ES2095486T5 - Aparato electrico, en especial aparato de conmutacion y control para vehiculos de motor. - Google Patents
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Abstract
EL APARATO ELECTRICO DISPONE DE UN CIRCUITO IMPRESO (10), AL QUE TAMBIEN LE CORRESPONDE UN COMPONENTE DE POTENCIA GENERADOR DE PERDIDA DE CALOR (11). PARA PODER DISIPAR LA PERDIDA DE CALOR DEL COMPONENTE DE POTENCIA, ESTE SE ENCUENTRA SOBRE UNA CAPA CONDUCTORA DE CALOR (13), LA CUAL ESTA DISPUESTA A SU VEZ SOBRE LA PARTE SUPERIOR (12) DEL CIRCUITO IMPRESO. SOBRE ESTA CAPA CONDUCTORA DE CALOR, SE ENCUENTRA TAMBIEN UNA PARTE DE LA CUBIERTA (18, 19) DE LA CARCASA UTILIZADA COMO SUPERFICIE REFRIGERADORA. LA SUPERFICIE REFRIGERADORA PUEDE SER, SIN EMBARGO, TAMBIEN UN ELEMENTO DE REFRIGERACION INDEPENDIENTE. LA CONDUCCION DEL CALOR SE REALIZA CONSECUENTEMENTE A TRAVES DE LA CAPA CONDUCTORA DE CALOR (13) HACIA EL ELEMENTO DE REFRIGERACION (18,19), DE FORMA QUE ESTE ULTIMO PUEDE SER DISPUESTO Y CONFORMADO INDEPENDIENTEMENTE DEL TIPO Y FORMA DEL COMPONENTE DE POTENCIA.
Description
Aparato eléctrico, en especial aparato de
conmutación y control para vehículos de motor.
La invención se basa en un aparato eléctrico
según el género de la reivindicación principal.
En los aparatos de esta clase, como los que se
conocen por ejemplo del documento EP 0 308 296 A1, se conoce una
tarjeta de conmutación compuesta por una placa de material
sintético, que presenta por ambas caras recubrimientos por pegado
de cobre. Sobre una cara se montan componentes electrónicos, y la
otra cara está prevista para las uniones por soladura. Ambas caras
están dotadas de circuitos impresos y de elementos constructivos.
Dos regiones conductoras de calor están previstas sobre la cara que
sirve para el montaje de los elementos constructivos y sobre la
cara que sirve para las uniones por soldadura. Los circuitos
impresos y las regiones conductoras de calor se han fabricado con
los mismos pasos de procedimiento. Un elemento refrigerador está
fijado sobre la placa conductora, en donde las regiones metálicas
se acoplan térmicamente con uno o varios elementos constructivos.
El grosor de capa de las regiones que sirven para la disipación de
calor es mayor que el grosor de capa de los circuitos impresos que
sirven para el contacto eléctrico.
Frente a esto se ha previsto mejorar la
disipación de calor.
El aparato eléctrico conforme a la invención con
las particularidades de la reivindicación principal tiene la
ventaja, frente a esto, de que la capa conductora de calor llega
hasta el borde de la placa conductora y está situada sobre la capa
conductora de calor, con lo que se mejora la disipación de calor.
Mediante la buena disipación de calor es también posible una mayor
temperatura ambiente, como la que reina por ejemplo en la cámara de
motor de un vehículo de motor. La carcasa del aparato eléctrico
puede equiparse automáticamente con un número reducido de pasos de
fabricación y soldarse.
Dos ejemplos de ejecución de la invención se
explican con más detalle en la siguiente descripción y en el
dibujo. Este último muestra en la figura 1 un aparato de control
sólo representado en parte en corte longitudinal y, en la figura 2,
una vista en planta sobre una placa conductora con carcasa
representada cortada.
En las figuras 1 y 2 se designa con 10 la placa
conductora de un aparato de control electrónico, que soporta un
circuito no representado con más detalle. A este circuito pertenece
también un elemento constructivo de potencia 11 que se calienta
mucho en funcionamiento, cuyo calor se pretende disipar.
Sobre esta cara superior 12 de la placa
conductora 10 se ha aplicado una capa 13 de material buen conductor
térmico, que llega hasta el borde 14 de la placa conductora. La capa
13 de material buen conductor térmico es preferiblemente metálica y
puede ser por ejemplo un circuito impreso configurado de forma
correspondiente, una superficie de pantalla de aluminio para
mejorar la tolerancia electromagnética (EMV), laminado, un
recubrimiento por pegado de cobre, etc.
Sobre esta cara 13 conductora de calor está
situado el elemento constructivo de potencia 11 con su lado trasero
15 (superficie máxima) y está fijado de forma adecuada, por ejemplo
pegado, soldado o atornillado. El lado trasero situado encima del
elemento conductor de calor 11 es menor que la superficie base de la
capa conductora de
calor.
calor.
