ES2215054T3 - Utilizacion de un enfriamiento de conveccion en una tarjeta de circuito electronico para proporcionar enfriamiento de conduccion a un modulo de tarjeta electronico. - Google Patents
Utilizacion de un enfriamiento de conveccion en una tarjeta de circuito electronico para proporcionar enfriamiento de conduccion a un modulo de tarjeta electronico.Info
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Abstract
Módulo de tarjeta electrónica enfriado por conducción, que comprende: - un bastidor térmicamente conductor (13), y - una tarjeta de circuitos (A) que tiene una superficie delantera (B) que lleva componentes electrónicos (D), una superficie trasera (C) y bordes superior, inferior y laterales; siendo ensamblada dicha tarjeta de circuitos con dicho bastidor (13) de manera que dicha superficie delantera del bastidor esté en contacto térmico con dichos componentes electrónicos (D) y con dicha superficie delantera (B) de la tarjeta de circuitos en el menos zonas de borde (11, 12) de la misma adyacentes a dichos bordes laterales, y de modo que sea posible la inserción del módulo, por medio de dicho bastidor, en un chasis de módulo enfriado por conducción de un dispositivo electrónico para transferir al mismo, a través de dicho bastidor, el calor generado por los componentes electrónicos del módulo; en el que dicha tarjeta de circuitos es de una clase enfriada por convección, originalmente destinada a montar en su parte superior un panel delantero (E) para formar un módulo enfriado por convección para la inserción en un chasis enfriado por convección.
Description
Utilización de un enfriamiento de convección en
una tarjeta de circuito electrónico para proporcionar enfriamiento
de conducción a un módulo de tarjeta electrónico.
La presente invención se refiere en general al
enfriamiento de dispositivos electrónicos y, en particular, al
enfriamiento de tarjetas de circuitos electrónicos.
En dispositivos electrónicos convencionales tales
como, por ejemplo, sistemas de ordenador, se montan componentes
electrónicos en tarjetas de circuitos, las cuales se ensamblan en
módulos de tarjetas de circuitos electrónicos. Los módulos de
tarjetas de circuitos se insertan usualmente en un chasis de un
dispositivo electrónico y, típicamente, se enchufa mediante un
conectador en una caja que tiene un plano trasero o tablero madre.
Los módulos de tarjetas de circuitos pueden incluir también tarjetas
de circuito adicionales, que se denominan tarjetas auxiliares o de
"entresuelo" ("mezzanine cards"). La tarjeta auxiliar se
conecta eléctricamente a la tarjeta principal por medio de un
conectador.
Hay varias normas que definen propiedades de
módulos de tarjetas de circuitos, por ejemplo, normas VMEbus,
SEM-E, PCI, cPCI, etc. Las normas comprenden
especificaciones mecánicas tales como dimensiones de tarjeta,
especificaciones de conectadores, etc., junto con especificaciones
electrónicas tales como estructuras de bus, funciones de señal,
regulación de tiempo, niveles de voltaje de señal y configuraciones
de maestro/auxiliar. Estas especificaciones hacen posible que
módulos diferentes de la misma norma, suministrados por fabricantes
diferentes, se enchufen en cualquier caja de la misma norma, y
proporcionen comunicaciones entre diferentes módulos.
La refrigeración apropiada de componentes
electrónicos en general, y los montados en tarjetas de circuito, en
particular, es esencial en dispositivos electrónicos, en los que el
excesivo calor generado por los componentes electrónicos puede
causar funcionamiento defectuoso y fallos de los mismos. Dependiendo
de la manera de refrigerar o enfriar, las tarjetas de circuitos
convencionales y, en consecuencia, los módulos de tarjetas de
circuitos, se clasifican generalmente, como tipos enfriados por
convección y enfriados por conducción. En general, en el marco de la
misma norma, los módulos de tarjetas convencionales enfriados por
convección y conducción se diferencias en construcción, pero ambos
cumplen las mismas especificaciones electrónicas.
Los módulos de tarjetas enfriados por convección
se montan dentro del chasis de un dispositivo electrónico de tal
modo que permitan la libre circulación de aire de enfriamiento sobre
componentes electrónicos para disipar el exceso de calor generado.
El flujo de aire es proporcionado usualmente por ventilador.
