印刷电路板上的至少一个部件的冷却装置和印刷电路板的制作方法

相关申请的交叉引用

德国专利申请de102018215338.8的内容通过引用结合到本文中。

本发明涉及一种用于安装在印刷电路板上的至少一个部件的冷却装置。此外，本发明还涉及一种配备有包括这种冷却装置的部件的印刷电路板。

背景技术：

用于印刷电路板部件的冷却装置被称为冷却体，冷却体的表面通过例如肋结构扩大。这种冷却体应用在印刷电路板壳体内。还已知一种用于印刷电路板的壳体作为冷却体的用途，其中部件与冷却体连接，包括附加的安装和绝缘工作量，例如借助于夹紧或用螺丝拧紧。这种冷却技术通常需要增加安装工作量。

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技术实现要素：

本发明的目的是进一步开发上述类型的冷却装置，使得也可以满足待冷却的部件的巨大热要求。

根据本发明，该目的通过一种用于安装在印刷电路板上的至少一个部件的冷却装置来实现，所述冷却装置包括：至少一个导热元件；包括至少一个导热元件容纳部的塑料导热元件框架，其中，所述至少一个导热元件布置在所述至少一个导热元件容纳部中；印刷电路板导热层，当安装冷却装置时，所述导热元件框架朝向所述印刷电路板地覆盖所述导热元件框架，并且与导热元件具有直接的导热元件。

根据本发明，已经发现，通过将这些要求分配给冷却装置的不同部件，可以分离一方面对冷却装置的可安装性和另一方面对冷却装置的冷却性能的要求。至少一个导热体通过冷却装置有助于有效的冷却。塑料导热元件框架可以容易地制造并且将导热元件相对于印刷电路板定位。导热元件可以是金属冷却体。印刷电路板导热层在所述导热元件与安装在所述印刷电路板上的待冷却的部件之间提供良好的传热。印刷电路板导热层可以用于调平，以适应其它部件的装配尺寸公差。印刷电路板导热层可以灵活配置。所述印刷电路板导热层可以以减振方式配置。导热元件可以由铜和/或陶瓷和/或铝制成。冷却装置满足了巨大的热和电要求。

根据待冷却的部件的数量，每个印刷电路板也可以采用多个这样的冷却装置。

冷却装置可以以自动方式制造。

特别地，冷却装置可以在没有任何残留物的情况下拆卸。

塑料冷却体框架可以由特别防火、电绝缘、耐热和形状固定的材料制成。

印刷电路板导电层可以被配置为电绝缘的。

用于接收印刷电路板和冷却装置的金属壳体，其中，所述冷却装置布置在所述印刷电路板与所述金属壳体的壳体壁之间，从而提供所述印刷电路板的安全接收和所述冷却装置的保护。此外，金属壳体还可以为周围环境提供热量释放。

金属壳体导热层，当安装冷却装置时，所述金属壳体导热层朝向所述金属壳体的壳体壁地覆盖所述冷却体框架并且与所述导热元件具有直接的导热连接，从而提供从冷却装置的至少一个导热元件朝向金属壳体的散热，然后所述导热元件有助于冷却。为此，金属壳体可以具有表面扩大的肋结构。金属壳体导热层可以补偿印刷电路板与金属壳体的壳体壁之间的制造高度公差。金属壳体导热层可以被配置得比印刷电路板导热层厚。

印刷电路板导热层可以被配置为导热材料的分散体或薄膜或凝胶。金属壳体导热层可以被配置为导热材料的分散体或薄膜或凝胶。

模制在导热元件框架上的至少一个用于将冷却装置与印刷电路板机械连接的连接元件易于制造，并且提供冷却装置和印刷电路板的安全机械连接。可以用冷却装置或冷却装置自动地配备印刷电路板。作为将连接元件包覆成型到导热元件框架的一个替代方案，连接元件也可以以另一种方式附连或施加到导热元件框架。

配置为卡扣配合的至少一个连接元件的实施例一方面是成本有效的，另一方面是安全的。

模制在导热元件框架上的区域上分离的连接元件提供了导热元件框架相对于印刷电路板的精确定位，从而确保将相应的金属冷却体安全地分配到待冷却的部件。如果需要，可以通过连接元件预先确定电绝缘距离。

配备有部件的印刷电路板的优点，所述印刷电路板包括至少一个根据本发明的冷却装置，其中，印刷电路板导热层具有与待由印刷电路板的至少一个通道冷却的部件的导热连接，所述印刷电路板对应于上面参考根据本发明的冷却装置已经描述的电路板。作为印刷电路板导热层与待通过通道冷却的部件的这种导热连接的一个替代方案，印刷电路板导热层与待冷却的部件之间的导热连接也可以经由铝芯、铜表面或热管进行。

待冷却的至少一个部件可以是smd部件。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明的示例性实施例，其中：

