ES2269083T3 - Perfeccionamientos en ensamblados electronicos de drenaje termico, especialmente para un modulo de control para una lampara de descarga de proyector de vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Ensamblado que comprende una placa de base (1) metálica que forma un drenaje térmico, así como una tarjeta (2) de circuito impreso soportada por la susodicha placa de base (1), caracterizado por el hecho de que la placa de base (1) comprende al menos dos superficies de apoyo (3) que sobresalen ligeramente con respecto al resto de la susodicha placa de base (1) y sobre las cuales está en apoyo la tarjeta (2) de circuito impreso, comprendiendo las susodichas superficies de apoyo (3) al menos una punta de engaste que coopera con un orificio (5) complementario que presenta la tarjeta (2) de circuito impreso para fijar la tarjeta (2) de circuito impreso a la placa de base (1) y por el hecho de que se dispone una capa (6) de un material térmicamente conductor y eléctricamente aislante en las zonas entre las superficies de apoyo (3) interponiéndose entre la susodicha tarjeta (2) y la susodicha placa de base (1), ejerciendo la tarjeta (2) de circuito impreso y la placa de base (1) una fuerza de compresión sobre la capa (6) de material térmicamente conductor y eléctricamente aislante.
Description
Perfeccionamientos en ensamblados electrónicos
de drenaje térmico, especialmente para un módulo de control para una
lámpara de descarga de proyector de vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a los
ensamblados electrónicos de drenaje térmico.
Encuentra en particular ventajosamente
aplicación para módulos de mando de lámpara de descarga de proyector
de vehículo automóvil.
Ya se han descrito estructuras de ensamblado de
drenaje térmico para módulos de mando de lámparas de descarga de
proyectores de vehículo automóvil, en particular en las solicitudes
de patente FR 95 14.647 y FR 98 12.219.
Los ensamblados descritos en estas solicitudes
de patente comprenden una placa de base metálica, que constituye un
drenaje térmico, y una tarjeta de circuito impreso que está montada
por ejemplo por pegado sobre la susodicha placa de base.
Las capas utilizadas para realizar el pegado no
permiten necesariamente una buena transferencia térmica entre la
tarjeta de circuito impreso y la placa de base.
Un objetivo de la invención es el proponer una
estructura de ensamblado que permita mejorar los intercambios
térmicos entre la tarjeta de circuito impreso y la placa de base,
siendo al mismo tiempo de montaje sencillo y de bajo coste.
La invención propone por lo que se refiere a
ella un ensamblado que comprende una placa de base metálica que
forma un drenaje térmico, así como una tarjeta de circuito impreso
soportada por la susodicha placa de base, caracterizado por el
hecho de que la placa de base comprende al menos dos superficies de
apoyo que sobresalen ligeramente con respecto al resto de la
susodicha placa de base y sobre las cuales está en apoyo la tarjeta
de circuito impreso, comprendiendo las susodichas superficies de
apoyo al menos una pata de engaste que coopera con un orificio
complementario que presenta la tarjeta de circuito impreso, para
fijar la tarjeta de circuito impreso a la placa de base y por el
hecho de que se dispone una capa de un material térmicamente
conductor y eléctricamente aislante en las zonas entre las
superficies de apoyo interponiéndose entre la susodicha tarjeta y
la susodicha placa de base, ejerciendo la tarjeta de circuito
impreso y la placa de base una fuerza de compresión sobre el
material térmicamente conductor y eléctricamente aislante.
Con una estructura de ensamblado como esa, el
material interpuesto entre la tarjeta de circuito impreso y la
placa de base está perfectamente en contacto con la susodicha
tarjeta y la susodicha placa de base y garantiza una transferencia
térmica excelente entre ambas.
La presencia de las superficies de apoyo evita
que el material térmicamente conductor y eléctricamente aislante de
la capa sea aplastado en el momento de la fijación y permite evitar
cualquier contacto eléctrico entre la tarjeta y la placa de base,
haciendo al mismo tiempo que este material conserve sus propiedades
térmicamente conductoras y eléctricamente aislantes.
