CN102573397A - 热传输装置、其制造和组装方法及设备组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于将电子部件发出的热量传输至设备机壳的热传输装置，包括：用于与电子部件热连接的至少一个导热壳体元件；用于与设备机壳热连接的导热板件；和热连接在导热壳体元件与导热板件之间的至少两个柔性的传热元件。与现有技术相比，本发明的热传输装置能容易地被组装到设备机壳上，并且具有占用空间小、布置灵活、适于长距离的热传输且热传输效率高的优点。本发明还提供了该热传输装置的制造和组装方法，以及带有该热传输装置的设备组件。

Description

热传输装置、其制造和组装方法及设备组件

技术领域

本发明涉及一种热传输装置，特别是用于电子部件的热传输装置，其用于将电子部件发出的热量传输至设备机壳，以冷却该电子部件。

背景技术

在印刷电路板上，一些电子部件例如电感元件、变压器等在工作过程中会发热，使整个电子部件及周围环境温度升高，不利于印刷电路板的正常工作。特别是当印刷电路板被封装在设备机壳中时，电子部件周围的空气流动受到限制，从而很难依靠自然冷却实现对电子部件的有效散热。

利用导热装置将热量从电子部件传递到设备机壳并通过对设备机壳的自然冷却实现对电子部件的散热是一种切实可行的解决办法。从现有技术中已知一种导热装置，图1示出了其在被组装到设备机壳上时的平面图。如图1所示，该导热装置10包括刚性地形成一体的金属容纳部11和安装部12，在金属容纳部的底表面上设有插销。在使用时，将插销***印刷电路板16上的相应的开孔中，从而将金属容纳部固定到印刷电路板上，并用于容纳固定在印刷电路板上的电子部件(未示出)。在容纳部与所容纳的电子部件之间的空隙中可通过浇注而填充密封硅树脂。在金属容纳部已经固定到印刷电路板上之后，利用螺钉13将安装部固定到设备机壳14上。一般地，在安装部12与设备机壳14之间还可设置有导热矽胶片(SIR)15，以增强从安装部向设备机壳的热传递。

在该方案中，密封硅树脂与电子部件和金属容纳部的所有表面都充分接触，从而能有效地将电子部件发出的热量导向金属容纳部并进而导向安装部，提高散热效率。然而，该方案还存在一定问题。

一方面，在安装该导热装置时，当其金属容纳部的一端已经通过插销被固定到不动的印刷电路板上时，通常很难将其另一端很好地组装到设备机壳上。特别是在导热装置的尺寸不能适当地匹配于电子部件与设备机壳之间的距离时，在导热装置的安装部和/或导热矽胶片与设备机壳之间常常会存在间隙或过盈量，在组装时甚至会导致安装部弯曲，锁紧螺钉也变得相当困难。其主要原因在于电子部件和导热装置的尺寸误差、填充密封硅树脂的误差和组装误差，并且如果电子部件的形状很不规则，例如该电子部件为螺旋形电感元件或变压器等，则误差会更大。为了更清楚地说明这一点，图1中示出了该导热装置在被组装到印刷电路板上后发生扭曲变形的情形，其中在导热装置和设备机壳14之间存在较大的楔形空隙，这也使得用于安装螺钉的孔的位置发生偏移，从而锁紧螺钉变得非常困难或者甚至根本不可能实现锁紧。显然，此时将使导热装置的导热效率降低。

另一方面，当电子部件布置在距离设备机壳较远位置处的情况下，通常并不推荐使用该导热装置从电子部件向设备机壳导热，因为此时将不得不设置大尺寸的导热装置，该导热装置将会占用大量宝贵空间，并且导热效率也不高。另外，在导热装置的安装部与设备机壳之间的间隙中填充大量厚的导热矽胶片也会降低导热效率。

本发明旨在克服现有技术中的上述不足。

发明内容

为此，本发明提出了一种热传输装置，其用于热连接到至少一个电子部件和设备机壳之间，以便将电子部件发出的热量传输至设备机壳，该热传输装置包括：用于与电子部件热连接的至少一个导热壳体元件；用于与设备机壳热连接的导热板件；和热连接在导热壳体元件与导热板件之间的至少两个柔性的传热元件。

本发明的热传输装置利用柔性的传热元件在导热壳体元件与导热板件之间传输热量，提高了布置灵活性，能有效地解决现有技术中的组装问题。在该热传输装置中，当导热壳体元件已经被固定到印刷电路板上之后，由于传热元件的柔性，用于组装到设备机壳上的导热板件仍然能够在各个方向上移动，使得组装更加方便。即使是在导热壳体元件的实际安装位置或取向与预定安装位置或取向存在偏差的情况下，柔性的传热元件也能够容易地在任意方向上补偿这种偏差，确保在组装时导热板件总是能够紧密贴合在设备机壳上，便于锁紧螺钉。

