專利名稱：電路板散熱體及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電路板的散熱技術(shù)，具體涉及一種電路板散熱體及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計趨于微小化、復(fù)雜化。基于此目的，單板電路中運用了大量的集成芯片，這不僅節(jié)約了成本，而且減小了設(shè)計的復(fù)雜度。但是在愈來愈小的空間中放置大量的器件，尤其是對于某些大功率器件，則電路板的散熱問題就成為一個較大的設(shè)計難題。
為了解決電路板的散熱問題，通常設(shè)計者會采用在PCB(印刷電路板)印制板上大面積鋪銅、優(yōu)化風(fēng)道、增加風(fēng)扇等方法。這些方法對于大功率、高熱量器件來說并不能起到良好的改善作用。特別是使用大面積鋪銅時，可能還會產(chǎn)生負(fù)面影響，其較高的溫度通過PCB印制板的布線和銅皮擴(kuò)散到整個PCB印制板上，將導(dǎo)致某些耐高溫值低的器件物理性損壞，如芯片內(nèi)部硅片老化或自燃等，使得整個單板可靠性降低甚至失效。優(yōu)化風(fēng)道和增加風(fēng)扇的方法不僅會增加設(shè)備整機(jī)的成本，而且在設(shè)計PCB的時候，不僅要考慮器件布局，而且還要優(yōu)化風(fēng)道，增加了PCB設(shè)計的難度，在一些小型或微型設(shè)備中往往是不可行的。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電路板散熱體，以使帶有大功率器件的電路板達(dá)到較好的散熱效果，提高電路可靠性。
本實用新型的另一個目的是提供一種內(nèi)置有電路板散熱體的設(shè)備，以提高設(shè)備的散熱性能，尤其是大功率器件電子設(shè)備的散熱性及可靠性，節(jié)約設(shè)備成本。
為此，本實用新型提供如下的技術(shù)方案一種電路板散熱體，用以安裝電子元器件，所述散熱體支撐于電路板上，與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間，并具有通孔，所述電子元器件置于散熱體上并通過所述通孔與電路板建立電連接。
優(yōu)選地，所述散熱體是具有可塑性的材質(zhì)制成的金屬板。
優(yōu)選地，所述散熱體通過螺柱支撐于所述電路板上。
所述螺柱的高度及橫截面積的大小由所述設(shè)備機(jī)箱的高度和所述大功率器件的功耗大小決定。
所述散熱體的面積與安裝的電子元器件的個數(shù)及功耗大小成正比。
優(yōu)選地，在面積為140mm×80mm的散熱體上放置4至6個功率為12W的大功率器件。
可選地，所述設(shè)備機(jī)箱的兩側(cè)開有一個或多個通風(fēng)孔，用于將機(jī)箱內(nèi)的熱量通過所述通風(fēng)孔散發(fā)到機(jī)箱外。
可選地，所述裝置還包括至少一臺風(fēng)扇，置于所述設(shè)備機(jī)箱內(nèi)的一側(cè)，并靠近電路板與散熱體的中間位置，用于將機(jī)箱內(nèi)的熱空氣抽到機(jī)箱外。
優(yōu)選地，所述電路板上靠近散熱體的位置不放置任何其他器件。
一種內(nèi)置有電路板散熱體的設(shè)備，所述設(shè)備包括機(jī)箱、功能模塊、電路板散熱體，所述電路板散熱體用以安裝電子元器件，所述散熱體支撐于電路板上，與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間，并具有通孔，所述電子元器件置于散熱體上并通過所述通孔與電路板建立電連接。
由以上本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型針對電子設(shè)備上經(jīng)常使用的大功率器件，利用散熱性能優(yōu)良、且具有可塑性的材質(zhì)制成的金屬板作為散熱體，將設(shè)備所需的大功率器件固定在這些散熱體上，再通過螺柱將散熱體固定在電路板上，使導(dǎo)熱面積僅僅為螺柱的橫截面積，大大減少了散熱體和電路板之間的導(dǎo)熱面積，避免了電路板上某些器件因電路板的過熱造成的損壞，提高了電路的可靠性。
