, não se faz necessário o uso de nenhum meio adicional, como solda, para a fixação das mesmas.In accordance with the preferred embodiment of the present invention, the heat dissipating system fins are inserted loosely into a pre-existing cavity in the PCI and subsequently welded by a reflow process. However, in alternative embodiments, the securing of the fins to the holes is reinforced using any type of adhesive resin, glue, or other means known in the art. Alternatively, the pressure exerted by the tight fit is sufficient to secure the fins to the holes, in which case no additional means such as soldering is required for fixing them.

Opcionalmente, as aletas podem ser fixadas à PCI de diversas formas, como soldagem direta, encaixe em saliências específicas para tal, em cavidades, ou outros meios conhecidos no estado da técnica, ou até uma combinação desses meios.Optionally, the fins may be attached to the PCI in a variety of ways, such as direct welding, snapping into specific bosses, cavities, or other means known in the art, or even a combination of such means.

As aletas são dispostas o mais próximo possível do elemento gerador de calor de modo a otimizar a transferência de calor. Entretanto, preferencialmente, é evitado o contato entre as aletas e o elemento gerador de calor para eliminar o risco de danos ao elemento, além de facilitar a montagem do sistema de dissipação. Em uma configuração que apresentou ótimos resultados de dissipação, as aletas foram dispostas à lmm do elemento gerador de calor e a distância adotada entre as aletas também foi de 1 mm. No entanto elementos são aproximados ou distanciados de acordo com a necessidade e/ou disponibilidade construtiva. O número de aletas utilizadas pode variar de acordo com a necessidade específica de cada caso. Para elementos que exigem a dissipação de pouca energia térmica o uso de apenas uma aleta é suficiente. Para elementos que geram maior quantidade de calor, se faz necessário o uso de mais aletas, podendo ser utilizadas uma pluralidade de aletas.The fins are arranged as close as possible to the heat generating element to optimize heat transfer. Preferably, however, contact between the fins and the heat generating element is avoided to eliminate the risk of damage to the element and to facilitate the assembly of the dissipation system. In a configuration that presented excellent dissipation results, the fins were arranged at 1 mm of the heat generating element and the distance adopted between the fins was also 1 mm. However elements are approximated or distanced according to the necessity and / or constructive availability. The number of fins used may vary according to the specific need of each case. For elements that require low thermal energy dissipation the use of only one fin is sufficient. For elements that generate more heat, more fins are required and a plurality of fins may be used.

Em sua configuração preferencial, as aletas possuem formato substancialmente retangular, entretanto, outros formatos de aletas podem ser utilizados, inclusive formatos não planos. A figura 1 ilustra uma configuração opcional da presente invenção que compreende três aletas 1 inseridas em uma PCI 2 próxima de um elemento 3 gerador de calor. Observa-se que as aletas 1 compreendem opcionalmente um formato de paralelepípedo, o que confere à configuração uma grande área de superfície em contato com o ar, aumentando a troca de calor entre a aleta 1 e o meio (ar). Em configurações alternativas, a aleta 1 pode ser de outro formato que se deseje, e pode possuir elementos adicionais que auxiliem a dissipação do calor, tais como micro aletas, saliências, orifícios 13 ou qualquer tipo de irregularidades em sua superfície que aumentem a superfície da aleta em contato com o ar, e , consequentemente, aumentem a eficiência da troca de calor das aletas com o meio.In their preferred configuration, the fins are substantially rectangular in shape, however, other fin shapes may be used, including non-flat shapes. Figure 1 illustrates an optional embodiment of the present invention comprising three fins 1 inserted into a PCI 2 near a heat generating element 3. It is noted that the fins 1 optionally comprise a parallelepiped shape, which gives the configuration a large surface area in contact with air, increasing the heat exchange between the fin 1 and the medium (air). In alternative embodiments, the fin 1 may be of any desired shape, and may have additional heat dissipating aids such as micro fins, protrusions, holes 13 or any irregularities on its surface which increase the surface of the fin. in contact with air, and thereby increase the efficiency of heat exchange of the fins with the medium.

Ainda na figura 1, observa-se que, a fim de se reduzir as dimensões dos orifícios 22 na PCI, as aletas 1 compreendem opcionalmente prolongamentos 12 em sua porção inferior que se encaixam em orifícios 22, opcionalmente circulares na PCI. Posteriormente, esses prolongamentos são opcionalmente soldados ao orifício, de modo a serem fixados à PCI 2. Nesses casos, o processo de soldagem preferencialmente escolhido é o processo de refusão. Como já mencionado, outros métodos de fixação são também utilizados em configurações alternativas da presente invenção. A figura 2 ilustra uma vista inferior da configuração ilustrada na figura 1 em que é possível notar, mais claramente, que os prolongamentos 12 das aletas são inseridos, sem folga, em orifícios 22 na PCI 2. Opcionalmente, a seção transversal dos prolongamentos 12 é de formato retangular, entretanto, outros formatos podem ser adotados, como o oval ou o redondo, por exemplo. Ainda, pode-se fazer uso de quantos prolongamentos 12 se julgar necessário para fixar as aletas 1 nos orifícios 22 da PCI 2, sendo necessário pelo menos um prolongamento 12 para cada aleta 1. Posteriormente à inserção das aletas 1 nos orifícios 22, como já citado, as mesmas são soldadas, preferencialmente pelo processo de refusão.Still in Figure 1, it is noted that in order to reduce the dimensions of the holes 22 in the PCI, the fins 1 optionally comprise extensions 12 in their lower portion that fit into holes, optionally circular in the PCI. Thereafter, these extensions are optionally welded to the hole to be secured to PCI 2. In such cases, the preferred welding process is the reflow process. As already mentioned, other fastening methods are also used in alternative embodiments of the present invention. Figure 2 illustrates a bottom view of the configuration shown in Figure 1 in which it is more clearly noted that the fins extensions 12 are inserted, without play, into holes 22 in the PCI 2. Optionally, the cross section of the extensions 12 is Rectangular shaped, however, other shapes can be adopted, such as oval or round, for example. In addition, as many extensions 12 may be deemed necessary to secure the fins 1 to the holes 22 of the PCI 2, at least one extension 12 is required for each fin 1. After insertion of the fins 1 in the holes 22, as already mentioned, they are welded, preferably by the reflow process.

