CN101500372B

CN101500372B - 电子设备及其散热基板

Info

Publication number: CN101500372B
Application number: CN2009101052394A
Authority: CN
Inventors: 曾平; 张松峰
Original assignee: Shennan Circuit Co Ltd
Current assignee: Shennan Circuit Co Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: CN101500372A

Abstract

本发明公开一种电子设备及其散热基板。所述电子设备包括层叠的PCB和散热基板，所述PCB部分区域设置有热源，所述散热基板至少包括连接的第一散热区域和第二散热区域，所述第一散热区域的散热性能优于所述第二散热区域，所述第一散热区域对应于所述PCB上的热源，并且面积大于所述热源在PCB上的面积。本发明可以在基本保证散热效果的同时有效降低成本。

Description

电子设备及其散热基板

技术领域

本发明涉及一种电子设备及其散热基板。

背景技术

现有技术电子设备一般包括PCB电路板，在应用大功率电子元件等热源后，需要在PCB板安装电子元器件的背面设置一块散热金属基板，对所述大功率电子元件进行散热。

参阅图1，是现有技术一种PCB板与散热金属基板结合的截面示意图。所述PCB板110一表面安装有各种电子元器件，包括大功率元件111，比如功放。所述散热金属基板120整体一种材料制作而成。在PCB板110与散热金属基板120之间还包括一层用于将上述两板进行粘合的PP材料或焊锡130。所述电子元件工作时，所述大功率元件111发出的热量通过PP材料或焊锡130等到达散热金属基板120，随即快速在金属基板120扩散，最后再通过热传导、辐射、对流等方式发散到空气中。

一方面，由于金属基板120都采用一种材料，比如铜材料，价格一般相对昂贵，因此现有技术散热金属基板成本也较高，导致使用散热金属基板的电子设备成本也高，特别是采用面积较大的散热金属基板情况下；而且，由于采用一种金属材料，比如铜，其密度相对较高，因此使用散热金属基板的电子设备重量也重，增加运输成本和使用。另一方面，电子设备内PCB板上的热源并非都密布在整个PCB上面，大部分情况下热源仅占据PCB的小部分面积，对于上述情况，现有技术仍然采用将整块散热金属基板配合PCB的方式，虽然散热效果可以保证，但也造成一定的资源浪费。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电子设备及其散热基板，保证所述散热基板具备一定散热效果的同时，可以大幅降低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电子设备，所述电子设备包括层叠的PCB和散热基板，所述PCB部分区域设置有热源，所述散热基板至少包括连接的第一散热区域和第二散热区域，所述第一散热区域的散热性能优于所述第二散热区域，所述第一散热区域对应于所述PCB上的热源，并且面积大于所述热源在PCB上的面积。

所述第一散热区域是铜散热结构，所述第二散热区域是铝散热结构，并且所述第一散热区域是矩形，所述第二散热区域包括两部分，分别位于所述第一散热区域的两侧。

较优实施方式中，所述位于第一散热区域一侧的第二散热区域包括至少两块，并沿所述第一散热区域的一侧排列，所述至少两块之间设有缝隙。

较优实施方式中，所述第二散热区域包围所述第一散热区域。

较优实施方式中，所述散热基板上具有定位通孔。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种应用于PCB的散热基板，所述散热基板至少包括连接的第一散热区域和第二散热区域，所述第一散热区域的散热性能优于所述第二散热区域，所述第一散热区域对应于所述PCB上的热源。

本发明的有益效果是：区别于现有技术应用于PCB的散热金属基板整体采用铜材料而导致成本高、资源浪费的技术问题，本发明将散热基板至少分为两散热区域，并且所述至少两散热区域的散热性能不同，散热性能较好的散热区域对应于所述PCB上的热源设置，这样，PCB上最需要散热的热源有对应的散热性能较好的散热区域进行良好散热，而经过此散热区域的热流向四面发散时，也可以在不明显影响整体散热性能的情况下向散热性能较低的其他散热区域传导发散，可以降低材料成本。具体上，对应热源设置的散热性能较优的散热区域一方面本身可以快速散热，将热量通过辐射、对流等方式发散到空气中；另一方面是充当热源与其他散热区域的热流快速传导通道，可以利用本身较优的散热性能来将热源的热流迅速传导给其他散热区域，解决热源到散热基板之间热传导的瓶颈问题，而且，热流从性能较优的散热区域向周围其他散热区域传导时，热流被分散，同时热流在性能较优的散热区域传导过程中也逐渐消耗，因此热流从上述两散热区域之间的传导过程中不会被明显阻碍，而到达性能较低的散热区域的热流也能被该区域充分发散出去，所以采用不同材料制作的本发明散热基板在散热性能上总体上能得到保证，而材料成本却可以有效降低。

