Патент на изобретение №2265977

(54) СПОСОБ МОНТАЖА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЯХ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электромонтажных технологий. Технический результат – обеспечение качественного прилегания тепловыделяющих электрорадиоэлементов (ТЭРЭ) к металлическому основанию для наилучшей теплопередачи от ТЭРЭ к основанию и для улучшения связанных с этим характеристик модулей электропитания. Достигается тем, что в первом варианте способа монтажа ТЭРЭ в радиоэлектронных модулях ТЭРЭ устанавливают под печатной платой (ПП) на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку, между ПП и ТЭРЭ вводят жидкий, затвердевающий герметик-демпфер, заправляют выводы ТЭРЭ в соответствующие контактные отверстия на ПП и механически фиксируют расстояние между ПП и основанием с помощью входящих в состав радиоэлектронного модуля штырей крепления к основанию, имеющих выступы для временных шайб, на которые укладывают ПП до затвердевания герметика-демпфера, после затвердевания герметика-демпфера выводы ТЭРЭ запаивают на ПП, расфиксируют штыри крепления и отсоединяют ПП с ТЭРЭ от металлического основания, монтируют на ПП все остальные, не выделяющие тепло электрорадиоэлементы (ЭРЭ), а затем вновь с помощью штырей крепления, но без временных шайб, окончательно прикрепляют ПП к основанию. Во втором и третьем вариантах – не используют временных шайб, не выделяющие тепло ЭРЭ монтируют на ПП до монтажа ТЭРЭ, а после затвердевания герметика-демпфера и запайки выводов ТЭРЭ на ПП процесс монтажа завершается, т.е. отсутствует расфиксация ПП от основания, указанная в способе по первому варианту. При этом в третьем варианте штыри крепления не используются – расстояние между ПП и основанием фиксируют временным технологическим прижимом, который после затвердевания герметика-демпфера и теплопроводного клея, используемого в качестве теплопроводной прослойки, снимают. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ относится к области электротехники, точнее – к электрорадиомонтажным технологиям.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

Способ осуществляется следующим образом.

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.

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.

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.

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.

Формула изобретения

1. Способ монтажа тепловыделяющих электрорадиоэлементов (ТЭРЭ) в радиоэлектронных модулях, заключающийся в том, что ТЭРЭ устанавливают под печатной платой (ПП) на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку, отличающийся тем, что между ПП и ТЭРЭ вводят жидкий, затвердевающий герметик-демпфер, заправляют выводы ТЭРЭ в соответствующие контактные отверстия на ПП и механически фиксируют расстояние между ПП и основанием с помощью входящих в состав радиоэлектронного модуля штырей крепления к основанию, имеющих выступы для временных шайб, на которые укладывают ПП до затвердевания герметика-демпфера, после затвердевания герметика-демпфера выводы ТЭРЭ запаивают на ПП, расфиксируют штыри крепления и отсоединяют ПП с ТЭРЭ от металлического основания, монтируют на ПП все остальные, не выделяющие тепло электрорадиоэлементы (ЭРЭ), а затем вновь с помощью штырей крепления, без временных шайб, окончательно прикрепляют ПП к основанию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве герметика-демпфера используют силиконовый герметик.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изолирующей теплопроводной прослойки используют пленку из материала типа хлорвинил.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют штыри с резьбовым креплением.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют штыри с клепаным креплением.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют штыри с креплением пайкой.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического основания используют шлифованную пластинку из алюминиевого или медного сплава.

8. Способ монтажа тепловыделяющих электрорадиоэлементов (ТЭРЭ) в радиоэлектронных модулях, заключающийся в том, что на ПП вначале монтируют электрорадиоэлементы (ЭРЭ), не выделяющие тепло, а затем ТЭРЭ устанавливают под печатной платой (ПП) на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку, отличающийся тем, что между ПП и ТЭРЭ вводят жидкий, затвердевающий герметик-демпфер, заправляют выводы ТЭРЭ в соответствующие контактные отверстия на ПП и механически фиксируют расстояние между ПП и основанием с помощью входящих в состав радиоэлектронного модуля штырей крепления к основанию, после затвердевания герметика-демпфера выводы ТЭРЭ запаивают на ПП.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве металлического основания используют шлифованную пластинку из алюминиевого или медного сплава.

10. Способ монтажа тепловыделяющих электрорадиоэлементов (ТЭРЭ) в радиоэлектронных модулях, заключающийся в том, что на ПП вначале монтируют электрорадиоэлементы (ЭРЭ), не выделяющие тепло, а затем ТЭРЭ устанавливают под печатной платой (ПП) на металлическом основании модуля через электрически изолирующую теплопроводную прослойку, отличающийся тем, что между ПП и ТЭРЭ вводят жидкий, затвердевающий герметик-демпфер, заправляют выводы ТЭРЭ в соответствующие контактные отверстия на ПП и механически фиксируют расстояние между ПП и основанием с помощью временного технологического прижима, после затвердевания герметика-демпфера выводы ТЭРЭ запаивают на ПП.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве металлического основания используют шлифованную пластинку из алюминиевого или медного сплава.

РИСУНКИ