CN1484936A - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置(1)，其包括：由密闭腔(4)和印刷电路板(3)构成的外壳(2)；印刷电路板(3)设置在密闭腔(4)内界定一散热腔(4’)；印刷电路板(3)由至少一个设置在散热腔(4’)内的电子装置(5)构成；散热腔(4’)包括同时和电子元件(5a)、印刷电路板(3)、散热层(10)接触的填充物(7)。

Description

电子装置
技术领域
本申请涉及一种电子装置，其同时具有散热介质和热绝缘，通常用于发动机控制电路。
背景技术
由于通常用于控制发动机包括用于冷却的密封压缩机的电路，利用控制供给设备能量的电子元件，因热量产生而引起损耗，因此现在存在各种热耦合技术，提供将不希望的热传递到环境中，避免电路过热，引起电子元件有效寿命的损害和/或降低。
热耦合越好，产生损耗的电子元件和环境之间的热传递越好。因此，用传递的热流量去除热源(具有损耗的电子元件)和环境之间的温度差，来表示开氏度/瓦特的耦合量度。
给电子元件与环境提供好的热耦合技术之一是安装热耦合到电子元件的金属部件，如，风门片。该金属部件具有散热功能并大面积暴露在周围的空气中。这样，当由于损耗引起的焦耳效应而使后者释放热量时，部件之间好的热耦合有效降低电子元件温度的升高。
虽然这是提供热耦合的一种非常有效而广泛的使用方式，但它需要固定装置，如螺丝，夹子之类，使得物理耦合能够发生在电子元件和散热器之间，其需要设备内部有相当大的物理空间。该技术的另一个缺陷就是需要大量的劳动来安装散热器的每一个部件，需要安装程序的成本高。
另一种用于在电子元件和环境之间传递热量的技术就是所谓的“热量管”，其利用通过相变传递热量的冷却流体。这是一种非常有效的传递热量的方式，但它需要包括该冷却流体的散热器具有特殊结构，因此制造很昂贵。此外，它需要足以将部件安装在一起的几何形状和物理空间。
特别是应用于密封压缩机中时，也需要如放置耦合到电子元件和直接与周围空气接触的散热器的技术。该技术需要在盒中有保护设备的开口、造成设计、制造和安装的复杂化，并且需要有效的解决方案以避免流体渗透进设备并确保电连接到电路的部件和散热器之间绝缘，尤其因为后者易受外界影响并且安全性不好。
如文献WO972729所述，我们知道电子元件和压缩机壳体之间的耦合，靠近冷气通风管的壳体区处于来自蒸发器的出口的很低的温度下。虽然有利于热量传递，但这种方案需要电子元件和压缩机壳体之间物理接触，另外有效的绝缘需要用足够固定的设备和详细的安装方案。
文献US5060114描述了电子装置通过传导作用传递热量，这种方式中，将成形的硅板浇铸以将电子装置密封，转移后者产生的热量。这种结构的缺点是仅当热量已经超过该装置的外壳时才散发电子元件装置产生的热量，也就是说，硅板不直接和元件接触，而是和容纳它们的外壳接触。这样，增加了抑制与元件接触的热量散发的不利因素。
文献US5208733描述了一种由支撑结构部件的散热器构成的封装。该散热器由设置在电子元件上的相当厚的板构成。一层聚合膜经过真空处理安置在电子元件上，其安装在依次固定在结构部件上的印刷电路板上。硅构成的物质以凝胶体的形式填充到外壳上以填充板和元件之间的间隙。但是，由于该物质不具有电绝缘特性，因此它与电子元件和印刷电路板都不形成直接接触，该物质被限制为由聚合膜形成的形状。这种结构在外壳制造过程中需要各种相关处理，由于需要过多的密集劳动因此其成本增加。
另一缺点是，除厚的板外，外壳具有另外的保护层，其使得热量难以释放到环境中。为克服该缺陷，描述了一种冷却系统而且需要连接器，其增加了成本和外壳所占用的物理空间。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电子元件和环境之间的好的热耦合，借助具有电绝缘特性的电子装置，其不需要用来使负责将热传导到环境中的金属元件通过的开口。
本发明的又一目的是消除使用螺丝或其它装置以保持电子元件和散热器间的接触的必要性。
本发明的另一目的是消除在元件的加强部件和暴露在环境中的散热器之间安装特定的用于电绝缘的元件的必要性。
本发明的进一步目的在于提供有效而简易的电路中产生的热量释放，大大减小装置的尺寸，简化构造，避免对机械精度的需求并降低制造成本。
本发明的目的通过一种电子装置来实现，这种电子装置包括一外壳，该外壳具有密闭腔和印刷电路板，后者设置在密闭腔中以界定一散热腔，印刷电路板包括至少一个设置在散热腔内的电子元件，散热腔包括同时和电子元件，印刷电路板，和散热层接触的填充物。
附图说明
现在参考附图所表示的实施例具体描述本发明。
图1是本发明电子装置的横截面的正视图。
具体实施方式
根据优选实施例和如图1所能看到的，电子装置1由外壳2、密闭腔4、散热腔4’、印刷电路板3、电子元件5a、5b、填充物7和散热层10构成。
外壳2优选地由刚性聚合材料形成而且能够设计成不同的几何形状。聚合材料使得外壳2具有电绝缘特性。
腔4由外壳2定界并表示形成在装置1内部的空间。具有电子元件5a、5b、填充物7和散热层10的印刷电路板3插入腔4中。
印刷电路板3设置在装置1内，以界定散热腔4’，其包括和板3的第一表面9联结的电子元件5a。板3还具有与第一表面9相对的其第二表面6联结的电子元件5b。
电子元件5a是功率电子元件，由于它们的特性，导致出现分散在电路中的热量的相关部分。该热量是焦耳效应引起的，其在这里出现是由于元件中存在损耗。
至于元件5b，这些不存在任何损耗足以在电路中产生大量的热。这些元件耦接到与板3的第一表面9相对的板3的第二表面6。
散热层10设置在外壳2的内表面并和板3的第一表面9相对。散热层10最好由金属材料构成，优选厚度小，如大约0.1mm的铝并且所包含的面积比电子元件5a的设计的面积大，就是说，当通过计算，在外壳2的内表面上设计这些时，散热层所占的面积比电子元件5a的外表面所占的总面积大。散热层10负责将热量传递到外壳2的内表面并由一种自粘合类型负责。这种情况下，将一层粘性材料施加到其一个表面，这样有利于将该层10施加并固定到外壳2的内表面。
填充物7安装在散热腔4’的里面，同时和电子元件5a的周边，板3的第一表面9没有和电子元件耦接的部分接触，如，印刷电路焊缝或印制线，和散热层10。与填充物7接触的元件5b的周边包括位于板3的表面9上面的这些元件5a的边缘或部分。
介质7由凝胶体，人造橡胶或电绝缘膏构成，也可以是聚合的或者不是聚合的，包括或不包括热传导填充料。由于它直接和印刷电路元件有电压和热量产生的印制线和端子接触，因此介质7也应该是电绝缘的。
由于元件5a、印刷电路板3和外壳2受到热膨胀，介质7具有弹性和/或可塑性足以适应各种尺寸的变化。这样防止填充物7材料发生破裂或分裂，考虑到元件5a或印制线，从需要转移热量的地方，产生充满空气的间隙，使得热量难以通过。另一方面。介质7应该不是易流动的，使得其不会流动并且不会堵塞需要的空隙。
当存在热传导填充料时，它们由粉末或颗粒状的热传导和电绝缘固体材料构成，如铝氧化物或其它金属氧化物。这种材料的颗粒化仅仅取决于填充介质7的制造过程和期望的该介质的物理稳定性(更液态的或更固态的)处理。为此，优选采用粉末状材料。
该介质7具有电绝缘特性，传导的同时，以非常有效的方式，由电力电子元件5a和它们的端子发散热量并且由印制线产生热量直到散热层10。热量从散热层10经过外壳2，然后被传递到环境中。
根据描述的一优选实施例，应该理解本发明的范围包括所附权利要求的内容所限定的其它可能的变化，可能的变化包括可能的等效。