Ventajosamente, la tarjeta de circuito impreso
presenta al menos un canal térmico en el cual se recibe el material
térmicamente conductor y eléctricamente aislante, sobre el cual la
tarjeta de circuito impreso y la placa de base ejercen una fuerza
de compresión.
La presencia de uno o varios canales térmicos a
lo largo de los cuales el material térmicamente conductor y
eléctricamente aislante de la capa fluye y contribuye a mejorar
todavía más los intercambios térmicos.
El ensamblado según la invención además se
completa ventajosamente por las diferentes características
siguientes tomadas solas o según todas sus combinaciones
técnicamente posibles:
- -
- los medios de fijación que presentan una superficie de apoyo comprenden al menos una punta de engaste que coopera con un orificio complementario de la tarjeta de circuito impreso;
- -
- un orificio de engaste de la tarjeta de circuito impreso presenta una metalización en contacto con la punta de engaste; esta metalización garantiza una recuperación de la masa entre la placa de base y la tarjeta de circuito impreso; garantiza además la rigidez de la tarjeta de circuito impreso en la zona de engaste;
- -
- la placa de base comprende al menos una forma complementaria para recibir al menos una parte de un elemento que se extiende saliente a partir de la tarjeta de circuito impreso, hacia la placa de base;
- -
- la placa de base soporta, enfrente de una superficie de apoyo, aletas de refrigeración que se extienden salientes con respecto a la superficie de la susodicha placa de base que se opone a la tarjeta de circuito impreso;
- -
- el ensamblado comprende una cubierta de blindaje añadida a la placa de base para cubrir la tarjeta de circuito impreso y la capa de material térmicamente conductor y eléctricamente aislante;
- -
- comprende una pared metálica de separación y la tarjeta de circuito impreso presenta a un lado de esta pared metálica de separación una electrónica de mando que comprende en particular un microprocesador y al otro lado de esta pared una electrónica de potencia;
- -
- la pared metálica de separación se prolonga a través de la tarjeta de circuito impreso hasta la placa de base metálica con el fin de definir con ésta y la cubierta de blindaje dos cámaras aisladas una de otra en particular de las perturbaciones electromagnéticas.
La invención propone además un módulo de mando
para lámpara de descarga de proyector de vehículo automóvil,
caracterizado por el hecho de que comprende un ensamblado del tipo
mencionado anteriormente.
Otras características y ventajas adicionales de
la invención se harán evidentes con la descripción que viene a
continuación. Esta descripción es puramente ilustrativa y no
limitativa. Debe ser leída en referencia a las figuras en anexo en
las cuales:
- las figuras 1 y 2 representan
esquemáticamente en corte un ensamblado conforme a un modo de
realización posible de la invención, antes y después del
engaste;
- las figuras 3a y 3b ilustran la operación
de engaste de la tarjeta de las figuras 1 y 2 en la placa de base
del susodicho ensamblado;
- las figuras 4a a 4c ilustran las
diferentes formas de punzón que se pueden utilizar para conformar
las puntas;
- las figuras 5 y 6 son representaciones
similares a las de las figuras 1 y 2, que ilustran otro modo de
realización posible de la invención;
- la figura 7 es una representación
esquemática en vista superior que ilustra un detalle del ensamblado
de las figuras 5 y 6;
- la figura 8 es una representación
esquemática en vista de corte parcial que ilustra otro modo de
realización posible de la invención;
- la figura 9 es una representación
esquemática en corte de un modo de realización posible de una placa
de base de un ensamblado conforme a la invención;
- las figuras 10 y 11 son representaciones
esquemáticas en corte que ilustran la disposición de los elementos
de blindaje en un ensamblado conforme a un modo de realización de la
invención;
- la figura 12 es una representación
esquemática en corte parcial que ilustra el montaje de un ensamblado
conforme a un modo de realización de la invención en un
proyector.
