CN107333386A - Pcb板的散热结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCB板的散热结构，所述PCB板包括发热器件和基板，所述发热器件安装在基板上，所述发热器件在工作过程中会产生热量，所述基板的表面覆有金属层；所述散热结构包括金属散热层，所述金属散热层设置在所述基板的侧面并与所述基板贴合，用于将基板上的发热器件产生的热量从基板的侧面散出；其中，所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，并与所述金属散热层连接，基板上的发热器件产生的热量经过所述金属层传递至金属散热层，再由所述金属散热层将热量散出。该散热结构及方法使发热器件产生的热量可以快速散出，并且不增加模组厚度，便捷灵活，降低散热成本。

Description

PCB板的散热结构及方法

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种PCB板的散热结构及方法。

背景技术

随着PCB板上的功率模组的功率密度及电流输出增大，导致在PCB板上形成了热量集中，功率模组以及功率元器件发热会导致模组过热及可靠度下降等问题，在工作环境温度条件下，由于功率器件自散热能力有限且排列紧密，随功率密度及电流输出增大在PCB板上形成了热量集中，局部温度过高会触发模组的温度保护功能从而影响模块在工作中的转换效率及元器件使用寿命。为确保模组的整体效率及稳定性，需要将发热器件工作时产生的热量快速有效的散出。

传统的PCB板的散热方式主要有通过使用散热器或散热片贴在器件顶部对器件进行散热，或通过金属支架传导至金属壳外等。其中，采用散热器或者散热片贴装在器件顶部的方式不仅成本过高且占用空间较大，而通过金属支架传导至金属壳外的方式会导致模组厚度增加，不适用于对模组小型化、高密度的需求。

因此，如何有效地将功率器件产生的热量散出的同时，不增加模组的厚度并且降低散热成本，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统PCB板散热方式成本过高且占用空间大的问题，提供一种不增加模组厚度并能降低散热成本的PCB板的散热结构及方法。

一种PCB板的散热结构，所述PCB板包括发热器件和基板，所述发热器件安装在基板上，所述发热器件在工作过程中会产生热量，所述基板的表面覆有金属层；

所述散热结构包括金属散热层，所述金属散热层设置在所述基板的侧面并与所述基板贴合，用于将基板上的发热器件产生的热量从基板的侧面散出；

其中，所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，并与所述金属散热层连接，基板上的发热器件产生的热量经过所述金属层传递至金属散热层，再由所述金属散热层将热量散出。

在其中一个实施例中，所述PCB板还包括磁芯，所述磁芯安装在所述基板上，用于为PCB板上的磁性器件提供磁场。

在其中一个实施例中，还包括导热介质，所述导热介质填充在所述磁芯与基板的间隙中，用于将所述磁芯产生的热量传导至基板表面的金属层。

在其中一个实施例中，所述导热介质为导热膏、导热泥或导热硅脂。

在其中一个实施例中，所述金属散热层的形状与所述基板侧面的边缘匹配。

在其中一个实施例中，所述基板表面的金属层为铜层。

在其中一个实施例中，所述基板设有多层金属层，每一层所述金属层延伸至基板侧面并与所述金属散热层连接，将安装于基板上的磁芯与发热器件产生的热量传递至基板侧面的金属散热层。

在其中一个实施例中，所述发热器件的引脚焊接在基板表面的金属层上，所述发热器件产生的热量通过引脚传递至基板表面的金属层。

一种PCB板的散热方法，所述PCB板包括发热器件和基板，所述发热器件安装在基板上，所述发热器件在工作过程中会产生热量，所述基板的表面覆有金属层；所述方法包括：

在所述基板的侧面设置金属散热层，并将所述金属散热层与所述基板贴合；

将所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，使所述基板表面的金属层与金属散热层连接。

在其中一个实施例中，所述PCB板还包括磁芯，所述磁芯安装在所述基板上，所述方法还包括：

向所述磁芯与基板的间隙中填充导热介质。

上述PCB板的散热结构及方法，通过在基板的侧面设置与基板贴合的金属散热层，并将基板表面的金属层延伸至基板侧面，与所述金属散热层连接，基板上的发热器件产生的热量经过金属层传递至金属散热层，再由所述金属散热层将热量散出。该散热结构及方法使发热器件产生的热量可以快速散出，并且不增加模组厚度，便捷灵活，降低散热成本。

