專利名稱：一種散熱結(jié)構(gòu)、具有散熱結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子設(shè)備的散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種散熱結(jié)構(gòu)、以及一種具有散熱結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
工業(yè)用、軍用交換機(jī)、服務(wù)器、機(jī)柜等電子設(shè)備受惡劣環(huán)境限制，往往需要?dú)んw采用密閉結(jié)構(gòu)，并要符合非常嚴(yán)格的關(guān)于防護(hù)等級(jí)的要求；這就帶來了諸多問題在電子設(shè)備運(yùn)行中，MOS-FET、IGBT、交換芯片、電源模塊等器件會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使設(shè)備內(nèi)部環(huán)境溫度升高，影響電子元器件的使用壽命和性能。以戶外型逆變器為例，需要做到防塵防水， 為使逆變器符合相關(guān)的防護(hù)等級(jí)，就需要把電路板安裝在密閉的環(huán)境內(nèi)，但這樣會(huì)使得逆變器的電氣元件如變壓器、MOS-FET、IGBT等需要散熱的功率元件得不到有效散熱，而這些需要散熱的功率元件受溫度的影響很大，如果不能有效散熱，則會(huì)影響這些功率器件的使用壽命，熱量過高會(huì)帶來炸機(jī)等安全隱患。因此，必須排放功率元件的熱量以延長(zhǎng)其使用壽命。傳統(tǒng)的散熱方法是MOS-FET采用插件封裝方式，即將采用如T0-220或T0-247的插件封裝的功率器件用螺釘固定在散熱器上，然后通過冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流散熱；這種方法散熱效果好，電子設(shè)備的裝配也不復(fù)雜，但不適用于如機(jī)柜這樣的密閉環(huán)境，且無法達(dá)到較高的防護(hù)等級(jí)。另一種傳統(tǒng)的散熱方法是將插件封裝的電子元器件貼在散熱機(jī)殼上，此時(shí)一般需要對(duì)功率器件進(jìn)行手工補(bǔ)焊，然后在PCB板(Printed Circuit Board，印刷電路板)上面打壓條使其固定在機(jī)殼上，這種方法裝配困難，生產(chǎn)效率低下。另外，一般所使用的電子元器件上都是通有高電壓、大電流的；為滿足安規(guī)絕緣要求，需要增加絕緣片，這更增加了電子設(shè)備裝配的復(fù)雜程度。因此，如何解決貼片式功率器件的散熱是一個(gè)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種散熱結(jié)構(gòu)、以及一種具有散熱結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備，達(dá)到散熱效果好且散熱結(jié)果制作過程簡(jiǎn)單、成本低的目的。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種散熱結(jié)構(gòu)，包括具有上表面和下表面的印刷電路板、表貼于所述印刷電路板上的電子元器件，安裝于所述電子元器件的底部的散熱焊盤，所述散熱焊盤與所述印刷電路板的上表面接觸，該散熱結(jié)構(gòu)還包括通孔、與所述通孔形狀一致的導(dǎo)熱體，所述通孔貫通所述散熱焊盤和所述印刷電路板，所述通孔與所述導(dǎo)熱體過盈配合，從而將電子元器件上的熱量通過所述導(dǎo)熱體散出。進(jìn)一步地，散熱結(jié)構(gòu)還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)；所述絕緣層與所述印刷電路板的下表面接觸，且與所述電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；所述凸臺(tái)的一面與所述絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而所述電子元器件上的熱量通過所述絕緣層和所述凸臺(tái)散熱到外界。優(yōu)選地，所述凸臺(tái)為電子設(shè)備的機(jī)殼的內(nèi)側(cè)往所述絕緣層的方向的凸起，所述電子設(shè)備的機(jī)殼與外界直接接觸。[0007]進(jìn)一步地，所述通孔的大小根據(jù)散熱的需求而定；所述導(dǎo)熱體的材料為導(dǎo)熱金屬材料。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種電子設(shè)備，其特征在于，包括如上所述的散熱結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)方面，提供一種印刷電路板，具有上表面和下表面，包括表貼于其上的電子元器件、安裝于所述電子元器件的底部的散熱焊盤，所述散熱焊盤與所述印刷電路板的上表面接觸，該印刷電路板還包括通孔、與所述通孔形狀一致的導(dǎo)熱體，所述通孔貫通所述散熱焊盤和所述印刷電路板，所述通孔與所述導(dǎo)熱體過盈配合，從而將電子元器件上的熱量通過所述導(dǎo)熱體散出。