通過固定散熱體的螺柱的長度決定了散熱體和電路板之間的散熱通道，使設(shè)計者可以根據(jù)設(shè)備機(jī)箱的高度和大功率器件的功耗大小決定所選螺柱的型號，而且還可以根據(jù)大功率器件的個數(shù)及尺寸設(shè)計散熱體的大小、及個數(shù)，方便了PCB板的設(shè)計；使用鋁板作為散熱體，為大功率器件進(jìn)行散熱，成本低廉，設(shè)備性價比高。


圖1是本實用新型的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是應(yīng)用本實用新型進(jìn)行測試的電路板的設(shè)計示意圖；圖4是帶有電路板散熱體的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明設(shè)備的應(yīng)用實例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的核心在于針對大功率設(shè)備上使用的大功率器件，利用散熱性能優(yōu)良、且具有可塑性的材質(zhì)制成的金屬板作為散熱體，將設(shè)備所需的電子元器件，主要是大功率器件，固定在這些散熱體上，再將散熱體支持在電路板上，使其與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間。比如，通過螺柱固定散熱體，這樣，散熱體和電路板之間的導(dǎo)熱面積僅僅為螺柱的橫截面積。螺柱的高度及橫截面積的大小由設(shè)備機(jī)箱的高度和大功率器件的功耗大小決定。散熱體的面積與安裝的電子元器件的個數(shù)及功耗大小成正比。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參照圖1所示本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖本實用新型電路板散熱體中的電路板11可被定位置放在一個設(shè)備機(jī)箱內(nèi)，比如，電子設(shè)備或通信設(shè)備等機(jī)箱內(nèi)，電子元器件S1和S2為大功率器件。在使用狀態(tài)中，這些大功率器件會產(chǎn)生較高的溫度，必須隨時散熱。
為了防止這些大功率器件的散熱對電路板上其他器件產(chǎn)生影響，并保證這些大功率器件本身使用的可靠性，在本實用新型中，增加了散熱體12。散熱體12可以是用散熱性能優(yōu)良、且具有可塑性的材質(zhì)制成的金屬板。比如，鋁板或銅板。當(dāng)然，也可以使用滿足散熱性和可塑性的其他材質(zhì)。
金屬板的形狀、大小可根據(jù)設(shè)計需要來選擇。
通常大功率器件都有固定端，比如通過螺釘固定。在本實用新型中，將電路板11所帶的大功率器件固定于散熱體12上。由耐高溫導(dǎo)線將其引腳連接到電路板上。
為了便于連接，可根據(jù)所需放置的大功率器件的個數(shù)、形狀等在散熱體上打一些較大的通孔，將耐高溫導(dǎo)線穿過這些通孔，連接大功率器件的引腳和電路板。
為了解決散熱體和電路板之間的散熱問題，并方便拆卸和安裝，可以將散熱體12通過螺柱13固定于電路板11上，并使其與電路板保持一定間隔。當(dāng)然，也可以通過其他常用的固定方式連接。比如，在不需要拆卸的情況下，可以將散熱體12通過鉚接固定于電路板11上。具體固定方式可以根據(jù)實際應(yīng)用需要選擇。這樣，不僅可以大大減少散熱體和電路板之間的導(dǎo)熱面積，而且為散熱體留出了一定的散熱空間，增強(qiáng)了整個設(shè)備的散熱效果。
由于螺柱的長度決定了散熱體和電路板之間的散熱通道，所以在設(shè)計時，可以根據(jù)設(shè)備機(jī)箱的高度和大功率器件的功耗大小決定所選螺柱的型號。
散熱體的大小、個數(shù)和放置的器件數(shù)可以根據(jù)大功率器件的體積以及其功率來確定。一般為了達(dá)到更好的散熱性能，不能將大功率器件緊密的安放在一起。通常會在面積為140mm×80mm的散熱體上放置4至6個功率為12W的大功率器件為宜。
如果電路中使用的大功率器件比較多，可設(shè)置多個散熱體，以方便電路設(shè)計。而且在電路板上，最好將普通器件的分布電路與這些大功率器件分離開，也就是說，散熱體下面最好不要放置任何其他器件。一是防止散熱體對器件產(chǎn)生干擾；二是使普通器件盡量遠(yuǎn)離熱源，保證普通器件使用時的性能穩(wěn)定性。
