RU2105441C1

RU2105441C1 - Electronic unit

Info

Publication number: RU2105441C1
Application number: RU96113508A
Authority: RU
Inventors: К.М. Корнейчук; В.Н. Корулин; А.Н. Солдатенков
Original assignee: Российский институт радионавигации и времени
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, heat removal from electronic unit which is located on printed circuit, is heated and has planar terminals. SUBSTANCE: device has heat- conducting housing, printed circuit 2 which is mounted in unit housing 1, electronic unit 3 which is located on printed circuit, is heated and has planar terminals 4. In addition housing has heat removing base 5. Terminals 4 of electronic unit 3 are bent at right angle in opposite to heat removing base 5. They are located in through holes 7 of printed circuit 2 and are soldered on its contact plates on side 8 which is opposite to side on which electronic unit 3 is mounted. Heat removing base 5 of housing of electronic unit 3 is connected to housing 1 in order to provide heat contact between them. In addition assembling sleeves 10 are mounted between printed circuit and unit housing 1. Printed circuit 2 also has viewing window 16 and access hole 15 which are directed respectively to front side of housing of electronic unit 3 and connection points of heat removing base 5 of housing to unit housing 1. EFFECT: increased heat removal. 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задачи отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами. The invention relates to electronics and can be used in blocks of electronic equipment to solve the problem of heat removal from a heat-loaded electronic component located on a printed circuit board with planar leads.

Известны радиоэлектронные блоки, описанные, например, в [1]-[3], в которых задача отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента решается с помощью теплоотводящей пластины радиатора, установленной между теплоотводящим, как правило металлическим, основанием радиоэлектронного компонента и поверхностью печатной платы. Radio-electronic blocks are known, described, for example, in [1] - [3], in which the problem of heat removal from a heat-loaded radio-electronic component located on a printed circuit board is solved using a heat-sink plate of a radiator mounted between a heat-sink, usually metal, the base of the radio-electronic component and the surface printed circuit board.

Эффективность охлаждения радиоэлектронного компонента в таких радиоэлектронных блоках определяется площадью радиатора, устанавливаемого на печатной плате, что требует выделения на ней соответствующего места. The cooling efficiency of the electronic component in such electronic blocks is determined by the area of the radiator mounted on the printed circuit board, which requires the allocation of appropriate space on it.

Известны радиоэлектронные блоки, в которых эффективность охлаждения размещенных на печатной плате теплонагруженных радиоэлектронных компонентов повышается за счет использования в качестве радиаторов теплопроводящих элементов конструкции, например корпуса. При этом для передачи тепла от размещенных на печатной плате теплонагруженных элементов к корпусу могут применяться специальные теплопроводящие диэлектрические пасты, как, например, в известных решениях [4] и [5], или специальные теплопроводящие шины, выполняемые на печатной плате и имеющие тепловой контакт как с корпусом охлаждаемого радиоэлектронного компонента, так и с корпусом радиоэлектронного блока, как, например, в известных решениях [6] и [7]. Radio-electronic blocks are known in which the cooling efficiency of heat-loaded radio-electronic components placed on a printed circuit board is increased by using heat-conducting structural elements, such as a housing, as radiators. In this case, to transfer heat from heat-loaded elements located on the printed circuit board to the case, special heat-conducting dielectric pastes can be used, as, for example, in the known solutions [4] and [5], or special heat-conducting buses, executed on the printed circuit board and having thermal contact as with the housing of the cooled electronic component, and with the housing of the electronic unit, as, for example, in the known solutions [6] and [7].

Использование в конструкциях радиоэлектронных блоков теплопроводных диэлектрических паст для создания соответствующих теплоотводящих мостиков между теплонагруженным радиоэлектронным компонентом и корпусом блока усложняет технологию изготовления блока, а использование для целей отвода тепла от теплонагруженного радиоэлектронного компонента на корпус блока соответствующих теплоотводящих шин, выполняемых на печатной плате, усложняет конструкцию печатной платы. The use of heat-conducting dielectric pastes in the designs of the radio-electronic blocks to create the corresponding heat-removing bridges between the heat-loaded radio-electronic component and the block housing complicates the manufacturing technology of the block, and the use of the corresponding heat-releasing busbars made on the printed circuit board for the heat dissipation from the heat-loaded radio-electronic component complicates the design of the printed circuit board boards.

