CN110662397B - 电子设备的散热设计方法、散热结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子产品散热技术领域，公开了一种电子设备的散热设计方法、散热结构及电子设备。电子设备的散热设计方法包括以下步骤：通过热仿真获得PCB工作状态的热分布图；根据热分布图获取发热源点，在PCB上的发热源点周边铺设散热铜箔，在发热源点底部的PCB上开设散热过孔；在金属机壳上设置多个金属凸出部，一部分凸出部用于固定PCB，且使发热源点靠近凸出部设置，另一部分凸出部用于与发热源点接触。本发明中的发热源点散发的热量通过散热部传导至机壳上，热量通过机壳散发出去，散热部与发热源点接触良好，散热面积大，散热可靠性好，且散热部设置在机壳上便于加工，降低了机顶盒的散热成本。

Description

电子设备的散热设计方法、散热结构及电子设备

技术领域

本发明涉及电子产品散热技术领域，尤其涉及一种电子设备的散热设计方法、散热结构及电子设备。

背景技术

随着电子产业的飞速发展，电子元件运行速度的不断提升，运行时会产生大量热量，使其本身及***温度升高，继而影响其***的稳定性。为确保电子元件能正常运行，通常在电子元件上安装散热装置，排出其所产生的热量。

然而，有些电子产品上的PCB上安装的热敏器件等发热源点比较小且形状为扁平状，一般散热片无法有效地与之接触，而特制散热片成本又比较高。现有技术中，PCB散热的方法是将热敏器件或发热点远离高热流密度区，切槽隔断热量从高热流密度区传导至热敏器件或发热点以及热敏器件火发热点上的散热片，PCB的设计受到限制。如果从热敏器件或发热点的底部加导热垫片连接到电子产品的壳底，增加了导热片的厚度，提高了电子产品的散热成本，且可靠性比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子设备的散热设计方法、散热结构及电子设备，降低了电子设备的散热成本，且可靠性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子设备的散热设计方法，包括以下步骤：

通过热仿真获得PCB工作状态的热分布图；

根据所述热分布图获取发热源点，在所述PCB上的所述发热源点周边铺设散热铜箔，在所述发热源点底部的所述PCB上开设散热过孔；

在金属机壳上设置多个金属凸出部，一部分所述凸出部用于固定所述PCB，且使所述发热源点靠近所述凸出部设置，另一部分所述凸出部用于与所述发热源点接触。

优选地，所述散热铜箔的铺设面积大于等于所述发热源点面积的三倍。

一种电子设备的散热结构，采用上述的电子设备的散热设计方法制作，所述散热结构包括金属机壳，所述机壳的表面设有多个向所述机壳内侧凸出的金属凸出部，所述凸出部包括用于固定PCB的固定部和至少一个与所述PCB上的发热源点接触的散热部，所述固定部靠近所述发热源点设置。优选地，所述散热部包括由所述机壳外表面向所述机壳内侧冲压形成的第一凸包，所述发热源点与所述第一凸包接触。

优选地，所述第一凸包包括对称设置的两个第一斜板及两端与两个所述第一斜板连接的第一横板，所述发热源点与所述第一横板的表面接触。

优选地，所述第一横板上开有散热孔，所述散热孔内设有导热件。

优选地，所述导热件为注入所述散热孔内的导热硅胶。

优选地，所述散热部还包括至少一个由所述机壳外表面向所述机壳内侧冲压形成的散热凸台，所述散热凸台上设有导热垫片。

优选地，所述PCB上所述发热源点的周边铺设有散热铜箔，所述散热铜箔上开设有散热过孔。

一种电子设备，包括上述的电子设备的散热结构。

本发明的有益效果：本发明中发热源点散发的热量通过凸出部传导至机壳上，热量通过机壳散发出去，散热部与发热源点接触良好，散热面积大，散热可靠性好，凸出部能起到固定PCB的作用，又能起到散热的作用，降低了电子设备的散热成本，且凸出部设置在机壳上便于加工。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的电子设备的散热设计方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的电子设备的PCB与机壳的连接结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的机壳的结构示意图；

图4是图3的A处放大示意图；

图5是图3的B处放大示意图。

图中：

1、机壳；2、第一凸包；21、第一斜板；22、第一横板；23、散热孔；3、导热件；4、第二凸包；41、第二斜板；42、第二横板；5、固定孔；6、PCB；7、发热源点；8、散热垫片；9、散热凸台。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种电子设备的散热设计方法，如图1所示，主要包括以下步骤：

步骤一、通过热仿真获得PCB 6工作状态的热分布图。

步骤二、根据热分布图获取发热源点7，在PCB 6上的发热源点7周边铺设散热铜箔，在发热源点7底部的PCB 6上开设散热过孔。

具体地，根据热分布图获取发热量大的发热源点7，对于发热量大的发热源点7需要额外增加其散热面积。为了增加发热源点7的散热面积，在PCB 6上的发热源点7的周边铺设散热铜箔，且散热铜箔的面积大于等于发热源点7面积的三倍。发热源点7底部的PCB 6上开设散热过孔，发热源点7的热量通过散热过孔传导至PCB 6的与发热源点7相对的一面。在本实施例中，散热过孔的孔径设置为10-12mil，相邻的两个散热过孔之间的间距为40mil。

