ES2285314T3 - Placa de circuito impreso con componente enfriado, especialemte componente smd. - Google Patents
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Abstract
Placa de circuito impreso con un componente enfriado, especialmente componente SMD con patillas (3) de conexión soldadas sobre la placa (11) de circuito impreso con las siguientes características: - en la placa (11) de circuito impreso está prevista una abertura (13) de placa de circuito impreso, - el componente (1) que va a enfriarse presenta en su lado (5) inferior una superficie (7) de contacto-enfriamiento, - la superficie (7) de contacto-enfriamiento está dispuesta en la zona de la abertura (13) de placa de circuito impreso, - dentro de la abertura (13) de placa de circuito impreso está colocada una pieza de inserción conductora de calor en forma de una plaquita de enfriamiento o bloque de enfriamiento, - la pieza de inserción está compuesta de una pieza (15) de inserción a presión que está colocada en la abertura (13) de placa de circuito impreso mediante un asiento a presión y está soldada con la superficie (7) de contacto-enfriamiento del componente (1), y - por debajo de la pieza (15) de inserción a presión está dispuesta una cúpula (31) de enfriamiento, caracterizada por las siguientes características adicionales: - la pieza (15) de inserción a presión está dotada al menos con un orificio (35, 35'') que atraviesa la pieza (15) de inserción a presión desde su lado (15a) superior a su lado (15b) inferior y/o, - la pieza (15) de inserción a presión para mejorar el calentamiento de la pieza (15) de inserción a presión durante la soldadura por reflujo para conseguir una soldadura óptima entre la superficie (7) de contacto-enfriamiento en el lado inferior del componente (1) y la pieza (15) de inserción a presión presenta una extensión longitudinal paralela al plano de la placa (11) de circuito impreso, que tiene una dimensión mayor que la extensión correspondiente del componente (1) eléctrico, estando previstas las patillas (3) de conexión en dos lados (1'') enfrentados transversales a la dirección longitudinal del componente (1).
Description
Placa de circuito impreso con componente
enfriado, especialmente componente SMD.
La invención se refiere a una placa de circuito
impreso con un componente enfriado, especialmente un componente SMD
según el preámbulo de la reivindicación 1.
De manera conocida las placas de circuito
impreso no solamente están equipadas con componentes pasivos sino a
menudo también con componentes activos, que en el empleo generan
cantidades de calor nada despreciables. En el caso de tales
componentes activos y generadores de calor puede tratarse de
componentes SMD, por ejemplo de componentes de amplificador.
Por tanto se conoce que componentes eléctricos,
es decir, activos y generadores de calor de este tipo, como por
ejemplo están concebidos para el montaje de SMD, solamente pueden
emplearse en determinadas condiciones ambientales. Esto
especialmente exige un enfriamiento correspondiente.
Así, por ejemplo es habitual el dotar a un
componente SMD en su lado inferior con una superficie de
enfriamiento y de contacto metálica, sobre la que se disipa el
calor hacia abajo. Desde luego, dado que no obstante el componente
se asienta en la misma placa de circuito impreso, ya se ha propuesto
el dotar en esta zona a la placa de circuito impreso con una
pluralidad de aberturas más finas, metalizadas. Durante la soldadura
en ola de estaño, a través de estas perforaciones llega estaño
hasta la superficie de contacto-enfriamiento sobre
el lado inferior del componente SMD, de manera que un lado inferior
de contacto que puede soldarse previsto en el componente SMD está
soldado con el lado inferior de la placa de circuito impreso a
través de la perforación. Entonces allí habitualmente se coloca
además una lámina de conducción térmica para compensar la superficie
irregular. La placa de circuito impreso puede atornillarse mediante
tornillos sobre un cuerpo de enfriamiento o pieza de carcasa que se
encuentra bajo la misma, de manera que el componente SMD está
conectado con su superficie metálica prevista en el lado inferior
(lado de la placa) con el cuerpo de enfriamiento sin
entrehierro.
En lugar de la soldadura en ola de estaño
explicada anteriormente asimismo es posible aplicar pasta de soldar
antes de equipar con SMD en el lado inferior del componente, de
manera que en la siguiente soldadura por reflojo ("reflow") la
suelda se funde y la superficie de
contacto-enfriamiento se suelda con la placa de
circuito impreso en el lado inferior del componente. También
mediante esto el efecto de enfriado está limitado, lo que
especialmente suscita grandes problemas cuando los componentes y
especialmente los componentes SMD producen mayores cantidades de
calor debido a rendimientos más altos.
Una placa de circuito impreso con un componente
electrónico situado sobre ella, que va a enfriarse se ha dado a
conocer también por el documento
DE-A1-33 15 583. Para garantizar un
buen efecto de enfriamiento, en un soporte o una placa de circuito
impreso está prevista una ventana en la que se sitúa un bloque
metálico de enfriamiento que atraviesa esta ventana al menos en su
grosor básico. Sobre el lado superior del bloque de enfriamiento el
componente que va a enfriarse está fijado con una capa adhesiva
delgada. El componente que va a enfriarse puede conectarse
eléctricamente mediante alambres enlazados con secciones de contacto
en la placa de circuito impre-
so.
so.
