CN110506456B - 具有改进的防潮的电子模块 - Google Patents

Abstract

一种电子模块(100)，包括限定内部容积(22)的保护壳体(21)和放置在所述内部容积(22)中的电子电路板(10)，所述电子模块(100)包括：用于检测所述内部容积(22)的预定环境条件的装置(30、31)；用于在所述内部容积(22)内部生成冷区的装置(50)，所述装置被布置成使得所述冷区与所述电子电路板(10)分离；控制单元(40)，所述控制单元(40)被连接到所述用于检测环境条件的装置(30、31)和所述用于生成冷区的装置(50)，并且被布置成当用于检测所述内部容积(22)中的预定环境条件的所述装置检测到易于导致所述内部容积(22)中所包含的空气中的湿气凝结在所述电子电路板(10)上的环境条件时，触发所述用于生成冷区的装置(50)。

Description

具有改进的防潮的电子模块

技术领域

本发明涉及电子器件的领域，且更具体而言涉及包括电子电路板的模块的领域。

背景技术

已知的电子模块包括数据处理电子电路板、用于连接数据线以使得能够与电子电路板交换数据和指令的装置，以及用于连接电源线用于向电子电路板供应能量的装置。

存在上述种类的电子模块，这些电子模块被适配成彼此平行地插接到航空电子机架中，所述航空电子机架设置有旨在与电子模块的数据和电源连接装置配合的连接器。航空电子机架采用强制通风来冷却航空电子机架中所包含的电子模块。

必须保护电子组件以及更普遍地存在于电子电路板上的电导体免受灰尘、湿气以及任何种类的化学或机械损害。液态形式的湿气尤其是导致电子电路板的故障的原由，这些电子电路板故障是由于电子电路板的电子组件或导体的短路或氧化的发生所引起的。

仍然存在这样的情况，飞行器中可能遇到的温度变化和飞行器中存在的空气的相对湿度生成冷凝现象，从而导致液态形式的湿气沉积在电子电路板上。

已经设想在航空电子机架中使用空气干燥系统。这些系统复杂、昂贵且体积大，并且增加了模块的质量。

已经设想了将保护性清漆施涂到整个电子电路板上作为替代方案。聚对二甲苯是经常用于此目的的元素。然而，以这种方式借助清漆的保护以高达200％的附加重量相当大地增加了电路板的重量，这在航空应用中是不利的。而且，清漆的存在实际上使维修电子电路板变得不可能，这增加了设备维护成本。

发明目的

本发明的目的是改进电子模块的防潮保护。

发明内容

为此，根据本发明，提供了一种电子模块，该电子模块包括限定内部容积的保护壳体和放置在该内部容积中的电子电路板。该电子模块包括用于检测内部容积的预定环境条件的装置，以及用于在内部容积内部生成冷区以使得该冷区与电子电路板分离的装置。控制单元被连接到该用于检测环境条件的装置和该用于生成冷区的装置。根据本发明，控制单元被适配成当用于检测内部容积中的预定环境条件的装置检测到易于导致内部容积中所包含的空气中的湿气凝结在电子电路板上的环境条件时，触发用于生成冷区的装置。

如果控制单元检测到易于导致内部容积中所包含的空气中的湿气冷凝的环境条件，则控制单元能够命令用于生成冷区的装置。湿气因此被迫在冷区中而不是在电子电路板上凝结。冷区与电子电路板分离，冷凝不会发生在电子电路板上。保护壳体保护电子电路板免受灰尘、外部湿气、烟雾以及任何种类的化学或机械损害，从而致使通过清漆来保护电子电路板是无用的。

在本申请的上下文中，冷区是其温度低于参考区域的温度的局部容积或表面。可以通过升高参考区域的温度来产生冷区，这创建了温度梯度并因此出现较高温度的区域和较低温度的区域。冷区也可以通过降低所述冷区的温度来被产生。

