CN1708212A - 导热基板装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导热基板装置，其主要构成包括电路层、绝缘层与金属板，该高导热性且一表面端设有嵌槽的金属板，可降低热阻，增加散热面积，并与一绝缘层搭接组设于电路层底部，使电子组件产生的热量传递至金属板底端，达到迅速传导散热的功效；且该导热基板在配合传统的外加散热件增加总体散热能力的同时，亦可借金属板的嵌槽有效降低组装应力所造成的变形量，从而降低总体热阻及接触热阻的不均匀度。该导热基板装置形状多样、散热能力强且成型快速。

Description

导热基板装置

技术领域

本发明涉及一种导热基板装置，尤其是一种应用于电源模块的导热基板装置。

背景技术

随着现代化科技产品应用的日益普遍，尤其在电脑、资讯及通信等产业应用更为广泛，由于科技产品中具有许多精密电子组件，各元件通电后，其热阻开始运作会产生高温，而高温容易造成元件损坏，严重时甚至影响整体结构，因此其运作稳定性非常重要，特别是散热效果尤其重要。

目前常见的可安装于各种电源模块上的散热装置有以下两种：

如图21所示，为第一种常用散热装置的局部剖视图，是具有一般散热装置70的电源模块，其由电路层71、绝缘层72和金属板73组成，该电路层71上方组设有数个电子组件711，可以达到运作控制各种电器的功效，该电路层71底部组设有一具有传热效果的绝缘层72，使该绝缘层72可保护电路层71避免受到电流导通的干扰，再于绝缘层72底部组设有一具有高导热性的金属板73，由于电子组件711经电流导通后，其产生的热量经绝缘层72传导至该金属板73，将热量传递出去，达到散热的功效。

如图22所示，为第一种常用散热装置的实施例图，为了增加散热效果，可将其电源模块加设一散热器75，该电源模块与散热件75间覆设有导热填充料74，一般为硅胶材质，其软质富有弹性的特性，可填补电源模块与散热器75间不平整的表面并具有缓冲的功效，电源模块通过螺栓销紧或以镶嵌方式固定于散热件75上，利用该散热器75所具有的较低的热阻，将电源模块热量传递出去，增加散热效果。

该散热装置的金属板呈平面板体状，电源模块所产生的热量热流仅能由该金属板四侧导出；而该电源模块与金属板间多采用栓体螺丝固定或镶嵌方式固定，电源模块底层金属板是平面板体，在两侧组装固定时，由于硅胶层为软质材质，组装时强烈压挤硅胶，会使硅胶压缩变形，且该硅胶受压挤一端的变形量会向两侧容余处移动，而形成一变形突起端，产生一向上推挤的力量，撑顶电源模块底层导致变形，使电源模块底部两侧形成压挤锁紧状，中央形成有一间隙，导致热接触不良而降低散热性能，如图23所示，图为常用散热装置各位置的热组示意图，可见当电源模块通电运作时，该间隙处的热阻比两侧高，从而产生高温，轻则造成电子组件损坏，严重时甚至会造成该电源模块的损坏，影响整体结构的运作。

如图24所示，为第二种常用的电源模块，其为一种布有铜导体的多层电路层80，且于该多层电路层80间覆设有绝缘层81，在该电路层80的两侧可分别组装有电子组件82，使热量透过其表面借空气对流，达到散热的功效。

其亦可在该电源模块底部覆设一导热填充料83，以供与金属板84搭接组设，如图25所示，电子组件82产生的热量透过绝缘层81传至金属板84底端，通过该金属板84的高导热性，达到散热的功效。

在该散热装置中，两侧设有电子组件的电路层虽可在其表面借助空气对流降温，然而当电源模块电力损耗高时，会产生高温，光靠空气对流无法达到降温效果；而在其底部组设一金属板的方式，虽然可以提升散热效果，然而由图25所示可知，虽然该电路层底层各位置的热阻差异变化不大，但愈往上层，其热阻愈高，而未组设有金属板的另一端热阻最高。而且，若在该电路层底部组装有一外加散热件以提升散热效果，其仍会碰到因组装应力所造成的电路层变形的问题，造成热阻提高的弊端，而使整体散热效果受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种导热基板装置，该导热基板装置的电路层底部金属板的预设几何形状和其嵌槽设计，可有效降低因组装所产生的应力，使热接触更为均匀，可有效降低对空气的热阻，具有良好的导热性，散热效果好；且可外加散热件，增加散热效果。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种导热基板装置，其主要构成包括电路层、绝缘层与金属板，在该电路层上组设一个以上可进行电子电路控制动作的电子组件，在电路层下方分别组设绝缘层和具有高导热性的金属板，金属板底部具有嵌槽，通过该嵌槽增加空气对流，从而增加其表面积以降低热阻。