As aletas 1 do sistema de dissipação da presente invenção são fabricadas em material de alta condutividade térmica para otimizar a dissipação de calor, preferencialmente o material escolhido é cobre estanhado, o qual apresenta ótimas propriedades dissipatívas. Outros materiais podem ser alternativamente utilizados, como alumínio por exemplo.The fins 1 of the dissipation system of the present invention are made of high thermal conductivity material to optimize heat dissipation, preferably the material chosen is tinned copper which has excellent dissipative properties. Other materials may alternatively be used, such as aluminum for example.

Vale ressaltar que, nessa configuração opcional, a fixação das aletas na PCI 2 é feita, sem contato direto entre as aletas 1 e o elemento gerador de calor 3, pelo ar. Desse modo, elimina-se o risco de danos ao elemento 3 no momento da inserção das aletas 1.It is noteworthy that, in this optional configuration, the fins are fixed to the PCI 2 without direct contact between the fins 1 and the heat generating element 3 by air. This eliminates the risk of damage to element 3 at the time of insertion of the fins 1.

Claims (18)

1. Sistema de dissipação de calor para placa de circuito impresso (2) compreendendo pelo menos uma aleta (1) dissipadora de calor para um elemento gerador de calor (3), o sistema sendo caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é fixada diretamente na placa de circuito impresso (2).1. Printed circuit board heat dissipation system (2) comprising at least one heat dissipating fin (1) for a heat generating element (3), the system being characterized by the fact that the at least one fin (1) 1) is fixed directly to the printed circuit board (2). 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é fixada na superfície da placa de circuito impresso (2).System according to Claim 1, characterized in that the at least one flap (1) is fixed to the surface of the printed circuit board (2). 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é fixada em pelo menos uma saliência na placa de circuito impresso (2).System according to claim 1, characterized in that the at least one flap (1) is fixed to at least one protrusion on the printed circuit board (2). 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é inserida com interferência em pelo menos um orifício na placa de circuito impresso (2).System according to Claim 1, characterized in that the at least one flap (1) is interferenceably inserted into at least one hole in the printed circuit board (2). 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é adicionalmente soldada no interior do pelo menos um orifício na placa de circuito impresso (2).System according to claim 4, characterized in that the at least one flap (1) is additionally welded within the at least one hole in the printed circuit board (2). 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta compreende pelo menos um prolongamento (12) em sua porção inferior e o pelo menos um prolongamento (13) sendo inserido com interferência em pelo menos um orifício (22) na placa de circuito impresso (2).System according to Claim 1, characterized in that the at least one flap comprises at least one extension (12) in its lower portion and the at least one extension (13) being interference interferenceably inserted in at least one. hole (22) in the printed circuit board (2). 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) compreende dois prolongamentos (12) em sua região inferior.System according to claim 6, characterized in that the at least one flap (1) comprises two extensions (12) in its lower region. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 6 ou7, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um prolongamento (12) da pelo menos uma aleta (1) é fixado no interior do pelo menos um orifício (22) na placa de circuito impresso (2) por um meio de fixação.System according to Claim 6 or 7, characterized in that the at least one extension (12) of the at least one flap (1) is fixed inside the at least one hole (22) in the printed circuit board. (2) by means of attachment. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o meio de fixação é uma solda.System according to Claim 8, characterized in that the fastening means is a weld. 10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o processo para obtenção da solda é um processo de refusão.System according to Claim 9, characterized in that the process for obtaining the weld is a reflow process. 11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) é fabricada em material termicamente condutor.System according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one flap (1) is made of thermally conductive material. 12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material termicamente condutor é cobre estanhado.System according to Claim 11, characterized in that the thermally conductive material is tinned copper. 13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material termicamente condutor é alumínio.System according to Claim 11, characterized in that the thermally conductive material is aluminum. 14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a distância entre a pelo menos uma aleta (1) e o elemento gerador de calor (3) é de lmm.System according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the distance between the at least one fin (1) and the heat generating element (3) is 1 mm. 15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a distância entre cada uma da pelo menos uma aleta (1) é de 1 mm.System according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the distance between each of the at least one fin (1) is 1 mm. 16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) compreende um formato substancialmente de paralelepípedo.System according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the at least one flap (1) comprises a substantially parallelepiped shape. 17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) compreende pelo menos um orifício (13).System according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the at least one fin (1) comprises at least one orifice (13). 18. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma aleta (1) compreende micro aletas ou saliências.System according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the at least one fin (1) comprises micro fins or protrusions.
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