Unidad electrónica (10) -especialmente un aparato de control de un accionamiento de motor eléctrico- con al menos un componente (14) generador de calor,

que está conectado por medio de al menos un elemento de unión (23, 25, 27) a través de una lámina termo conductora (18) con una superficie de refrigeración (20, 21), en la que la lámina (18) presenta al menos un elemento de refuerzo (34), que colabora con el elemento de unión (24, 25, 27), caracterizada porque la lámina (18) es compresible y está constituida por varias capas (38, 40, 42, 44) y solapa radialmente al menos una capa (38, 40, 42, 44) con el elemento de refuerzo (34)

Unidad electrónica con lámina termo conductora.

Estado de la técnica

La invención se refiere a una unidad electrónica, especialmente un aparato de control de un accionamiento de motor eléctrico con una lámina termo conductora del tipo de la reivindicación independiente 1.

Se conoce con el documento JP 11330709 un dispositivo, en el que un sustrato se conecta por medio de un elemento de conexión con una placa metálica, que sirve como sumidero de calor. En este caso, entre el sustrato y la placa metálica está dispuesta una capa fina, que presenta una escotadura para el alojamiento de una arandela metálica, que presenta la función de un distanciador.

Con el documento US 6.090.484 se conoce una lámina termo conductora móvil, que está dispuesta entre componentes electrónicos y un sumidero de calor, para disipar el calor rápidamente desde los componentes electrónicos. La lámina conductora de calor está constituida en este caso por varias capas, por ejemplo capas de polímero termo conductoras, que están aplicadas sobre una película flexible como sustrato.

Si se emplean tales láminas para disipar el calor residual de placas de circuitos impresos, que se fijan de manera adecuada en sumideros de calor -como por ejemplo piezas de carcasa o angulares de refrigeración de aluminio- a través de medios de unión, entonces se deforman tanto la lámina termo conductora flexible como también la placa de circuitos impresos, especialmente en la zona de los elementos de unión. A medida que se incrementan los requerimientos planteados a la carga de oscilación, se eleva la fuerza de sujeción que debe ser aplicada por los elementos de unión, de manera que se incrementa la deformación de la placa de circuitos impresos. Tales tensiones del material conducen, en parte, a daños en los componentes electrónicos, como por ejemplo condensadores cerámicos de capas múltiples (MLCC) o bien conducen a que en la zona de los elementos de unión no se puedan disponer componentes sensibles sobre la placa de circuitos impresos, lo que conduce de nuevo a problemas de espacio de construcción.

Ventajas de la invención

El dispositivo de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación 1 tiene la ventaja de que en virtud de la disposición de un elemento de refuerzo, la lámina termo conductora solamente se deforma todavía en una medida limitada durante su fijación sobre la placa de circuitos impresos. Los refuerzos alrededor de los elementos de unión conducen a que especialmente en la zona de fijación de la lámina termo conductora se genere una presión superficial más uniforme, más reducida entre el sumidero de calor, la lámina termo conductora y la placa de circuitos impresos. De esta manera se deforma la placa de circuitos impresos claramente en una medida más reducida, de modo que también se pueden fijar componentes sensibles, como condensadores de cerámica, en la proximidad inmediata de los elementos de unión sobre la placa de circuitos impresos. En el caso de varios elementos de unión necesarios, especialmente para aplicaciones en el sector del automóvil, se puede reducir claramente el espacio de construcción de los aparatos de control y se puede evitar un daño de los componentes electrónicos a través de tensiones mecánicas de la placa de circuitos impresos.

La lámina termo conductora está constituida por varias capas compuestas, en la que al menos una capa se extiende radialmente sobre el elemento de refuerzo, para posibilitar una fijación del mismo en la lámina termo conductora. Esto eleva tanto la estabilidad mecánica, como también la flexibilidad en la zona de fijación de la lámina termo conductora y permite un ajuste exacto del medio de refuerzo.

A través de las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos del dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1.

De manera ventajosa, los elementos de refuerzo están realizados de tal forma que, cuando los elementos de unión están montados, soportan las fuerzas tensoras entre el sumidero de calor y la placa de circuitos impresos. Esto conduce a un comportamiento de colocación mejorada, más reducida de la lámina termo conductora en la zona de los elementos de unión. De esta manera, se consigue un buen contacto térmico, sin que se doble la placa de circuitos impresos. El buen contacto térmico de la placa de circuitos impresos con una superficie de refrigeración provoca en este caso una disipación eficiente del calor desde los componentes dispuestos sobre la placa de circuitos impresos.

Es favorable fijar los elementos de refuerzo como alojamientos de los elementos de unión en escotaduras de la lámina termo conductora. De esta manera, se garantiza que los elementos de unión no presionen de forma discrecionalmente fuerte sobre la lámina termo conductora. Las escotaduras no se extienden, por ejemplo, sobre todo el espesor de la lámina termo conductora, de manera que los elementos de refuerzo se pueden fijar, por ejemplo, sobre un material de soporte con compresibilidad relativamente reducida. Esto posibilita un tipo de construcción compacto de la lámina termo conductora manteniendo la flexibilidad mecánica necesaria de la lámina termo conductora para su contacto térmico.