步骤三、在金属机壳1上设置多个金属凸出部，一部分凸出部用于固定PCB 6，且使发热源点7靠近凸出部设置，另一部分凸出部用于与发热源点7接触。

具体地，一部分凸出部上开设有固定孔，PCB 6的散热铜箔上开设有螺纹孔，PCB 6通过螺栓固定在凸出部上，发热源点7散发的热量通过散热过孔传导至PCB 6的底部，再通过散热铜箔传导至螺栓，通过螺栓将热量传导至凸出部，然后通过机壳1散发出去。

另一部分凸出部直接与发热源点7接触，发热源点7的热量通过散热过孔传导至PCB 6的底部，再通过散热铜箔传导至凸出部，然后通过机壳1散发出去，凸出部直接用于发热源点7的散热，增大了发热源点7的散热面积。

实施例二

如图2和图3所示，本实施例提供了一种电子设备的散热结构，包括金属材质的机壳，机壳1的表面设有多个向机壳1内侧凸出的凸出部，凸出部为金属材质，凸出部包括用于固定PCB 6的固定部和与PCB 6上的发热源点7接触的散热部。发热源点7可以是关键器件，例如热敏感器件等。

本实施例中在保证足够强度固定PCB 6后，那么剩余的凸出部即可作为热量传导的部件，可以将PCB 6上的发热源点7设计到可作为热量传导的凸出部的上方，并且在安装好PCB 6后，发热源点7与凸出部接触。发热源点7的热量可以通过散热过孔传导至凸出部上，再通过凸出部传导至金属材质的机壳1上。

本实施例中PCB 6上发热源点7的周边铺设有散热铜箔，发热源点7底部的PCB 6上开设有散热过孔。部分发热源点7可以靠近固定部设置，在散热铜箔上开设有有固定孔，PCB6通过固定孔安装在固定部上，发热源点7散发的热量通过散热铜箔固定传导至固定部上，再由固定部传导至机壳1上，热量通过机壳1散发出去。部分发热源点7与散热部接触，散热部与发热源点7接触良好，散热面积大，散热可靠性好。凸出部能起到固定PCB 6的作用，又能起到散热的作用，降低了电子设备的散热成本，降低了电子设备的散热成本，且凸出部设置在机壳1上便于加工。

在本实施例中，结合图3和图4，固定部包括至少一个由机壳1外表面向机壳1内侧冲压形成的第二凸包4，第二凸包4上开有固定孔5。机壳1上向内冲压形成的第二凸包4代替固定PCB 6的螺丝柱，起到支撑且连接PCB 6的作用，第二凸包4通过冲压成型，加工方便，降低了电子设备的安装成本。

在本实施例中，继续参照图3，机壳1上设有三个第二凸包4，三个第二凸包4呈三角形分布在机壳1上，三个第二凸包4支撑PCB 6板，且通过连接件穿过固定孔5和PCB 6上的安装孔将PCB 6固定安装在机壳1上。设置三个第二凸包4提高了固定PCB 6的稳定性，且简化了PCB 6的安装结构。

在本实施例中，继续参照图4，第二凸包4包括对称设置的两个第二斜板41及两端与第二斜板41连接的第二横板42，第二斜板41的一端与机壳1连接，两个第二斜板41的另一端均向内侧倾斜，第二横板42上开设固定孔5。该结构美观，且第二斜板41的倾斜方式为组装PCB 6提供了足够空间，提高了安装效率。

在其它实施例中，机壳1的内表面还可以设置凸出于机壳1表面设置凸台，凸台可以是与机壳1一体连接，也可以是与机壳1通过螺钉等部件连接，PCB 6安装在凸台上，凸台起到支撑且固定PCB 6的作用。

通常情况下，电子设备的PCB 6上会安装有发热源点7，由于发热源点7体积小，不便于在发热源点7上连接散热片等具有散热功能的部件。在本实施例中，发热源点7除了可以靠近第二凸包设置之外，结合图3和图5，为了解决发热源点7散热的问题，PCB 6上的发热源点7可以与散热部接触，发热源点7散发的热量通过散热部散发出去。散热部与固定部的结构相同，在确保PCB 6稳定安装在机壳1上后，机壳1上设置的凸出部用于作为散热部来使用，且散热部与PCB 6上的发热源点对应设置。散热部包括至少一个由机壳1外表面向机壳1内侧冲压形成的第一凸包2，发热源点7与第一凸包2接触。第一凸包2与机壳1是一体成型的，结构简单，加工方便。

为了提高散热效率，机壳1由金属材质制成。优选地，机壳1的材质为铁，铁的热传导性能好，利用铁质的第一凸包2接触PCB 6上的发热源点7，来降低PCB 6的热流密度以及控制其温升。PCB 6上发热源点7散发的热量通过PCB 6上的散热过孔传导至第一凸包2上，第一凸包2将热量传导至机壳1上，热量通过机壳1散发出去，散热效果好，且散热结构简单，降低了电子设备的散热成本。

