Disposición para la disipación de calor para un componente (10) eléctrico que genera calor que comprende:

- un sumidero (30) de calor;

- una tarjeta (20) de circuito impreso que puede disponerse sobre dicho sumidero (30) de calor, comprendiendo dicha tarjeta (20) de circuito impreso un sustrato (5 22) dieléctrico dotado de una capa (23) térmicamente conductora en un lado orientado alejándose de dicho sumidero (30) de calor;

- un componente (10) eléctrico que genera calor dispuesto sobre dicha tarjeta (20) de circuito impreso, estando dicho componente (10) eléctrico que genera calor en contacto térmico con dicha capa (23) térmicamente conductora,

caracterizada por

- un elemento (40) de montaje térmicamente conductor unido a dicha capa (23) térmicamente conductora por medio de soldadura, teniendo dicho elemento (40) de montaje una parte (43) de conexión adaptada para acoparse con un rebaje (31) en dicho sumidero (30) de calor;

- permitiendo así la unión de dicha tarjeta (20) de circuito impreso a dicho sumidero (30) de calor; de modo que se proporciona una trayectoria térmica, desde dicho componente (10) eléctrico que genera calor, a través de dicha capa (23) térmicamente conductora y dicho elemento (40) de montaje, hacia dicho sumidero (30) de calor

Elemento de montaje térmicamente conductor para la unión de una tarjeta de circuito impreso a un sumidero de calor.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una disposición para la disipación de calor para un componente eléctrico que genera calor que comprende: un sumidero de calor; una tarjeta de circuito impreso que puede disponerse sobre el sumidero de calor, comprendiendo la tarjeta de circuito impreso un sustrato dieléctrico dotado de una capa térmicamente conductora sobre un lado orientado alejándose del sumidero de calor; un componente eléctrico que genera calor dispuesto sobre la tarjeta de circuito impreso, estando el componente eléctrico que genera calor en contacto térmico con la capa térmicamente conductora.

Antecedentes de la invención

Cuando se dispone un componente eléctrico que genera calor sobre una tarjeta de circuito, puede ser deseable disipar el calor generado usando algún tipo de sumidero de calor. Un ejemplo de componentes que generan calor son los diodos emisores de luz (LED) .

Los diodos emisores de luz (LED) son atractivos para una amplia gama de aplicaciones de iluminación por motivos tales como eficiencia y tiempo de vida útil largo en comparación con la iluminación convencional tal como bombillas incandescentes y fluorescentes. No obstante, en muchas aplicaciones, el calor desprendido por el LED provoca una eficiencia reducida e influye sobre la fiabilidad a largo plazo de dispositivos de LED. Por consiguiente, la gestión térmica de LED es crucial para un funcionamiento apropiado y un tiempo de vida útil ampliado.

Un LED se encapsula normalmente en resina transparente que es mala conductora térmica. Por tanto, la mayoría del calor producido se conduce a través del lado posterior del chip del LED. Por tanto, para mantener una baja temperatura de unión y mantener un buen rendimiento del LED, los dispositivos de LED están normalmente dotados de un sumidero de calor. La figura 1 ilustra una disposición de técnica anterior típica, en la que se monta un LED 1 en una tarjeta 2 de circuito impreso (PCB) . La PCB 2 comprende láminas 3, 4 de cobre laminadas sobre ambos lados de un sustrato 8 dieléctrico. Normalmente, hay trazas de circuito eléctrico grabadas desde la lámina 3 de cobre superior (es decir la lámina de cobre orientada hacia el LED) para proporcionar circuitería apropiada. Las láminas 3, 4 de cobre dispuestas a ambos lados de la PCB 2 también sirven como capas 3, 4 térmicamente conductoras. Estas capas 3, 4 térmicamente conductoras están conectadas por una serie de vías 5 térmicas. El LED 1 se suelda a la PCB 2, en la que la unión de PN del LED 1 está eléctricamente conectada a las trazas de circuito eléctrico del PCB. La soldadura también proporciona contacto térmico entre la unión de PN y la capa 3 térmicamente conductora superior de la lámina 3 de cobre superior. La tarjeta 2 de circuito impreso se monta normalmente en un sumidero 6 de calor usando tornillos 7. La disposición también puede dotarse de una pasta térmica para mejorar el contacto térmico entre el sumidero 6 de calor y la capa 4 térmicamente conductora orientada hacia el sumidero de calor. Mediante esta disposición, el calor generado en la unión del LED se conduce a través de las capas 3, 4 térmicamente conductoras de la tarjeta 2 de circuito impreso y hacia el sumidero 6 de calor y después al entorno ambiental.