El ensamblado que se representa en las figuras 1
y 2 comprende una placa de base metálica 1, que constituye un
drenaje térmico, así como una tarjeta de circuito impreso 2 que se
monta en la susodicha placa de base 1 y que presenta uno o varios
componentes C para ensamblado en superficie (componentes CMS), así
como eventualmente un microprocesador (no representado en las
figuras 1 y 2).
Esta placa de base metálica 1 es por ejemplo de
aluminio.
Es de forma general plana y presenta al menos
dos superficies de apoyo 3 que sobresalen ligeramente con respecto
al resto de la susodicha placa de base 1 y sobre las cuales toma
apoyo la tarjeta de circuito impreso 2.
Puede ser realizada por embutición o también por
moldeo a presión.
Estas superficies de apoyo 3 presentan ellas
mismas una o varias puntas 4 que se extienden salientes con respecto
a las susodichas superficies de apoyo 3.
Las puntas 4 que presenta una superficie de
apoyo 3 son puntas de engaste, que atraviesan la tarjeta 2 a nivel
de orificios complementarios 5 que la susodicha tarjeta 2 presenta.
Garantizan además la recuperación de la masa.
Una capa 6 de un material eléctricamente
aislante y térmicamente conductor se interpone entre la tarjeta 2 y
la placa de base 1.
Esta capa 6 se extiende en las zonas entre las
superficies de apoyo 3. Las cavidades que presenta con este
propósito a nivel de las superficies de apoyo 3 han sido
referenciadas con 7 en las figuras 1 y 2.
A título de ejemplo, la susodicha capa 6 puede
realizarse con un gel de silicona reforzado por una trama de fibras
de vidrio.
El montaje del ensamblado que acaba de
describirse puede efectuarse de la forma siguiente.
Se coloca la capa 6 sobre la placa de base 1
posicionando las cavidades 7 de esta capa 6 sobre las superficies
de apoyo 3.
Después se coloca la tarjeta electrónica de
circuito impreso 2 sobre la placa de base 1 y la capa 6 presentando
el o los orificios 5 a la o las puntas 4.
Mientras la tarjeta 2 permanece en apoyo sobre
las superficies de apoyo 3, se realiza su engaste aplastando la o
las puntas 4 por medio de una herramienta 8 (figura 3a).
La o las puntas 4 se deforman entonces, así como
se ilustra en la figura 3b, para rellenar el o los orificios 5.
La tarjeta 2 se encuentra entonces completamente
fijada a la placa de base 1.
Se impide a la susodicha tarjeta 2 el movimiento
perpendicularmente al plano según el cual ella se extiende por
medio de la cabeza de la o las puntas 4, que se aplasta contra la
superficie de la tarjeta 2 opuesta a la placa de base 1.
Además, la materia de la o las puntas 4 que
rellena el o los orificios 5 impide que la tarjeta 2 se mueva en
direcciones paralelas al plano según el cual ella se extiende.
Contribuye a impedir que la susodicha tarjeta 2 se mueva
perpendicularmente al susodicho
plano.
plano.
Por otro lado, la tensión que realiza el engaste
por medio de la o las puntas 4 comprime la capa 6 de material
térmicamente conductor.
La susodicha capa 6 presenta en efecto, antes
del montaje, un espesor ligeramente superior a la altura entre las
superficies de apoyo 3 y el resto de la placa de base 1.
La compresión de la capa 6 favorece la
transferencia de calorías entre la tarjeta 2 y la placa de base 1,
las superficies de apoyo 3 garantizan no obstante un espesor mínimo
para la susodicha capa 6 de modo que ésta conserve sus propiedades
térmicamente conductoras y eléctricamente aislantes, a pesar de la
compresión.
En las figuras 1 y 2, el espesor de la capa 6
antes del engaste ha sido referenciado por e1, habiendo sido
referenciado su espesor después de engaste por e2. La altura entre
las superficies de apoyo 3 y el resto de la placa de base 1 ha sido
en lo que le respecta referenciada con e3. Como se habrá
comprendido, e3 corresponde al valor mínimo que puede tomar el
espesor e2.