В качестве прототипа выбрана конструкция радиоэлектронного блока, описания в [7]. Этот блок содержит теплопроводную корпусную раму и закрепленную на ней печатную плату с теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами. На печатной плате выполнена теплоотводящая шина, имеющая тепловой контакт с корпусной рамой. Теплонагруженный радиоэлектронный компонент с планарными выводами установлен на печатной плате так, что теплопроводное основание его корпуса имеет тепловой контакт с теплоотводящей шиной. As a prototype, the design of the electronic unit, the descriptions in [7], was chosen. This block contains a heat-conducting housing frame and a printed circuit board mounted on it with a heat-loaded electronic component with planar leads. A heat sink bus is made on the printed circuit board, having thermal contact with the frame. A heat-loaded radio-electronic component with planar leads is mounted on a printed circuit board so that the heat-conducting base of its housing has thermal contact with the heat sink bus.

Тепловой контакт теплоотводящей шины печатной платы с корпусной рамой обеспечивается за счет плотного ее прижима с последующей фиксацией печатной платы на раме, например, с помощью пайки или винтового соединения. Тепловой контакт радиоэлектронного компонента с теплоотводящей шиной печатной платы обеспечивается за счет его прижима к плате с последующей фиксацией этого положения за счет распайки планарных выводов радиоэлектронного компонента на контактных площадках печатной платы или с помощью винтового соединения теплоотводящего основания корпуса радиоэлектронного компонента с платой, если конструкция теплоотводящего основания предусматривает возможность такого соединения. The thermal contact of the heat sink bus of the printed circuit board with the case frame is ensured by tightly clamping it, followed by fixing the printed circuit board on the frame, for example, by soldering or screw connection. The thermal contact of the radio-electronic component with the heat sink bus of the printed circuit board is ensured by its clamping to the board with subsequent fixation of this position by soldering the planar leads of the radio-electronic component on the contact pads of the printed circuit board or by screw connection of the heat-removing base of the housing of the electronic component to the board, if the design of the heat-removing base provides for the possibility of such a connection.

Использование в прототипе для целей отвода тепла от теплонагруженного радиоэлектронного компонента на корпус блока соответствующей теплоотводящей шины, выполняемой на печатной плате, усложняет как конструкцию самой печатной платы, так и конструкцию блока, что связано, в частности, с необходимостью обеспечения надежного теплового контакта печатной платы с корпусом. The use in the prototype for the purpose of heat removal from a heat-loaded electronic component to the block housing of the corresponding heat sink bus running on a printed circuit board complicates both the design of the printed circuit board and the design of the block, which is associated, in particular, with the need to ensure reliable thermal contact of the printed circuit board with case.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи обеспечения отвода тепла от установленного на печатной плате радиоэлектронного компонента с планарными выводами, конструкция теплоотводящего основания которого предусматривает возможность винтового соединения, непосредственно на корпус радиоэлектронного блока без помощи теплоотводящей шины, выполняемой на печатной плате. The invention is aimed at solving the technical problem of providing heat removal from a radio-electronic component mounted on a printed circuit board with planar leads, the design of the heat sink of which provides for the possibility of screw connections directly to the housing of the electronic block without the help of the heat sink bus performed on the printed circuit board.

Решение этой задачи позволяет осуществить эффективное охлаждения радиоэлектронного компонента с планарными выводами, установленного в радиоэлектронном блоке на печатной плате, без усложнения конструкции платы и ее крепежа к корпусу блока. The solution to this problem allows for efficient cooling of the electronic component with planar leads installed in the electronic unit on the printed circuit board, without complicating the design of the board and its fastening to the block body.

Сущность изобретения состоит в том, что в радиоэлектронном блоке, содержащем теплопроводный корпус, закрепленную в корпусе блока печатную плату с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием, выводы радиоэлектронного компонента отогнуты под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию его корпуса, размещены в сквозных отверстиях печатной платы и распаяны на ее контактных площадках со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента, а теплоотводящее основание корпуса радиоэлектронного компонента скреплено с корпусом блока с обеспечением теплового контакта между ними, при этом между печатной платой и корпусом блока установлены крепежные втулки, а в печатной плате выполнены смотровое и технологические окна, обращенные соответственно к лицевой поверхности корпуса радиоэлектронного компонента и точкам крепления теплоотводящего основания его корпуса к корпусу блока. The essence of the invention lies in the fact that in a radio-electronic unit containing a heat-conducting case, a printed circuit board fixed in the case of the unit with a heat-loaded radio-electronic component with planar leads installed on it, the body of which is provided with a heat sink base, the conclusions of the radio electronic component are bent at a right angle to the side opposite to the heat sink the base of its body, placed in the through holes of the printed circuit board and soldered to its pads on the side opposite to the side installation of the electronic component, and the heat sink base of the housing of the electronic component is bonded to the housing of the unit to provide thermal contact between them, while mounting bushings are installed between the printed circuit board and the housing of the unit, and the viewing and processing windows are made in the printed circuit board facing the front surface of the electronic housing component and the attachment points of the heat sink base of its housing to the housing of the unit.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, где на фиг. 1 представлен пример конкретного выполнения заявляемого блока в разрезе (общий вид), на фиг. 2 - общий вид радиоэлектронного компонента с планарными выводами, на фиг. 3 - вид блока со стороны печатной платы. The invention, its feasibility and the possibility of industrial application are illustrated by drawings, where in FIG. 1 presents an example of a specific implementation of the inventive block in the context (General view), in FIG. 2 is a general view of a radio-electronic component with planar leads; FIG. 3 is a block view from the side of the printed circuit board.

