RU2265977C2

RU2265977C2 - Method for mounting heat-exhausting electric radio-elements in electronic modules (variants)

Info

Publication number: RU2265977C2
Application number: RU2002117878/09A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Гончаров (RU); А.Ю. Гончаров
Original assignee: Гончаров Александр Юрьевич
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2005-12-10
Also published as: RU2002117878A

Abstract

FIELD: wiring technologies.

SUBSTANCE: according to first variant of method for mounting heat-exhausting thermal radio-elements in radio-electronic modules, heat-exhausting thermal radio-elements are mounted below electronic board on metallic base of module through electrically insulating heat-conductive layer, between electronic board and heat-exhausting thermal radio-elements, fluid, hardening damping hermetic agent is injected, outputs of heat-exhausting thermal radio-elements are placed into appropriate contact apertures on electronic circuit board and distance between electronic circuit board and base is fixed mechanically by means of rods for fixing to base, included in composition of radio-electronic module, with shelves for temporary washers, on which electronic circuit board is positioned until hardening of damping hermetic agent, after hardening of damping hermetic agent outputs of heat-exhausting thermal radio-elements are soldered on electronic board, fixing rods are detached and electronic board with heat-exhausting thermal radio-elements is detached from metallic base, remaining electric radio-elements, not producing heat, are mounted on electronic board, and then again by means of fixing rods, but without temporary washers, electronic board is connected to base permanently. According to second and third variants, temporary washers are not implemented, electronic radio-elements, not producing heat, are mounted on electronic board before mounting heat-exhausting thermal radio-elements, and after hardening of damping hermetic agent and soldering of outputs of heat-exhausting thermal radio-elements on electronic board, mounting process is finished, i.e. disconnection of electronic circuit board from base, noted in first variant of method, is not required. In accordance to third variant, fixing rods are not implemented at all - distance between electronic circuit board and base is held by temporary technological clamp, which after hardening of hermetic damping agent and heat-conductive glue, used as heat-conductive insert, is removed.

EFFECT: reliable contact of heat-exhausting thermal radio-elements with metallic base for best heat transfer from heat-exhausting thermal radio-elements to base and to improve related characteristics of electric power modules.

3 cl, 2 dwg

Description

Способ относится к области электротехники, точнее - к электрорадиомонтажным технологиям.The method relates to the field of electrical engineering, more specifically, to electrical and radio installation technologies.

Известен способ монтажа тепловыделяющих электрорадиоэлементов (ТЭРЭ), описанный в полезной модели "Модуль вторичного электропитания" (см. свид. N 19440 по МПК H 02 G 1/12, за 2001 г., Бюл.24), заключающийся в том, что ТЭРЭ устанавливают под печатной платой (ПП) на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку.There is a method of mounting a fuel element of radio electronic elements (TERE), described in the utility model "Module of secondary power supply" (see certificate. N 19440 according to IPC H 02 G 1/12, 2001, Bull. 24), which consists in the fact that TERE set under a printed circuit board (PCB) on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting layer.

Недостатком известного способа является некачественное прилегание (не полное, случайное) ТЭРЭ к металлическому основанию путем прижатия его к последнему ПП, что ухудшает теплопередачу от ТЭРЭ к основанию.The disadvantage of this method is the poor fit (not complete, random) of the TER to the metal base by pressing it to the last PP, which affects the heat transfer from the TER to the base.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ, описанный в полезной модели "Модуль электропитания" (см. свид. N 19247 по МПК H 02 G 1/12 за 2001 г., Бюл. 22), заключающийся в том, что ТЭРЭ устанавливают под ПП на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку.The closest in technical essence to the claimed method is the method described in the utility model "Power supply module" (see certificate. N 19247 according to IPC H 02 G 1/12 for 2001, Bull. 22), which consists in the fact that TER set under the PCB on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting layer.