En el lado inferior del bloque de enfriamiento
está prevista entonces una chapa de enfriamiento que por ejemplo
puede estar unida mediante soldadura o por puntos con la chapa de
enfriamiento. La separación entre el lado superior de la chapa de
enfriamiento y el lado inferior de la placa de circuito impreso
adyacente al bloque de enfriamiento puede llenarse mediante un
adhesivo elástico.
Una estructura comparable en gran medida se
conoce también por el documento US-A- 734 555. Allí,
un componente integrado está dispuesto en contacto con un bloque de
enfriamiento a través de una capa adhesiva, atravesando también de
nuevo el bloque de enfriamiento una ventana en la disposición de
soporte.
Una placa de circuito impreso mejorada frente a
ésta con un componente enfriado, especialmente un componente SMD
enfriado, se ha dado a conocer por el documento
DE-A1-100 64 221. En una placa de
circuito impreso también está prevista una abertura en la que se
inserta una pieza de inserción conductora de calor. Según esta
publicación previa que forma el concepto genérico se propone soldar
la pieza de inserción con la superficie de contacto o enfriamiento
en el lado inferior del componente que va a enfriarse. En el lado
inferior de la placa de circuito impreso está fijada al menos una
plaquita que recubre la abertura en la placa de circuito impreso.
Esta plaquita o dado el caso las dos plaquitas previstas están
configuradas de manera que el lado de la plaquita dispuesta de
manera adyacente dirigido a la placa de circuito impreso y por tanto
a la pieza de inserción puede soldarse, mientras que el lado
opuesto a la placa de circuito impreso de la al menos una plaquita o
de la plaquita dispuesta más abajo en el caso de al menos dos
plaquitas no puede soldarse o al menos rechaza la soldadura.
Aunque por tanto frente a las soluciones
anteriores es posible un efecto de enfriamiento mejorado, todo el
gasto, especialmente el gasto relacionado con la fabricación y el
material es comparativamente alto.
Finalmente se conoce también una serie de otras
publicaciones previas en la que un componente que va a enfriarse
debe colocarse por encima de una abertura realizada en la placa de
circuito impreso, estando previsto en la zona de abertura de la
placa de circuito impreso un cuerpo de enfriamiento correspondiente
al menos para la transferencia a un dispositivo de cuerpo de
enfriamiento previsto por debajo de la placa de circuito impreso.
Se trata en este caso por ejemplo de las publicaciones previas
DE-U1-203 01 773,
DE-C1-199 16 010,
US-B1-6 411 516 y
DE-A1-102 14 311. A este respecto,
especialmente en el documento
DE-A1-203 01 773 se muestra un
dispositivo eléctrico con una placa de circuito impreso sobre la que
está dispuesto un componente eléctrico con patillas de conexión.
Por debajo del componente en forma de paralelepípedo está dispuesto
un cuerpo de enfriamiento en forma circular que se recubre
totalmente por el componente colocado encima.
No obstante, en todas estas publicaciones
previas mencionadas en último lugar, el elemento de enfriamiento
está únicamente acoplado con la superficie de
contacto-enfriamiento, pero no soldado.
El objetivo de la presente invención por tanto
es crear una placa de circuito impreso mejorada con un efecto de
enfriamiento mejorado para un componente que va a enfriarse,
especialmente un componente SMD, en la que la disposición global es
comparativamente de construcción sencilla, aunque al mismo tiempo
sea posible también un rendimiento de enfriamiento mejorado frente
a las soluciones conocidas anteriormente, y la unión por material
entre componente-bloque de enfriamiento y pieza de
inserción a presión tiene lugar mediante soldadura por reflujo.
El objetivo se soluciona según la invención de
acuerdo a las características indicadas en la reivindicación 1. En
las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones
ventajosas de la invención.
De hecho se ha mostrado que en la soluciones
conocidas hasta ahora no puede garantizarse que en la soldadura por
reflujo el bloque de enfriamiento del elemento constructivo SMD, la
pieza de inserción a presión y la pasta de soldadura puedan
calentarse a la temperatura de soldadura necesaria simultáneamente y
por tanto puedan unirse por material.
El éxito según la invención puede conseguirse
porque en la pieza de inserción a presión colocada en la abertura
de placa de circuito impreso están previstas una y preferiblemente
varias aberturas de paso. Esto ofrece la ventaja esencial de que
durante la soldadura por reflujo puede llegar calor mediante
convección y radiación de las fuentes de calor instaladas abajo en
el horno de soldadura por reflujo hacia el cuerpo de enfriamiento
integrado en el elemento constructivo SMD. De manera alternativa y
preferiblemente acumulativa las ventajas según la invención pueden
conseguirse también porque el cuerpo de refrigeración colocado como
pieza de inserción a presión en la abertura de placa de circuito
impreso al menos en una dirección tiene una dimensión tal que
sobrepasa la longitud correspondiente del elemento constructivo que
va a enfriarse. Con ello, la pieza de inserción a presión ya no
está recubierta totalmente por la carcasa de plástico del elemento
constructivo SMD, y también las fuentes de calor instaladas arriba
en el horno de soldadura por reflujo contribuyen de manera efectiva
al calentamiento de la pieza de inserción a presión. En este caso,
la pieza de inserción a presión sobrepasa al componente que va a
enfriarse en su dirección longitudinal, estando previstas las
patillas de conexión en el componente en dos lados enfrentados
transversalmente a la dirección longitudinal del elemento
constructivo.