附图说明

图1是现有技术PCB板与散热金属基板结合的截面示意图；

图2是本发明电子设备第一实施方式中PCB板与散热基板结合的截面示意图；

图3是图2中散热基板的平面示意图；

图4是本发明散热基板第二实施方式的平面示意图；

图5是本发明散热基板第三实施方式的平面示意图；

图6是本发明散热基板第四实施方式的平面示意图；

图7是本发明散热基板第五实施方式的平面示意图。

具体实施方式

电子设备内PCB 210上的热源211并非都密布在整个PCB 210上面，大部分情况下热源211仅占据PCB 210的小部分面积。因此，本发明提出采用不同散热性能的散热区域来组成散热基板220，对应所述热源211的散热性能较优的散热区域可以迅速散热，而其余散热性能较低的其他散热区域对应PCB 210的其他部分。

请参考图1，是本发明电子设备第一实施方式的示意图。所述电子设备包括层叠的PCB 210和散热基板220。所述PCB 210部分区域设置有热源211。所述散热基板220包括连接的第一散热区域221和第二散热区域222。所述第一散热区域221的散热性能优于所述第二散热区域222。所述第一散热区域221对应于所述PCB 210上的热源211，并且面积大于所述热源211在PCB 210上的面积。所述PCB 210与散热基板220之间通过PP或焊锡膏230固定。

上述本发明实施方式将散热基板220分为两散热性能不同的区域，并且散热性能较好的散热区域对应于所述PCB 210上的热源211设置，这样，PCB 210上最需要散热的热源211有对应的散热性能较好的散热区域进行良好散热，而经过此散热区域的热流向四面发散时，也可以在不明显影响整体散热性能的情况下向散热性能较低的其他散热区域传导发散，可以降低材料成本。

具体上，对应热源211设置的散热性能较优的散热区域一方面本身可以快速散热，将热量通过传导辐射、对流等方式发散到空气中；另一方面是充当热源211与其他散热区域的热流快速传导通道，可以利用本身较优的散热性能来将热源211的热流迅速传导给其他散热区域，解决热源211到散热基板220之间热传导的瓶颈问题，而且，热流从性能较优的散热区域向周围其他散热区域传导时，热流被分散，同时热流在性能较优的散热区域传导过程中也逐渐消耗，因此热流从上述两散热区域之间的传导过程中不会被明显阻碍而影响整体散热，而到达性能较低的散热区域的热流也能被该区域充分发散出去，所以采用不同材料制作的本发明散热基板220在散热性能上总体上能得到保证，而材料成本却可以有效降低。

此外，所述第一散热区域221面积大于所述热源211在PCB 210上的面积，可以更有效对热源211的热量进行发散，更好保证散热基板220的散热效果。其中，热源211是发热元件，比如功放、发热负载等。

在较优实施方式中，所述第一散热区域221是铜散热结构。当然，也可以是包括铜、铝等在内的其他金属或非金属材料。而所述第二散热区域222是铝散热结构，当然，也可以是铁等金属或非金属等散热性能较低的材料。

参阅图3，所述第一散热区域221可以是矩形，所述第二散热区域222可以包括两部分，分别位于所述第一散热区域221的两侧。这样位于中间的第一散热区域221可以将来自热源211的热流向两侧的第二散热区域222发散，并不太大影响散热基板220的整体散热性能。当然，在其他实施方式中，第一散热区域221不限于矩形；所述第二散热区域222不限于分为两部分，可以是三部分、四部分等，也不限于位于所述第一散热区域221的两侧，可以位于所述第一散热区域221四周或里面，甚至可以将所述第一散热区域221分开。

参阅图4，所述位于第一散热区域221一侧的第二散热区域222可以包括两块，并沿所述第一散热区域221的一侧排列，所述至少两块之间设有缝隙223。第二散热区域222采用分块排列的方式，可以避免在温度变化时，第一散热区域221和第二散热区域222热膨胀系数不同而导致的散热基板220弯曲的技术问题，使得散热基板220始终保持平直的形状或不至于过度弯曲，并且能与PCB 210良好接触。当然，在其他实施方式中，第二散热区域222并不限于分为两块，可以分为三块、四块等等，而且也不限于沿所述第一散热区域221的一侧排列的方式。