附图说明

图1为一个实施例中PCB板的散热结构的结构示意图；

图2为图1所示散热结构的三维图；

图3为一个实施例中的磁芯散热示意图；

图4为一个实施例中的发热器件散热示意图；

图5为一个实施例中PCB板的散热方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下提供一种PCB板的散热结构，参阅图1所示，为PCB板的散热结构的结构示意图，所述PCB板包括发热器件150、磁芯110和基板130，发热器件150和磁芯110安装在基板130上，发热器件150和磁芯110在工作过程中会产生热量，磁芯110用于为PCB板上的磁性器件提供磁场，基板130的表面覆有金属层。

所述散热结构包括金属散热层140，金属散热层140设置在基板130的侧面并与基板130贴合，用于将基板130上的发热器件150产生的热量从基板130的侧面散出。进一步地，基板130表面的金属层延伸至基板130的侧面，并与金属散热层140连接，基板130上的发热器件150产生的热量经过金属层传递至金属散热层140，再由金属散热层140将热量散出。

进一步地，所述散热结构还包括导热介质120，导热介质120填充在磁芯110与基板130的间隙中，用于将磁芯110产生的热量传导至基板130表面的金属层。

在一个实施例中，如图2所示，金属散热层140设置在基板130的侧面，并且可以在基板130的四个侧面都设置金属散热层140。为了不增加PCB板的体积，金属散热层140的形状可设置为与基板130侧面的边缘匹配，通过贴合在基板130的侧面从而增加了基板130的金属散热面积，使基板130上的发热器件150及磁芯110发出的热量能够更快散出。在其他实施例中，金属散热层140还可以在基板130的侧面进行延伸，在对PCB板的安置不产生影响的情况下进一步扩大散热面积。可选地，金属散热层140可以采用铝合金散热片。

在一个实施例中，基板130的表面覆盖的金属层131为铜层，在基板130上具有多层金属层结构，但各金属层之间夹有导热性能较差环氧树脂，所以基板130向下传递热量的能力有限。因此将基板130表面的金属层131延伸至基板130侧面，使之与金属散热层140连接，能够将基板130上安装的发热器件150以及磁芯110在工作过程中发出的热量传递至基板表面的金属层131，并由金属层131将热量传递至基板130侧面的金属散热层140，形成了有效的散热途径。在其他实施例中，根据具体设计，还可以将基板130上除表面铜层以外的其余铜层延伸至基板130侧面，并连接至金属散热层140，增加散热途径。

在一个实施例中，如图3所示，导热介质120填充在磁芯110与基板130的间隙中，使磁芯110产生的热量经过基板130表面的金属层131传导至金属散热层140。导热介质120可以为导热界面材料，例如导热膏、导热泥、导热硅脂等导热性好的绝缘材料。由于磁芯110安装在基板130上后，磁芯110的边缘部分会与基板130存在一定空隙，使得磁芯110与基板130不能紧密接触，而空气是热的不良导体，会严重阻碍热量在接触面之间的传递，因此在发热源和散热界面之间加装导热界面材料可以将空气挤出接触面，从而使发热源和散热界面之间通过导热界面材料可以充分接触，在温度上的反应可以达到尽量小的温差。在其他实施例中，导热介质120还可以应用在发热器件150与散热界面无直接接触或导热不充足的情况下。

在一个实施例中，如图4所示，发热器件150的引脚151焊接在基板130表面的金属层131上，发热器件150产生的热量通过引脚151传递至金属层131，金属层131再将热量扩散至金属散热层140。其中，发热器件150主要为PCB板中的MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)，MOSFET在基板130上分布相对集中且发热明显，通过这种散热方式可以将MOSFET中聚集的热量通过焊接铜层扩散到侧面的金属散热层140上，避免了局部温度过高的情况。

基于相同的发明构思，以下提供一种PCB板的散热方法，用于制作上述各实施例中的PCB板散热结构。参阅图5所示，为PCB板的散热方法的流程图，该方法包括以下步骤S110～S130。

S110：在所述基板的侧面设置金属散热层，并将所述金属散热层与所述基板贴合。

具体地，金属散热层设置在基板的侧面，并且可以在基板的四个侧面都设置金属散热层。为了不增加PCB板的体积，金属散热层的形状可设置为与基板侧面的边缘匹配，通过贴合在基板的侧面从而增加了基板的金属散热面积，使基板上的发热器件及磁芯发出的热量能够更快散出。在其他实施例中，金属散热层还可以在基板的侧面进行延伸，在对PCB板的安置不产生影响的情况下进一步扩大散热面积。可选地，金属散热层可以采用铝合金散热片。