En un perfeccionamiento preferido de la
invención está previsto que la plaquita de enfriamiento, que
parcialmente en lo sucesivo se denomina también como bloque de
enfriamiento, así como la escotadura de la placa de circuito
impreso correspondiente en la que se inserta esta plaquita de
enfriamiento o este bloque de enfriamiento, estén configuradas de
manera que la plaquita de enfriamiento o bien el bloque de
enfriamiento se inserten a presión en esta escotadura de placa de
circuito impreso. Es decir, la plaquita de enfriamiento está anclada
de manera fija en la entalladura de placa de circuito impreso. La
plaquita de enfriamiento o bien el bloque de enfriamiento no
sobresale en este caso del plano de equipamiento de la placa de
circuito impreso. En este caso, hay que considerar además que,
debido a tolerancias de fabricación, la separación de la superficie
de contacto-enfriamiento configurada en el lado
inferior del elemento constructivo SMD hasta la placa de circuito
impreso y con ello el plano de soldadura puede variar entre 0 mm y
0,2 mm según la experiencia. A este respecto, mediante la plaquita
de enfriamiento insertada no puede ejercerse ninguna fuerza mecánica
que ponga en peligro al elemento constructivo SMD. Con respecto al
anclaje mecánico fijo deseado del bloque de enfriamiento, éste y/o
el borde que rodea al cuerpo de enfriamiento en la placa de circuito
impreso está dotado de salientes o bien rebajes, preferiblemente
puntas sobresalientes, acanaladuras, etc., que fomentan un buen
efecto de inyección entre el bloque de enfriamiento y la placa de
circuito impreso. Preferiblemente, los salientes o puntas en el
bloque de enfriamiento están configurados el bloque de enfriamiento
de tal manera que al introducirse a presión en la escotadura de la
placa de circuito impreso puede entallarse o bien penetrar
parcialmente en el material de placa de circuito impreso. Con ello
se produce un centrado especialmente favorable del bloque de
enfriamiento en la escotadura de la placa de circuito impreso. Por
ello se produce no solamente una fijación óptima del bloque de
enfriamiento, sino también una posibilidad sencilla para conseguir
la compensación de tolerancia.
Por debajo del elemento constructivo, es decir,
sobre el otro lado de la placa de circuito impreso hacia el
elemento constructivo SMD está dispuesta una cúpula de enfriamiento
que preferiblemente es parte de la carcasa. Con ello puede
disiparse de manera óptima calor hacia el exterior a través de la
carcasa.
En una forma de realización preferida, entre el
lado inferior del bloque de enfriamiento y la cúpula de enfriamiento
que entra en contacto con éste puede intercalarse además una lámina
de enfriamiento que es buena conductora térmica para garantizar una
excelente conducción térmica desde el bloque de enfriamiento -
elementos constructivos hacia la carcasa sin empeoramiento debido a
un entrehierro mínimo.
En una configuración preferida de la invención
está previsto además que el intersticio periférico entre el bloque
de enfriamiento y el material de la placa de circuito impreso, que
delimita de manera circunferencial la escotadura de placa de
circuito impreso, esté dimensionado de tal manera que en este caso
el bloque de enfriamiento y la placa de circuito impreso puedan
soldarse entre sí. A este respecto, es básicamente posible soldar
el bloque de enfriamiento con la superficie de
contacto-enfriamiento en el lado inferior del
elemento constructivo empleando pasta de soldadura mediante
soldadura por reflujo, empleando pasta de soldadura mediante
soldadura en ola de estaño o empleando perforaciones en el bloque de
enfriamiento mediante soldadura en ola de estaño.
Dado que en el caso del componente que va a
enfriarse, especialmente el componente SMD, la separación entre el
lado inferior del componente y la superficie de
contacto-enfriamiento de la placa de circuito
impreso puede diferir de todas formas en fracciones de un
milímetro, preferiblemente para conseguir un efecto óptimo de
soldadura entre la superficie de
contacto-enfriamiento en el lado inferior del
componente y el bloque de enfriamiento está previsto que la pasta
de soldadura solamente se aplique en forma de puntos de soldadura o
pastillas de soldadura dispuestos unos al lado de otros,
preferiblemente con una máscara o plantilla. En la soldadura
subsiguiente, especialmente en la soldadura por reflujo o también
en la soldadura en ola de estaño, existe por tanto la posibilidad
de que con una separación reducida la pasta de soldadura aplicada en
forma de puntos o cuadrícula pueda ensancharse más intensamente en
superficie reduciendo su altura o grosor total.
