ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК С ТЕПЛООТВОДОМ И ЭКРАНИРОВАНИЕМ
ELECTRONIC UNIT WITH HEAT REMOVAL AND SHIELDING

Изобретение относится к конструктивным элементам электронных блоков, работающих в условиях значительного уровня электромагнитных помех. Блоки содержат электронные модули с теплонагруженными радиоэлементами, установленными на печатных платах с теплоотводящим слоем, при этом обеспечивается эффективный отвод тепла и экранирование от электромагнитных полей.
Известно техническое решение (патент РФ на полезную модель №80068 H01L 27/00, H05K 1/00, H01M 6/40, опубл.2009.01.20). Устройство содержит печатную плату с электронными компонентами, модули вторичного питания с теплоотводящими пластинами, причем модули вторичного питания присоединены через теплоотводящие пластины к стенке корпуса электронного блока. Теплоотвод осуществляется через несколько переходов: модуль вторичного питания - теплоотводящая пластина-стенка корпуса.
Недостатком данного устройства является то, что отвод тепла производится только через одну стенку корпуса блока. При этом из-за наличия теплового контакта теплоотводящей пластины со стенкой корпуса электронного блока тепловое сопротивление увеличивается, что приводит к низкой эффективности отвода тепла. К тому же, такая конструкция не обеспечивает экранирование электронных модулей от электромагнитных полей.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство (патент РФ на полезную модель №79645, F24D 5/02, опубл. 2009.01.10), которое содержит металлический корпус со съемной верхней крышкой, двумя боковыми стенками с внутренними выступами-направляющими, электронные модули, включающие в себя металлическую верхнюю планку, два боковых теплоотводящих узла с клиновыми прижимами, печатную плату с теплоотводящим слоем, причем теплоотводящий слой печатной платы модулей имеет тепловой контакт с двумя боковыми теплоотводящими узлами, внутренними выступами-направляющими боковых стенок и с корпусом блока. На внутренней поверхности верхней съемной крышки размещена теплопроводная прокладка, а на печатной плате каждого модуля под верхней металлической планкой имеется металлизированная полоска, обеспечивающая тепловой контакт теплоотводящего слоя печатной платы с верхней металлической планкой каждого модуля и через теплопроводную прокладку съемной верхней крышки с корпусом. Недостатком данного устройства является наличие клиновых прижимов, что усложняет устройство и делает его менее надежным. К тому же наличие теплового контакта нескольких электронных модулей с боковыми стенками через промежуточные радиоэлементы отрицательным образом сказывается на эффективности охлаждения. Размещение теплопроводной прокладки на внутренней поверхности верхней съемной крышки для теплового контакта с электронными модулями увеличивает тепловое сопротивление, ухудшая отвод тепла. Такая конструкция не может обеспечить эффективное экранирование от электромагнитных полей.
Техническим результатом изобретения является создание эффективного отвода тепла от электронных модулей с теплонагруженными радиоэлементами в окружающее пространство и экранирование электронных модулей от электромагнитных полей.
Технический результат достигается тем, что электронный блок с теплоотводом и экранированием содержит металлический корпус, внутри которого расположены электронные модули с радиоэлементами, содержащие печатную плату с теплоотводящим слоем, имеющим тепловой контакт с корпусом блока. Электронный блок образован не менее чем двумя соединенными друг с другом электронными модулями, теплонагруженные радиоэлементы которых установлены на теплоотводящем слое печатной платы, а нетеплонагруженные радиоэлементы - с другой ее стороны, причем торцы теплоотводящего слоя печатных плат выступают за ее контур и формируют трубу, а металлический корпус образован теплоотводящими слоями печатных плат электронных модулей.
При этом труба из теплоотводящих слоев имеет прямоугольную форму, стенки корпуса снабжены ребрами охлаждения, а между печатной платой и ее теплоотводящим слоем имеется теплоизолирующий слой. Теплоотводящие слои печатных плат могут иметь многослойное токопроводящее покрытие.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на Фиг.1, 2.
На Фиг.1 - продольное сечение электронного блока.
На Фиг.2 - электронный блок в изометрии, где:
1. корпус электронного блока;
2. электронный модуль;
3. печатная плата;
4. теплоотводящий слой печатной платы;
5. торец теплоотводящего слоя;
6. контур печатной платы;
7. стенка корпуса электронного блока;
8. теплонагруженные радиоэлементы;
9. нетеплонагруженные радиоэлементы;
10. отверстия;
11. винт;
12. ребра охлаждения;
13. крышка;
14. многослойное токопроводящее покрытие.
Электронный блок содержит металлический корпус 1 (Фиг.1), электронные модули 2, включающие печатную плату 3 с теплоотводящим слоем 4, имеющим тепловой контакт с корпусом 1 электронного блока. Торцы 5 теплоотводящего слоя 4 печатной платы 3 выступают за ее контур 6 и формируют трубу (например, прямоугольную). Не менее чем два электронных модуля 2 (на Фиг.2 изображены 3 электронных модуля) составляют электронный блок, а теплоотводящие слои 4 печатных плат 3 этих электронных модулей образуют стенки 7 металлического корпуса 1.
В электронном блоке теплонагруженные радиоэлементы 8 расположены непосредственно на теплоотводящем слое 4 печатной платы 3, а нетеплонагруженные радиоэлементы 9 - с другой ее стороны. Для электрической связи электронные модули 2 снабжены сквозными электрическими разъемами.
Между печатной платой 3 и теплоотводящим слоем 4 имеется теплоизолирующий слой (клеевой состав, компаунд, герметик и пр.) для того, чтобы обеспечить теплоизоляцию печатной платы 3 от теплоотводящего слоя 4 и защитить нетеплонагруженные радиоэлементы от нагревания.
Для соединения электронных модулей 2 стенки 7 корпуса электронного блока снабжены отверстиями 10 под крепежные радиоэлементы 11 (например, винты).
Для более эффективного отвода тепла стенки 7 корпуса могут быть снабжены ребрами 12 охлаждения. Крайние электронные модули 2 могут быть снабжены крышками 13.
Теплоотводящий слой 4 может иметь многослойное токопроводящее покрытие 14 (например, никель-медь-никель). Каждый слой покрытия служит для отражения своего диапазона электромагнитных излучений.
Проведенные испытания показали, что для состава никель-медь-никель этот диапазон составляет: напряжение радиопомех - 0,01-100 МГц, напряженность поля радиопомех - 0,01-1000 МГц.
При функционировании электронного блока тепло от теплонагруженных радиоэлементов 8 передается на теплоотводящий слой 4 печатной платы 3. Далее рассеивание теплового потока в окружающую среду происходит через все стенки 7 корпуса электронного блока. Наличие на стенках 7 корпуса ребер 12 охлаждения увеличивает рассеивающую поверхность электронного блока, что благотворным образом сказывается на эффективности отвода тепла. Наличие промежуточного слоя между печатной платой 3 и теплоотводящим слоем 4 обеспечивает теплоизоляцию нетеплонагруженных радиоэлементов 9, сохраняя их работоспособность. Многослойное токопроводящее покрытие 14 на теплоотводящем слое 4 служит для экранирования смежных электронных модулей как друг от друга, так и от других электронных блоков.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что данное техническое решение соответствует критериям изобретения, решает поставленную задачу и может быть использовано в промышленных целях для достижения заявленного результата: создания простого эффективного отвода тепла от теплонагруженных электронных модулей в окружающее пространство и экранирования электронных модулей от электромагнитных полей.