该导热基板装置与另一散热件接设，在金属板与散热件间覆设导热填充料，底层排列有一个以上嵌槽的金属板均匀搭接于该散热件上。

该金属板底层所设的嵌槽呈垂直向或纵横垂直相交或斜向相交，该一个以上相交排列的嵌槽内有减少扰流的多向流通路径。

该金属板底层设为呈组排列的一个以上圆柱，在其内有减少扰流的多向流通路径。

该金属板底层设为呈组排列的一个以上环突缘堆栈形的塔柱状，在其内有减少扰流的多向流通路径。

该金属板设为突具有数鳍片排列的塔柱状。

通过冲压成形方式制成具有嵌槽状排列外形的金属薄片，形状为具有多向镂空状的金属柱型态。

该金属板与绝缘层、电路层紧固黏着组设成一体。

该电路层于其底部组设有绝缘导热功效的陶瓷基材，该陶瓷基材一侧焊结有一个以上电子组件，另一侧与所述的金属板焊结固定。

该电路层为具有底层的多层电路层，在该底层下方组设有绝缘层，利用焊料与金属板焊结固定。

该电路层为不具有底层的多层电路层，在该多层电路层下方黏附有中介质与绝缘材料，中介质与金属板黏附固定。

本发明比较现有技术，可产生如下技术效果：

1、提升散热效能：由于本发明具有几何形状嵌槽的金属板结构设计新颖，可增加空气接触面积，降低热阻，热量迅速由热源端传递至另一端并由金属板散发出去，进而提升整体散热效果。

2、可外加散热件：本发明金属板形状多样，可分别配合***风扇或散热器或热管在金属板底层以外增加散热件，该金属板可借助于其底部的嵌槽形状均匀设置于散热件上，可有效降低组装应力，加上与散热件结合，可降低热阻，进而提升散热效果。