Para favorecer la transferencia térmica, la
tarjeta 2 puede estar atravesada, enfrente de los componentes C,
por orificios 9 recubiertos por un depósito de cobre ("canales"
encobrados).
Durante el montaje, la materia de la capa 6
fluye en los susodichos orificios 9. La materia que se encuentra de
este modo en los susodichos orificios o canales 9 contribuye a un
mejor comportamiento térmico del ensamblado.
Se observará que la forma que se da a las puntas
puede variar según la función o la orientación que se les desee
dar. De este modo, ciertas formas de puntas son más propicias a la
recuperación de la masa y otras son más propicias a la
fijación.
Las figuras 4a, 4b y 4c ilustran diferentes
formas que se pueden considerar para el punzón 8. En particular,
éste puede ser de tipo en punta (figura 4a), de tipo plano (figura
4b) o también en pirámide (figura 4c), según la forma que se le
quiera dar a la cabeza de la punta 4. En la figura 4a, iii), se ha
representado igualmente un yunque de apoyo 8a, en el cual la placa
de base 1 está apoyada y que sirve para impedir la deformación de
la susodicha placa de base 1 cuando el punzón 8 aplasta la punta
4.
Por otro lado, se puede prever en las
superficies de apoyo 3 pasadores o tetones de centrado (no
representados en las figuras) dispuestos en las cercanías de las
puntas 4 para evitar el desplazamiento de la tarjeta 2 durante el
engaste.
De este modo, las puntas o pasadores que
presenta una superficie de apoyo 3 garantizan tres funciones: el
engaste, la recuperación de la masa, el centrado, pudiendo
garantizar un mismo pasador varias de estas funciones.
Además, se puede prever en la placa de base 1
puntas de engaste en otros lugares que a nivel de las superficies
de apoyo 3, en particular en las cercanías de los conectores y de
los componentes pesados soportados por la tarjeta 2, de forma que
se limiten las vibraciones de la tarjeta y que se reduzcan las
tensiones durante el montaje/desmontaje de los conectores.
Por supuesto, el procedimiento de montaje que
acaba de ser descrito no tiene de ninguna manera la intención de
ser limitativo. En particular, se pueden preensamblar diferentes
elementos.
Por ejemplo, la tarjeta de circuito impreso 2 y
la capa 6 pueden preensamblarse, antes del equipamiento de la
susodicha tarjeta 2 con componentes. Del mismo modo, la capa 6 puede
preensamblarse en la placa de base 1.
Por supuesto se pueden considerar otras
variantes diferentes de las de las figuras 1 y 2.
En particular, así como se ilustra en las
figuras 5 a 7, los orificios de engaste 5 pueden reforzarse con una
capa 10 que se extiende a lo largo de los susodichos orificios y
sobre los bordes de éstos. Este refuerzo 10 puede ser aislante o
conductor. En el caso en el que sea conductor, puede utilizarse para
garantizar una recuperación de la masa entre la placa de base
metálica 1 y la superficie de la tarjeta de circuito impreso 2 que
se opone a la susodicha placa de base 1. Entonces por ejemplo se
compone de una metalización de cobre.
Además, la tarjeta de circuito impreso 2 puede
recibir otros componentes aparte de los componentes para montaje en
superficie y en particular componentes pasantes 11.
Se prevé entonces ventajosamente en la placa de
base 1, enfrente de los componentes pasantes 11, formas
complementarias 12 que permiten despejar un volumen para recibir
las patas de estos componentes pasantes 11.
Como se ilustra en la figura 6, se prevé
entonces ventajosamente una capa 12a que se extiende sobre la placa
de base 1 enfrente de las patas de los componentes 11 y que permite
evitar saltos de chispa entre las susodichas patas y la susodicha
placa de base 1 (las susodichas patas y la susodicha placa de base
están en efecto a potenciales diferentes).
Como variante también, se puede igualmente
considerar, así como se ilustra en la figura 8, que la tarjeta de
circuito impreso 2 sea una tarjeta de doble cara que recibe uno o
varios componentes CMS 13 soldados sobre su superficie directamente
en oposición a la placa de base 1.