Недостатком этого способа является также не качественное прилегание ТЭРЭ к металлическому основанию, поверхность которого никогда не может быть идеальной (даже после шлифовки). Усугубляется это тем, что часто прижимают одновременно несколько ТЭРЭ с помощью ПП. При этом неизбежно образуются перекосы, между ТЭРЭ и основанием попадает воздух, куда в прцессс эксплуатации попадают посторонние частицы. Все это существенно ухудшает теплопередачу от ТЭРЭ к основанию. В результате снижается допустимый плюсовой уровень температуры эксплуатации модулей электропитания, их качество работы, нарабока на отказ и, как следствие, - повышаются затраты и для изготовителя и для потребителя этих модулей.The disadvantage of this method is also the poor fit of the TER to the metal base, the surface of which can never be perfect (even after grinding). This is exacerbated by the fact that several TEREs are often pressed simultaneously with the help of PP. In this case, distortions inevitably form, air enters between the TER and the base, where foreign particles get into the operation process. All this significantly worsens the heat transfer from the TER to the base. As a result, the permissible positive temperature level of operation of the power supply modules is reduced, their quality of work, MTBF and, as a result, the costs for both the manufacturer and the consumer of these modules are increased.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно - обеспечение качественного прилегания ТЭРЭ к металлическому основанию для наилучшей теплопередачи от ТЭРЭ к основанию и, в конечном счете, для улучшения связанных с этим характеристик модулей электропитания.The aim of the present invention is to eliminate the above disadvantages, namely, to ensure high-quality fit of the TER to the metal base for the best heat transfer from the TER to the base and, ultimately, to improve the associated characteristics of the power modules.

Указанная цель достигается тем, что по варианту 1 способ монтажа ТЭРЭ в радиоэлектронных модулях заключается в том, что ТЭРЭ устанавливают под ПП на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку, при этом между ПП и ТЭРЭ вводят жидкий герметик-демпфер, затвердевающий через определенное технологически учитываемое время, заправляют выводы ТЭРЭ в соответствующие контактные отверстия на ПП и механически фиксируют расстояние между ПП и основанием с помощью постоянных (т.е. постоянно входящих в состав конструкции модуля) штырей (шпилек, бон, порталов и т.п.) крепления ПП к основанию, имеющих выступы, в которые закладывают временные шайбы строго определенного размера, на которые укладывают ПП до затвердевания герметика-демпфера, после затвердевания герметика-демпфера выводы ТЭРЭ запаивают на ПП, расфиксируют штыри крепления и отделяют ПП с ТЭРЭ от основания, монтируют на ПП все остальные не выделяющие тепло электрорадиоэлементы (ЭРЭ), а затем вновь с помощью штырей крепления, но без временных шайб, ПП окончательно прикрепляют к основанию. Причем штыри используют с резьбовым, клепанным или паянным креплением, в качестве прослойки используют пленку из материала типа полихлорвинил, а в качестве герметика-демпфера - силиконовый герметик.This goal is achieved by the fact that, according to option 1, the method of mounting TERE in electronic modules is that TEREs are installed under the PCB on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting layer, while a liquid sealant-damper is introduced between the PCB and TERE, which hardens through a certain technological the time taken into account, they fill the conclusions of the TERE into the corresponding contact holes on the PP and mechanically fix the distance between the PP and the base using constant (i.e., constantly included in the design of the module) pins (studs, bon, portals, etc.) of fastening the PP to the base, having protrusions in which temporary washers of a strictly defined size are laid, on which the PP is laid before the sealant-damper hardens, after the sealant-damper hardens TEREs are sealed on the PP, unfasten the mounting pins and separate the PPs with the TEPs from the base, mount all the other non-heat-generating radio electronic elements (EREs) on the PP, and then again with the help of the mounting pins, but without temporary washers, the PPs are finally attached to the base . Moreover, the pins are used with a threaded, riveted or soldered mount, as a layer, a film of a material such as polyvinyl chloride is used, and a silicone sealant is used as a sealant-damper.

Указанный способ по варианту 2 отличается от варианта 1 только тем, что не используют временных шайб, не выделяющие тепло ЭРЭ монтируют на ПП до мотажа ТЭРЭ, а после затвердевания герметика-демпфера и запайки выводов ТЭРЭ на ПП процесс мотажа завершается, т.е. отсутствует расфиксация ПП от основания, указанная в способе по варианту 1.The specified method according to option 2 differs from option 1 only in that they do not use temporary washers, which do not emit heat ERE are mounted on the PP before the TERE hardening, and after the sealant-damper has solidified and the TERE leads on the TAP are sealed, the hitching process is completed, i.e. there is no fixation of PP from the base specified in the method according to option 1.