Un ejemplo de un módulo de tarjeta convencional
enfriado por convección de norma VME64 se muestra en la figura 4 de
los dibujos. El módulo de tarjeta mostrado en la figura 4 comprende
una tarjeta de circuitos A que tiene una superficie delantera B y
una superficie trasera C, llevando al menos la superficie delantera
componentes electrónicos D. El módulo de tarjeta comprende además un
panel delantero E de interfaz de norma VME montado en la parte
superior de la tarjeta de circuitos A, incluyendo extractores F,
espigas de alineación G y medios de enclavamiento H para la
inserción del módulo en un chasis de un dispositivo electrónico; y
dos conectadores de VMEbus I y J montados en la parte inferior de la
tarjeta de circuitos A, para la conexión de la misma a una caja que
se adapta también a la norma VME64. La tarjeta principal mostrada en
la figura 4 comprende también un nervio de refuerzo dispuesto a lo
largo de ella para inhibir la vibración de la tarjeta en uso.
La figura 5 ilustra otro ejemplo de un módulo de
tarjeta convencional enfriado por convección, que cumple la misma
norma VME64, el cual, en adición a la tarjeta de circuitos A,
comprende una tarjeta auxiliar K que tiene componentes electrónicos
L.
Los módulos de tarjetas enfriados por convección
pueden no ser usados normalmente cuando existen requisitos severos
para protección de sus tarjetas de un medioambiente agresivo, tal
como arena, polvo, humedad, etc. Tampoco pueden ser utilizados en
dispositivos electrónicos cerrados, en los que es imposible la
ventilación por aire.
Bajo las condiciones anteriores, se utilizan
convencionalmente módulos de tarjeta enfriados por conducción. En
tales módulos, el calor generado por componentes electrónicos de una
tarjeta de circuitos es absorbido por una capa interna de la misma
de transmisión de calor, hecha frecuentemente de cobre, y mediante
la cual se hace seguir a un dispositivo de disipación, denominado
aquí generalmente un sumidero o disipador de calor. La función de
este dispositivo es cumplida usualmente por el chasis en el que
están montados los módulos. Puesto que una tarjeta de circuitos
enfriada por conducción no requiere un intercambio de aire sobre sus
componentes electrónicos, se puede obturar herméticamente dentro de
su módulo o ser utilizada más bien en un dispositivo electrónico
obturado, como sucede con la mayor frecuencia.
Sin embargo, en módulos convencionales enfriados
por conducción, la cantidad de calor que se puede extraer de los
componentes electrónicos es bastante pequeña (de aproximadamente
15-20 vatios), en vista de los cual se han tomado
medidas para asegurar que estas tarjetas y sus componentes puedan
resistir elevadas temperaturas. Esto aumenta esencialmente los
costes de producción de módulos enfriados por conducción y, como
consecuencia, su precio.
Se han hecho varios intentos para mejorar el
enfriamiento por conducción en tarjetas de circuito enfriadas por
conducción proporcionando una pluralidad de dispositivos especiales
de extracción de calor para su unión física a componentes
electrónicos de las tarjetas enfriadas por conducción. Sin embargo,
esto requiere conectar los dispositivos al dispositivo de
disipación, lo que puede requerir mecanización precisa, es engorroso
y, particularmente, no es apropiado para producción en serie.
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención utilizar una tarjeta de circuitos estándar enfriada por
convección para la producción de un nuevo módulo de tarjeta de
circuitos enfriado por conducción.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un módulo de tarjeta electrónica enfriado
por conducción que comprende una tarjeta de circuitos de un tipo
enfriado por convección de la misma norma, que tiene superficies
delantera y trasera y dos bordes opuestos adaptados para recibir un
chasis de un dispositivo electrónico. Al menos la superficie
delantera de la tarjeta de circuitos lleva componentes electrónicos,
al menos una parte de los cuales es capaz de generar calor durante
el funcionamiento del módulo. La superficie trasera de la tarjeta de
circuitos está destinada a estar en contacto térmico con dicho
chasis en una zona de la superficie adyacente a dichos bordes,
cuando el módulo se inserta en el mismo. El módulo incluye además un
bastidor térmicamente conductor en el que está montada dicha tarjeta
de circuitos, de manera que esté en contacto térmico con al menos
dicha parte de los componentes electrónicos y con una zona de borde
de la superficie delantera de la tarjeta de circuitos, adyacente a
dichos bordes. Esto hace posible transferir el calor generado por
los componentes electrónicos de la tarjeta de circuitos al bastidor
y desde este, a través de las zonas de borde de las superficies
delantera y trasera de la tarjeta, hasta el bastidor.
Preferiblemente, la tarjeta de circuitos está
provista de vías térmicas en las zonas de borde de la misma. Esto
facilita la transferencia de calor desde la superficie delantera de
la tarjeta hacia su superficie trasera.