La placa de base 1 presenta entonces
ventajosamente una forma complementaria 12 enfrente del susodicho
componente 13.
Como variante también, así como se ilustra en la
figura 9, la placa de base 1 puede presentar aletas de refrigeración
16 que se extienden enfrente de las superficies de apoyo 3,
salientes con respecto a la superficie de la placa de base 1 que se
opone a la tarjeta 2 de circuito impreso.
Se ha ilustrado en las figuras 10 y 11 un
ensamblado del tipo de aquellos descritos en referencia a las
figuras 1 a 7, completado por elementos de blindaje.
Estos elementos de blindaje comprenden en
particular una cubierta de blindaje 14 que se añade a la placa base
1 y que cubre la tarjeta (2) de circuito impreso y la capa 6 de
material térmicamente conductor y eléctricamente aislante.
Comprenden además una pared metálica de
separación 15 añadida a la tarjeta 2 para aislar dos zonas de
ésta.
Esta pared metálica de separación 15 se extiende
a lo largo de sensiblemente toda la longitud de la susodicha
tarjeta 2.
Presenta un soporte mediante el cual es
soportada por la tarjeta 2 y está en contacto eléctrico con al menos
una pista de masa de la susodicha tarjeta. Está además en contacto
con la cubierta de blindaje 14 por su parte opuesta al susodicho
soporte. La parte de la cubierta de blindaje 14 que está en contacto
con la susodicha pared 15 es una parte embutida de la susodicha
cubierta de blindaje 14.
Una pared de este tipo por ejemplo ya ha sido
descrita en la solicitud de patente FR 98 12.219 a la cual nos
referiremos ventajosamente.
La tarjeta de circuito impreso 2 puede ser una
tarjeta de varias capas, que comprende un plano de masa que está
unido a la pared metálica de separación 15 o a una pista de masa que
presenta la susodicha tarjeta.
Las dos partes 17a, 17b delimitadas por la pared
metálica de separación 15 en la tarjeta 2 soportan una los
componentes de potencia del módulo de mando, la otra los componentes
de mando y en particular un microprocesador de gestión.
La parte que soporta los componentes de potencia
está unida, por medio de un cable encapsulado 18 articulado en la
cubierta de blindaje 14, a la lámpara de descarga o a otros medios
de potencia que alimentan a ésta.
La pared metálica de separación 15 se prolonga a
través de la tarjeta de circuito impreso 2 hasta la placa de base
metálica 1 para definir con ésta y la cubierta de blindaje 14 dos
cámaras aisladas una de otra de las perturbaciones
electromagnéticas que ellas generan. De este modo, se dispone de dos
cajas de blindaje 17a, 17b separadas.
Las señales que pasan de una de estas partes
17a, 17b a la otra pueden filtrarse a nivel de la pared metálica de
separación 15 por medios de filtrado previstos con este propósito
(capacidad, filtro Rc…).
Se garantiza una recuperación de la masa entre
la cubierta de blindaje 14 y el susodicho cable encapsulado 18, por
ejemplo por medio de una parte metálica elástica interpuesta entre
ambos o también por medio de una pata elástica que presenta la
cubierta de blindaje 14. Esta recuperación de blindaje garantiza la
continuidad eléctrica entre el módulo de mando y la lámpara de
descarga.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 10 y 11,
la cubierta de blindaje 14 está fijada a la placa de base 1 por
engaste. Se podrá a este respecto ventajosamente referirse a la
solicitud de patente FR 98-02.478.
Se observará que una de las ventajas de la
técnica que acaba de ser descrita proviene del hecho de que no
necesita agujeros de fijación en la placa de base 1, de modo que el
ensamblado definido por la susodicha placa de base 1 y la cubierta
de blindaje 14 es estanca.
Esta característica hace al ensamblado
particularmente adaptado para su utilización para un módulo de mando
de lámpara de descarga de proyector de vehículo automóvil.
