CN101616539A

CN101616539A - 一种大功率器件散热结构及实现方法

Info

Publication number: CN101616539A
Application number: CN200910162178A
Authority: CN
Inventors: 郝琳琳
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2009-12-30

Abstract

本发明公开了大功率散热结构包括：PCB、散热器和大功率器件，所述大功率器件位于所述PCB和所述散热器之间，所述大功率器件的底部固定在所述散热器上，所述散热器固定在所述PCB上。本发明中，在不增加散热器厚度和风扇强度的情况下，采用大功率器件倒装方式，使得散热器的锯齿部分背向PCB，有利于风道通畅。

Description

一种大功率器件散热结构及实现方法

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种大功率器件散热结构及实现方法。

背景技术

PoE(Power over Ethernet，以太网供电)是指通过10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T以太网网络供电，其可靠供电的距离最长为100米。PoE供电系统包含PSE(Power-Sourcing Equipment，电源设备)和PD(Powered Device，受电设备)，其中，PSE用来给其他设备进行供电，PD用来利用PSE供电进行工作，例如：IP电话、无线AP(Access Point，接入点)、便携设备充电器、刷卡机、摄像头、数据采集终端等。

随着技术的发展，远端PD的负载功耗越来越大，为满足大功率PD负载的市场需求，PoE+(Power over Ethernet plus，增强型以太网供电)等技术发展起来，PD负载的最大功率从15.4W提高到30W，原来的散热技术不能满足散热需要。

现在业界常用散热方法主要包括以下几种：

一种是减少设备的端口密集度，通过降低每个设备的功率来规避散热问题；然而，减少设备的端口密集度后，单个设备的端口集成度降低，使得要实现多端口功能需要更多的设备，占用空间变大，进而造成设备布局不便和成本的提高。

另一种是增强风扇风速，通过加快空气流通，改善设备散热性能；然而，风扇风速增强后引起噪音增大，且制造成本大大提高。

还有一种是采用在大功率器件(例如大功率电阻)上加装散热器，侧视图如图1所示，包括大功率器件110、散热器120、PCB 150和金属拉手条托盘160。其中，大功率器件110具有引脚111，通过散热器120的通孔121后焊接到PCB 150对应的焊盘上；大功率器件110通过螺钉140固定在散热器120上，散热器120通过螺钉130固定在PCB 150和金属拉手条托盘160上。其中，PCB 150上具有与大功率器件110面积对应的开槽。

该种将大功率器件正面安装在PCB上的设计方法有几个缺点：

散热器120的锯齿部分朝PCB方向放置，风道阻塞不利于散热；大功率器件110和PCB 150不在散热器120同侧，导致大功率器件110的金属引线111必须要穿过散热器120才能焊接到PCB 150上，必须在散热器上打孔形成通孔121以便于大功率器件110引线穿行，会增加散热器120加工成本，且对于有隔离要求的系统，为了保护引线111不接触散热器120，必须在引线111外面增加绝缘介质，增加了系统生产复杂度和成本。

发明内容

本发明提供了一种大功率器件散热结构，通过改变传统装配方式，以达到在不增加成本的情况下，实现大功率器件散热。

本发明提供了一种大功率电阻散热结构，包括：PCB、散热器和大功率器件，

所述大功率器件位于所述PCB和所述散热器之间，所述大功率器件的底部固定在所述散热器上，所述散热器固定在所述PCB上。

其中，所述大功率器件通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述散热器上。

其中，所述散热器为整块散热器。

其中，还包括金属拉手条托盘，且所述PCB上具有与所述大功率器件对应的开槽，

所述大功率器件背面通过所述PCB开槽与所述金属拉手条托盘接触。

其中，所述散热器通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述PCB上。

本发明提供了一种实现大功率器件散热的方法，应用于包括PCB、散热器和大功率器件的结构中，所述方法包括以下步骤：

所述大功率器件的底部固定在散热器的本体底部上；

所述PCB固定在所述散热器上，使所述PCB顶面与散热器本体底部相对，且所述大功率器件位于所述PCB和所述散热器之间；

所述大功率器件引脚焊接到PCB的底面的焊盘上。

其中，所述结构中还包括金属拉手条托盘，所述方法还包括：

将所述散热器固定在金属拉手条托盘上，并在PCB上设置与大功率器件面积对应的开槽，使所述大功率器件的顶部穿过PCB的开槽，与所述金属拉手条托盘接触。

其中，所述散热器为整块散热器。

其中，所述散热器通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述PCB上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中，在不增加散热器厚度和风扇强度的情况下，采用大功率器件倒装方式，使得散热器的锯齿部分背向PCB，有利于风道通畅；另外，大功率器件和PCB在散热器同侧，大功率器件的金属引线不需要穿过散热器焊接到PCB上，散热器可以采用整体板材加工，并且引线无需专门增加绝缘隔离介质，进一步降低系统成本；另外，大功率器件背面通过PCB开槽可以与机壳连接，进一步进行散热，增强了系统高温能力，且减少了火灾隐患。