Preferiblemente, el módulo de tarjeta comprende
además una primera almohadilla de transferencia de calor, hecha de
material térmicamente conductor, que está emparedada entre la
tarjeta de circuitos y el bastidor. La almohadilla está diseñada
para mejorar el contacto térmico entre el bastidor y los componentes
electrónicos. Por lo tanto, el tipo de material del cual se hace su
almohadilla y su espesor se han de elegir de manera que aseguren la
existencia de un contacto térmico entre la almohadilla y los
componentes electrónicos que tengan diversas alturas. Así, es
preferible que el material de almohadilla sea un material
viscoso-elástico y blando y puede ser incluso de la
forma de un gel.
El módulo de tarjeta puede comprender además al
menos una tarjeta auxiliar como la tarjeta de circuitos. La tarjeta
auxiliar se sujeta al citado bastidor de manera que el bastidor
quede emparedado entre la tarjeta principal y la tarjeta auxiliar,
estando esta última conectada eléctricamente a dicha tarjeta
principal a través de al menos un conectador dispuesto en dicho
bastidor. El bastidor está así destinado a estar en contacto térmico
con los componentes electrónicos de la tarjeta auxiliar para extraer
de la misma el calor generado por estos componentes,
Preferiblemente, el módulo incluye además una segunda almohadilla
hecha de material elástico térmicamente conductor, para estar
emparedada entre el circuito auxiliar y el bastidor.
Preferiblemente, el bastidor tiene una superficie
de base destinada a estar en contacto térmico con dichos componentes
electrónicos sobre la superficie delantera de la tarjeta de
circuitos y al menos dos paredes laterales periféricas destinadas a
estar en contacto térmico con las zonas de borde de la superficie
delantera de la tarjeta de circuitos. Preferiblemente, el bastidor
tiene paredes laterales a todo lo largo de la circunferencia de la
superficie de base de manera que, si la tarjeta principal no tiene
componentes electrónicos en su superficie trasera, su obturación se
puede conseguir simplemente uniendo dicha tarjeta al bastidor.
Cuando la superficie trasera de la tarjeta de circuitos lleva
también componentes electrónicos de generación de calor, se ha de
unir al bastidor una cubierta trasera. Se tiene que utilizar una
cubierta delantera cuando la tarjeta auxiliar tenga tales
componentes en su superficie trasera. Cuando las superficie traseras
de las tarjetas principal y auxiliar llevan componentes electrónicos
de generación de calor, las cubiertas delantera y trasera pueden
servir para transferir el calor generado por ellas a dicho
bastidor.
Para obturar la tarjeta principal y,
opcionalmente, la tarjeta auxiliar en el módulo, este último ha de
comprender ambas cubiertas trasera y delantera unidas a dicho
bastidor, con una junta o empaquetadura apropiada emparedada entre
ellas. Cuando el módulo está herméticamente obturado, está protegido
contra la humedad y se puede utilizar cuando existen severos
requisitos para la protección de cualquier ambiente agresivo.
Preferiblemente, tanto la tarjeta principal como
la tarjeta auxiliar del módulo cumplen los requisitos de una norma
específica, y dicho bastidor térmicamente conductor cumple los
correspondientes requisitos de especificaciones mecánicas de dicha
norma.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un método de utilizar una tarjeta de
circuitos enfriada por convección para producir un módulo de tarjeta
electrónica enfriado por conducción.
De acuerdo todavía con un aspecto más de la
presente invención, se proporciona un equipo o conjunto de piezas
(kit) que comprende una tarjeta de circuitos enfriada por convección
y partes que se han de ensamblar con la misma para producir un
módulo de tarjeta enfriado por conducción de acuerdo con la presente
invención y un módulo de tarjeta enfriado por convección, ambos
destinados a insertarse en un chasis correspondiente de un
dispositivo electrónico.
La presente invención proporciona un módulo de
tarjeta enfriado por conducción, que está basado en una tarjeta
enfriada por convección y es, por lo tanto, de producción mucho más
simple y más barata que los módulos de tarjeta enfriados por
conducción. El significado de la presente invención va más allá de
la preparación de módulos de tarjeta enfriados por conducción,
altamente fiables y de coste razonable, que cumplen los requisitos
de las normas. Puesto que los módulos de tarjeta se pueden obturar,
los módulos mantienen superior rendimiento en ambientes agresivos.
Los productos son más apropiados para aplicaciones precisas para
reforzar (por ejemplo, la posibilidad de resistir choques y
vibración). Adicionalmente, los módulos son más adecuados en
sistemas necesarios para funcionar en amplios intervalos de
temperaturas y en aplicaciones de vida crítica y sensibles a la
calidad.