La placa de base 1 puede comprender con este
propósito en sus bordes una pluralidad de agujeros, referenciados
con 19 en las figuras 11 y 12, que permiten su fijación a un
conjunto proyector.
En la figura 12, se ha ilustrado un montaje que
comprende un ensamblado conforme a aquellos que acaban de ser
descritos fijado por tornillos 21 a una carcasa 20 de proyector. Se
interpone una junta de estanqueidad 22 soportada por la placa de
base 1 y que rodea la cubierta de blindaje 14 entre la susodicha
carcasa 20 y el ensamblado.
La zona del ensamblado que es estanca es aquella
que se ilustra con una doble flecha en la figura 12.
Claims (10)
1. Ensamblado que comprende una placa de
base (1) metálica que forma un drenaje térmico, así como una
tarjeta (2) de circuito impreso soportada por la susodicha placa de
base (1), caracterizado por el hecho de que la placa de base
(1) comprende al menos dos superficies de apoyo (3) que sobresalen
ligeramente con respecto al resto de la susodicha placa de base (1)
y sobre las cuales está en apoyo la tarjeta (2) de circuito
impreso, comprendiendo las susodichas superficies de apoyo (3) al
menos una punta de engaste que coopera con un orificio (5)
complementario que presenta la tarjeta (2) de circuito impreso para
fijar la tarjeta (2) de circuito impreso a la placa de base (1) y
por el hecho de que se dispone una capa (6) de un material
térmicamente conductor y eléctricamente aislante en las zonas entre
las superficies de apoyo (3) interponiéndose entre la susodicha
tarjeta (2) y la susodicha placa de base (1), ejerciendo la tarjeta
(2) de circuito impreso y la placa de base (1) una fuerza de
compresión sobre la capa (6) de material térmicamente conductor y
eléctricamente aislante.
2. Ensamblado según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la tarjeta (2) de circuito
impreso presenta al menos un canal térmico (9) en el cual se recibe
el material térmicamente conductor y eléctricamente aislante de la
capa (6).
3. Ensamblado según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que al menos un orificio de
engaste (5) de la tarjeta (2) de circuito impreso está reforzado por
una capa (10) que se extiende a lo largo del susodicho orificio y
sobre sus bordes.
4. Ensamblado según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la susodicha capa (10) es
una capa de metalización que, por contacto con la punta de engaste
(4), garantiza una recuperación de la masa entre la placa de base
(1) y la tarjeta (2) de circuito impreso.
5. Ensamblado según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que la placa de base (1) comprende al menos una forma
complementaria (12) para recibir al menos una parte de un elemento
(13) que se extiende saliente a partir de la tarjeta (2) de circuito
impreso, hacia la placa de base (1).
6. Ensamblado según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que la placa de base (1) soporta, enfrente de una superficie de
apoyo (3), aletas de refrigeración (16) que se extienden salientes
con respecto a la superficie de la susodicha placa de base (1) que
se opone a la tarjeta (2) de circuito impreso.
7. Ensamblado según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que comprende una cubierta de blindaje (14) añadida a la placa de
base (1) para cubrir la tarjeta (2) de circuito impreso y la capa
(6) de material térmicamente conductor y eléctricamente
aislante.
8. Ensamblado según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que comprende una pared metálica de separación (15) y por el hecho
de que la tarjeta (2) de circuito impreso presenta a un lado de
esta pared metálica de separación (15) una electrónica de mando que
comprende en particular un microprocesador y al otro lado de esta
pared metálica de separación (15) una electrónica de potencia.
9. Ensamblado según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que la pared metálica de
separación (15) se prolonga a través de la tarjeta de circuito
impreso hasta la placa de base metálica (1) con el fin de definir
con ésta y la cubierta de blindaje (14) dos cámaras aisladas una de
otra en particular de las perturbaciones electromagnéticas.
10. Módulo de mando para lámpara de descarga de
proyector de vehículo automóvil, caracterizado por el hecho
de que comprende un ensamblado según una de las reivindicaciones
precedentes.
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