Заявляемый радиоэлектронный блок содержит (см. фиг. 1 - 3) теплопроводный корпус 1, печатную плату 2, установленный на печатной плате теплонагруженный радиоэлектронный компонент 3 с планарными выводами 4, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием 5 с крепежными отверстиями 6. The inventive electronic block contains (see Fig. 1 - 3) a heat-conducting housing 1, a printed circuit board 2, a heat-loaded radio-electronic component 3 with planar leads 4 mounted on a printed circuit board, the housing of which is provided with a heat sink base 5 with mounting holes 6.

В рассматриваемом примере выполнения заявляемого блока в качестве радиоэлектронного компонента 3 используются стандартные микросхемы, например, типа 142EH3 - 142EH16, 2D222BC и др., реализованные в корпусах типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88 [8], у которых теплоотводящее основание 5 выполняется в виде металлической пластины с двумя крепежными отверстиями 6 во фланцах (см. фиг. 3, где представлен пример радиоэлектронного компонента с корпусом типа 4116.8-3). In this example, the execution of the inventive unit as a radio electronic component 3 uses standard microcircuits, for example, type 142EH3 - 142EH16, 2D222BC, etc., implemented in cases of type 4116.4-3, 4116.8-3 according to GOST 17467-88 [8], in which the heat sink the base 5 is made in the form of a metal plate with two mounting holes 6 in the flanges (see Fig. 3, which shows an example of an electronic component with a housing type 4116.8-3).

Выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 отогнуты (см. фиг. 1) под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию 5, установлены в сквозных отверстиях 7 печатной платы 2 и распаяны на ее контактных площадках 8 со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента. The conclusions 4 of the electronic component 3 are bent (see Fig. 1) at a right angle to the side opposite to the heat sink base 5, are installed in the through holes 7 of the printed circuit board 2 and are soldered to its pads 8 from the side opposite to the installation side of the electronic component.

Печатная плата 2 закреплена в корпусе 1 радиоэлектронного блока с помощью крепежных винтов 9, проходящих через соответствующие отверстия, выполненные в крепежных втулках 10. The printed circuit board 2 is fixed in the housing 1 of the electronic unit using mounting screws 9 passing through the corresponding holes made in the mounting sleeves 10.

С помощью крепежных втулок 10 выставляются требуемый зазор между печатной платой 2 и корпусом 1 радиоэлектронного блока, при котором теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 находится в тепловом контакте с корпусом 1 блока. Using the mounting sleeves 10, the required clearance is set between the printed circuit board 2 and the housing 1 of the electronic unit, in which the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 is in thermal contact with the housing 1 of the unit.

Для электрической изоляции теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 от корпуса 1 радиоэлектронного блока в рассматриваемом примере конкретного выполнения блока между корпусом 1 блока и теплоотводящим основанием 5 радиоэлектронного компонента 3 установлена диэлектрическая теплоотводящая прокладка 11, выполненная, например, из слюды, а в крепежных отверстиях 6 теплоотводящего основания 5 установлены диэлектрические втулки 12. For the electrical isolation of the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 from the housing 1 of the electronic unit in the example of a specific embodiment of the unit, a dielectric heat sink 11 is installed between the housing 1 of the unit and the heat base 5 of the radio component 3, for example, made of mica, and in the mounting holes 6 heat sink base 5 installed dielectric sleeve 12.

Скрепление теплопроводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 радиоэлектронного блока осуществляется с помощью винтов 13, проходящих через соответствующие отверстия в диэлектрических втулках 12. Между головками винтов 13 и торцевыми поверхностями втулок 12 установлены металлические шайбы 14. Затяжка винтов 13 обеспечивает требуемое для осуществления теплового контакта прижатие теплоотводящего основания 5 радиоэлектронного компонента 3 к корпусу 1 радиоэлектронного блока. The heat-conducting base 5 of the housing of the electronic component 3 is fastened to the housing 1 of the electronic unit by means of screws 13 passing through the corresponding holes in the dielectric bushings 12. Metal washers are installed between the screw heads 13 and the end surfaces of the bushings 14. The screws 13 are tightened to provide the thermal contact pressing the heat sink base 5 of the electronic component 3 to the housing 1 of the electronic unit.