Sin embargo, la PCB de múltiples capas descrita anteriormente puede ser cara de usar en aplicaciones de bajo coste. Además, dado que la PCB se une con tornillos al sumidero de calor, las diferencias de coeficiente de expansión térmica (CET) entre la PCB y el sumidero de calor pueden dar como resultado tensión, provocando que la tarjeta de circuito impreso se doble y que el LED se incline. El documento US 2006/098441 da a conocer una disposición de este tipo.

Sumario de la invención

A la vista de lo anterior, un objeto de la invención es solucionar o al menos reducir los problemas comentados anteriormente. En particular, un objeto es proporcionar una disposición rentable que permita una disipación de calor eficaz.

Según un aspecto de la invención, se proporciona una disposición para la disipación de calor para un componente eléctrico que genera calor que comprende: un sumidero de calor; una tarjeta de circuito impreso que puede disponerse sobre el sumidero de calor, comprendiendo la tarjeta de circuito impreso un sustrato dieléctrico dotado de una capa térmicamente conductora sobre un lado orientado alejándose del sumidero de calor; un componente eléctrico que genera calor dispuesto sobre la tarjeta de circuito impreso, estando el componente eléctrico que genera calor en contacto térmico con la capa térmicamente conductora, en la que un elemento de montaje térmicamente conductor se une a la capa térmicamente conductora por medio de soldadura, teniendo el elemento de montaje una parte de conexión adaptada para acoplarse con un rebaje en el sumidero de calor; permitiendo así la unión de la tarjeta de circuito impreso al sumidero de calor; en la que se proporciona una trayectoria térmica, desde el componente eléctrico que genera calor, a través de la capa térmicamente conductora y el elemento de montaje, hacia el sumidero de calor.

Usando un elemento de montaje térmicamente conductor, puede lograrse la disipación de calor con una PCB dotada de una única capa térmicamente conductora, en vez de la PCB de múltiples capas (que tiene capas térmicamente conductoras en ambos lados conectadas con vías térmicas) requerida en las disposiciones de la técnica anterior. La PCB de una única capa está normalmente asociada con costes inferiores que una PCB de múltiples capas. Además, no se necesita pasta térmica entre la PCB y el sumidero de calor. Dado que no se usan tornillos y/o adhesivos para unir la PCB al sumidero de calor, la PCB puede retirarse fácilmente, por ejemplo, en caso de un LED con funcionamiento erróneo. Además, se supera el problema de curvado de la PCB provocado por las diferencias de coeficiente de expansión térmica. Usando una PBC de una única capa también puede ser ventajoso ya que puede ser más fina que una PCB de múltiples capas (normalmente de aproximadamente 0, 4 mm, en vez de 1.6 mm) .

La presente invención se basa en el entendimiento de que usando un elemento de montaje térmicamente conductor, y superficies de contacto diseñadas apropiadamente entre el elemento de montaje y la capa térmicamente conductora, y entre el elemento de montaje y el sumidero de calor, puede lograrse una disipación de calor suficiente desde el componente eléctrico que genera calor hacia el sumidero de calor por una PCB de una única capa.

El rebaje puede ser un surco que desemboca en una periferia del sumidero de calor, en el que se forma una abertura en el sumidero de calor que permite deslizar el elemento de montaje hacia el exterior del surco. Mediante esta disposición la PCB puede retirarse (o unirse) del sumidero de calor moviendo la PCB en paralelo al surco. Además, el diseño es viable para la producción ya que puede extruirse, lo que es rentable. El diseño también permite normalmente una gran superficie de contacto entre el elemento de montaje y el sumidero de calor, debido a la extensión longitudinal del surco, y por tanto una disipación de calor eficaz.

La parte de conexión puede adaptarse para ponerse en contacto con dos lados opuestos del interior del rebaje, mediante lo cual puede maximizarse la superficie de contacto entre el elemento de montaje y el sumidero de calor permitiendo una disipación de calor eficaz.