参阅图5，所述散热基板220上具有定位通孔224。所述定位通孔224位于第一散热区域221。参阅图6，所述定位通孔224可以有多个，交叉分布在第一散热区域221的边缘。当然，在其他实施方式中，所述定位通孔224也可以位于第二散热区域222。

参阅图7，所述第二散热区域222可以包围所述第一散热区域221。这样导入第一散热区域221的热流可以从四面八方导入所述第二散热区域222，起到较佳的散热效果。

再参阅图2，本发明还采用另一个技术方案是：提供一种应用于PCB210的散热基板220，所述散热基板220至少包括连接的第一散热区域221和第二散热区域222，所述第一散热区域221的散热性能优于所述第二散热区域222，所述第一散热区域221对应于所述PCB 210上的热源211。

同样，本实施方式可以保证基本的散热效果的同时，有效降低材料成本。

其中，所述第一散热区域221是铜散热结构。所述第二散热区域222是铝散热结构，并且所述第一散热区域221是矩形，所述第二散热区域222包括两部分，分别位于所述第一散热区域221的两侧。

所述位于第一散热区域221一侧的第二散热区域222包括至少两块，并沿所述第一散热区域221的一侧排列，所述至少两块之间设有缝隙223(参阅图4)。

下面列一具体实施方式：

例如散热基板的尺寸为：12(宽)×29.5(长)×0.25(厚)cm，整板铜结构改为局部铝结构设计，即仅采用原来三分之一分量的铜材料，可至少取得以下效果：

1)重量减少：

A、整班铜重量：12(宽)×29.5(长)×0.25(厚)×8.9(铜密度)/1000＝0.78765KG

B、局部铝替代后重量：(0.78765/3)+(8×29.5×0.25×2.7(铝密度)/1000)＝0.26255+0.1593＝0.42185KG

最终减少重量：A-B＝0.78765-0.42185＝0.3658KG

2)成本降低：

A、整板铜成本：0.78765×30.025＝23.65元

B、局部铝替代后整个价格：(23.65/3)+(0.1593×12.39)＝7.88+1.97＝9.85元

最终降低成本：A-B＝23.65-9.85＝13.8元

该成本计算是单件产品产生的效益，如果按批量生产效益更加可观。

另外，散热基板并不限于两种散热区域设计，可以整板设计改为多种材料(可以是铜、铝、铁等金属或非金属材料)组合后，再与PCB 210实现结合。

本发明散热基板结构可以是任何材料、尺寸、形状组合，基本原则是保证散热基板散热性能能基本满足实际需要的同时，有效降低材料成本和产品重量，而且经过进一步组合后，组合成本还可以更低。

上述第一散热区域221与第二散热区域222的面积比例，首先要满足器件散热需求，设计阶段需要进行模拟仿真，对加工出的产品还会分区实际测量器件或PCB 210温度确认是否正常，合格才确认最终第一散热区域221与第二散热区域222的面积比例，或者多个散热区域的面积比例及其形状结构，这样可以确保散热基板220基本满足PCB 210的散热要求，并且灵活应用到各种各样的产品，可以最大范围降低材料成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种电子设备，包括PCB和散热基板，所述PCB部分区域设置有热源，其特征在于：

所述散热基板至少包括连接的第一散热区域和第二散热区域，

所述第一散热区域的散热性能优于所述第二散热区域，

所述第一散热区域对应于所述PCB上的热源，并且面积大于所述热源在PCB上的面积，

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述位于第一散热区域一侧的第二散热区域包括至少两块，并沿所述第一散热区域的一侧排列，所述至少两块之间设有缝隙。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述第二散热区域包围所述第一散热区域。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电子设备，其特征在于：所述散热基板上具有定位通孔。

5.一种应用于PCB的散热基板，其特征在于：

所述第一散热区域的散热性能优于所述第二散热区域，

所述第一散热区域对应于所述PCB上的热源，

6.根据权利要求5所述的应用于PCB的散热基板，其特征在于：所述位于第一散热区域一侧的第二散热区域包括至少两块，并沿所述第一散热区域的一侧排列，所述至少两块之间设有缝隙。