進(jìn)一步地，該印刷電路板還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)； 所述絕緣層與所述印刷電路板的下表面接觸，且與所述電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；所述凸臺(tái)的一面與所述絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而所述電子元器件上的熱量通過所述絕緣層和所述凸臺(tái)散熱到外界。進(jìn)一步地，所述通孔的大小根據(jù)散熱的需求而定；所述導(dǎo)熱體的材料為導(dǎo)熱金屬材料。本實(shí)用新型的有益效果在于通過導(dǎo)熱體可以將電子元器件的熱量經(jīng)與導(dǎo)熱體迅速導(dǎo)出，解決了貼片式電子元器件散熱難的問題；由于導(dǎo)熱體與通孔過盈配合，因此散熱結(jié)構(gòu)可靠，同時(shí)該散熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低。一種實(shí)施例中通過形成在機(jī)殼上的凸臺(tái)將熱量傳導(dǎo)到與外界直接接觸的機(jī)殼上，增強(qiáng)了散熱效果。

圖1為本實(shí)用新型散熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為立體示意圖，(b)為剖面圖；圖2為本實(shí)用新型散熱結(jié)構(gòu)的制作原理的流程示意圖；圖3為本實(shí)用新型散熱結(jié)構(gòu)的制作過程實(shí)例一提供的結(jié)構(gòu)分解圖；圖4為本實(shí)用新型散熱結(jié)構(gòu)的制作過程實(shí)例二提供的結(jié)構(gòu)分解圖；圖5為本實(shí)用新型電子設(shè)備實(shí)施例的機(jī)殼內(nèi)側(cè)示意圖，其中(a)為裝配后的示意圖，(b)為分解圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型實(shí)施例的設(shè)計(jì)思想是將散熱焊盤的熱通過PCB內(nèi)的導(dǎo)熱體，使得電子元器件的熱能經(jīng)過導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)到與外界直接接觸的機(jī)殼上。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的散熱結(jié)構(gòu)包括具有上表面1011和下表面 1012的印刷電路板101、表貼于印刷電路板101上的電子元器件102、安裝于電子元器件的底部的散熱焊盤103、通孔104、導(dǎo)熱體105。散熱焊盤103與印刷電路板的上表面1011接觸，通孔104貫通散熱焊盤103和印刷電路板，導(dǎo)熱體105被鉚進(jìn)通孔104并與通孔104過盈配合，從而將電子元器件102上的熱量通過導(dǎo)熱體105散出。實(shí)施例中，通孔104的大小根據(jù)散熱的需求而定，導(dǎo)熱體105的材料為導(dǎo)熱性能良好的材料，例如銅、鋁等金屬材料。
4通孔的截面形狀可以是任意的，如圓形、三角形、矩形、六邊形等，導(dǎo)熱體依據(jù)通孔的形狀來設(shè)計(jì)，只要保證其與通孔過盈配合。另一種實(shí)施例中，散熱結(jié)構(gòu)還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)，絕緣層位于印刷電路板的下表面，且與電子元器件102的位置相對(duì)應(yīng)，凸臺(tái)的一面與絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而電子元器件上的熱量通過絕緣層和導(dǎo)熱體散熱到外界。一個(gè)較佳的例子是，凸臺(tái)為電子設(shè)備的機(jī)殼的內(nèi)側(cè)往絕緣層方向的凸起，電子設(shè)備的機(jī)殼與外界直接接觸，從而，電子元器件上的熱量通過導(dǎo)熱體傳導(dǎo)并經(jīng)絕緣層和凸臺(tái)散熱到與外界直接接觸的機(jī)殼上。以下通過兩個(gè)實(shí)例對(duì)上述散熱結(jié)構(gòu)的制作原理進(jìn)行說明，當(dāng)然，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的散熱結(jié)構(gòu)的制作原理并不僅限于下面的這兩個(gè)實(shí)施例。實(shí)例一如圖2所示，包括過程S201，開孔。如圖3所示，在位于印刷電路板301與電子元器件302之間的散熱焊盤303上打孔形成通孔304，該通孔304貫通散熱焊盤303和印刷電路板301。通孔 304的大小根據(jù)散熱的需求設(shè)計(jì)，在焊盤的背面進(jìn)行去阻焊設(shè)計(jì)，這里所說的去阻焊是指焊盤底部的金屬皮(如銅皮)去阻焊達(dá)到類似于焊盤的效果。一種較佳的例子中，去阻焊設(shè)計(jì)的面積與焊盤大小一樣。過程S203，嵌導(dǎo)熱體。仍如圖3所示，設(shè)計(jì)與通孔304的形狀一致的導(dǎo)熱體305， 將導(dǎo)熱體305與通孔304過盈配合，從而將散熱焊盤303上的熱量通過導(dǎo)熱體散出。導(dǎo)熱體305的材料為導(dǎo)熱性能良好的材料，例如銅、鋁等金屬材料，可以根據(jù)導(dǎo)熱要求和成本綜合考慮導(dǎo)熱體的選材。過程S205，表貼。將電子元器件302表貼到印刷電路板301。通過上述步驟，電子元器件上的熱量即可通過導(dǎo)熱體散熱。