Con el fin de entender la invención y apreciar
cómo puede ser llevada a la práctica, se describirán ahora
realizaciones preferidas, sólo a modo de ejemplo no limitativo, con
referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 es una vista isométrica en despiece
ordenado de un módulo de tarjeta enfriado por conducción, construido
de acuerdo con una realización de la presente invención;
La figura 2 es una vista isométrica en despiece
ordenado de un módulo de tarjeta enfriado por conducción que incluye
una tarjeta auxiliar y construido de acuerdo con otra realización de
la presente invención;
La figura 3a es una vista isométrica delantera
del módulo de tarjeta enfriado por conducción, ensamblado, mostrado
en la figura 1 y la figura 2;
La figura 3b es una vista isométrica trasera del
módulo de tarjeta enfriado por conducción, ensamblado, mostrado en
la figura 1 y la figura 2;
La figura 4 es una vista isométrica de un módulo
convencional enfriado por convección; y
La figura 5 es una vista isométrica en despiece
ordenado de otro módulo de tarjeta convencional enfriado por
convección.
Las figuras 1 y 2 ilustran módulos 10 y 20,
respectivamente, enfriados por conducción que, de acuerdo con la
presente invención, están diseñados para cumplir los requisitos para
módulos enfriados por conducción de la norma VMEbus (Versa Module
Eurocard) y son producidos sobre la base de una tarjeta de circuitos
A enfriada por convección de módulos enfriados por convección de la
misma norma VMEbus, mostrados en respectivas figuras 4 y 5. En los
módulos enfriados por convección de las figuras 4 y 5, la tarjeta de
circuitos A se muestra con un panel delantero E de interfaz de norma
VME montado en la parte superior de la tarjeta de circuitos A para
la inserción de los módulos enfriados por convección en un bastidor
de un dispositivo electrónico. Como se muestra en las figuras 1 y 2,
en los módulos 10 y 20 enfriados por conducción, la tarjeta de
circuitos A se utiliza sin el panel delantero E, y estos módulos
están adaptados a inserción en un chasis de un dispositivo
electrónico (no mostrado), diseñado para módulo de tarjeta enfriado
por conducción de una manera que se describirá con más detalle en lo
que sigue.
La tarjeta de circuitos A tiene superficies
delantera y trasera B y C, llevando al menos la primera componentes
electrónicos D. Con el fin de cumplir las especificaciones de los
módulos enfriados por conducción de la anterior norma VMEbus, la
superficie trasera C de la tarjeta de circuitos A está destinada a
contacto térmico con el chasis, en zonas de borde 11 y 12 de la
superficie trasera C. En particular, la superficie trasera C está
provista, en las zonas de borde 11 y 12, de guías de borde (no
visibles) que se extienden a lo largo de sus bordes izquierdo y
derecho.
La tarjeta de circuitos A está además provista de
vías térmicas en la forma de una pluralidad de microtaladros
térmicamente conductores 15 formados entre las superficies delantera
y trasera B y C y situados en las zonas de borde 11 y 12 de las
mismas para estar asociados con las guías de borde.
El módulo 10 enfriado por conducción mostrado en
la figura 1 incluye además un bastidor térmicamente conductor 13 de
formato conjugado con la tarjeta de circuitos A. Una zona central
(no visible) de la superficie delantera del bastidor 13, vuelta
hacia la tarjeta de circuitos A, está destinada a estar en contacto
térmico con los componentes electrónicos D de la tarjeta de
circuitos A. Una zona periférica 14 de la superficie delantera del
bastidor 13 está destinada a estar en contacto térmico con la
superficie delantera B de la tarjeta en la zona de los microtaladros
15.
El bastidor 13 comprende un par de cerrojos de
cuña 16 montados en la superficie trasera del bastidor 13 en las
zonas de borde del mismo, y un par de extractores 29 montados en la
zona de borde superior de la superficie trasera del bastidor 13, los
cuales están diseñados para facilitar la inserción/extracción del
módulo 10 en/desde el bastidor de un dispositivo electrónico.
El módulo 10 enfriado por conducción incluye
además una almohadilla 17 de transferencia de calor, hecha de
material viscoso-elástico térmicamente conductor,
que está emparedada entre la tarjeta de circuitos A y el bastidor 13
de manera que se mejora el contacto térmico entre el bastidor 13 y
los componentes electrónicos D montados en la superficie delantera B
de la tarjeta de circuitos A. La clase del material de almohadilla y
el espesor se han de elegir de manera que se asegure la existencia
de un contacto térmico entre la almohadilla y los componentes
electrónicos que tienen diversas alturas. Por lo tanto, es
preferible que el material de almohadilla sea
viscoso-elástico blando y, cuando sea esencial la
diferencia de alturas entre los componentes electrónicos D, este
material puede ser incluso en la forma de un gel.