保护套优选是可拆卸的。电子电路板可接着通过将其从保护壳体中取出而被维修。

当用于检测预定环境条件的装置包括被紧固到电子电路板的第一温度传感器和/或被紧固到保护壳体的第二温度传感器时，可以获得尤其经济的实施例。当控制单元被适配成在由第一温度传感器测量的温度低于由第二温度传感器测量的温度时触发用于生成冷区的装置时，获得了对易于导致来自内部容积中所包含的空气的湿气凝结在电子电路板上的环境条件的出现的快速且简单的检测。

如果控制单元被适配成仅在由第一温度传感器测量的温度低于预定阈值温度的情况下才触发用于生成冷区的装置，则避免了对用于生成冷区的装置的不必要的触发。这也避免了对电子电路板的各故障之间的平均时间的影响。

当用于生成冷区的装置包括具有热面和冷面的珀耳帖效应单元时，本发明的模块尤其稳健。珀耳帖效应单元的热面被优选地热连接至电子模块的保护壳体或导热底座。

用于生成冷区的装置有利地是这样的，即由内部容积中所包含的空气的冷凝产生的冷凝物被引导至内部容积的专用保留区和/或内部容积的外部。保留区有利地涂覆有保护性树脂。

本发明的其他特征和优点将从本发明的一个特定的非限制性实施例的以下描述中显现。

附图说明

将对附图做出参考，在附图中：

-图1是根据本发明的第一实施例的电子模块的局部剖析图解透视图；

-图2是图1中的模块沿线II-II截取的截面的图解视图；

-图3是根据本发明的第三实施例的电子模块的局部剖析图解透视图。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明的电子模块(被总体标记为100)在此被适配成安装在飞行器(未示出)的航空电子机架60中。

电子模块100包括被固定到保护壳体21的基座20上的电子电路板10。电子轨道11和12分别将电子电路卡10连接到第一或数据连接器13以及第二或电源连接器14，这两个连接器都通往保护壳体21的外表面。

保护壳体21围绕电子电路板10延伸并且限定电子模块100的内部容积22。第一温度传感器30和第二温度传感器31－两者均为电阻型－分别被粘接至电路板10和保护壳体21的内表面23。具有热表面51和冷表面52的珀耳帖效应单元50使其热表面51粘接至基座20的内表面24。当电子模块10被插接到航空电子机架60(图2)中时，与珀耳帖效应单元50垂直地在一直线上的保留区53被聚对二甲苯覆盖。保留区53形成杯，在该杯的中心处，设置有阀55的孔口54穿过保护壳体21并且通往保护壳体21的外部。

处理器40被连接到第一和第二温度传感器30和31以及珀耳帖效应单元50。处理器40经由电源连接器14来被供应能源，并且经由数据连接器13与外部交换数据。

在操作中，处理器40对分别由第一温度传感器30和第二温度传感器31测量的温度T₃₀和T₃₁进行监视和比较，以便检测易于导致内部容积22中所包含的空气中的湿气凝结在电子电路板10上的条件。当飞行器1在其已经受低温之后发动时，可能会出现这种情况。与模块100相毗邻的诸模块之一的操作可以在电子电路板10已经被激活并且已能够在温度上增加之前加热保护壳体21和被包含在内部容积24中的空气。电子电路板10于是比被包含在内部容积24中的空气更冷，并且冷凝易于被形成在电子电路板10上。然后，由第一温度传感器30测量的温度T₃₀低于由第二温度传感器31测量的温度T₃₁，并且处理器40检测易于导致内部容积22中所包含的空气中的湿气凝结在电子电路板10上的条件。处理器40接着触发珀耳帖效应单元50的操作。珀耳帖效应单元50的冷表面52接着创建冷区，该冷区的温度T₅₂低于电子电路卡10的温度。冷面52的这种较低温度在冷面上而不是在电子电路板10上引起冷凝，从而保护电子电路板10免受冷凝。在冷面52的表面上形成的冷凝物因重力而落入保留区53中并且被排泄至孔口54。