La parte de conexión puede adaptarse para comprimirse con el acoplamiento, mediante lo cual la parte de conexión puede acoplarse con el rebaje mediante acción de resorte. Por tanto, la PCB puede unirse al sumidero de calor colocando la PCB sobre el sumidero de calor y sencillamente presionando el elemento de montaje al interior del surco. Esto también puede fomentar el acoplamiento por fricción de la parte de conexión al rebaje.

El rebaje puede tener un cuello, que permite que el rebaje sujete la parte de conexión en su sitio, por ejemplo, mediante acoplamiento por fricción mejorado entre la parte de conexión y el rebaje.

El rebaje puede tener un tope adaptado para acoplarse con un tope correspondiente de la parte de conexión, permitiendo así la unión fiable de la parte de conexión al rebaje.

La tarjeta de circuito impreso puede dotarse de una abertura, en la que el elemento de montaje se extiende a través de la abertura. Esto permite... [Seguir leyendo]

1. Disposición para la disipación de calor para un componente (10) eléctrico que genera calor que comprende:

- un sumidero (30) de calor;

- una tarjeta (20) de circuito impreso que puede disponerse sobre dicho sumidero (30) de calor, comprendiendo dicha tarjeta (20) de circuito impreso un sustrato (22) dieléctrico dotado de una capa (23) térmicamente conductora en un lado orientado alejándose de dicho sumidero (30) de calor;

- un componente (10) eléctrico que genera calor dispuesto sobre dicha tarjeta (20) de circuito impreso, estando dicho componente (10) eléctrico que genera calor en contacto térmico con dicha capa (23) térmicamente conductora,

caracterizada por

- un elemento (40) de montaje térmicamente conductor unido a dicha capa (23) térmicamente conductora por medio de soldadura, teniendo dicho elemento (40) de montaje una parte (43) de conexión adaptada para acoparse con un rebaje (31) en dicho sumidero (30) de calor;

- permitiendo así la unión de dicha tarjeta (20) de circuito impreso a dicho sumidero (30) de calor; de modo que se proporciona una trayectoria térmica, desde dicho componente (10) eléctrico que genera calor, a través de dicha capa (23) térmicamente conductora y dicho elemento (40) de montaje, hacia dicho sumidero (30) de calor.

2. Disposición según la reivindicación 1, en la que dicho componente (10) eléctrico que genera calor es un LED (10) .

3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, en la que dicho rebaje (31) es un surco (31) que desemboca en una periferia de dicho sumidero (30) de calor, en la que se forma una abertura en dicho sumidero (30) de calor que permite deslizar dicho elemento de montaje hacia dentro y/o hacia fuera de dicho surco (31) .

4. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha parte (43) de conexión está adaptada para ponerse en contacto con dos lados opuestos de un interior de dicho rebaje (31) .

5. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha parte (43) de conexión está adaptada para comprimirse con el acoplamiento con el rebaje (31) , y para sujetarse en su sitio mediante acción de resorte.

6. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho rebaje (31) tiene un tope (34) adaptado para acoplarse con un tope (42) correspondiente de dicha parte (43) de conexión.

7. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha tarjeta de circuito impreso está dotada de una abertura (24) , en la que dicho elemento (40) de montaje se extiende a través de dicha abertura (24) .

8. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho elemento (40) de montaje se fabrica de cobre.

9. Método de ensamblaje de componente eléctrico que comprende las etapas de:

- montar un componente (10) eléctrico que genera calor en una tarjeta (20) de circuito impreso que tiene una capa (23) térmicamente conductora por medio de soldadura;

- unir un elemento (40) de montaje térmicamente conductor a dicha capa (23) térmicamente conductora por medio de soldadura;

- unir dicha tarjeta (20) de circuito impreso a un sumidero (30) de calor mediante acoplamiento de una parte

(43) de conexión de dicho elemento (40) de montaje con un rebaje (31) en dicho sumidero (30) de calor;

- unir así dicha tarjeta (20) de circuito impreso a dicho sumidero (30) de calor, de modo que se proporciona una trayectoria térmica, desde dicho componente (10) eléctrico que genera calor, a través de dicha capa

(23) térmicamente conductora y dicho elemento (40) de montaje, hacia dicho sumidero (30) de calor.