附图说明

图1是现有技术中大功率器件上加装散热器侧视图；

图2是本发明中一种大功率电阻散热结构侧视图；

图3是本发明中另一种大功率电阻散热结构侧视图；

图4是本发明中电阻正面俯视图；

图5是本发明中一种实现大功率器件散热的方法流程图。

具体实施方式

本发明的核心思路是：大功率器件位于所述PCB和所述散热器之间，所述大功率器件的底部固定在所述散热器上，所述散热器固定在所述PCB上。在不增加散热器厚度和风扇强度的情况下，采用大功率器件倒装方式，使得散热器的锯齿部分朝上，有利于风道通畅；另外，大功率器件和PCB在散热器同侧，大功率器件的金属引线不需要穿过散热器焊接到PCB上。

本发明提供了一种大功率器件散热结构，大功率器件可以为任意电子器件，如电阻、电容、电感或电源模块等。该结构侧视图如图2所示，包括大功率器件210、散热器220和PCB 250。其中，大功率器件210具有引脚211，本体212和固定孔213；散热器包括散热器本体221和散热片222，散热片222方向与风向一致，以更好地对大功率器件散热。

大功率器件210通过引脚211焊接到PCB 250的焊盘上(可以焊接到PCB250的正面或背面)；螺钉240穿过大功率器件210的固定孔213，将大功率器件210固定在散热器220的没有散热片222一面上，散热器220通过螺钉230固定在PCB 250上。其中，PCB 250上具有与大功率器件210面积对应的开槽。

该结构中还包括金属拉手条托盘260，用于固定PCB 250；为了提高散热效率，可以使大功率器件210的顶部穿过PCB 250的开槽，与金属拉手条托盘260接触，如图3所示。

当上述大功率器件为电阻时，采用随着温度变化率较小的金属外壳电阻。为了保证良好散热，电阻采用倒装的方式通过螺钉固定在散热器上，考虑到电阻固定螺钉的部分面积较大，这种安装法方式可以让电阻同散热器以最大的面积接触，增强散热。

PCB单板耐高温比较差，电阻已经固定到散热器上，不需要在单板上固定，这里PCB单板在电阻存在的位置进行挖空处理，这样电阻在固定后不会直接接触PCB单板，进一步提高系统高温工作能力，PCB单板挖空后，电阻正面(图4俯视图)可以接触到底部金属机壳，可以进一步通过机壳散热。

另外，散热器可以采用整块散热器，增加散热面积，均衡散热，散热器下部自宫螺钉孔以安装电阻，上部按照风速的流向设计成锯齿状，以增加散热面积。

本发明提供了一种实现大功率器件散热的方法，应用于包括PCB、散热器和大功率器件的结构中，所述方法如图5所示，包括以下步骤：

步骤501，将螺钉穿过大功率器件的固定孔，然后将大功率器件的底部固定在散热器的本体底部上；其中，为了实现散热器与大功率器件的固定，需要在散热器设置第一组固定孔，该组固定孔至少包括两个固定孔，用于将大功率器件与散热器固定；并在大功率器件设置与散热器的第一组固定孔对应的固定孔。另外，将大功率器件的底部固定在散热器的本体底部是为了增加散热接触面积，提高散热效率。

步骤502，将PCB通过螺钉固定在散热器上，使PCB顶面与散热器本体底部相对，即使大功率器件放置在所述PCB和所述散热器之间，且大功率器件的底面与散热器底面接触，大功率器件的顶部朝向PCB，实现大功率器件倒置。其中，为了实现散热器与PCB的固定，需要在散热器设置第二组固定孔，该组固定孔至少包括两个固定孔，用于将散热器与PCB固定。另外，由于散热器的散热片向上放置，并使散热片方向与风向一致，以更好地对大功率器件散热。

步骤503，将大功率器件引脚焊接PCB的焊盘上；与现有技术相比，导致大功率器件的引脚不必须穿过散热器才能焊接到PCB上。并且，可以根据需要将大功率器件的引脚焊接到PCB底部或顶部的焊盘上。

步骤504，通过螺钉将散热器固定在金属拉手条托盘上，并在PCB上设置与大功率器件面积对应的开槽，使大功率器件的顶部穿过PCB的开槽，与金属拉手条托盘接触。这里PCB在大功率器件存在的位置进行挖空处理，大功率器件在固定后不会直接接触PCB单板，进一步提高系统高温工作能力，PCB单板挖空后，大功率器件顶面可以接触到底部金属拉手条托盘，金属拉手条托盘与机壳连接，可以进一步通过机壳散热。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims

1、一种大功率器件散热结构，包括：印刷电路板PCB、散热器和大功率器件，其特征在于，

2、如权利要求1所述的大功率器件散热结构，其特征在于，所述大功率器件通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述散热器上。

3、如权利要求1所述的大功率散热结构，其特征在于，所述散热器为整块散热器。

4、如权利要求1所述的大功率器件散热结构，其特征在于，还包括金属拉手条托盘，且所述PCB上具有与所述大功率器件对应的开槽，

5、如权利要求1所述的大功率器件散热结构，其特征在于，所述散热器通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述PCB上。

6、一种实现大功率器件散热的方法，应用于包括PCB、散热器和大功率器件的结构中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述大功率器件的底部固定在散热器的本体底部上；

所述大功率器件引脚焊接到PCB的底面的焊盘上。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述结构中还包括金属拉手条托盘，所述方法还包括：

8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述大功率器件通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述散热器上。

9、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述散热器为整块散热器。

10、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述散热器通过螺钉、销钉或鍪钉固定在所述PCB上。