El módulo 10 enfriado por conducción incluye
además cubiertas delantera y trasera 18 y 19, respectivamente,
destinadas a obturar la tarjeta de circuitos A dentro del módulo 10.
Para este fin, el módulo puede comprender además juntas de
obturación que están emparedadas entre las cubiertas 18 y 19 y el
bastidor 13. Cuando la superficie trasera C de la tarjeta A tiene
componentes de generación de calor sobre la misma, la cubierta
trasera 19 se utiliza también para transferir al bastidor el calor
generado por estos componentes.
El módulo de tarjeta 10 mostrado en la figura 1
se ensambla montando la tarjeta de circuitos A en el bastidor 13 con
la almohadilla 17 emparedada entre ellos de manera que se
proporciona un contacto térmico entre la zona central del bastidor
13 y los componentes eléctricos D montados en la superficie trasera
C. Además, se establece un contacto térmico entre la zona periférica
14 de la superficie delantera del bastidor 13 y la superficie
trasera C de la tarjeta A en la zona de los microtaladros 15. Las
cubiertas delantera y trasera 18 y 19, respectivamente, se unen al
bastidor 13, opcionalmente con juntas de obturación emparedadas
entre ellas.
El módulo de tarjeta 20 enfriado por conducción,
mostrado en la figura 2, difiere del módulo de tarjeta 10 mostrado
en la figura 1 en que, además de la tarjeta de circuitos A estándar
que constituye su tarjeta principal, comprende una tarjeta auxiliar
K de la misma norma, que está mostrada en la figura 5. La tarjeta
auxiliar K ha de estar unida a un bastidor 23 de manera que este
bastidor esté emparedado entre la tarjeta de circuitos principal A y
la tarjeta auxiliar K. La tarjeta auxiliar K, que lleva componentes
electrónicos L al menos en su superficie delantera vuelta hacia el
bastidor 23, está destinada a ser conectada eléctricamente a la
tarjeta de circuitos principal A a través de un conectador 24 que
está dispuesto en el bastidor 23.
El módulo de tarjeta 20 puede comprender además
una almohadilla de transferencia de calor 25 hecha de un material
elástico térmicamente conductor, similar a la almohadilla 17
descrita anteriormente, para estar emparedada entre la tarjeta
auxiliar K y el bastidor 23 para mejorar el contacto térmico entre
el bastidor 23 y los componentes electrónicos de la tarjeta auxiliar
K.
El módulo 20 enfriado por conducción incluye
además cubiertas delantera y trasera 27 y 28, respectivamente,
unidas al bastidor 23 para obturar la tarjeta de circuitos A y la
tarjeta auxiliar K dentro del módulo 20. En la presente realización,
la tarjeta auxiliar K lleva componentes electrónicos L también en su
superficie trasera vuelta hacia la cubierta delantera 27 y se
establece un contacto eléctrico entre la cubierta delantera 27 y los
componentes electrónicos L.
Las figuras 3a y 3B muestran, respectivamente,
vistas delantera y trasera del módulo de tarjeta 10 ó 20 ensamblado,
enfriado por conducción. Como se aprecia, el módulo está
herméticamente obturado y puede ser utilizado cuando existen severos
requisitos para la protección de cualquier medio ambiente
agresivo.
Cuando el módulo de tarjeta 10 está en
funcionamiento, el calor generado por los componentes electrónicos D
montados en la superficie delantera B de la tarjeta de circuitos A
se transfiere a través de la primera almohadilla 17 de transferencia
de calor y el bastidor 13 a la superficie delantera B de la tarjeta
A en la zona de las vías térmicas 15 y, a través de ellas, a la
superficie trasera D de la tarjeta que transfiere el calor al chasis
de un dispositivo electrónico. Si los componentes electrónicos están
montados también en la superficie trasera C de la tarjeta de
circuitos A, el calor generado por ellos se transfiere a través de
la cubierta trasera 19 al bastidor 13 y desde el mismo a la
superficie trasera C de la tarjeta de circuitos A y al chasis.
El módulo de tarjeta 20 opera de manera similar
al módulo de tarjeta 10. Además, el calor generado por los elementos
electrónicos L de la tarjeta auxiliar K es transferido al bastidor
23 a través de la segunda almohadilla 25 de transferencia de calor,
y después a la superficie trasera 14 de la tarjeta de circuitos
principal A.
