MXPA03006187A - Dispositivo electronico. - Google Patents

Abstract

Se describe un dispositivo electronico (1), que comprende una envolvente (2) que comprende una camara cerrada (4) y un tablero de circuitos impresos (3), el tablero de circuitos impresos (3) esta posicionado en la camara (4) definiendo una camara de disipacion (4'), el tablero de circuitos impresos comprende por lo menos un dispositivo electronico (5a) posicionado en la camara de disipacion (4'), la camara (4') comprende un relleno (7) simultaneamente en contacto con el componente electronico (5a), el tablero de circuitos impresos (3) y una pelicula de disipacion (10).

Description

DISPOSITIVO ELECTRÓNICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con un dispositivo electrónico, provisto simultáneamente con un medio de disipación de calor y un medio de aislamiento de calor, utilizado en circuitos de control de motores en general . DESCRIPCIÓN DE LA TECNICA PREVIA Debido a que los circuitos utilizados para controlar los motores en general, en los que se incluyen compresores herméticos para el enfriamiento, utilizan componentes electrónicos que, después de manejar la energía suministrada al equipo, presentan pérdidas que dan como resultado la generación de calor, hay varias técnicas de acoplamiento térmico utilizadas hoy en día para proporcionar transferencia de este calor indeseable al medio ambiente, evitando el sobrecalentamiento del circuito, que provoca daños y/o reducción de la vida útil de los componentes electrónicos. Mientras mejor es el acoplamiento térmico mejor es la transferencia de calor entre el componente electrónico en el cual, las pérdidas son generadas y el medio ambiente. Así, la diferencia en temperatura entre la fuente de calor (componente electrónico con pérdidas) y el ambiente, dividida por el flujo del calor transmitido, representa la medida del acoplamiento en grados Kelvin/Watts .

Ref.: 1 8591 Una de estas técnicas para proporcionar un buen acoplamiento térmico del componente electrónico con el medio ambiente consiste de instalar elementos metálicos acoplados térmicamente al componente electrónico, como por ejemplo, aletas. Este elemento metálico tiene la función de un disipador de calor y está provisto con un área grande expuesta al aire circundante. De esta manera, proporciona un buen acoplamiento térmico entre las partes, reduciendo significativamente la elevación de temperatura del componente electrónico cuando el último libera calor debido al efecto Joule provocado por las pérdidas . Aunque esta es una manera bastante efectiva y ampliamente utilizada para proporcionar un acoplamiento térmico, se requieren medios de unión, por ejemplo un tornillo, sujetador o los semejantes, de tal manera que el acoplamiento físico se pueda llevar a cabo entre el componente electrónico y el disipador, lo que requiere un espacio físico considerable al interior del equipo. Otra desventaja de esta técnica es que requiere mucha labor para montar cada componente del disipador, abarcando un alto costo para este proceso de montaje. Otra técnica utilizada para transferir calor entre el componente electrónico y el ambiente son los llamados "tubos de calor" que utilizan fluidos de enfriamiento que transfieren calor mediante cambio de fase . Esta es una manera muy eficiente de transferir calor, pero requiere una construcción especial para el disipador que contiene este fluido de enfriamiento, haciéndolo así muy caro. Además, requiere una forma geométrica también como un espacio físico apropiado para montar las partes conjuntamente. Especialmente aplicadas a compresores herméticos, también hay técnicas tales como colocar el disipador de calor acoplado a los componentes electrónicos y en contacto directo con el aire circundante. Esta técnica requiere una abertura en la caja que protege el equipo, dando como resultado complicaciones para el proyecto, manufactura y montaje y requiriendo soluciones efectivas para evitar la penetración de fluidos al equipo y para garantizar el aislamiento entre las partes conectadas- eléctricamente al circuito y el disipador, especialmente debido a que el último es accesible desde el exterior y puede representar un riesgo para la seguridad. Como se describe en el documento WO 972729, se sabe del acoplamiento entre los componentes electrónicos y la carcasa del compresor, esta región de carcasa está cercana a la tubería de succión del gas de enfriamiento que está a una temperatura bastante baja de la salida del evaporador. A pesar de facilitar la transferencia de calor, esta solución requiere contacto físico entre los componentes electrónicos y la carcasa del compresor, además de un aislamiento eficiente, demandando el uso de dispositivos apropiados para la fijación y soluciones de montaje elaboradas. El documento US 5,060,114 describe la transferencia de calor de un dispositivo electrónico mediante el efecto de conducción. De esta manera, una placa de silicona formable es moldeada para encerrar el dispositivo electrónico, retirando el calor generado por el último. Esta configuración tiene la desventaja de disipar el calor generado por el montaje de los componentes electrónicos solamente cuando el calor ya ha excedido la envolvente de este dispositivo, es decir, la placa de silicona no está en contacto directo con los componentes, sino que más bien con la envolvente que los contiene. De esta manera, se incrementan las barreras que impiden el escape de calor en contacto con los componentes . El documento US 5,208,733 describe una encapsulación que comprende un disipador de calor que soporta un elemento estructural. El disipador está constituido por una placa metálica de espesor considerable, arreglada sobre los componentes electrónicos. Una capa de película polimérica es colocada por medio de un proceso de vacío, sobre los componentes electrónicos, que están arreglados sobre un tablero de circuitos impresos que a su vez se fija sobre el elemento estructural . Una sustancia compuesta de silicona en forma de gel es agregada a la envolvente para llenar el espacio existente entre la placa metálica y los componentes. Sin embargo, puesto que esta sustancia no tiene características de aislamiento eléctrico, no se pone en contacto directo con los componentes electrónicos ni con el tablero de circuitos impresos, estando limitado al contorno definido por la película polimérica. Esta construcción requiere varios procesos asociados durante la manufactura de esta envolvente, lo que incrementa su costo debido a la necesidad de mucha labor agregada. Otra desventaja es que, además de la placa metálica gruesa, la envolvente tiene otra capa protectora, que hace la liberación de calor al medio ambiente difícil. Con el fin de superar esta desventaja, se describen un sistema de enfriamiento y la presencia de conectadores, lo que incrementa el costo y el espacio físico ocupado por la envolvente. OBJETIVOS PE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un buen acoplamiento térmico entre los componentes electrónicos y el medio ambiente, por medio de un dispositivo electrónico que tiene características de aislamiento eléctrico, que no necesitan orificios para hacer pasar los componentes metálicos que son responsables de conducir el calor al medio ambiente . Es también un objetivo de la presente invención eliminar la necesidad de utilizar tornillos u otros medios para mantener los componentes electrónicos en contacto con el disipador de calor.