因此，获得了电子模块100，该电子模块的电子电路板10由保护壳体21保护以免受灰尘、外部湿气、烟雾和机械损害。保护壳体21可以是可拆卸的，以使得电子电路板10易于接近并且不需要清漆保护，因此易于维修。珀耳帖效应单元50使得能够保护电子电路板10免受内部容积22中所包含的湿气的影响。

根据第二实施例，处理器40仅在先前实现由第一温度传感器30测量的温度T₃₀与阈值温度T_e10(在此等于二十摄氏度)之间的比较之后才触发珀耳帖效应单元50的操作。如果由第一温度传感器30测量的温度T₃₀高于阈值温度T_s10，则处理器40不触发珀耳帖效应单元50的操作。如果由第一温度传感器30测量的温度T₃₀低于阈值温度T_s10，则处理器40在由第一温度传感器30测量的温度T₃₀低于由第二温度传感器31测量的温度T₃₁的情况下触发珀耳帖效应单元50的操作。

根据图3中所示的第三实施例，电子电路板10包括第三温度传感器32和第四温度传感器33。第三温度传感器32和第四温度传感器33被放置在电子电路板10上的根据电子电路板10的拓扑及其散热曲线来被确定的各区域中，以测量电子电路板10的可能处于比电子电路板的其余部分低的温度处的这些区域的温度。这些区域可坐落于具有高热惯性的组件(诸如举例而言，变压器的金属块)附近。接着按以下方式检测易于导致内部容积22中所包含的空气中的湿气凝结在电子电路板10上的条件。处理器40比较分别由第一温度传感器30、第三温度传感器32和第四温度传感器33测量的温度T₃₀、T₃₂和T₃₃，并保持最低温度T_{min(30,32,33)}。此最低温度T_{min(30,32,33)}可接着与阈值温度T_s10进行比较。如果最低温度T_{min(30,32,33)}低于阈值温度T_s10，则处理器40接着将最低温度T_{min(30,32,33)}与由第二温度传感器32测量的温度T₃₂进行比较。

如果最低温度T_{min(30,32,33)}低于由第二温度传感器31测量的温度T₃₁，则处理器40检测到易于导致内部容积22中所包含的空气中的湿气凝结在电子电路板10上的条件。处理器40接着触发珀耳帖效应单元50的操作。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落在由权利要求限定的本发明的范围内的任何变体。

具体而言：

-虽然这里的冷区是由珀耳帖效应单元生成的，但是本发明同样适用于生成与电子电路板分离的冷区的其他装置，诸如举例而言，加热电路板的电示踪仪，这因此暗示着在别的地方(例如，在数据或电源连接器的外罩上)而不是在电路板上生成了冷区；

-虽然冷区是由珀耳帖效应单元生成的，但是本发明同样适用于生成与电子电路板分离的冷区的其他装置，诸如举例而言，低温恒温器；

-虽然这里易于导致内部容积中所包含的空气中的湿气凝结的条件通过两个温度传感器来检测，但是本发明同样适用于检测预定环境条件的其他装置，诸如举例而言，湿度计、可能与压力传感器耦合的单个温度传感器、露点(dew point)检测器、冷凝传感器；

-虽然这里温度传感器是电阻式传感器，但是本发明同样适用于测量温度的其他装置，诸如举例而言，红外或电容式传感器；

-虽然这里温度传感器被粘贴到电子电路板或保护壳体，但是本发明同样适用于紧固传感器的其他装置，诸如举例而言，螺钉或夹紧装置；

-虽然这里保留区为涂覆有聚对二甲苯树脂层的杯的形式，但是本发明同样适用于不同或平面形状的保留区，无论是否受可能与聚对二甲苯不同的涂层保护，诸如举例而言涂料、合成材料或金属插入件；