實(shí)例二為增強(qiáng)散熱效果，本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上還增加了兩個(gè)過程，仍如圖2所示，包括過程S201至過程S207，其中，過程S201至過程S205與上述實(shí)施例相同，在此不再重述。過程S207，加絕緣層過程。絕緣層導(dǎo)熱功能良好且能耐高壓。如圖4所示，401’ 為由步驟S201至步驟S205得到的已表貼了電子元器件的PCB板，在PCB板401，的下表面增加絕緣層407與之接觸，絕緣層407與電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)。過程S209，加凸臺(tái)過程。仍如圖4所示，增加凸臺(tái)408，將絕緣層407與凸臺(tái)408的一面接觸，凸臺(tái)408的另一面與外界直接或間接接觸，從而電子元器件上的熱量經(jīng)導(dǎo)熱體、 絕緣層407通過凸臺(tái)408散熱到外界。一個(gè)較佳的例子中，凸臺(tái)為電子設(shè)備的機(jī)殼的內(nèi)側(cè)往所述絕緣層的方向的凸起，電子設(shè)備的機(jī)殼與外界直接接觸。本實(shí)施例中，電子元器件上的熱量是通過導(dǎo)熱體傳導(dǎo)并經(jīng)絕緣層和凸臺(tái)散熱到與外界直接接觸的機(jī)殼上?；谇笆錾峤Y(jié)構(gòu)實(shí)施例，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種具有上述散熱結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。一種實(shí)施例中，裝配好的電子設(shè)備的機(jī)殼的內(nèi)側(cè)50如圖5(a)所示，其分解圖如圖 5(b)所示在機(jī)殼50內(nèi)側(cè)上形成凸臺(tái)508，凸臺(tái)508的位置與PCB板的電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；將導(dǎo)熱性能良好且能耐高壓的絕緣膜507放在凸臺(tái)508上方；再將具有散熱結(jié)構(gòu)的PCB板501，(PCB板501，上表貼電子元器件514)放入機(jī)殼內(nèi)，該P(yáng)CB板501，上的散熱結(jié)構(gòu)的制作原理參考前述，在此不再重述；將PCB板501’與機(jī)殼50固接，可以采用如螺釘?shù)确绞焦探?，例如，將?dǎo)熱性能良好的絕緣膜513、壓條512以及螺釘511組合在一起，螺釘 511對(duì)準(zhǔn)機(jī)殼上的螺孔519固定好位置然后擰緊。PCB板501’與機(jī)殼50的固接方式還可以采用現(xiàn)有的固接方式，在此不作詳述。本實(shí)施例中凸臺(tái)是根據(jù)PCB上的電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)地直接在電子設(shè)備的機(jī)殼上形成的，這樣，散熱結(jié)構(gòu)可靠，且散熱是直接導(dǎo)熱到與外界直接接觸的機(jī)殼，使得散熱效率高，同時(shí)還解決了高防護(hù)等級(jí)下密閉環(huán)境無法散熱的問題。此外，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種印刷電路板，包括上表面和下表面、表貼在該印刷電路板上的電子元器件、安裝于電子元器件底部的散熱焊盤、通孔、與通孔形狀一致的導(dǎo)熱體。其中，散熱焊盤與印刷電路板的上表面接觸，通孔貫通散熱焊盤和印刷電路板， 并與導(dǎo)熱體過盈配合，從而可以將電子元器件上的熱量通過導(dǎo)熱體散出。另一種實(shí)施例中，該印刷電路板還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)；絕緣層與印刷電路板的下表面接觸，且與電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；凸臺(tái)的一面與絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而電子元器件上的熱量經(jīng)導(dǎo)電體再通過絕緣層和凸臺(tái)散熱到外界。本實(shí)用新型各實(shí)施例所涉及的電子元器件可以是任何款式的電子元器件，如 D-PAK、D2-PAK等。這里以功率器件貼片封裝D2-PAK為例來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例。在 PCB板布局設(shè)計(jì)時(shí)，在D2-PAK的2腳(即散熱大焊盤)開一個(gè)金屬化通孔，并設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)熱體與該通孔進(jìn)行過盈配合，焊盤的背面采用去阻焊設(shè)計(jì)(俗稱開窗)。在常規(guī)的PCB制造過程的電鍍工序前增加一道工序，即，將導(dǎo)熱體鉚進(jìn)通孔內(nèi)，然后再進(jìn)行電鍍等后續(xù)正常的 PCB制造工序流程。所得到的效果是從外觀上看與普通焊盤一樣。在PCB組件加工過程中， D2-PAK采用正常的貼片回流焊接的方式進(jìn)行。在整機(jī)裝配時(shí)，功率器件的正下方通過導(dǎo)熱性能良好的絕緣耐壓材料緊貼機(jī)殼，在PCB板上打壓條的固定，以使器件散熱部位充分貼靠機(jī)殼散熱。