Указанный способ по варианту 3 отличается от варианта 2 только тем, что штыри крепления не используются, при этом расстояние между ПП и основанием фиксируют временным технологическим прижимом, который после затвердевания герметика-демпфера и теплороводного клея, используемого в качестве теплопроводной прослойки, снимают.The specified method according to option 3 differs from option 2 only in that the fastening pins are not used, while the distance between the PCB and the base is fixed with a temporary technological clamp, which is removed after the sealant-damper and heat-conducting adhesive are used as a heat-conducting layer.

Другими словами сущность способа состоит в том, что в процессе затвердевания герметика-демпфера он, несколько увеличиваясь в объеме в ограниченном пространстве, во-первых, индивидуально работает с каждым ТЭРЭ отдельно, а во-вторых, равномерно нажимает на каждый ТЭРЭ по всей его поверхности, заставляя его принять наиболее устойчивое положение, т.е. прижать его с наилучшим прилеганием, обеспечивая самый благоприятный контакт с основанием для передачи к нему тепла.In other words, the essence of the method is that in the process of hardening of the sealant-damper, it, somewhat increasing in volume in a limited space, firstly, individually works with each TERE separately, and secondly, it evenly presses each TERE over its entire surface , forcing him to take the most stable position, i.e. press it with the best fit, providing the most favorable contact with the base to transfer heat to it.

Технический результат заявленного способа монтажа состоит в существенном улучшении теплопередачи от ТЭРЭ к металлическому основанию, что позволяет в среднем на 10% поднять допустимый уровень плюсовой рабочей температуры или эквивалентно этому улучшить надежностные или стоимостные характеристики модуля.The technical result of the claimed installation method is to significantly improve the heat transfer from the TER to the metal base, which allows an average increase of the permissible level of positive operating temperature by 10% or equivalently improve the reliability or cost characteristics of the module.

На фиг.1 и 2 соответственно представлены фрагменты эскизов устройств, поясняющие реализацию способа монтажа ТЭРЭ с использованием постоянных штырей крепления (вариант 1 или вариант 2) и с использованием временного технологического прижима (вариант 3).Figures 1 and 2, respectively, are fragments of device sketches explaining the implementation of the method of mounting a TER using constant mounting pins (option 1 or option 2) and using a temporary technological clamp (option 3).

Устройство содержит металлическое основание 1, печатную плату (ПП) 2, тепловыделяющий электрорадиоэлемент (ТЭРЭ) 3 с выводами 3.1, 3.2 и 3.3, другие не выделяющие тепло электрорадиоэлементы (ЭРЭ) 4, герметик-демпфер 5, электрически изолирующую теплопроводную прослойку 6, а также штыри 7 крепления и временные шайбы 8 на фиг.1 и технологический прижим 9 на фиг.2.The device contains a metal base 1, a printed circuit board (PP) 2, a fuel electric radio element (TER) 3 with terminals 3.1, 3.2 and 3.3, other non-heat-generating electric radio elements (ERE) 4, a sealant-damper 5, an electrically insulating heat-conducting layer 6, and mounting pins 7 and temporary washers 8 in FIG. 1 and process clamp 9 in FIG. 2.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

По варианту 1 ТЭРЭ 3 устанавливают под печатной платой 2 на металлическом основании 1 модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку 6, между ПП 2 и ТЭРЭ 3 вводят жидкий герметик-демпфер 5 и заправляют выводы 3.1, 3.2 и 3.3 ТЭРЭ 3 в соответствующие контактные отверстия на ПП 2. Механически фиксируют расстояние между ПП2 и основанием 1 с помощью постоянных штырей крепления 7 и временных шайб 8, например, привинчивая ПП 2 к основанию 1. После затвердевания герметика-демпфера 5 выводы 3.1, 3.2 и 3.3 ТЭРЭ 3 запаивают на ПП 2, фиксируя ТЭРЭ 3 в строго определенном положении.According to option 1, TERE 3 is installed under the printed circuit board 2 on the metal base 1 of the module through an electrically insulating heat-conducting layer 6, a liquid sealant-damper 5 is introduced between PP 2 and TERE 3 and the leads 3.1, 3.2 and 3.3 of TERE 3 are inserted into the corresponding contact holes on the PP 2. Mechanically fix the distance between PP2 and base 1 using constant fastening pins 7 and temporary washers 8, for example, screwing PP 2 to the base 1. After the sealant-damper 5 has hardened, the conclusions 3.1, 3.2 and 3.3 of the TER 3 are sealed to the PP 2, fixing TERE 3 in strictly about limit position.