Los electrodos de conexión 16 del elemento
constructivo de potencia 1 discurren en primer lugar en paralelo a
la placa conductora 10, sin tocar la capa 13 conductora de calor, y
están curvados por fuera de la misma, y son guiados en aberturas de
soldadura 17 correspondientes de la placa conductora. Mediante la
soldadura se une el elemento constructivo de potencia al
circuito.
Sobre la cara superior 12 de la placa conductora
10 se ha colocado una tapa 18 de tipo caperuza, cuyo borde
periférico 19 está situado sobre el borde de la placa conductora 10,
sobre la misma, y de este modo también sobre la capa 13 conductora
de calor. La tapa 18 o su borde 19 está unida(o) de forma
apropiada a la placa conductora 10, por ejemplo pegada(o),
atornillada(o) o soldada(o).
La tapa 18 está fabricada al menos en la región
de la capa 13 conductora de calor con un material conductor de
calor, de forma preferida metal, y sirve de superficie de
refrigeración para el elemento constructivo de potencia 11.
El calor a disipar por el elemento constructivo
de potencia 11 es conducido por lo tanto a través de la capa 13
conductora de calor hasta una superficie de refrigeración, la tapa
17. Puede prescindirse de un montaje complicado del elemento
constructivo de potencia sobre o en una superficie de refrigeración
especial adaptada a la forma. La superficie de refrigeración es en
consecuencia independiente de la forma del elemento constructivo de
potencia, es decir, la forma del elemento constructivo de potencia
no influye ni en la forma ni la posición de la superficie de
refrigeración. Aparte de esto no es necesario que exista ninguna
posición de contigüidad entre el elemento constructivo de potencia
y la superficie de refrigeración.
Si la placa conductora 10 -como se ha
representado a trazos en la figura 1- está ejecutada como placa
conductora de dos capas, también puede equiparse con elementos
constructivos de potencia 11 de forma correspondiente la cara
inferior 20. Estos están situados después igualmente sobre una capa
21 conductora de calor, a través de la cual se guía el calor a
disipar hasta una superficie de refrigeración no representada.
Para mejorar la transición de calor entre la
capa conductora de calor 13 ó 21 y la superficie de refrigeración
puede estructurarse de forma correspondiente la superficie de la
capa conductora de calor. Mediante medidas adecuadas puede
estamparse por ejemplo una capa de soldadura u otra capa conductora
de calor en estructura de rejilla, por ejemplo un procedimiento de
soldadura por reflujo.
Para mejorar ulteriormente la transición de
calor es ventajoso un contactado de gran superficie entre la capa
conductora de calor 13 y la superficie de refrigeración.
Si están dispuestos varios elementos
constructivos de potencia 11 de forma adyacente sobre una cara 12 ó
20 de la placa conductora, las respectivas capas metálicas 13
deberían estar aisladas unas de otras, es decir, no deberían
tocarse entre sí.
Si la superficie de refrigeración es, como se ha
representado en el ejemplo de ejecución, la tapa de la carcasa o un
elemento de refrigeración de libre acceso - no representado - (por
ejemplo un codo de refrigeración), estos están aislados
eléctricamente de forma ventajosa respecto a la capa conductora de
calor 13. Para esto la superficie de refrigeración puede estar
dotada en la región del punto de contacto de una capa de
aislamiento, por ejemplo una capa de eloxal, una laca, etc. El
elemento de refrigeración correspondiente puede usarse después
también para refrigerar varios elementos constructivos de
potencia.
También es posible dotar la capa conductora de
calor 13, al menos en la región de la superficie de refrigeración,
de una capa de aislamiento.
Al contrario de esto, sin embargo, en el caso de
determinados casos aplicativos, por ejemplo para mejorar la
tolerancia electromagnética, puede ser también conveniente una unión
eléctricamente conductora entre la superficie de refrigeración y la
capa conductora de calor 13. Para esto éstas se ensamblan después
entre sí sin aislamiento.
Si se usa como capa conductora de calor, por
ejemplo, un circuito impreso configurado con la anchura adecuadas o
una superficie deflectora, ésta puede estar configurada de forma
correspondiente más gruesa (mayor grosor de capa) para mejorar la
conductividad térmica.
En la región de cableado del circuito impreso se
aplica además una capa de cuero con un grosor de por ejemplo 30
\mum. De este modo pueden fabricarse después circuitos impresos
con anchuras inferiores a 200 \mum y unas separaciones
aproximadamente igual de grandes entre los circuitos impresos.
En las regiones en las que se pretende unir
elementos constructivos eléctricos, con conducción térmica, a los
circuitos impresos, se aumenta el grosor de capa hasta grosores
superiores a 50 \mum, de forma preferida hasta grosores de capa
de entre 100 y 200 \mum.