S120：将所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，使所述基板表面的金属层与金属散热层连接。

具体地，基板表面覆盖的金属层为铜层，在基板上具有多层金属层结构，但各金属层之间夹有导热性能较差环氧树脂，所以基板向下传递热量的能力有限。因此将基板表面的金属层延伸至基板侧面，使之与金属散热层连接，能够将基板上安装的发热器件以及磁芯在工作过程中发出的热量传递至基板表面的金属层，并由金属层将热量传递至基板侧面的金属散热层，形成了有效的散热途径。在其他实施例中，根据具体设计，还可以将基板上除表面铜层以外的其余铜层延伸至基板侧面，并连接至金属散热层，增加散热途径。

S130：向所述磁芯与基板的间隙中填充导热介质。

具体地，导热介质填充在磁芯与基板的间隙中，使磁芯产生的热量经过基板表面的金属层传导至金属散热层。导热介质可以为导热界面材料，例如导热膏、导热泥、导热硅脂等导热性好的绝缘材料。由于磁芯安装在基板上后，磁芯的边缘部分会与基板存在一定空隙，使得磁芯与基板不能紧密接触，而空气是热的不良导体，会严重阻碍热量在接触面之间的传递，因此在发热源和散热界面之间加装导热界面材料可以将空气挤出接触面，从而使发热源和散热界面之间通过导热界面材料可以充分接触，在温度上的反应可以达到尽量小的温差。在其他实施例中，导热介质还可以应用在发热器件与散热界面无直接接触或导热不充足的情况下。

上述PCB板的散热结构及方法，通过在基板的侧面设置与基板贴合的金属散热层，并将基板表面的金属层延伸至基板侧面，与所述金属散热层连接，基板上的发热器件产生的热量经过金属层传递至金属散热层，再由所述金属散热层将热量散出。该散热结构及方法使发热器件以及磁芯产生的热量可以快速散出，并且不增加模组厚度，便捷灵活，降低散热成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种PCB板的散热结构，所述PCB板包括发热器件和基板，所述发热器件安装在基板上，所述发热器件在工作过程中会产生热量，所述基板的表面覆有金属层；

其特征在于，所述散热结构包括金属散热层，所述金属散热层设置在所述基板的侧面并与所述基板贴合，用于将基板上的发热器件产生的热量从基板的侧面散出；

其中，所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，并与所述金属散热层连接，基板上的发热器件产生的热量经过所述金属层传递至金属散热层，再由所述金属散热层将热量散出。

2.根据权利要求1所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述PCB板还包括磁芯，所述磁芯安装在所述基板上，用于为PCB板上的磁性器件提供磁场。

3.根据权利要求2所述的PCB板的散热结构，其特征在于，还包括导热介质，所述导热介质填充在所述磁芯与基板的间隙中，用于将所述磁芯产生的热量传导至基板表面的金属层。

4.根据权利要求3所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述导热介质为导热膏、导热泥或导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述金属散热层的形状与所述基板侧面的边缘匹配。

6.根据权利要求1所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述基板表面的金属层为铜层。

7.根据权利要求6所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述基板设有多层金属层，每一层所述金属层延伸至基板侧面并与所述金属散热层连接，将安装于基板上的磁芯与发热器件产生的热量传递至基板侧面的金属散热层。

8.根据权利要求1所述的PCB板的散热结构，其特征在于，所述发热器件的引脚焊接在基板表面的金属层上，所述发热器件产生的热量通过引脚传递至基板表面的金属层。

9.一种PCB板的散热方法，所述PCB板包括发热器件和基板，所述发热器件安装在基板上，所述发热器件在工作过程中会产生热量，所述基板的表面覆有金属层；所述方法包括：

在所述基板的侧面设置金属散热层，并将所述金属散热层与所述基板贴合；

将所述基板表面的金属层延伸至基板侧面，使所述基板表面的金属层与金属散热层连接。

10.根据权利要求9所述的PCB板的散热方法，其特征在于，所述PCB板还包括磁芯，所述磁芯安装在所述基板上，所述方法还包括：

向所述磁芯与基板的间隙中填充导热介质。