Затем отвинчивают ПП 2 с ТЭРЭ от основания 1 и монтируют на ПП 2 остальные ЭРЭ 4, после чего вновь привинчивают ПП 2 к основанию 1, но уже без временных шайб 8, без которых подобно пружине ПП 2 прижимает ТЭРЭ 3 к основанию 1, причем на длительную перспективу с учетом постепенного усыхания герметика-демпфера.Then, unscrew the PP 2 with the TER from the base 1 and mount the remaining ERE 4 on the PP 2, after which the PP 2 is again screwed to the base 1, but without temporary washers 8, without which, like the spring, the PP 2 presses the TER 3 to the base 1, and on long-term perspective, taking into account the gradual drying of the sealant-damper.

По варианту 2 способ осуществляется так же, как и по варианту 1, за исключением того, что не используют временных шайб 8 и ПП 2 не отвинчивают от основания 1 после затвердевания герметика-демпфера 5 для монтажа других ЭРЭ 4, т.к. их монтируют на ПП 2 до монтажа ТЭРЭ 3.In option 2, the method is carried out in the same way as in option 1, except that temporary washers 8 are not used and PP 2 is not unscrewed from base 1 after hardening of sealant-damper 5 for mounting other ERE 4, because they are mounted on the software 2 before installing TERE 3.

По варианту 3 способ осуществляется так же, как и по варианту 2, за исключением того, что вместо штырей 7 крепления для фиксации расстояния между ПП 2 и основанием 1 используют временный технологический прижим 9, а в качестве прослойки 6 - теплопроводный диэлектрический клей.In option 3, the method is carried out in the same way as in option 2, except that instead of fixing pins 7, a temporary technological clamp 9 is used to fix the distance between the PP 2 and the base 1, and heat-conducting dielectric glue is used as a layer 6.

Claims

1. The method of installation of fuel elements of radio electronic elements (TERE) in electronic modules, which consists in the fact that TERE is installed under the printed circuit board (PP) on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting layer, characterized in that a liquid, hardening sealant is introduced between the PP and TERE damper, fill the TERE leads into the corresponding contact holes on the PCB and mechanically fix the distance between the PCB and the base using the mounting pins of the mounting to the base included in the electronic module having protrusions for temporary washers on which the PP is laid before the sealant-damper hardens, after the sealant-damper has hardened, the TERE leads are sealed on the PP, the fixing pins are unfastened and disconnect the PP with TERE from the metal base, all the others that do not emit heat are mounted on the PP radio electronic elements (ERE), and then again using the mounting pins, without temporary washers, finally attach the PP to the base.

2. The method according to claim 1, characterized in that the silicone sealant is used as a sealant-damper.

3. The method according to claim 1, characterized in that a film of a material of the type vinyl chloride is used as an insulating heat-conducting layer.

4. The method according to claim 1, characterized in that the use of pins with threaded fastening.

5. The method according to claim 1, characterized in that use pins with riveted fastening.

6. The method according to claim 1, characterized in that the use of pins with brazing.

7. The method according to claim 1, characterized in that a polished plate of aluminum or copper alloy is used as the metal base.

8. The method of mounting heat-generating electro-radioelements (TEREs) in radio-electronic modules, which consists in the fact that the radio electronic elements (ERE) are first installed on the PCB, which do not produce heat, and then the TEREs are installed under the printed circuit board (PP) on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting interlayer characterized in that a liquid, hardening sealant-damper is introduced between the PP and TERE, the TERE leads are inserted into the corresponding contact holes on the PP and the distance between the PP and the base is mechanically fixed with the help of members of the electronic module mounting pins to the bottom, after hardening of the sealant-damper conclusions TERE sealed on the PCB.

9. The method according to claim 8, characterized in that the polished aluminum or copper alloy plate is used as the metal base.

10. The method of mounting heat-generating electro-radioelements (TEREs) in electronic modules, which consists in the fact that the radio electronic elements (ERE) are first installed on the PCB, which do not produce heat, and then the TEREs are installed under the printed circuit board (PP) on the metal base of the module through an electrically insulating heat-conducting layer. characterized in that a liquid, hardening sealant-damper is introduced between the PP and TERE, the TERE leads are inserted into the corresponding contact holes on the PP and the distance between the PP and the base is mechanically fixed m using a temporary technological clamp, after the sealant-damper has hardened, the TERE leads are sealed to the PP.

11. The method according to claim 10, characterized in that as a metal base use a polished plate of aluminum or copper alloy.