3、散热面积加大：本发明具嵌槽状的金属板形状设计多样，其形状可同时具有间隙较小与散热金属板排列较多的特点，使散热面积加大，从而提升散热效果。

4、生产加工容易且快速：本发明具有嵌槽的金属片及其预设的几何形状，可将金属铝材或铜材利用现有加工机具迅速一体加工成形，极易实现。

附图说明

图1为本发明的组合侧视图；

图2为本发明金属板的仰视图；

图3为本发明与外加散热件的组合侧视图；

图4为本发明的热阻分布示意图；

图5为本发明的第一实施例图；

图6为本发明的第二实施例图；

图7为本发明的第三实施例图；

图8为本发明的第四实施例图；

图9为本发明的第五实施例图；

图10为本发明的第六实施例图；

图11为本发明的第七实施例图；

图12为本发明的第八实施例图；

图13为本发明的第九实施例图；

图14为本发明的第十实施例图；

图15为本发明的第十一实施例图；

图16为本发明的第十二实施例图；

图17为本发明的第十三实施例图；

图18为本发明的第十四实拖例图；

图19为本发明的第十五实施例图；

图20为本发明的第十六实施例图；

图21为第一种常用散热装置的组合侧视图；

图22为第一种常用散热装置与外加散热件的组合侧视图；

图23为第一种常用散热装置的热阻分布示意图；

图24为第二种常用散热装置的组合侧视图；

图25为第二种常用散热装置的热阻分布示意图。

图号说明：

A····电源模块            B····导热装置

10····电路层             11····电子组件

12····陶瓷基材           13····焊料

14····多层电路层

20····绝缘层

30····金属板          31····嵌槽

32····套孔            33····圆柱

34····插销            35····塔柱

351···环突圆           36····鳍片塔柱

37····金属薄片        38····槽状金属薄片

40····硅胶            41····中介质

50····散热件

60····导热板          61····穿槽

70····散热装置        71····电路层

711···电子组件         72····绝缘层

73····金属层          74····导热填充料

75····散热器

80····多层电路层      81····绝缘层

82····电子组件        83····导热填充料

84····金属层

具体实施方式

以下结合附图和具体的实施例对本发明作详细说明：

如图1所示，为本发明导热基板装置B，其构成主要包括一电路层10、一绝缘层20与一金属板30所组成的一电源模块A，该电路层10上组装有数电子组件11，且于电路层10底部分别组设有一绝缘层20与一金属板30，通过该具有传热效果的绝缘层20以保护电路层10避免电流导通的干扰状况产生，由于电子组件11运作时会产生热量，其通过绝缘层20将热量传至该具有高导热性的金属板30，将热量传递出去。

该具有电路层散热效果的散热装置B，主要改良特征在于：

如图2所示，为本发明金属板30的仰视图，该金属板30底部制成有数嵌槽31平行排列，可减少热阻，且在其四周适当处设有套孔32，使热源处产生的热量透过绝缘层20传至金属板30，使其本身与空气产生对流，迅速将热量传递至外部，达到迅速降温的效果，并以此来提高该电源模块A的整体电性效果；

如图2、图3所示，电源模块A可另外再接设一散热件50，该散热件50一般为散热器、机壳或热管等装置，可增加空气对流以提升散热功效，其可于金属板30底部与外加散热件50间覆设有一导热填充料40，该导热填充料40一般可为硅胶材质，其可填补金属板30与散热件50间的不平整处，起到缓冲的效果，并利用螺锁或镶嵌方式通过套孔32将电路层30与外加散热件50固定接设，该排列有数嵌槽31的金属板30均衡置设于硅胶40上，由于硅胶40为软质材料，其经过金属板30的压挤，使硅胶40变形且嵌入嵌槽31内，可以平均分散其组装固定所产生的应力，如图4所示为本发明散热装置B各位置的热阻分布示意图，由于该金属板30底部的嵌槽31的设计，使其与硅胶40间形成等距排列贴付，有效且平均地分散因组装所产生的应力，使其热阻可平均分布，使金属板30底面与硅胶40及嵌槽31处与硅胶40间的热阻变化差距减至最低，即可有效提升其散热效能，可避免如现有常用的结构中，因组装应力所造成的金属板变形形成间隙而产生极大热阻的弊端。

如图5至图7所示，为本发明第一至第三实施例图，在金属板30底部形成数嵌槽31纵横垂直相交排列状，或形成数嵌槽31斜向相交呈交叉排列状，或可形成数圆柱33数组状。按以上几何形状排列，可使金属板30与硅胶40间形成具有几何形状的嵌槽31，使组装应力借助该金属板嵌槽31与硅胶40间的组设而平均分散掉，从而降低金属板30与硅胶40间的热应力。由于该几何形状嵌槽30可使热流成多个方向流出，据以增加空气对流空间，从而使扰流减到最小，有效提升散热效果。

如图8至图11所示，为本发明第四至第七实施例图，将如前所述的几何形状金属板30底部厚度增加，形成较深的嵌槽31；如图11所示，使该圆柱状数组形成插销状34数组状的金属板30，虽然该具有深嵌槽的金属板30与具浅嵌槽的金属板30相比有稍高的热阻，但由于该深嵌槽31有较多的空间可供空气对流，或可供外加散热件50产生较大的空间对流效果，因此可有效大幅降低热阻；且由于该嵌槽31的深度增加，可使金属板30与硅胶40在接设时容纳更大的硅胶40的变形量，并据以降低锁设或镶嵌所造成的组装应力；另外，由于金属板30与硅胶40间的变异量减少与嵌槽31深度的增加，可将电源模块B与外加散热件50间组装的扭矩降低，使其与外加散热件50间的接触更加吻合，从而增加散热效果。

如图12所示，为本发明第八实施例图，可将金属板30底部设为数个环突圆351突具的塔柱35；或如图13所示，为本发明的第九实施例图，本发明金属板可设为突具有数个鳍片排列的塔柱36状，其具有最大热对流表面积与最大热接触传导面积并存的优势。