Для осуществления винтового закрепления теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 на корпусе 1 радиоэлектронного блока в печатной плате 2 выполнены технологические отверстия 15, а для осмотра маркировки, нанесенной на лицевой поверхности радиоэлектронного компонента 3, в печатной плате 2 выполнено смотровое отверстие 16 (фиг. 3). For screw fastening of the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 on the housing 1 of the electronic unit in the printed circuit board 2, technological holes 15 are made, and for inspection of the marking printed on the front surface of the electronic component 3, the viewing hole 16 is made in the printed circuit board 2 (Fig. 3 )

Сборка радиоэлектронного блока осуществляется в следующей последовательности. The assembly of the electronic unit is carried out in the following sequence.

Вначале осуществляется формовка выводов 4 радиоэлектронного компонента 3. Формовка осуществляется путем отгибки выводов 4 под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию 5. После этого радиоэлектронный компонент 3 размещается на корпусе 1 радиоэлектронного блока на диэлектрической теплопроводящей прокладке 11, в крепежные отверстия 6 теплоотводящего основания 5 его корпуса устанавливаются диэлектрические втулки 12 и винты 13 с шайбами 14. First, the terminals 4 are formed by the electronic component 3. The molding is carried out by bending the terminals 4 at a right angle to the opposite side of the heat-removing base 5. After that, the electronic component 3 is placed on the housing 1 of the radio-electronic unit on the dielectric heat-conducting gasket 11, into the mounting holes 6 of the heat-removing base 5 his body is installed dielectric bushings 12 and screws 13 with washers 14.

Затем в корпусе 1 радиоэлектронного блока с помощью крепежных втулок 10 и винтов 9 устанавливается печатная плата 2. При этом выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 располагаются в соответствующих отверстиях 7 печатной платы 2. Then, a printed circuit board 2 is installed in the housing 1 of the electronic unit using the mounting sleeves 10 and screws 9. The conclusions 4 of the electronic component 3 are located in the corresponding holes 7 of the printed circuit board 2.

После затяжки винтов 9, закрепляющих печатную плату 2 в корпусе 1 радиоэлектронного блока, затягиваются винты 13, закрепляющие теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 на корпусе 1 радиоэлектронного блока. После этого запаиваются выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 на соответствующих контактных площадках 8 печатной платы 2. After tightening the screws 9 securing the circuit board 2 in the housing 1 of the electronic unit, the screws 13 are tightened, fixing the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 on the housing 1 of the electronic unit. After that, the conclusions 4 of the electronic component 3 are sealed on the corresponding contact pads 8 of the printed circuit board 2.

При такой сборке обесспечивается плоскостность поверхностей теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3, блока 1 торцевых поверхностей крепежных втулок 10, обеспечивается равномерность прижима теплоотводящего основания 5 к корпусу 1, исключаются перекосы при закреплении радиоэлектронного компонента 3 и связанные с этим возможные механические напряжения в его корпусе. With this assembly, the flatness of the surfaces of the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3, the block 1 of the end surfaces of the mounting sleeves 10 is ensured, uniformity of the pressure of the heat sink base 5 to the housing 1 is ensured, distortions are prevented when fixing the electronic component 3 and the possible mechanical stresses in its housing are fixed.

В собранном таким образом радиоэлектронном блоке обеспечивается эффективное охлаждение установленного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с корпусом, например, типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88 за счет отвода от него тепла непосредственно на корпус блока без применения теплоотводящих шин, выполняемых на печатной плате. In the radio-electronic unit assembled in this way, efficient cooling of the heat-loaded radio-electronic component mounted on the printed circuit board is provided with a housing, for example, type 4116.4-3, 4116.8-3 in accordance with GOST 17467-88 due to heat removal from it directly to the housing of the unit without the use of heat dissipating buses on the circuit board.

Конструкция блока предусматривает возможность его разборки, например, для ремонта печатной платы и последующую его сборку с сохранением всех тепловых характеристик блока. The design of the unit provides for the possibility of disassembling it, for example, for repairing a printed circuit board and its subsequent assembly while maintaining all the thermal characteristics of the unit.

При разборке блока отворачиваются винты 13, стягивающие теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 блока, и винты 9, скрепляющие печатную плату 2 с корпусом 1 блока, снимаются крепежные втулки 10, диэлектрические втулки 12, шайбы 14 и прокладка 11. When disassembling the unit, the screws 13 are loosened, tightening the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 with the case 1 of the unit, and the screws 9, fastening the printed circuit board 2 with the case 1 of the unit, are removed mounting sleeves 10, dielectric sleeves 12, washers 14 and gasket 11.