该柔性的传热元件优选能在任意方向上被扭曲，例如其根据需要可在导热壳体元件与导热板件之间布置成螺旋状、波纹状或直线状的，这样可进一步提高其安装灵活性。与设置大体积的导热装置相比，柔性的传热元件仅需要占用较少的空间，并且在必要时还能跨装在其它部件上方，因此还适用于电子部件设置在距离设备机壳较远位置处的情况下的热传输。优选地，使用热管作为传热元件。众所周知，热管的传热效率非常高，能将导热壳体元件从电子部件吸收的热量有效地传输至导热板件。

本发明另一方面提供了一种设备组件，该设备组件包括设备机壳、至少一个电子部件和热连接在设备机壳与电子部件之间的具有如上所述的一个或多个特征的热传输装置。

本发明再一方面提供了一种制造热传输装置的方法，该热传输装置用于热连接在至少一个电子部件与设备机壳之间，以便将电子部件发出的热量传输至设备机壳，该方法包括：提供至少一个导热壳体元件、至少两个柔性的传热元件和一导热板件，以及将传热元件热连接在导热壳体元件和导热板件之间。

根据本发明的又一方面，提供了用于将具有一个或多个上述特征的热传输装置组装到设备机壳上的方法，该方法包括：使导热壳体元件与电子部件热连接，和将导热板件热连接到设备机壳上。

可选地，传热元件可在导热壳体元件与导热板件之间布置成跨装在另外的电子部件的上方，以用于热量的远距离传输。为了进一步提高***的热传输效率，该方法还可包括在导热壳体元件与电子部件之间浇注密封硅树脂的步骤和/或在导热板件与设备机壳之间涂覆导热膏或设置导热矽胶片的步骤。

附图说明

将从下面参照附图对本发明的优选实施例进行的描述中显见本发明的其它特征和优点。在附图中：

图1示出了根据现有技术的导热装置在被组装到设备机壳上时的平面图；

图2示出了根据本发明的优选实施例的热传输装置的透视图；和

图3a和图3b示出了本发明的热传输装置中的传热元件的两种不同的布置方式。

具体实施方式

本发明的热传输装置可用于将电子部件发出的热量传输到设备机壳。该电子部件通常可固定在印刷电路板上，并例如用作电感元件或变压器等。设备机壳可布置在空气流通状况较好的环境中，以通过空气的对流作用(例如自然对流或利用冷风扇的强制对流)带走热量，从而对电子部件进行冷却。

下面参照图2、图3a和图3b详细说明本发明的优选实施例。图2示出了示例性的热传输装置20。热传输装置20包括导热壳体元件21、导热板件22和热连接在它们之间的传热元件。该传热元件可以是目前广泛应用于电子产品领域中的如图2所示的热管23，或者可以是本领域已知的其它传热元件例如导热金属丝或金属片。导热壳体元件和导热板件可由任何导热材料、例如金属、优选由铜或铝制成。

根据本发明，重要的是，布置在导热壳体元件与导热板件之间的传热元件具有一定的柔性，优选能在任何方向上扭曲。因此，当导热壳体元件21已经固定在印刷电路板上之后，可根据需要将导热板件22组装到设备机壳(未示出)上的任意位置。在一个实施例中，本发明的热传输装置可布置成使得传热元件跨装在设备机壳中的另外的电子部件的上方，以用于热量的长距离传输。相应地，传热元件可根据需要在导热壳体元件21与导热板件22之间布置成任意构型，例如螺旋状、波纹状、直线状或任何其它构型。图2示出了传热元件的直线状布置方式，图3a和图3b分别示出了传热元件的螺旋状和波纹状布置方式。

在使用时，导热壳体元件21用于与发热的电子部件(未示出)热连接，该电子部件通常固定在印刷电路板上并与印刷电路板一起布置在设备机壳中。可通过各种方式将导热壳体元件21固定到印刷电路板上。例如，在导热壳体元件21的底部可设置有多个插销，通过将这些插销***到设置在印刷电路板上的相应的孔中，可以简单的方式实现导热壳体元件21在印刷电路板上的固定。优选地在导热壳体元件21与电子部件之间的空隙中浇注密封硅树脂，使得密封硅树脂与导热壳体元件21和电子部件的各相关表面紧密密封接触，避免存在任何空气夹层，从而电子部件发出的热量能被更充分和有效地传导至导热壳体元件21。

传导至导热壳体元件21的热量经由热管23被进一步传输至导热板件22。该导热板件22还用作安装板，以用于将该热传输装置20组装到设备机壳上。为此，可例如在导热板件22上开设有可供螺钉穿过的安装孔29。当然，本领域技术人员还可设想用于将导热板件组装到设备机壳的任何其它方式。例如可通过弹扣件或形状配合连接将导热板件组装到设备机壳。

优选地，在导热壳体元件21与导热板件22之间设置有至少两个热管。该热管23具有蒸发端25和冷凝端27。为了促进从导热壳体元件21向热管23的热传输，有利地使热管23的蒸发端25以搭接焊的方式连接到导热壳体元件21，以增大两者的接触表面积。在图2所示的优选实施例中，在导热壳体元件21上设置有表面凹槽26，热管23的蒸发端25例如通过满焊的方式焊接在该表面凹槽26中。