Otro objetivo de esta invención es eliminar la necesidad de instalar componentes específicos para aislamiento eléctrico entre las partes energizadas de los componentes y el disipador expuesto al medio ambiente. Un objetivo adicional de esta invención es proporcionar una disipación efectiva y simple del calor generado en el circuito, reduciendo sustancialmente el tamaño del dispositivo, facilitando su construcción, evitando la necesidad de precisión mecánica y disminuyendo los costos de manufactura. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los objetivos de la presente invención son obtenidos por medio de un dispositivo electrónico que comprende una envolvente provista con una cámara cerrada y un tablero de circuitos impresos, el último está colocado en la cámara para definir una cámara de disipación, el tablero de circuitos impresos comprende por lo menos un componente electrónico posicionado en la cámara de disipación, la cámara de disipación comprende un llenado simultáneamente en contacto con el componente electrónico, el tablero de circuitos impresos y una película de disipación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención será ahora descrita en mayor detalle con referencia a una modalidad representada en el dibujo. La figura 1 muestra una vista frontal en sección transversal del dispositivo electrónico de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION De acuerdo con una modalidad preferida y como se puede ver en la figura 1, el dispositivo electrónico 1 está formado mediante una envolvente 2, una cámara cerrada 4, una cámara de disipación 4', un tablero de circuitos impresos 3, componentes electrónicos 5a, 5b, un relleno 7 y una película de disipación 10. La envolvente 2 es formada preferiblemente a partir de un material polimérico rígido y puede asumir diferentes formas geométricas. El material polimérico imparte características de aislamiento térmico a la envolvente 2. La cámara 4 está delimitada por la envolvente 2 y representa el espacio vacío formado al interior del dispositivo 1. El tablero de circuitos impresos 3 provisto con componentes electrónicos 5a, 5b, el relleno 7 y la película de disipación 10 son insertados a la cámara 4. El tablero de circuitos impresos 3 está colocado al interior del dispositivo 1, para definir una cámara de disipación 4', que comprende los componentes electrónicos 5a, que están asociados a la primera superficie 9 de la placa 3. La placa 3 también tiene componentes electrónicos 5b, asociados con su segunda superficie 6, opuesta a la primera superficie 9. Los componentes electrónicos 5a son componentes electrónicos energizados y debido a sus características, son responsables de una porción relevante del calor disipado en el circuito. Este calor es el resultado del efecto Joule, presente aquí debido a las perdidas existentes en los componentes. En cuanto a los componentes 5b, estos no presentan ninguna pérdida suficiente para generar una cantidad considerable de calor en el circuito. Estos componentes están asociados a la segunda superficie 6 de la placa 3, opuesta a la superficie 9 de la placa 3. La película de disipación 10 está arreglada sobre la superficie interna de la envolvente 2 y opuesta a la primera superficie 9 de la placa 3. La película de disipación 10 está constituida preferiblemente por un material metálico, preferiblemente aluminio, de poco espesor, por ejemplo aproximadamente 0.1 mm y abarca un área más grande que las áreas proyectadas de los componentes electrónicos 5a, es decir, el área ocupada por la película de disipación es mayor que aquella ocupada por la suma de las áreas de las superficies externas de los componentes 5a, cuando estos están proyectados por medio de cálculo, sobre la superficie interna de la envolvente 2. La película de disipación 10 es responsable de la transferencia de calor a la superficie interna de la envolvente 2 y puede ser de un tipo auto-adherente. En este caso se aplica una capa de material adhesivo sobre una de sus superficies, facilitando así la aplicación y fijación de esta película 10 sobre la superficie interna de la envolvente 2. El relleno 7 es arreglado al interior de la cámara de disipación 41 , simultáneamente en contacto con el perímetro de los componentes electrónicos 5a, partes de la primera superficie 9 de la placa 3 en donde no hay ningún componente electrónico asociado, como por ejemplo, filetes o pistas de circuitos impresos y la película de disipación 10. Los perímetros de los componentes 5b en contacto con el relleno 7 comprenden los bordes o porciones de estos componentes 5a que están por encima de la superficie 9 de la placa 3. El medio 7 está constituido por un gel, elastómero o pasta aislante eléctricamente y puede ser polimérico o no, conteniendo o