Para mejorar todavía más la conductividad
térmica, la placa conductora 10 puede estar dotada por ambos lados
(cara 12 o cara 20) de capas conductoras de calor, que estén unidas
entre sí a través de un contactado continuo conocido por sí mismo.
De este modo se crean vías de disipación de calor paralelas.
Si se equipa la placa conductora 10 en la región
de la capa conductora de calor con piezas constructivas SMD (SMD =
surface mounted device), la superficie de la capa conductora de
calor 13 y la del segmento de circuito impreso correspondiente
estarán situadas de forma preferida en un plano, para un buen
montaje y contactado.
Si la superficie de refrigeración es la tapa de
una carcasa, como se ha representado en el ejemplo de ejecución,
ésta puede estar configurada de tal modo que al mismo tiempo se
produzca una apantallamiento electromagnético del circuito cubierto
(mejora de la tolerancia electromagnética, EMV). Esta tapa se
configura después como caja metálica o metalizada, que cubre las
regiones de placa conductora correspondientes. Esta caja metálica
puede cubrir después por ejemplo toda la superficie de placa
conductora y estar situada sobre los bordes de la placa conductora.
Allí se produce un contactado eléctrico y térmicamente conductor.
También es posible configurar esta caja de tal modo, que sólo cubra
la placa conductora en la región en la que están dispuestos
elementos constructivos sensibles, es decir, elementos constructivos
que tienen que apantallarse con relación a la tolerancia
electromagnética del circuito. Con ello pueden disponerse los
elementos constructivos de potencia a refrigerar dentro o fuera de
la caja.
\newpage
Para unir esta caja de forma mecánicamente
estable y con buena conducción a la placa conductora, en su lado
inferior pueden aplicarse bridas de unión, que penetran en aberturas
correspondientes de la placa conductora o son guiadas a lo largo de
los bordes. La caja se coloca para ello después de soldar la cara
superior de placa conductora sobre la misma, y las bridas de unión
se doblan o sueldan. Estas bridas de unión pueden usarse asimismo
para fijar una parte inferior correspondiente (también una caja
EMV).
Claims (12)
1. Aparato eléctrico, en especial aparato de
conmutación o control para vehículos de motor, con una placa
conductora (10) que soporta un circuito eléctrico, sobre la cual
están dispuestos circuitos impresos para el contactado eléctrico y
al menos un elemento constructivo de potencia (11) a refrigerar, en
donde sobre la placa conductora (10) está aplicada en la región del
elemento constructivo de potencia (11) una capa conductora de calor
(13, 21), sobre la que está situado el elemento constructivo de
potencia (11) y en donde la capa conductora de calor (12, 21) es un
circuito impreso que deriva el calor desde el elemento constructivo
de potencia (11) directamente a un elemento de refrigeración (18),
en donde el grosor de capa de los circuitos impresos presenta, en
las regiones que sirven para la conducción térmica, un grosor mayor
que en las regiones que sirven para el contactado eléctrico,
caracterizado porque la capa conductora de calor (13) llega
hasta el borde (14) de la placa conductora (10) y porque el
elemento de refrigeración (18) está situado, sobre el borde (14) de
la placa conductora, (10) sobre la capa conductora de calor
(13).
2. Aparato eléctrico según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa conductora de calor (13, 21)
presenta un grosor diferente.
3. Aparato eléctrico según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grosor de capa en la región de la
capa conductora de calor (13) es superior a 70 \mum, y porque el
grosor de capa de los circuitos impresos en las regiones
fundamentalmente no conductoras de calor es aproximadamente de 30
\mum.
4. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento
constructivo de potencia (111) con una de sus superficies, de forma
preferida la superficie mayor (15), está situado en plano sobre la
capa conductora de calor (13, 21).
5. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de
refrigeración (18, 19) forma parte de una carcasa que aloja la
placa conductora (10).
6. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el elemento de
refrigeración es un cuerpo metálico aislado.
7. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa
conductora de calor (13, 21) y la superficie de refrigeración (18,
19) están aislados eléctricamente entre sí.
8. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque sobre la placa
conductora (10) están aplicadas por ambos lados capas conductoras
de calor (13, 21).
9. Aparato eléctrico según la reivindicación 8,
caracterizado porque las capas conductoras de calor (13, 21)
están unidas a través de contactados continuos.
10. Aparato eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el elemento de
refrigeración forma parte de una pieza constructiva de carcasa que
apantalla electromagnéticamente.
11. Aparato eléctrico según la reivindicación
10, caracterizado porque los elementos constructivos de
potencia (11) a refrigerar están dispuestos por dentro de la pieza
constructiva de carcasa que apantalla electromagnéticamente.
12. Aparato eléctrico según la reivindicación 5,
caracterizado porque los elementos constructivos de potencia
(11) a refrigerar están dispuestos por fuera de la pieza
constructiva de carcasa que apantalla electromagnéticamente.
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