-虽然这里保留区设置有通往内部容积的外部且设置有阀的孔口，但是本发明同样适用于保留区的其他构造，诸如举例而言，其孔口没有阀的保留区或没有孔口的保留区；

-虽然这里珀耳帖效应单元的热面被连接到保护壳体，但是本发明同样适用于珀耳帖效应单元的热面与电子模块的其他类型的元件的连接，诸如举例而言，与电子模块的导热底座的连接；

-虽然这里电子电路板被固定到保护壳体的基座，但是本发明同样适用于保护壳体的其他构造，诸如举例而言，其基座包括电子电路卡本身的保护壳体；

-虽然这里温度传感器和珀尔帖效应被连接到处理器，但是本发明同样适用于其他类型的控制单元，诸如举例而言，微控制器或FPGA；

-虽然这里阈值温度等于二十摄氏度，但是本发明同样适用于其他预定阈值，这些预定阈值尤其可以根据电子模块的特定操作条件来被选择，诸如举例而言，高于或低于二十摄氏度的阈值温度；

-虽然这里电子电路板包括第三和第四温度传感器，但是本发明同样适用于包括不同数目的温度传感器的电子电路板，诸如举例而言，两个或三个以上的传感器。

Claims (10)

1.一种电子模块(100)，包括限定内部容积(22)的保护壳体(21)和放置在所述内部容积(22)中的电子电路板(10)，所述电子模块(100)包括：

-用于检测所述内部容积(22)的预定环境条件的装置(30、31)；

-用于在所述内部容积(22)内部生成冷区以使得所述冷区与所述电子电路板(10)分离的装置(50)，其中所述冷区是其温度低于参考区域的温度的局部容积或表面；

-控制单元(40)，所述控制单元(40)被连接到所述用于检测环境条件的装置(30、31)和所述用于生成冷区的装置(50)，

所述控制单元(40)被适配成当用于检测所述内部容积(22)中的预定环境条件的所述装置检测到易于导致所述内部容积(22)中所包含的空气中的湿气凝结在所述电子电路板(10)上的环境条件时，触发所述用于生成冷区的装置(50)。

2.根据权利要求1所述的电子模块(100)，其特征在于，用于检测预定环境条件的所述装置包括被紧固至所述电子电路板(10)的第一温度传感器(30)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，其特征在于，用于检测预定环境条件的所述装置包括被紧固至所述保护壳体(21)的第二温度传感器(31)。

4.根据权利要求3所述的电子模块(100)，其特征在于，所述控制单元(40)被适配成当由所述第一温度传感器(30)测量的温度(T₃₀)低于由所述第二温度传感器(31)测量的温度(T₃₁)时触发所述用于生成冷区的装置(50)。

5.根据权利要求4所述的电子模块(100)，其特征在于，所述控制单元(40)被适配成仅在由所述第一温度传感器(30)测量的所述温度(T₃₀)低于预定阈值温度(T_s10)的情况下触发所述用于生成冷区的装置(50)。

6.根据权利要求2所述的电子模块(100)，其特征在于，用于检测预定环境条件的所述装置包括被紧固至所述电子电路板(10)的第三温度传感器(32)。

7.根据权利要求1所述的电子模块(100)，其特征在于，用于生成冷区的所述装置包括具有热面(51)和冷面(52)的珀耳帖效应单元(50)。

8.根据权利要求7所述的电子模块(100)，其特征在于，所述珀耳帖效应单元的所述热面(51)被热连接到所述电子模块(100)的所述保护壳体(21)或导热底座。

9.根据权利要求1所述的电子模块(100)，其特征在于，用于生成冷区的所述装置(50)使得由所述内部容积(22)中所包含的空气的冷凝产生的冷凝物被引导到所述内部容积(22)的专用保留区(53)和/或所述内部容积(22)的外部。

10.根据权利要求9所述的电子模块(100)，其特征在于，所述保留区(53)涂覆有保护树脂。

Images