类似地，也可使热管23的相对的冷凝端27以搭接焊的方式与导热板件22连接，例如可在导热板件22中设置表面凹槽28，热管23的冷凝端27例如通过满焊的方式焊接在该表面凹槽28中。

如本领域技术人员所公知的，在导热板件上设置翅片能显著增强其传热效果。在图2所示的优选实施例中，导热板件22在其背离设备机壳安装的侧面上沿横向一体地形成有多个翅片30，每个翅片沿竖向延伸。当然，本领域技术人员也可设想翅片在导热板件22上的其它布置方式，例如其在导热板件上沿横向或倾斜方向延伸都是可行的。有利的是，当经过安装孔29时，翅片30在距离安装孔一段距离处断开，从而在导热板件22上在安装孔29周围形成无翅片区域。这样，在将导热板件22组装到设备机壳上时，安装孔周围的无翅片区域为组装工具(例如螺丝刀)提供了较大的操作空间，提高了组装的容易性。

另外，可设想在导热板件与设备机壳之间涂覆导热膏，以增强导热板件与设备机壳间的热传输。导热膏可涂覆在导热板件与设备机壳相接触的导热板件的表面上或者涂覆在设备机壳的表面上。由于不需要在导热板件与设备机壳之间布置导热矽胶片，组装时可将导热板件直接贴合在设备机壳上并例如通过螺钉进行连接，避免了导热矽胶片在导热板件与设备机壳之间的不受控制的滑移导致组装困难和组装误差。当然，使用导热矽胶片也是可行的，并且包括在本发明的范围之内。

本发明的热传输装置的散热性能明显优于现有技术的导热装置的散热性能。分别针对使用上述装置的电子部件进行计算机模拟，结果表明，在使用现有技术的导热装置的情况下，电子部件的最高温度为110.6℃，而在使用本发明的传热装置的情况下，电子部件的最高温度仅为99.55℃，比使用现有技术的导热装置的情况下低了11.05℃。

对本技术领域的技术人员显而易见的是，可对本发明的热传输装置做出不同的改变和变形。例如，本发明的传热元件除了可选择成如图所示具有圆形截面外，还可选择成本领域已知的其它构型，例如具有矩形截面的平板构型。其它具体实施例通过研究说明书以及实践可明显获得。本说明书和实施例仅仅是示例性的，本发明真正的保护范围通过所附权利要求书并按等同原则来确定。

附图标记：

10导热装置

11容纳部

12安装部

13螺钉

14设备机壳

15导热矽胶片

16印刷电路板

20热传输装置

21导热壳体元件

22导热板件

23热管

25热管的蒸发端

26表面凹槽

27热管的冷凝端

28表面凹槽

29安装孔

30翅片

Claims (12)

1.一种热传输装置，该热传输装置用于热连接至少一个电子部件和设备机壳，以便将电子部件发出的热量传输至设备机壳，该热传输装置包括：用于与电子部件热连接的至少一个导热壳体元件；用于与设备机壳热连接的导热板件；和热连接在导热壳体元件与导热板件之间的至少两个柔性的传热元件。

2.根据权利要求1所述的热传输装置，其特征在于，所述传热元件是热管。

3.根据权利要求1所述的热传输装置，其特征在于，所述电子部件固定在印刷电路板上，该印刷电路板容纳在设备机壳中。

4.根据权利要求1所述的热传输装置，其特征在于，所述传热元件在导热壳体元件与导热板件之间布置成螺旋状、波纹状或直线状的。

5.根据权利要求1所述的热传输装置，其特征在于，所述导热壳体元件与所述电子部件之间浇注有密封硅树脂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的热传输装置，其特征在于，所述传热元件与导热壳体元件和导热板件的至少其中之一通过搭接焊的方式热连接。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的热传输装置，其特征在于，所述导热壳体元件和导热板件的至少其中之一具有表面凹槽，传热元件的相应的端部通过满焊的方式焊接在所述表面凹槽中。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的热传输装置，其特征在于，所述导热板件具有多个翅片。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的热传输装置，其特征在于，所述导热壳体元件和导热板件由铜或铝制成。

10.一种设备组件，该设备组件包括设备机壳、至少一个电子部件和热连接在设备机壳与电子部件之间的根据权利要求1-10中任一项所述的热传输装置。

11.制造热传输装置的方法，该热传输装置用于热连接在至少一个电子部件与设备机壳之间，以便将电子部件发出的热量传输至设备机壳，该方法包括：提供至少一个导热壳体元件、至少两个柔性的传热元件和一导热板件；以及将传热元件热连接在导热壳体元件和导热板件之间。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括在导热板件与设备机壳之间涂覆导热膏或者设置导热矽胶片的步骤。

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