Igualmente en un perfeccionamiento de la
invención puede estar previsto que el bloque de enfriamiento
configurado como pieza de inserción a presión esté soldado al menos
parcialmente con la placa de circuito impreso. Esto puede
realizarse por ejemplo porque la pasta de soldadura en la zona del
intersticio entre el bloque de enfriamiento y la placa de circuito
impreso se aplica o se imprime a modo de puntos o pastillas en
cualquier otra forma, de manera que en la soldadura por reflujo
entonces este intersticio se cierra parcialmente. Igualmente puede
estar previsto que al realizar una soldadura en ola de estaño desde
abajo penetre suelda en el intersticio y cierre este
intersticio.
Para el bloque de enfriamiento configurado como
pieza de inserción a presión puede mostrarse favorable el dotar a
los salientes o puntas que sobresalen hacia el exterior de un
biselado o chaflán de introducción para insertar la pieza de
inserción a presión en la escotadura de placa de circuito impreso al
menos en una altura parcial y mediante una introducción a presión
adicional garantizar entonces la fijación mediante cuña o bien la
introducción a presión entallando las puntas en el material de placa
de circuito impreso. Para ello la pieza de inserción a presión está
compuesta preferiblemente de metal.
Finalmente en un perfeccionamiento también puede
estar previsto que la pieza de inserción a presión presente un
collar y dado el caso también una ranura circundante. La ranura
sirve por un lado para la fabricación mejorada de los salientes o
estrías que sobresalen hacia el exterior. El collar sirve al mismo
tiempo para limitar la profundidad de introducción a presión o bien
la profundidad de inmersión del bloque de enfriamiento en el
material de placa de circuito impreso.
El bloque de enfriamiento de introducción a
presión, especialmente en el caso de la configuración de un colar
puede sobrepasar el plano de placa de circuito impreso dispuesto en
la parte inferior.
Finalmente pueden realizarse también
adaptaciones adicionales, por ejemplo porque está prevista una
lámina conductora de calor entre la pieza de inserción a presión en
forma del bloque de enfriamiento y la cúpula de enfriamiento que
pertenece preferiblemente a una carcasa. Por ello pueden compensarse
también diferencias de nivel mínimas en las superficies
superpuestas unas en otras y en su mayor parte lisas para evitar
también los más mínimos entrehierros y ampollas de aire. En total
puede afirmarse que en el marco de la invención puede reducirse
adicionalmente la resistencia térmica frente a la solución
convencional. Estas ventajas pueden conseguirse con menores costes
dado que, por ejemplo, la pieza de inserción a presión mencionada
puede estar configurada como pieza estampada, pieza torneada o
pieza fundida. Finalmente en el marco de la invención puede
realizarse una superficie plana en el lado de soldadura del bloque
de enfriamiento, es decir en su lado inferior, por lo que es
posible un contacto directo con la carcasa que disipa el calor
(cúpula de enfriamiento). Finalmente también puede conseguirse una
fuerza de compresión alta entre el bloque de enfriamiento y la
carcasa sin que se cargue el elemento constructivo que va a
enfriar-
se.
se.
Mediante la variante de realización descrita
también puede observarse que no todas las superficies laterales del
bloque de enfriamiento empleado deben ser soldables, por lo que el
bloque conductor de calor no debe recubrirse durante la soladura en
ola de estaño para mantener una superficie de contacto plana. Si,
por ejemplo, el lado del bloque conductor de calor opuesto al
elemento constructivo SMD no es soldable, no obstante esta
superficie tras la soldadura en ola de estaño también permanece
plana sin medidas de cobertura adicionales. Además, el bloque de
enfriamiento puede ser soldable también en todas las superficies
laterales. En este caso el bloque de enfriamiento puede soldarse de
manera sencilla con la placa de circuito impreso.
A continuación se explica la invención más
detalladamente mediante ejemplos de realización. En este caso
muestran individualmente:
la figura 1, una vista desde abajo en
perspectiva esquemática de un elemento constructivo SMD que va a
enfriarse;
la figura 2, una representación en sección
transversal esquemática de una placa de circuito impreso con un
componente SMD soldado sobre ella con sus "patillas";
la figura 3, una representación en perspectiva
esquemática de una pieza de inserción a presión según la
invención,
la figura 4, una representación en sección
transversal esquemática a través de un ejemplo de realización de
una pieza de inserción a presión;
la figura 5, una representación en perspectiva
esquemática de la colocación de pastillas de soldadura sobre la
placa de circuito impreso y de una pieza de inserción a presión que
se asienta en la abertura de placa de circuito impreso, antes de
que el elemento constructivo SMD que va a enfriarse se suelde en sus
"patillas" en la placa de circuito impreso,
la figura 6, una representación en sección
transversal esquemática comparable a la de la figura 2, en la que
la pieza de inserción a presión está colocada sobre una cúpula de
enfriamiento intercalando una lámina conductora de calor,
la figura 7, una representación en perspectiva
de una pieza de inserción a presión modificada con una
perforación,
la figura 8, otra representación en perspectiva
de una pieza de inserción a presión modificada,
la figura 9, una pieza de inserción a presión
modificada de nuevo fabricada a partir de una pieza torneada,
la figura 10, una representación en sección
transversal esquemática comparable a la de la figura 6, aunque
empleando la pieza de inserción a presión reproducida en la figura
9;
la figura 11, una pieza de inserción a presión
modificada de nuevo en representación en perspectiva, y
la figura 12, la representación en perspectiva
de un elemento constructivo SMD sobre una placa de circuito impreso
con una pieza de inserción a presión prevista por debajo del
elemento constructivo en una abertura de placa de circuito impreso,
que sobrepasa al elemento constructivo SMD en la dirección
longitudinal.