Se ha de apreciar que la presente invención hace
posible utilizar una tarjeta de circuitos estándar enfriada por
convección, utilizada para producir un módulo estándar enfriado por
convección, en la producción de un módulo enfriado por conducción
que cumple todos los requisitos de las normas. En consecuencia,
dicha tarjeta de circuitos, junto con partes de estos módulos que
son necesarios para su ensamble, se pueden combinar en una equipo o
kit. Son posibles diversas con figuraciones de tales equipos, de
acuerdo con la invención. Por ejemplo,, en una configuración más
completa, el equipo puede comprender la tarjeta de circuitos A, la
tarjeta auxiliar K, un bastidor, primera y segunda almohadillas,
cubiertas delantera y trasera y dos juntas o empaquetaduras, para el
ensamble de módulos de tarjeta enfriados por conducción, tales como
10 en la figura 1 ó 20 en la figura 2; y un panel delantero E de
interfaz con todos los utensilios apropiados para el ensamble de
módulos de tarjeta enfriados por convección, tales como se muestran
en la figuras 4 o en la figura 5.
Una persona experta en la materia ha de
comprender que la invención no está limitada a los detalles precisos
de los ejemplos precedentes y que se pueden realizar variaciones en
ellos. Por tanto, las tarjetas de circuito de norma VMEbus
utilizadas en la descripción de la realización preferida fueron
utilizadas como un ejemplo no limitativo de realización de la
presente invención. La presente invención no se ha de considerar
limitada a la utilización de norma particular alguna. Una solución
similar puede ser realizada en las tarjetas de circuito de cualquier
otro diseño convencional o norma apropiada, por ejemplo, normas de
tarjeta de circuitos SEM-E, PCI ó cPCI y sus
modificaciones. También se puede diseñar en un formato no
estándar.
Asimismo, ha de quedar claro para un experto en
la materia que, aunque las vías térmicas que proporcionan una
transferencia de calor por convección entre las superficies
delantera y trasera de la tarjeta de circuitos A son deseables para
mejorar la transferencia de calor entre estas superficies, pueden
ser omitidas. Alternativamente, pueden ser convertidas en canales
térmicamente conductores llenando los microtaladros con un material
conductor. Además, el módulo puede ser diseñado sin almohadilla de
transferencia de calor o, en vez de ello, esta almohadilla puede no
ser sólo de material elástico, sino que puede ser de metal, por
ejemplo aluminio, cobre u otro buen conductor térmico.
Asimismo, el bastidor puede no ser sólo en forma
de un cuerpo macizo continuo, sino que puede ser de diseño hueco. De
acuerdo con este último diseño, el bastidor puede ser enfriado
haciendo pasar aire o un fluido refrigerante a través del mismo.
Otras variaciones son posibles dentro del ámbito
de la presente invención, según se define en las reivindicaciones
adjuntas.
- A-
- tarjeta de circuitos enfriada por convección
- B-
- Superficie delantera de la tarjeta de circuitos A
- C-
- Superficie trasera de la tarjeta de circuitos A
- D-
- Componentes electrónicos
- E-
- Panel delantero de interfaz
- F-
- Extractores
- G-
- Espigas de alineación
- H-
- Medios de enclavamiento
- I,J-
- Conectadores
- K-
- Tarjeta auxiliar
- L-
- Componentes electrónicos de la tarjeta auxiliar K
- 10-
- Módulo enfriado por conducción de la figura 1
- 11,12-
- Zonas de borde de la superficie trasera C
- 13-
- Bastidor térmicamente conductor del módulo 10
- 14-
- Zona periférica de la superficie del bastidor 13
- 15-
- Microtaladros
- 16-
- Cerrojos de cuña del bastidor 13
- 17-
- Almohadilla de transferencia de calor del módulo 10
- 18,19-
- Cubiertas delantera y trasera del módulo 10
- 20-
- Módulo enfriado por conducción de la figura 2
- 23-
- Bastidor térmicamente conductor del módulo 20
- 24-
- Conectador del módulo 20
- 25-
- Almohadilla de transferencia de calor del módulo 20
- 27,28-
- Cubiertas delantera y trasera del módulo 20
- 29-
- Extractores del bastidor 13
Claims (26)
1. Módulo de tarjeta electrónica enfriado por
conducción, que comprende:
- -
- un bastidor térmicamente conductor (13), y
- -
- una tarjeta de circuitos (A) que tiene una superficie delantera (B) que lleva componentes electrónicos (D), una superficie trasera (C) y bordes superior, inferior y laterales;
siendo ensamblada dicha tarjeta de circuitos con
dicho bastidor (13) de manera que dicha superficie delantera del
bastidor esté en contacto térmico con dichos componentes
electrónicos (D) y con dicha superficie delantera (B) de la tarjeta
de circuitos en el menos zonas de borde (11, 12) de la misma
adyacentes a dichos bordes laterales, y de modo que sea posible la
inserción del módulo, por medio de dicho bastidor, en un chasis de
módulo enfriado por conducción de un dispositivo electrónico para
transferir al mismo, a través de dicho bastidor, el calor generado
por los componentes electrónicos del
módulo;
en el que dicha tarjeta de circuitos es de una
clase enfriada por convección, originalmente destinada a montar en
su parte superior un panel delantero (E) para formar un módulo
enfriado por convección para la inserción en un chasis enfriado por
convección.