為了達(dá)到更好的散熱效果，可在安裝有這種電路板散熱體的設(shè)備機(jī)箱的兩側(cè)開有一個或多個通風(fēng)孔，以將機(jī)箱內(nèi)的熱量通過通風(fēng)孔散發(fā)到機(jī)箱外。當(dāng)然，在機(jī)箱體積允許的情況下，還可以外加風(fēng)扇，如圖2所示。將風(fēng)扇14置于設(shè)備機(jī)箱內(nèi)的一側(cè)，并靠近電路板與散熱體的中間位置，通過抽風(fēng)將機(jī)箱內(nèi)的熱空氣抽到機(jī)箱外。
所需的風(fēng)扇數(shù)目可根據(jù)具體的產(chǎn)品情況而定。
下面通過一個具體實例的測量結(jié)果進(jìn)一步說明本實用新型能夠達(dá)到的散熱效果。
參照圖3，為一個實際的電路板設(shè)計圖，其中用到了三塊140mm×80mm×2mm的鋁板作為散熱體，每塊鋁板用3個一陰一陽的六角螺柱固定，鋁板上共分布200Ω/25W的大功率電阻16個。外部電源的供電電壓為48V，高速風(fēng)扇3個。
為了驗證鋁板的散熱效果，在這個實際的電路板上設(shè)置了四個溫度測試點A、B、C、D。其中，A和B點測試的是大功率電阻的溫度，C點測試的是電路板的溫度，D點測試的是鋁板的溫度。
在不同測試條件下的測量結(jié)果如下 由以上測試數(shù)據(jù)可見，本實用新型通過增加散熱體(鋁板)，對電路板所需的大功率器件起到了良好的散熱效果。并通過增加風(fēng)扇，可進(jìn)一步提高散熱效果。
本實用新型電路板散熱體可以應(yīng)用于多種需要使用大功率器件的設(shè)備。比如，電力設(shè)備、電子設(shè)備、通信設(shè)備等。
參照圖4，為本實用新型電路板散熱體的一種應(yīng)用示例，內(nèi)置有電路板散熱體的設(shè)備。
該設(shè)備包括機(jī)箱20、電路板散熱體12、電路板11、功能模塊15。電路板11上分布有電子元器件，這些電子元器件可以組成各種功能電路。
電路板散熱體12用以安裝電子元器件，主要是大功率元器件，比如功率為12W以上的大功率電阻。電路板散熱體通過螺柱13支撐于電路板11上，與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間。
為了便于電路板散熱體上大功率器件與電路板的電連接，可在電路板散熱體開有一個或多個通孔，將耐高溫導(dǎo)線穿過這些通孔，以連接大功率器件的引腳和電路板。
除上述基本構(gòu)造外，根據(jù)需要還可在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置一個或多個風(fēng)扇，優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計，并在機(jī)箱的側(cè)壁上開設(shè)適量通風(fēng)孔，通過電扇的抽風(fēng)作用，加快機(jī)箱內(nèi)熱量的散發(fā)。從而避免了由于使用大功率器件使得設(shè)備內(nèi)部溫度過高，對設(shè)備工作穩(wěn)定性的影響，提高了大功率設(shè)備運行的可靠性。散熱體使用成本較低的鋁板，可以節(jié)約成本，提高設(shè)備性價比。
比如，圖5所示為一種交換測試設(shè)備中的負(fù)載模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
該設(shè)備用于對具有POE(Power Over Ethernet)功能的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行測試。在該設(shè)備中包括有電源管理模塊501，網(wǎng)口連接器502、503，電壓轉(zhuǎn)換和信號分離電路504，以及多個負(fù)載模塊，負(fù)載模塊主要由負(fù)載電阻構(gòu)成。
其中，網(wǎng)口連接器502、503主要完成供電設(shè)備(PSE)和受電設(shè)備(PD)之間的連接，并對PD進(jìn)行電流分離，此連接器輸出的-48V的直流電源一方面通過電壓轉(zhuǎn)換和信號分離電路504給負(fù)載供電，另一方面還可以為網(wǎng)口連接器的指示燈提供供電電源。電壓轉(zhuǎn)換和信號分離電路504提供功率等級分類和實時監(jiān)控等功能。