no conteniendo rellenos conductores de calor. El medio 7 debe también ser aislante eléctricamente, puesto que está directamente en contacto con las pistas y terminales de los componentes de circuito impreso, en donde hay voltajes y generación de calor. El medio 7 tiene elasticidad y/o plasticidad suficiente para compensar las variaciones en dimensiones debidas a la expansión térmica sufrida por los componentes 5a, por la placa de circuitos impresos 3 y por la envolvente 2. De esta manera, impide la presencia de agrietamientos o separación del material del medio de relleno 7 con respecto a los componentes 5a o las pistas, en donde se necesita eliminar más calor, creando una separación llena con aire, que hace el paso de calor difícil. Por otra parte, el medio 7 no debe ser muy fluido, de tal manera que no fluirá y no llenará los espacios deseados. Cuando están presentes rellenos conductores de calor, constituyen materiales sólidos conductores de calor y aislantes eléctricamente en forma de polvo o granos, como por ejemplo óxido de aluminio o un óxido de otro metal. La granulación de este material depende del proceso para producir el medio de relleno 7 y de la estabilidad física deseada para este medio 7 (ya sea más fluido o más sólido) . Así, para este propósito, es preferible utilizar el material en forma de un polvo. Este medio 7 tiene propiedades de aislamiento eléctrico, en tanto que conduce, de una manera muy efectiva, el calor disipado por los componentes electrónicos energizados 5a y sus terminales, también como el calor generado por las pistas tan lejos como la película de disipación 10. De la película de disipación 10, el calor pasa a través de la envolvente 2, siendo luego transferido al medio am iente. Una modalidad preferida ha sido descrita, se debe comprender que el alcance de la presente invención abarca otras variaciones posibles, siendo limitadas solamente por el contenido de las reivindicaciones adjuntas, que incluyen los equivalentes posibles. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un dispositivo electrónico caracterizado porque comprende una envolvente que comprende una cámara cerrada y un tablero de circuitos impresos que tiene pistas, el tablero de circuitos impresos está colocado en la cámara que define una cámara de disipación que es formada por el área entre una superficie del tablero de circuitos impresos y la envolvente, el dispositivo electrónico comprende una película de disipación arreglada sobre una superficie interna de la envolvente dentro de la cámara de disipación, el tablero de circuitos impresos comprende por lo menos un componente electrónico posicionado en la cámara de disipación, la cámara comprende un relleno que se pone en contacto simultáneamente de manera directa con un perímetro del componente electrónico, con la superficie del tablero de circuitos impresos, con las pistas del tablero de circuitos impresos y con la película de disipación.
2. 2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los perímetros de los componentes en contacto con el relleno comprenden las porciones de estos componentes que están por encima de la superficie del tablero de circuitos impresos.
3. 3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la película de disipación abarca un área más grande que el área proyectada de los componentes electrónicos .
4. 4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la película de disipación está constituida por un material metálico.
5. 5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque la película de disipación comprende un material adhesivo sobre por lo menos una superficie.
6. 6. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el relleno está directamente en contacto con las terminales del componente electrónico.
7. 7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el' relleno comprende un gel aislante eléctricamente.
8. 8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el relleno comprende una pasta aislante eléctricamente.
9. 9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el relleno comprende un elastómero aislante eléctricamente.
10. 10. El dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 7, 8 ó 9 caracterizado porque el relleno contiene un aditivo o relleno de un material conductor de calor.
11. 11. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el tablero de circuitos impresos comprende componentes electrónicos energizados asociados a una segunda superficie del mismo sustancialmente opuesta con la primera superficie.
12. 12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la envolvente está constituida por un material aislante eléctricamente.
13. 13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la envolvente está constituida por un material polimérico rígido.