Si el elemento de refuerzo está configurado como anillo o casquillo, que son recibidos por la escotadura en la lámina termo conductora, entonces es ventajoso que el diámetro exterior del elemento de refuerzo sea del mismo tamaño o mayor que la dilatación máxima de la cabeza de un elemento de unión. De esta manera, se garantiza que toda la fuerza de presión de apriete del elemento de unión sea transmitida directamente sobre el elemento de refuerzo. De esta manera se pueden aplicar también fuerzas de tensión previa más elevadas, que impiden también un aflojamiento de la unión en caso de vibración fuerte. A través de la aplicación de varios elementos de refuerzo con elementos de unión correspondientes se puede realizar un empotramiento más rígido de la placa de circuitos impresos, de donde resulta una fijación más libre de vibración de la placa de circuitos impresos o de los componentes.

El elemento de refuerzo está constituido por un material, que no se deforma en una medida considerable bajo la carga del par de apriete de los medios de unión, con lo que se puede realizar un llamado caso de unión roscada más dura. En virtud de la posición final definida de la cabeza de los medios de unión a través de una dispersión reducida de la deformación de la lámina así como del posicionamiento mejorado del elemento de refuerzo dentro de la escotadura de la lámina termo conductora se pueden reducir los errores de unión roscada durante el montaje. La deformación más reducida de la lámina posibilita un apriete y una supervisión definidos de la unión roscada.

A través de la utilización de un material tan duro para el elemento de refuerzo se pueden formar determinadas zonas del mismo de tal modo que forman un tope axial para el elemento de unión, con lo que se impide una compresión adicional de la lámina termo conductora.

En diferentes ejemplos de realización, el elemento de refuerzo está encolado, inyectado, introducido a presión, soldado en la lámina termo conductora o realizado como unión de clips. Todas estas técnicas de unión garantizan una fijación segura del elemento de refuerzo dentro de la lámina termo conductora, de manera que estos procedimientos son seguros en cuento a la técnica de fabricación y se pueden manipular fácilmente.

De manera especialmente sencilla y segura se pueden fijar los componentes y/o la placa de circuitos impresos con tornillos, remaches o abrazaderas sobre una placa de circuitos impresos, puesto que su cabeza puede presentar una superficie relativamente grande para la transmisión de fuerza sobre el elemento de refuerzo de la lámina termo conductora.

La lámina termo conductora representa un puente térmico bueno entre los componentes electrónicos y un sumidero de calor, que puede estar configurado, por ejemplo, en una electrónica de control como superficie exterior metálica de la carcasa, especialmente como pieza fundida de aluminio. De esta manera, es posible disponer la electrónica de control, por ejemplo, también en la proximidad inmediata de un motor que se calienta fuertemente, lo que es necesario, en parte, debido a los altos requerimientos planteados a la compatibilidad electrónica de la unidad electróni-ca.

Es especialmente eficiente la aplicación del dispositivo de acuerdo con la invención en el caso de utilización...

1. Unidad electrónica (10) -especialmente un aparato de control de un accionamiento de motor eléctrico- con al menos un componente (14) generador de calor, que está conectado por medio de al menos un elemento de unión (23, 25, 27) a través de una lámina termo conductora (18) con una superficie de refrigeración (20, 21), en la que la lámina (18) presenta al menos un elemento de refuerzo (34), que colabora con el elemento de unión (24, 25, 27), caracterizada porque la lámina (18) es compresible y está constituida por varias capas (38, 40, 42, 44) y solapa radialmente al menos una capa (38, 40, 42, 44) con el elemento de refuerzo (34).

2. Unidad electrónica (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos un componente generador de calor (14) está dispuesto sobre una placa de circuitos impresos (12), que se encuentra sobre la lámina (18) en contacto térmico con la superficie de refrigeración (20) -especialmente una parte de carcasa (21)-.

3. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el al menos un elemento de refuerzo (34) está dispuesto dentro de una escotadura (30) de la lámina (18).

4. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el al menos un elemento de refuerzo (34) está configurado de forma anular, y recibe al menos a un elemento de conexión (24).

5. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el al menos un elemento de refuerzo (34) presenta una dureza mayor que la lámina (18).

6. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque a través de un espesor de material axial (46) del elemento de refuerzo (34), se puede predeterminar de manera definida la presión de apriete de la lámina (18) a través de al menos un elemento de conexión (24).

7. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento de refuerzo (34) está fabricado de plástico.

8. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el al menos un elemento de refuerzo (34) está conectado por medio de encolado o inyección o prensado o soldadura o una conexión de clip (60) con la lámina (18).

9. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los elementos de unión (24) están realizados como tornillos (27) o remaches (25) o abrazaderas o elementos de chips o clavos formados integralmente que se pueden calafatear.

10. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la unidad electrónica (10) presenta componentes cerámicos de película fina (16) -especialmente condensadores MLCC-, y al menos un componente (14) generador de calor es un transistor y/o una fase final de potencia y/o un diodo.

11. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el al menos un elemento de refuerzo (34) está realizado al mismo tiempo como elemento de unión (24), especialmente como conexión de clips entre la placa de circuito impreso (12) y la superficie de refrigeración (20, 21).

12. Unidad electrónica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la lámina (18) está configurada con efecto de aislamiento eléctrico.