負(fù)載電阻主要是用來模擬用戶端的PD設(shè)備。POE設(shè)備目前單一端口能夠提供的最大功率為15.4W，所以為了能夠充分驗證POE的供電能力，通常為分線器選擇200歐姆的大功率電阻作為模擬負(fù)載。這樣在-48V的供電電壓下，負(fù)載電阻能夠消耗12W左右的功率。
因此，在該模塊中，使用了三塊鋁板53、54、55作為這些大功率電阻的散熱體。另外，還設(shè)置了兩個風(fēng)扇51、52，以加速熱量的散發(fā)，保證設(shè)備工作的穩(wěn)定性。
雖然通過實施例描繪了本實用新型，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本實用新型有許多變形和變化而不脫離本實用新型的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本實用新型的精神。
權(quán)利要求1.一種電路板散熱體，用以安裝電子元器件，其特征在于所述散熱體支撐于電路板上，與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間，并具有通孔，所述電子元器件置于散熱體上并通過所述通孔與電路板建立電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板散熱體，其特征在于，所述散熱體是具有可塑性的材質(zhì)制成的金屬板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板散熱體，其特征在于，所述散熱體通過螺柱支撐于所述電路板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路板散熱體，其特征在于，所述螺柱的高度及橫截面積的大小由所述設(shè)備機(jī)箱的高度和所述大功率器件的功耗大小決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板散熱體，其特征在于，所述散熱體的面積與安裝的電子元器件的個數(shù)及功耗大小成正比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路板散熱體，其特征在于，在面積為140mm×80mm的散熱體上放置4至6個功率為12W的大功率器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板散熱體，其特征在于，所述設(shè)備機(jī)箱的兩側(cè)開有一個或多個通風(fēng)孔，用于將機(jī)箱內(nèi)的熱量通過所述通風(fēng)孔散發(fā)到機(jī)箱外。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路板散熱體，其特征在于，所述裝置還包括至少一臺風(fēng)扇，置于所述設(shè)備機(jī)箱內(nèi)的一側(cè)，并靠近電路板與散熱體的中間位置，用于將機(jī)箱內(nèi)的熱空氣抽到機(jī)箱外。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板散熱體，其特征在于，所述電路板上靠近散熱體的位置不放置任何其他器件。
10.一種內(nèi)置有電路板散熱體的設(shè)備，所述設(shè)備包括機(jī)箱、功能模塊、電路板散熱體，所述電路板散熱體用以安裝電子元器件，其特征在于，所述散熱體支撐于電路板上，與電路板保持一定間隔以形成一散熱空間，并具有通孔，所述電子元器件置于散熱體上并通過所述通孔與電路板建立電連接。
專利摘要本實用新型提供了一種電路板散熱體，用于對帶有大功率器件的電路板進(jìn)行散熱，所述電路板安裝于設(shè)備機(jī)箱內(nèi)，所述裝置包括電路板、大功率器件和至少一個散熱體，其中，所述大功率器件固定于散熱體的外表面；所述散熱體通過螺柱固定于所述電路板上，其內(nèi)表面與電路板保持一定間隔；所述大功率器件的引腳由耐高溫導(dǎo)線連接于所述電路板上。本實用新型還提供了一種帶有該電路板散熱體的設(shè)備。利用本實用新型，可以有效提高大功率設(shè)備的可靠性，且成本低廉。
文檔編號H05K3/00GK2814916SQ20052010361
公開日2006年9月6日 申請日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者馬梁, 沈明, 呂晗 申請人:杭州華為三康技術(shù)有限公司