通過該實(shí)例可以理解，本實(shí)用新型實(shí)施例目的是使電子器件的熱能迅速傳導(dǎo)到電子設(shè)備的機(jī)殼上，導(dǎo)熱原理是將散熱焊盤的熱通過壓鉚在PCB里面的導(dǎo)熱體，迅速將熱導(dǎo)到與外界直接接觸的機(jī)殼上將熱散發(fā)出來。由前述可見，本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于不僅散熱結(jié)構(gòu)加工簡(jiǎn)單、可靠，同時(shí)解決了貼片式器件散熱難的問題，解決了高防護(hù)等級(jí)下密閉環(huán)境無法散熱的問題。上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的舉例，盡管為說明目的公開了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本實(shí)用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于最佳實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種散熱結(jié)構(gòu)，包括具有上表面和下表面的印刷電路板、表貼于所述印刷電路板上的電子元器件，安裝于所述電子元器件的底部的散熱焊盤，所述散熱焊盤與所述印刷電路板的上表面接觸，其特征在于，還包括通孔、與所述通孔形狀一致的導(dǎo)熱體，所述通孔貫通所述散熱焊盤和所述印刷電路板，所述通孔與所述導(dǎo)熱體過盈配合，從而將電子元器件上的熱量通過所述導(dǎo)熱體散出。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)；所述絕緣層與所述印刷電路板的下表面接觸，且與所述電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；所述凸臺(tái)的一面與所述絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而所述電子元器件上的熱量通過所述絕緣層和所述凸臺(tái)散熱到外界。
3.如權(quán)利要求2所述的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸臺(tái)為電子設(shè)備的機(jī)殼的內(nèi)側(cè)往絕緣層方向的凸起，所述電子設(shè)備的機(jī)殼與外界直接接觸。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔的大小根據(jù)散熱的需求而定；所述導(dǎo)熱體的材料為導(dǎo)熱金屬材料。
5.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的散熱結(jié)構(gòu)。
6.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求4所述的散熱結(jié)構(gòu)。
7.—種印刷電路板，具有上表面和下表面，包括表貼于其上的電子元器件、安裝于所述電子元器件的底部的散熱焊盤，所述散熱焊盤與所述印刷電路板的上表面接觸，其特征在于，還包括通孔、與所述通孔形狀一致的導(dǎo)熱體，所述通孔貫通所述散熱焊盤和所述印刷電路板，所述通孔與所述導(dǎo)熱體過盈配合，從而將電子元器件上的熱量通過所述導(dǎo)熱體散出。
8.如權(quán)利要求7所述的印刷電路板，其特征在于，還包括具有導(dǎo)熱功能的絕緣層和具有導(dǎo)熱功能的凸臺(tái)；所述絕緣層與所述印刷電路板的下表面接觸，且與所述電子元器件的位置相對(duì)應(yīng)；所述凸臺(tái)的一面與所述絕緣層接觸，另一面與外界直接或間接接觸，從而所述電子元器件上的熱量通過所述絕緣層和所述凸臺(tái)散熱到外界。
9.如權(quán)利要求7或8所述的印刷電路板，其特征在于，所述通孔的大小根據(jù)散熱的需求而定；所述導(dǎo)熱體的材料為導(dǎo)熱金屬材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種散熱結(jié)構(gòu)、以及一種具有散熱結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。該散熱結(jié)構(gòu)包括具有上表面和下表面的印刷電路板、表貼于所述印刷電路板上的電子元器件，安裝于所述電子元器件的底部的散熱焊盤，所述散熱焊盤與所述印刷電路板的上表面接觸，該散熱結(jié)構(gòu)還包括通孔、與所述通孔形狀一致的導(dǎo)熱體，所述通孔貫通所述散熱焊盤和所述印刷電路板，所述通孔與所述導(dǎo)熱體過盈配合，從而將電子元器件上的熱量通過所述導(dǎo)熱體散出。本實(shí)用新型通過導(dǎo)熱體可以將電子元器件的熱量經(jīng)與導(dǎo)熱體導(dǎo)出，解決了貼片式電子元器件散熱難的問題；由于導(dǎo)熱體與通孔過盈配合，因此散熱結(jié)構(gòu)可靠，同時(shí)該散熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202231950SQ20112032799
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者尹成慶, 李永發(fā), 鄧國(guó)順, 鄭發(fā)勇 申請(qǐng)人:深圳創(chuàng)動(dòng)科技有限公司