如图14所示，为本发明的第十实施例图，其可在本发明金属板30底部再组设有一导热板60，其为片状且具有数穿槽61的铜片或铝片等高导热性材料制成，以增加刚性与导热面积，从而增加热传导与散热效果。

如图15所示，为本发明的第十一实施例图，其可通过冲压成形方式制成本发明具有嵌槽状排列的金属薄片37外形，再将其组设于金属板30底部固定成一体，或如图16所示，为本发明的第十二实施例图，其可冲压制成具有嵌槽与横向剖勾槽状的金属薄片38外形，使其形成多样化形状且具有多向镂空状的金属柱型态，可增加散热的功效，其不仅成形容易且价格低廉，具较高的成本效益。

如图17所示，为本发明的第十三实施例图，其将本发明具有几何形状嵌槽的金属板30与绝缘层20、电路层10利用紧固黏着技术组设成一体；或如图18所示，在该电路层10的底部组设有一陶瓷基材12，使该陶瓷基材12一侧焊结有数电子组件，通过该陶瓷基材12可达到绝缘导热的功效，其另一侧通过焊料13与本发明具几何形状的金属板30焊结固定，借助其底层所组设的几何形状具有嵌槽31的金属板30的导热效果，从而达到散热的功效。

如图19及图20所示，为本发明具几何形状的金属板应用于多层电路层14的第十五及第十六实施例图，如图19所示为具有底层的电路层14，其可于该底层下方组设有一绝缘层40，并利用焊料13与本发明的金属板30焊结固定；或如图20所示，该多层电路层14不具有底层，则其可于多层电路层14下方黏附有一黏性材料以成一中介质41，于该中介质41下方贴付有一绝缘层40，再将中介质41与本发明的金属板30黏附固定。

由于本发明的几何形状金属板30不仅成形快速、样式多变，且具有更多排列的散热嵌槽31间隙，使散热面积增加且可多方向散热，并可外加一散热件以降低热阻，使热量从热源处迅速传递至外界，有效提升散热效果，具有较高的产业利用性与成本效益。

综上所述，本发明的导热基板装置提供了一种具有预设的几何形状且有嵌槽的导热金属板，其可有效降低热阻，使热量由热源处迅速传递至金属板，其并可借助外接的散热件降低热阻，达到散热效果。本发明提供的成形快速且可多样式成形的导热装置，深具产业实用性与成本效益。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1、一种导热基板装置，其主要构成包括电路层、绝缘层与金属板，在该电路层上组设一个以上可进行电子电路控制动作的电子组件，在电路层下方分别组设绝缘层和具有高导热性的金属板，其特征在于：

上述金属板底部具有嵌槽，通过该嵌槽增加空气对流，从而增加其表面积以降低热阻。

2、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该导热基板装置与另一散热件接设，在金属板与散热件间覆设导热填充料，底层排列有一个以上嵌槽的金属板均匀搭接于该散热件上。

3、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该金属板底层所设的嵌槽呈垂直向或纵横垂直相交或斜向相交，该一个以上相交排列的嵌槽内有减少扰流的多向流通路径。

4、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该金属板底层为呈组排列的一个以上圆柱，在其内有减少扰流的多向流通路径。

5、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该金属板底层为呈组排列的一个以上环突圆堆栈形成的塔柱状，在其内有减少扰流的多向流通路径。

6、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该金属板为突出具有一个以上鳍片排列的塔柱状。

7、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：通过冲压成形方式制成具有嵌槽状排列外形的金属薄片，形状为具有多向镂空状的金属柱型态。

8、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该金属板与绝缘层、电路层紧固黏着组设成一体。

9、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该电路层于其底部组设有绝缘导热功效的陶瓷基材，该陶瓷基材一侧焊结有一个以上电子组件，另一侧与所述的金属板焊结固定。

10、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该电路层为具有底层的多层电路层，在该底层下方组设有绝缘层，利用焊料与金属板焊结固定。

11、根据权利要求1所述的导热基板装置，其特征在于：该电路层为不具有底层的多层电路层，在该多层电路层下方黏附有中介质与绝缘材料，中介质与金属板黏附固定。

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