2. Un módulo según la reivindicación 1, en el que
dicho bastidor es metálico.
3. Un módulo según la reivindicación 1 o la 2, en
el que dicha tarjeta de circuitos está formada con vías térmicas
(15) que se extienden entre las superficies delantera y trasera de
la tarjeta en dichas zonas de borde de la misma.
4. Un módulo enfriado por conducción según la
reivindicación 3, en el que dichas vías térmicas son microtaladros
(15) destinados a proporcionar una transferencia de calor por
convección desde la superficie delantera de la citada tarjeta de
circuitos a dicha zona de borde de la superficie trasera de dicha
tarjeta de circuitos.
5. Un módulo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que comprende además una primera almohadilla
de transferencia de calor (17) hecha de un material térmicamente
conductor, emparedada entre dicha tarjeta de circuitos y dicho
bastidor, para mejorar el contacto térmico entre el bastidor y al
menos dicha parte de los componentes electrónicos.
6. Un módulo según la reivindicación 5, en el que
dicho material es viscoso-elástico y está destinado
a proporcionar dicho contacto térmico con los componentes
electrónicos que tienen diversas alturas.
7. Un módulo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha tarjeta de circuitos es una
tarjeta principal del módulo que comprende además al menos una
tarjeta auxiliar (K) que lleva componentes electrónicos (L) al menos
en su superficie delantera, y que se puede unir a dicho bastidor de
manera que el bastidor esté emparedado entre la tarjeta principal y
la superficie delantera de la tarjeta auxiliar, estando esta última
conectada eléctricamente a dicha tarjeta principal a través de al
menos un conectador dispuesto en dicho bastidor.
8. Un módulo según la reivindicación 7, que
comprende además una segunda almohadilla de transferencia de calor
(25) hecha de un material térmicamente conductor y emparedada entre
dicha tarjeta de circuitos auxiliar y dicho bastidor, para mejorar
el contacto térmico entre ellos.
9. Un módulo según la reivindicación 8, en el que
dicho material es viscoso-elástico y es capaz de
proporcionar dicho contacto térmico con los componentes electrónicos
que tienen diversas alturas.
10. Un módulo según la reivindicación 7, en el
que dicho bastidor comprende además una hendidura para dicho
conectador.
11. Un módulo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, que comprende además cubiertas delantera y
trasera (18, 19) unidas a dicho bastidor, para obturar el módulo con
dicho tarjeta de circuitos en el mismo.
12. Un módulo según la reivindicación 7, que
comprende además cubiertas delantera y trasera (18, 19) unidas a
dicho bastidor, para obturar el módulo con dichas tarjeta principal
y tarjeta auxiliar en el mismo.
13. Un módulo según la reivindicación 7, en el
que la tarjeta principal y la tarjeta auxiliar del módulo cumplen
los requisitos de una norma concreta, y dicho bastidor térmicamente
conductor cumple los requisitos de las especificaciones mecánicas de
dicha norma, definidos para módulos de tarjetas.
14. Un módulo enfriado por conducción según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicha norma
concreta es una de las normas de tarjeta de circuitos VMEbus y
SEM-E, PCI y cPCI o sus modificaciones.
15. Un método de producir un módulo (10) de
tarjeta electrónica, enfriado por conducción, que comprende:
- -
- proporcionar una tarjeta de circuitos (A) de una clase enfriada por convección que tiene superficies delantera y trasera (B, C) con zonas de borde superior, inferior y laterales, y que lleva componentes electrónicos (D) generadores de calor en al menos su superficie delantera (25), estando dicha parte superior de la tarjeta de circuitos destinada a montar en ella un panel delantero (E) para formar un módulo enfriado por conducción destinado a insertarse en un chasis de módulo enfriado por convección por medio de dicho panel delantero;
- -
- proporcionar un bastidor térmicamente conductor (13); y
- -
- ensamblar dicho bastidor (13) con dicha tarjeta, cuando la tarjeta está libre de dicho panel, de manera que se origine un contacto térmico entre dicho bastidor y dichos componentes eléctricos (D) montados en la superficie delantera, y un contacto térmico entre el bastidor y dichas zonas de borde laterales de la tarjeta de circuitos, y de modo que sea posible la inserción del módulo (10), por medio de dicho bastidor, en un chasis de módulo enfriado por conducción de un dispositivo electrónico, para transferir a dicho chasis, a través del citado bastidor, el calor generado por componentes electrónicos del módulo.