Повторная сборка блока осуществляется в следующем порядке. В отверстиях теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 устанавливаются диэлектрические втулки 12 и винты 13 с шайбами 14, между теплоотводящим основанием 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 и корпусом 1 блока размещается прокладка 11, а между печатной платой 2 и корпусом 1 блока - крепежные втулки 10 с винтом 9. Затем затягиваются винты 9, скрепляющие печатную плату 2 с корпусом 1 блока, и винты 13, стягивающие теплоотводящее основание 5 радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 блока. Reassembly of the block is carried out in the following order. In the holes of the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3, dielectric bushings 12 and screws 13 with washers 14 are installed, a gasket 11 is placed between the heat sink base 5 of the housing of the electronic component 3 and the housing 1 of the unit, and fastening sleeves 10 s between the printed circuit board 2 and the housing 1 of the unit screw 9. Then tighten the screws 9, fastening the printed circuit board 2 with the housing 1 of the block, and the screws 13, tightening the heat sink base 5 of the electronic component 3 with the housing 1 of the block.

Заявляемая конструкция может найти применение при конструировании малогабаритных блоков радиоэлектронной аппаратуры, использующей теплонагруженные радиоэлектронные компоненты с корпусами, аналогичными корпусами типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88. При этом решается задача эффективного теплоотвода в минимальном конструктивном объеме. The inventive design can find application in the design of small-sized blocks of electronic equipment using heat-loaded electronic components with housings similar to those of the type 4116.4-3, 4116.8-3 in accordance with GOST 17467-88. At the same time, the problem of effective heat removal in a minimum structural volume is solved.

Таким образом, из рассмотренного видно, что заявляемое изобретение промышленно применимо и решает поставленную техническую задачу. Thus, from the above it is seen that the claimed invention is industrially applicable and solves the technical problem.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 586515, кл. H 01 L 23/36, опубл. 29.12.77.Sources of information
1. USSR author's certificate N 586515, cl. H 01 L 23/36, publ. 12/29/77.

2. Авторское свидетельство СССР N 658798, кл. H 05 K 7/20, опубл. 25.04.79. 2. USSR author's certificate N 658798, cl. H 05 K 7/20, publ. 04/25/79.

3. Авторское свидетельство СССР N 1679666, кл. H 05 K 7/20, опубл. 23.09.91. 3. Copyright certificate of the USSR N 1679666, cl. H 05 K 7/20, publ. 09/23/91.

4. Заявка Великобритании N 2270207, кл. H 05 K 7/20, опубл. 02.03.94. 4. Application of Great Britain N 2270207, CL H 05 K 7/20, publ. 03/02/94.

5. Патент США N 5109317, кл. H 05 L 7/20, опубл. 28.04.92. 5. US Patent N 5109317, cl. H 05 L 7/20, publ. 04/28/92.

6. Авторское свидетельство СССР N 764160, кл. H 05 K 7/20, опубл. 15.09.80. 6. Copyright certificate of the USSR N 764160, cl. H 05 K 7/20, publ. 09/15/80.

7. Компоновка и конструкция микроэлектронной аппаратуры. Под ред. Б.Ф. Высоцкого, В. Б.Пестрова, О.А.Пятлина. М.: Радио и связь, 1982, с. 104-109, рис. 5.25 (прототип). 7. The layout and design of microelectronic equipment. Ed. B.F. Vysotsky, V. B. Pestrov, O. A. Pyatlin. M .: Radio and communication, 1982, p. 104-109, fig. 5.25 (prototype).

8. ГОСТ 17467-88. Микросхемы интегральные. Основные размеры. 8. GOST 17467-88. Integrated circuits. The main sizes.

Claims

An electronic block comprising a heat-conducting body, a printed circuit board fixed in the block body with a heat-loaded radio-electronic component with planar leads mounted on it, the body of which is equipped with a heat sink base, characterized in that the conclusions of the radio electronic component are bent at right angles to the side opposite to the heat sink base of its body, placed in the through holes of the printed circuit board and soldered to its pads on the side opposite to the installation side of the radioelectric of the throne component, and the heat sink base of the housing of the electronic component is bonded to the housing of the unit to provide thermal contact between them, while mounting bushings are installed between the printed circuit board and the housing of the unit, and the viewing and processing windows are made in the printed circuit board, facing the front surface of the housing of the electronic component and the attachment points of the heat sink base of its body to the block body.