En la figura 1 se muestra en representación en
perspectiva esquemática un elemento 1 constructivo que va a
enfriarse, que en el ejemplo de realización mostrado se compone de
un elemento constructivo 1 SMD. Está configurado sustancialmente en
forma de paralelepípedo y en dos lados 1' enfrentados presenta una
pluralidad de patillas 3 de conexión eléctrica.
En el lado 5 inferior del elemento 1
constructivo está configurada una superficie 7 de
contacto-enfriamiento que sirve en última instancia
para disipar el calor generado durante el funcionamiento del
elemento constructivo SMD a través de esta superficie 7 de
contacto-enfriamiento.
En la figura 2 se reproduce un primer ejemplo de
realización en representación transversal esquemática. En ella
puede observarse en sección transversal una placa 11 de circuito
impreso en la que está realizada una abertura 13 de placa de
circuito impreso en forma de una ventana. Esta abertura 13 de placa
de circuito impreso es por regla general más grande que la
superficie 7 de contacto-enfriamiento del elemento 1
constructivo que se encuentra sobre ella.
A partir de la representación en sección
transversal según la figura 2 puede observarse también que las
patillas 3 de conexión laterales del elemento constructivo SMD por
lo general están acodadas de manera que su superficie 3' de
conexión en las patillas 3 de conexión no debe estar configurada
obligatoriamente sobre la misma superficie de nivel inferior del
lado inferior del elemento 1 constructivo, sino que puede estar
dispuesta con mayor profundidad respecto a ésta. Esto en el estado
montado tiene la consecuencia de que el lado 5 inferior del
elemento constructivo 1 SMD está dispuesto ligeramente por encima de
la superficie 11a de contacto superior de la placa 11 de circuito
impreso.
En la abertura 13 de placa de circuito impreso
mencionada está colocada por ejemplo una pieza 15 de inserción a
presión en forma de una plaquita de enfriamiento o de un bloque de
enfriamiento. Para ello, la pieza 15 de inserción a presión
reproducida en la figura 3 en una representación esquemática en
perspectiva presenta una formación en vista desde arriba que puede
imitar a la formación de la abertura 13 de placa de circuito
impreso. Pero, tal como también puede observarse a partir de la
figura 3, en el borde 15' circunferencial del a pieza 15 de
inserción a presión están previstos varias puntas, cuñas, nervios o
nervaduras 19 sobresalientes o similares con un desplazamiento
lateral que pueden estar formadas en sección transversal por ejemplo
en forma angular o de techo.
Tal como también puede deducirse a partir de la
representación en sección transversal esquemática según la figura
4, la pieza 15 de inserción a presión, es decir el bloque 15 de
enfriamiento está configurado preferiblemente de manera que sus
puntas, cuñas, nervios o nervaduras o similares están dotados de un
chaflán 19' de introducción, de manera que en total en la dirección
de inserción se produce una configuración en forma de cuña, es decir
ligeramente diferente de los cantos 19 exteriores.
En este caso la dimensión exterior entre dos
cantos enfrentados o entre un canto y una sección aproximadamente
enfrentada del borde 15' circunferencial de la pieza 15 de inserción
a presión está dimensionada de tal manera que la medida de
distancia correspondiente en la dirección de inserción es
ligeramente menor que la dimensión interior libre en el lugar en
cuestión en la abertura 13 de placa de circuito impreso, y que tras
la inserción inicial de la pieza 15 de inserción a presión en la
abertura 13 de placa de circuito impreso las puntas, cuñas, nervios
o nervaduras 19 que sobresalen hacia el exterior terminan con su
canto 19' que sobresale hacia el exterior en el borde 11b de
abertura de placa de circuito impreso adyacente, de manera que con
un movimiento adicional de introducción e inserción a presión de la
pieza 15 de inserción a presión en la abertura 13 de placa de
circuito impreso ahora los cantos 19 que sobresale hacia el exterior
se entallan de manera cada vez más profunda en el material de placa
de circuito impreso desde el borde 11b de abertura de placa de
circuito impreso. Con ello en la posición interior de la pieza 15
de inserción a presión se garantiza un asiento a presión fijo de
esta pieza 15 de inserción a presión en la abertura 13 de placa de
circuito impreso.
En este caso la pieza 15 de inserción a presión
denominada también como bloque de enfriamiento o plaquita de
enfriamiento no es más gruesa que la placa de circuito impreso. Si
se trabaja en este caso con un punzón que se coloca desde abajo
sobre la pieza 15 de inserción a presión, presentando el punzón un
contorno mayor (al menos por secciones) que la abertura 13 de placa
de circuito impreso, entonces de esta manera puede garantizarse que
esta pieza 15 de inserción a presión no se introduce más en la
abertura 13 de placa de circuito impreso hasta que la superficie
15'' de nivel inferior de la pieza 15 de inserción a presión esté
exactamente a la altura de la superficie 11c de nivel en el lado
inferior de la placa 11 de circuito impreso.