Claims (16)

1.一种电子装置(1)，其特征在于包括由密闭腔(4)和印刷电路板(3)构成的外壳(2)；印刷电路板(3)设置在密闭腔(4)内界定一散热腔(4’)，印刷电路板(3)由至少一个设置在散热腔(4’)内的电子元件(5a)构成；散热腔(4’)包括同时和电子元件(5a)、印刷电路板(3)、散热层(10)接触的填充物(7)。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：散热层(10)设置在外壳(2)的内表面。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于：散热层(10)包含的面积比电子元件(5a)的设计面积大。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：散热层(10)由金属材料构成。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于：散热层(10)在至少一个表面上包括粘性材料。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于：填充物(7)和电子元件(5a)的周边直接接触。
7.根据权利要求1-6的任一装置，其特征在于：填充物(7)和印刷电路板(3)的至少一个表面(9)直接接触。
8.根据权利要求1-7的任一装置，其特征在于：填充物(7)和印刷电路板(3)的印制线直接接触。
9.根据权利要求1-8的任一装置，其特征在于：填充物(7)和电子元件(5a)的端子直接接触。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于：填充物(7)包括电绝缘凝胶体。
11.根据权利要求9的装置，其特征在于：填充物(7)包括电绝缘膏。
12.根据权利要求9的装置，其特征在于：填充物(7)包括电绝缘人造橡胶。
13.根据权利要求10、11或12的装置，其特征在于：填充物(7)包含热传导材料的添加剂或填充料。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于：印刷电路板(3)包括与基本和第一表面(9)相对的第二表面(6)联结的功率型电子元件(5a)。
15.根据权利要求1的装置，其特征在于：外壳(2)由电绝缘材料构成。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于：外壳(2)由刚性聚合材料构成。
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