图1以分解图示出了配备有部件的印刷电路板、用于接收印刷电路板的金属壳体和用于安装在印刷电路板上的至少一个部件的冷却装置的四个金属冷却体的塑料冷却体框架，所述冷却装置布置在印刷电路板与金属壳体的壳体壁之间，其中，在冷却体框架与印刷电路板之间仅示出了待插入到冷却体框架的容纳部中的金属冷却体中的一个金属冷却体，其中，一方面在冷却体框架与印刷电路板之间以及另一方面在冷却体框架与壳体壁之间省略了导热层；

图2示出了根据图1的冷却装置的塑料冷却体框架的顶视图；

图3示出了根据图2中的线iii-iii的截面；

图4示出了根据图2中的线iv-iv的截面；以及

图5以类似于图2的透视图示出了塑料冷却体框架的多个变体，其可以根据根据图1至4的冷却体框架的类型配备有两个、四个或六个金属冷却体。

具体实施方式

图1以分解图示出了配备有不同的smd元件1的印刷电路板2和用于接收印刷电路板2的金属壳体3。在图1中，总命名为5的冷却装置的部件布置在印刷电路板2与金属壳体3的底部壳体壁4之间。冷却装置5用于冷却安装在印刷电路板2上的部件1中的至少一个。冷却装置5，作为导热元件框架，具有塑料冷却体框架6，其包括四个作为导热元件容纳部的冷却体容纳部7。冷却体框架6的塑料材料是防火的、电绝缘的、耐热的和形状固定的。

冷却体容纳部7与长方体金属冷却体8互补地配置，所述长方体金属冷却体8中的一个在图1中示出。金属冷却体8用作导热元件。金属冷却体8可以由铝制成。冷却装置5安装在印刷电路板2与壳体壁4之间。在将金属冷却体8插入到冷却体框架6的相应冷却体容纳部7之后，将在图4中示意性地示出的电绝缘印刷电路板导热层9施加到冷却体框架6上。当安装冷却装置5时，印刷电路板导热层9朝向印刷电路板2地覆盖冷却体框架6。电路板导热层9一方面与金属冷却体8和印刷电路板2具有直接的导热连接。印刷电路板导热层9由弹性材料制成。印刷电路板导热层9具有与待通过印刷电路板2的至少一个通道冷却的部件1的导热连接。

此外，完全安装的冷却装置5具有金属壳体导热层10，当安装冷却装置5时，所述金属壳体导热层10朝向金属壳体3的壳体壁4地覆盖冷却体框架6。金属壳体导热层10一方面与金属冷却体8具有直接的导热连接，另一方面与壳体壁4具有直接的导热连接。金属壳体导热层10比印刷电路板导热层9厚，并且例如是印刷电路板的厚度的两倍。金属壳体导热层10可以是薄膜或凝胶状涂层。金属壳体导热层10可以被配置成补偿高度公差。

金属冷却体8可以由铜或铝制成。

两个连接元件11一体地模制在冷却体框架6上，用于将冷却装置5与印刷电路板2机械连接。连接元件11分别被配置为卡扣配合，其被卡入到印刷电路板2的相应的卡扣容纳部中。冷却体框架6中的两个冷却体框架6彼此局部地分离开，即模制在冷却体框架6的对角相对的角部上。

冷却体框架6根据2×2网格的类型被配置用于接收四个金属冷却体8，因此具有网格的基本结构。

相应的冷却体容纳部7具有朝向金属壳体导热层10的底部周向突起12，这避免了插入的金属冷却体8从冷却体容纳部7中掉出。

连接元件11被配置成使得它们在安装时引导并精确定位冷却装置5。通过一方面连接元件11的相应互补布置和另一方面印刷电路板2中的相应的容纳部，可以避免冷却装置5的错误安装。

冷却装置5如下安装：首先，金属冷却体8插入冷却体框架6中，插入到相关联的冷却体容纳部7中。金属冷却体8也可以包覆成型在冷却体容纳部7中。之后，施加两个导热层9、10。然后，以这种方式完成的冷却装置5在连接元件11中与印刷电路板2卡入在预定位置处。随后，金属壳体3与印刷电路板2用螺丝拧紧。这种拧紧可以在预张紧下进行。然而，这不是强制性的。

冷却装置5的这种安装可以以部分或完全自动的方式进行。

冷却装置5可以从印刷电路板2上拆下而没有任何残留物。

带有金属冷却体8和导热层9、10的冷却装置5可以单独地并且以自动方式预先安装。

图5示出了根据冷却装置5的类型的冷却装置的不同实施例。

冷却框架变体13和14分别根据2×1网格的类型被配置用于接收两个金属冷却体8，其中，对于冷却装置13，冷却体容纳部7经由矩形窄边彼此相邻，并且对于冷却装置14，冷却体容纳部经由矩形宽边彼此相邻。

冷却框架变体15用于接收总共六个金属冷却体8，其中，相应的冷却体容纳部7大约是框架变体6、13和14的冷却体容纳部的六倍。框架变体15的冷却体容纳部7分别经由它们的宽边彼此邻接，经由冷却体框架15的支柱结构16彼此邻接。冷却体框架15总共具有四个连接元件11。

冷却体框架变体17与冷却体框架变体14类似地设置，但是其用于接收4×1网格布置中总共四个金属冷却体8。