En la representación según la figura 2, se
selecciona una representación en sección transversal en la que la
sección transversal está atravesada por dos puntas, cuñas, nervios o
nervaduras 19 o similares enfrentados. En los espacios intermedios
entre dos puntas 19 contiguas permanece entonces un intersticio 25
entre el borde 15' circunferencial de la pieza 15 de inserción a
presión y el borde 11b de abertura de placa de circuito impreso
contiguo en la zona de la abertura 13 de placa de circuito
impreso.
En la figura 5, la placa 11 de circuito impreso
se reproduce a modo de sección con la pieza 15 de inserción a
presión introducida a presión en la zona de la abertura 13 de placa
de circuito impreso, y concretamente anteriormente está soldado el
elemento 1 constructivo SMD. A este respecto, de la figura 5 puede
desprenderse que en última instancia para la creación de una buena
unión por soldadura entre la superficie 7 de
contacto-enfriamiento del elemento 1 constructivo
SMD y el lado 15a superior de la pieza 15 de inserción a presión
compuesta de metal, que se encuentra por debajo (con una
composición de material soldable o al menos una capa de superficie
soldable) preferiblemente con una máscara de lámina se aplican una
pluralidad de puntos 27 de pasta de soldadura o pastillas 27 de
pasta de soldadura que están dispuestos formando una separación
entre sí. Además están previstos puntos de pasta de soldadura o
pastillas 29 de pasta de soldadura adicionales que se aplican al
menos directamente contiguos al intersticio 25 de separación
mencionado o incluso recubriendo el intersticio 25 de separación.
Para colocar estas pastillas de soldadura pueden emplearse técnicas
conocidas.
A continuación, el elemento 1 constructivo SMD
puede colocarse sobre la placa de circuito impreso.
En la placa de circuito impreso preparada de
esta manera puede realizarse ahora una operación de soldadura por
reflujo. En este caso, se calienta toda la disposición de manera que
los puntos de pasta de soldadura pueden fluir y de manera
correspondiente al intersticio de separación predeterminado entre el
lado 5 inferior del elemento 1 constructivo SMD y la superficie 11a
de placa de circuito impreso fluyen separándose aumentando su
superficie total hasta que se produce una adaptación de volumen al
intersticio 25 de separación existente. Los puntos 29 de pasta de
soldadura en la zona del intersticio 25 de separación llevan a que
ahora también penetre suelda que puede fluir en este intersticio 25
de separación y una el borde 15' circunferencial de la pieza 15 de
inserción a presión con el borde 11b de abertura de placa de
circuito impreso adyacente a través del medio de soldadura.
La propia placa de circuito impreso está
dispuesta en el empleo práctico por ejemplo en una carcasa, de
manera que el bloque de enfriamiento que sirve como pieza 15 de
inserción a presión o la plaquita 15 de enfriamiento se apoya en su
superficie sobre una cúpula 31 de enfriamiento, que de manera
preferida es parte de una carcasa 30 o de una pared 30 de carcasa.
Por tanto, el calor que sale del componente SMD puede disiparse a
través de su superficie 7 de contacto-enfriamiento
y la pieza 15 de inserción a presión soldada con él a través de
toda la superficie de la pieza 15 de inserción a presión sobre la
cúpula 31 de enfriamiento y a través de ésta hacia el exterior.
El ejemplo de realización según la figura 6 se
diferencia de los ejemplos de realización anteriores solamente
porque entre el lado 15b inferior de la pieza 15 de inserción a
presión y el lado 31a superior de la cúpula 31 de enfriamiento se
inserta además una lámina 33 conductora de calor. Esta abre la
posibilidad de compensar las más mínimas irregularidades en la
superficie, de manera que se garantiza una unión en toda la
superficie evitando ampollas de aire o entrehierros entre la pieza
15 de inserción a presión y la cúpula 31 de enfriamiento.
Mediante la figura 7 se muestra una modificación
para la pieza 15 de inserción a presión. La pieza de inserción a
presión según la figura 7 está dotada con una perforación 35, es
decir una pluralidad de orificios o aberturas 35' que atraviesan la
pieza de inserción a presión. Si esta pieza de inserción a presión
se inserta a presión en la abertura 13 de placa de circuito
impreso, entonces esta parte puede soldarse con el lado inferior del
elemento 1 constructivo SMD también mediante un baño de soldadura
en ola de estaño, dado que en este caso la suelda que puede fluir a
través de la abertura 35' atraviesa desde abajo las perforaciones en
la pieza 15 de inserción a presión y llega hasta la superficie 7 de
contacto-enfriamiento en el lado inferior del
elemento 1 constructivo. También el intersticio 25 de separación se
llena con suelda en un procedimiento de soldadura en ola de estaño
de este tipo y con ello se cierra.
En la figura 8 se muestra una modificación para
la pieza 15 de inserción a presión en el sentido de que en este
caso está prevista una pluralidad de puntas o cantos 19
sobresalientes. También en este caso está configurado un chaflán
19' de introducción para introducir la pieza de inserción a presión
más fácilmente en la abertura 13 de placa de circuito impreso y
entonces insertar a presión dentro de esta abertura 13 de placa de
circuito impreso.