16. Un método según la reivindicación 15, que
comprende además una operación de proporcionar unas vías térmicas
(15) que se extienden entre la superficie delantera de la tarjeta y
dichas zonas de borde de su superficie trasera destinada a estar en
con tacto térmico con dicho chasis.
17. Un método según se define en la
reivindicación 16, en el que dichos microcanales de conducción de
calor están en forma de microtaladros (15) capaces de proporcionar
una transferencia de calor por convección desde la superficie
delantera de dicha tarjeta de circuitos hasta dichas zonas de borde
de la superficie trasera de dicha tarjeta de circuitos.
18. Un método según la reivindicación 16, que
comprende además una operación de proporcionar guías térmicamente
conductoras y montarlas en dichas zonas de borde de la superficie
trasera de la tarjeta de circuitos.
19. Un método según la reivindicación 15, que
comprende además las operaciones de:
- (i)
- proporcionar una primera almohadilla (17) de transferencia de calor hecha de un material térmicamente conductor , y
- (ii)
- emparedar dicha almohadilla entre la superficie delantera de dicha tarjeta de circuitos y dicho bastidor,
por lo que se consigue la mejora del contacto
térmico entre el bastidor y los componentes electrónicos de
dicha superficie
delantera.
20. Un método según se define en la
reivindicación 15, en el que dicha tarjeta de circuitos constituye
una tarjeta principal del módulo, comprendiendo además el método las
operaciones de:
- (iii)
- proporcionar una tarjeta de circuitos auxiliar (K) que lleva componentes electrónicos (L) en al menos su superficie delantera;
- (iv)
- montar la tarjeta de circuitos auxiliar en dicho bastidor de manera que proporcione contacto térmico entre los componentes electrónicos de dicha superficie delantera de la tarjeta auxiliar y el bastidor;
- (v)
- proporcionar un conectador para conectar dicha tarjeta auxiliar a través de dicha tarjeta de circuitos principal;
- (vi)
- montar dicho conectador en dicho bastidor; y
- (vii)
- proporcionar una conexión eléctrica entre la tarjeta de circuitos principal y la tarjeta auxiliar a través de dicho conectador.
21. El método de acuerdo con la reivindicación
20, que comprende además las operaciones de:
- (viii)
- proporcionar una segunda almohadilla (25) de transferencia de calor hecha de material térmicamente conductor; y
- (ix)
- emparedar dicha segunda almohadilla entre los componentes electrónicos de dicha superficie delantera de la tarjeta auxiliar y dicho bastidor.
22. Un método según se define en la
reivindicación 15, que comprende además las operaciones de:
- (x)
- proporcionar cubiertas delantera y trasera (18, 19); y
- (xi)
- unir dichas cubiertas a dicho bastidor para obturar el módulo con dicha tarjeta de circuitos en el mismo.
23. Un método según se define en la
reivindicación 20, que comprende además las operaciones de:
- (xii)
- proporcionar cubiertas delantera y trasera (18, 19); y
- (xiii)
- unir dichas cubiertas a dicho bastidor para obturar el módulo con respecto a dichas tarjeta principal y tarjeta auxiliar en el mismo.
24. Un conjunto de piezas (kit) para ensamblar
módulos de tarjetas electrónicas enfriados por conducción y
enfriados por convección, que comprende:
- -
- una tarjeta de circuitos (A) de una clase enfriada por convección que tiene superficies delantera y trasera (B, C) con zonas de borde superior, inferior y laterales, y que lleva componentes electrónicos (D) de generación de calor en al menos su superficie delantera, estando dicha parte superior de la tarjeta de circuitos destinada a montar en ella un panel delantero (E) para la inserción de dicha tarjeta en un chasis del módulo enfriado por convección;
- -
- un bastidor térmicamente conductor (13) para ensamblar dicho bastidor con dicha tarjeta de circuitos, para formar un módulo de tarjeta electrónica enfriado por conducción, según se define en la reivindicación 1; y
- -
- estando dicho panel delantero destinado a ser montado en dicha tarjeta de circuitos por medio de dichos medios de montaje, para formar un módulo enfriado por convección.
25. Un conjunto de piezas según la reivindicación
24, en el que la tarjeta de circuitos enfriada por convección está
configurada para cumplir requisitos de una norma concreta, definida
para módulos de tarjeta.
26. El uso de un conjunto de piezas según la
reivindicación 24 o la 25 para producir una tarjeta de
circuitos enfriada por convección y un módulo de tarjeta enfriado
por conducción.
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