在本实施例中，如图5所示，第一凸包2包括对称设置的两个第一斜板21及两端与第一斜板21连接的第一横板22，发热源点7与第一横板22的表面接触。第一凸包2的结构与第二凸包4的结构相同，第一凸包2和第二凸包4可以使用同种加工工具进行加工，简化了加工流程，且该结构简单，方便加工。

在其它实施例中，机壳1的内表面还可以设置凸出于机壳1表面设置散热凸台9，散热凸台9可以是与机壳1一体连接，也可以是与机壳1通过螺钉等部件连接，散热凸台9的材质优选为金属铁，且与机壳1的材质一致。散热凸台9上设有导热垫片8，PCB 6的发热源点7与导热垫片8接触，热量依次通过导热垫片8和散热凸台9传输给机壳1，机壳1将热量散发出去。

为了降低PCB 6与第一凸包2之间的接触热阻，如图5所示，在第一凸包2的第一横板22上开有散热孔23，散热孔23内设有导热件3，导热件3也能辅助将发热源点7上的热量传导至第一凸包2上。

在本实施例中，导热件3为导热硅胶，将导热硅胶注入散热孔23内。导热硅胶具有速干的特性，在导热硅胶干燥后，导热硅胶不仅能辅助散发热量，还能连接PCB 6和第一凸包2，提高了PCB 6与机壳1连接的稳定性。

本实施例中PCB 6上的发热源点7通过与机壳1一体成型的第一凸包2散热，并在散热孔23内注入导热硅胶，可以减少发热源点7与第一凸包2之间的接触热阻，同时导热硅胶的粘性可以起到固定的作用，提高了结构的稳定性，降低了电子设备的生产成本。此外，该结构散热效果好，PCB 6的温升可以由原来的17℃降低到15.7℃，散热效果显著。

在其它实施例中，第一凸包2的散热孔23除了可以注入导热硅胶外，散热孔23还可以设置为螺纹孔，通过金属螺丝连接第一凸包2和PCB 6，发热源点7散发的热量可以通过金属螺丝传递到第一凸包2上，然后再传递到机壳1上，金属螺丝既起到了散热的作用，又起到了固定PCB 6的作用。

在其它实施例中，还可以在第一凸包2上设置导热件，发热源点7与导热件接触。尤其是在发热源点7体积比较大的前提下，在机壳1上设置与发热源点7相匹配的第一凸包2，然后在第一凸包2的内侧设置用于散热的导热件。

本实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电子设备的散热结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电子设备的散热设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过热仿真获得PCB(6)工作状态的热分布图；

根据所述热分布图获取发热源点(7)，在所述PCB(6)上的所述发热源点(7)周边铺设散热铜箔，在所述发热源点(7)底部的所述PCB(6)上开设散热过孔；

在金属机壳(1)上设置多个金属凸出部，一部分所述凸出部用于固定所述PCB(6)，且使所述发热源点(7)靠近所述凸出部设置，另一部分所述凸出部用于与所述发热源点(7)接触。

2.根据权利要求1所述的电子设备的散热设计方法，其特征在于，所述散热铜箔的铺设面积大于等于所述发热源点(7)面积的三倍。

3.一种电子设备的散热结构，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的电子设备的散热设计方法制作；

所述散热结构包括金属机壳(1)，所述机壳(1)的表面设有多个向所述机壳(1)内侧凸出的金属凸出部，所述凸出部包括用于固定PCB(6)的固定部和与所述PCB(6)上的发热源点(7)接触的散热部，所述固定部靠近所述发热源点(7)设置；

所述PCB(6)上所述发热源点(7)的周边铺设有散热铜箔，所述散热铜箔上开设有散热过孔。

4.根据权利要求3所述的电子设备的散热结构，其特征在于，所述散热部包括由所述机壳(1)外表面向所述机壳(1)内侧冲压形成的第一凸包(2)，所述发热源点(7)与所述第一凸包(2)接触。

5.根据权利要求4所述的电子设备的散热结构，其特征在于，所述第一凸包(2)包括对称设置的两个第一斜板(21)及两端与两个所述第一斜板(21)连接的第一横板(22)，所述发热源点(7)与所述第一横板(22)的表面接触。

6.根据权利要求5所述的电子设备的散热结构，其特征在于，所述第一横板(22)上开有散热孔(23)，所述散热孔(23)内设有导热件(3)。

7.根据权利要求6所述的电子设备的散热结构，其特征在于，所述导热件(3)为注入所述散热孔(23)内的导热硅胶。

8.根据权利要求3所述的电子设备的散热结构，其特征在于，所述散热部还包括至少一个由所述机壳(1)外表面向所述机壳(1)内侧冲压形成的散热凸台(9)，所述散热凸台(9)上设有导热垫片(8)。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求3-8任一项所述的电子设备的散热结构。

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