Mediante la figura 9 está previsto un ejemplo de
realización modificado con un collar 39 circundante y una ranura 41
que discurre contigua al collar. Además esta pieza 15 de inserción a
presión, solamente para aclarar las diferentes posibilidades de
realización está configurada como pieza redondeada.
La pieza 15 de inserción a presión reproducida
en la figura 9 en representación esquemática en perspectiva puede
insertarse a presión entonces según la representación en corte de la
figura 10 en la abertura 13 de placa de circuito impreso, que en
este ejemplo de realización también está configurada preferiblemente
más bien redonda. El lado 39a superior del collar 39 hace tope
entonces con el lado inferior de la placa 11 de circuito impreso,
de manera que la profundidad de inserción máxima de la pieza 15 de
inserción a presión en la abertura 13 de placa de circuito impreso
está limitada por ello. La altura real de la pieza 15 de inserción
a presión que sobresale del collar está dimensionada de manera que
la superficie 15a de nivel superior ya no sobresale de la
superficie de nivel superior de la placa 11 de circuito impreso. La
ranura 41 mencionada ofrece también ventajas en la fabricación de
las puntas, cuñas 19, etc., configuradas en el borde 15'
circunferencial. Dado que en este caso las puntas o cuñas, nervios
o nervaduras 19 están dispuestas por encima de la superficie de
nivel inferior de la abertura 13 de placa de circuito impreso, esto
tiene como consecuencia un aumento de las fuerzas de extracción
dado que en este caso se forma un cierto efecto de gancho. Además,
la pieza de inserción a presión puede fabricarse de manera
económica como pieza torneada. A diferencia del ejemplo de
realización mostrado los nervios o puntas sobresalientes en el borde
periférico no deben estar distribuidos de manera uniforme en el
borde circunferencial. También pueden estar previstos con una
separación lateral mayor entre sí en orden irregular.
La figura 11 muestra un ejemplo de modificación
adicional en el sentido de que en este caso a diferencia del
ejemplo de realización correspondiente a las figuras 8 y 9 están
configurados dos aplanamientos 43 enfrentados paralelos en el
plano. Esta pieza de inserción a presión es adecuada para orificios
oblongos en la placa 11 de circuito impreso. Dado que
fundamentalmente está formada a partir de una pieza redonda, puede
fabricarse de manera económica en un torno.
Mediante la figura 12 solamente se muestra que
fundamentalmente la plaquita de enfriamiento que sirve como pieza
15 de inserción a presión o bien el bloque de enfriamiento también
denominado así puede tener una longitud mayor, por ejemplo, en la
dirección longitudinal del elemento 1 constructivo que el propio
elemento 1 constructivo. Por tanto, el bloque de enfriamiento
supera al elemento 1 constructivo. Esto lleva a un mejor
calentamiento del bloque de enfriamiento durante la soldadura por
reflujo.
Claims (26)
1. Placa de circuito impreso con un componente
enfriado, especialmente componente SMD con patillas (3) de conexión
soldadas sobre la placa (11) de circuito impreso con las siguientes
características:
- en la placa (11) de circuito impreso está
prevista una abertura (13) de placa de circuito impreso,
- el componente (1) que va a enfriarse presenta
en su lado (5) inferior una superficie (7) de
contacto-enfriamiento,
- la superficie (7) de
contacto-enfriamiento está dispuesta en la zona de
la abertura (13) de placa de circuito impreso,
- dentro de la abertura (13) de placa de
circuito impreso está colocada una pieza de inserción conductora de
calor en forma de una plaquita de enfriamiento o bloque de
enfriamiento,
- la pieza de inserción está compuesta de una
pieza (15) de inserción a presión que está colocada en la abertura
(13) de placa de circuito impreso mediante un asiento a presión y
está soldada con la superficie (7) de
contacto-enfriamiento del componente (1), y
- por debajo de la pieza (15) de inserción a
presión está dispuesta una cúpula (31) de enfriamiento,
caracterizada por las siguientes
características adicionales:
- -
- la pieza (15) de inserción a presión está dotada al menos con un orificio (35, 35') que atraviesa la pieza (15) de inserción a presión desde su lado (15a) superior a su lado (15b) inferior y/o,
- -
- la pieza (15) de inserción a presión para mejorar el calentamiento de la pieza (15) de inserción a presión durante la soldadura por reflujo para conseguir una soldadura óptima entre la superficie (7) de contacto-enfriamiento en el lado inferior del componente (1) y la pieza (15) de inserción a presión presenta una extensión longitudinal paralela al plano de la placa (11) de circuito impreso, que tiene una dimensión mayor que la extensión correspondiente del componente (1) eléctrico, estando previstas las patillas (3) de conexión en dos lados (1') enfrentados transversales a la dirección longitudinal del componente (1).
2. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 1, caracterizada porque la
pieza (15) de inserción a presión está dotada con una pluralidad de
orificios (35, 35') que atraviesan la pieza (15) de inserción a
presión desde su lado (15a) superior a su lado (15b) inferior.
3. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque
la pieza (15) de inserción a presión en su borde (15')
circunferencial y/o el borde que rodea la pieza (15) de inserción a
presión de la abertura (13) de placa de circuito impreso prevista en
la placa (11) de circuito impreso está dotada con salientes y/o
rebajes, por lo que la pieza (15) de inserción a presión está
anclada en la abertura (13) de placa de circuito impreso en la
placa (11) de circuito impreso.
4. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque entre los salientes (19) de la pieza
(15) de inserción a presión insertados a presión en el material de
placa de circuito impreso o entre los salientes que sobresalen en el
borde circunferencial de la abertura (13) de placa de circuito
impreso existe un intersticio (25) de separación entre la pieza (15)
de inserción a presión y el borde (11b) adyacente de la abertura
(13) de placa de circuito impreso.
5. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizada porque la pieza (15) de inserción a presión
está soldada al menos parcialmente con la placa (11) de circuito
impreso.
6. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 5, caracterizada porque
sobre la superficie de la pieza (15) de inserción a presión y
preferiblemente al menos adyacente contigua a la abertura (13) de
placa de circuito impreso en la zona de la placa (11) de circuito
impreso está prevista una pluralidad de puntos de pasta de
soldadura o pastillas (27) de soladura mediante los cuales se
produce una unión por soldadura con el componente (1).
7. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 6, caracterizada porque al
menos algunos puntos de pasta de soldadura o pastillas (27) de
soladura recubren parcialmente el intersticio (25) de
separación.
8. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizada porque los salientes (19) centran la pieza
(15) de inserción a presión que sirve como bloque de enfriamiento
en la abertura (13) de placa de circuito impreso.
9. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizada porque la pieza (15) de inserción a presión no
sobresale del plano (11a) de equipamiento de la placa de circuito
impreso.
10. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizada porque los salientes (19) configurados en el
borde circunferencial de la pieza (15') de inserción a presión
están configurados de manera que discurren en la dirección de
inserción en forma de nervaduras.
11. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizada porque los salientes (19) están dotados en la
dirección de inserción en la abertura (13) de placa de circuito
impreso de chaflanes (19') de introducción.
12. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 11, caracterizada porque el
chaflán (19') de introducción está configurado de tal manera que la
altura de las nervaduras sobresalientes opuesta a su dirección de
inserción aumenta al menos en una sección parcial de la
nervadura.
13. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 11, caracterizada porque el
chaflán (19') de introducción está configurado como aplanamiento
configurado en una altura parcial en la nervadura
sobresaliente.
14. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 13,
caracterizada porque una pluralidad de nervaduras (19) están
configuradas en el borde (15') circundante de la pieza de inserción
a presión.
15. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 14,
caracterizada porque la pieza (15) de inserción a presión
está configurada como pieza torneada o está formada mediante la
realización de aplanamientos laterales a partir de una pieza
torneada.
16. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 15,
caracterizada porque la pieza (15) de inserción a presión en
su lado (15b) inferior presenta un collar (39) cuyo lado (39a)
superior en el estado colocado está en contacto con el lado inferior
de la placa de circuito impreso.
17. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 16, caracterizada porque
adyacente al lado (39a) superior del collar (39) está configurada
una ranura (41) en la pieza (15) de inserción a presión de la que
sobresalen los salientes (19) que sobresalen lateralmente.
18. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según la reivindicación 17, caracterizada porque la
altura de los salientes (19) es inferior al grosor de la placa de
circuito impreso.
19. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizada porque el lado superior de la pieza (15) de
inserción a presión está soldado o pegado con la superficie (7) de
contacto-enfriamiento configurada en el lado
inferior del componente (1).
20. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 19,
caracterizada porque entre el lado superior de la pieza (15)
de inserción a presión y el lado inferior del componente (1) que va
a enfriarse se aplica una pasta conductora de calor.
21. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 20,
caracterizada porque entre el lado superior de la pieza (15)
de inserción a presión y el lado inferior del componente (1) que va
a enfriarse está dispuesta una lámina (33) conductora de calor.
22. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 21,
caracterizada porque el lado (15b) inferior de la pieza (15)
de inserción a presión está dispuesta haciendo contacto con una
cúpula (31) de enfriamiento que es preferiblemente parte de una
carcasa (30), preferiblemente intercalando en toda la superficie
una lámina conductora de calor.
23. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 22,
caracterizada porque al menos el lado (15a) superior, al
menos el lado (15b) inferior, o toda la pieza (15) de inserción a
presión puede soldarse o se compone de material soldable o está
dotada de una superficie soldable.
24. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 23,
caracterizada porque la pieza (15) de inserción a presión
está atornillada en la cúpula de enfriamiento.
25. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 24,
caracterizada porque el grosor de la pieza (15) de inserción
a presión y/o de la parte de la pieza (15) de inserción a presión
que va a situarse dentro de la abertura (13) de placa de circuito
impreso es igual o inferior al grosor de la placa de circuito
impreso.
26. Placa de circuito impreso con componente
enfriado según una de las reivindicaciones 1 a 25,
caracterizada porque el cuerpo de enfriamiento integrado en
el componente (1) que va a enfriarse y la pieza (15) de inserción a
presión están soldados entre sí mediante soldadura por reflujo.
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