CN102469741B - 电路板散热装置及电路板散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电路板散热装置及电路板散热方法。所述的电路板散热装置包括：第一电路板；均温罩，固定于所述的第一电路板上；第二电路板，固定于所述的均温罩上；其中，所述的第一电路板及所述的第二电路板的所产生的热量通过所述的均温罩散发。所述的电路板散热方法包括：提供一第一电路板；将一均温罩固定于所述的第一电路板上；将一第二电路板固定于所述的均温罩上；其中，所述的第一电路板及所述的第二电路板的所产生的热量通过所述的均温罩散发。

Description

电路板散热装置及电路板散热方法

技术领域

本发明涉及电路板的散热技术领域，具体地说是一种电路板散热装置及电路板散热方法。

背景技术

在电路板散热技术中，电子测量仪器对电路工作的稳定度要求很高。电路板作为电子测量仪器电路的载体，也会引入不稳定的因素，从而导致电路的精度降低。以数字万用表为例，高精度的数字万用表电压测量功能需要测量100nV的电压变化。电路板上的铜线的热电势约为0.3uV/℃，如果数字万用表电路板的电压测量回路线路的两端温度差变化超过0.33℃，则有可能导致100nV的电压变化，这种变化超过了万用表需要测量的有用信号的变化，使数字万用表无法分辨有用信号。万用表上的电阻分压网络要求各个电阻的阻值随温度变化有跟随的温度漂移，这样能够降低分压网络分压比的温度漂移。如果分压网络的各个电阻周围的电路板温度差异很大，则会导致PCB热膨胀不同，PCB各个分压电阻的机械应力也不同，会降低分压电阻之间的温度跟踪性能。为了提高电路的稳定性，需要合理分配电阻板上的发热元件分布，并使用一定的方法使电路板各处的温度分布均匀。

现有技术一：中国专利号为ZL200510035451.X的专利说明书公开了一种具有散热功能的电磁屏蔽装置。然而，其并不能解决电路板上各处温度分布大幅度变化的问题。

现有技术二：中国专利号为ZL200510107673.8的专利说明书公开了一种均匀散热的电子装置。然而，这种技术中功耗剧烈变化的发热元件的仍然在电路板上，也没有解决这些元件温度变化导致温度分布明显变化的问题。

发明内容

本发明实施例提出一种电路板散热装置及电路板散热方法，以解决现有技术中的电路板散热装置散热差、散热不均匀的问题。

本发明的目的之一是，提供一种电路板散热装置，该电路板散热装置包括：第一电路板；均温罩，固定于该第一电路板上；第二电路板，固定于该均温罩上；其中，该第一电路板及该第二电路板的所产生的热量通过该均温罩散发。

该均温罩包括：一顶壁和多个侧壁；该顶壁、该侧壁与该第一电路板围成一收容空间；该均温罩上设置有第一安装孔，用第一连接件穿过该第一安装孔将该均温罩固定于该第一电路板上；该均温罩的侧壁上设置有卡槽，该第一电路板上通过该卡槽卡接于该均温罩。该顶壁上设置有一开口；该顶壁上设置有第二安装孔和多个突起，该第二电路板卡于该多个突出之间，用第二连接件穿过该第二安装孔将该第二电路板固定于该均温罩上。

本发明的目的之一是，提供一种电路板散热方法，该方法包括：

提供一第一电路板；

将一均温罩固定于该第一电路板上；

将一第二电路板固定于该均温罩上；

其中，该第一电路板及该第二电路板的所产生的热量通过该均温罩散发。

该均温罩包括：一顶壁和多个侧壁；该顶壁、该侧壁与该第一电路板围成一收容空间。

在该均温罩上设置第一安装孔，用第一连接件穿过该第一安装孔以使得该均温罩固定于该第一电路板上；在该均温罩的侧壁上设置有卡槽，该第一电路板上通过该卡槽卡接于该均温罩；该顶壁上设置有一开口；在该顶壁上设置有第二安装孔和多个突起，该第二电路板卡于该多个突出之间，用第二连接件穿过该第二安装孔以使得该第二电路板固定于该均温罩上。

本发明的有效果在于：

将容易受到温度分布变化影响的电路放置在均温罩和电路板形成的该收容空间内，通过均温罩均匀分配热量使得这部分电路所在电路板的温度分布趋于均匀；

将功耗随工作状态变化很大的电路所在的电路板安装在该均温罩上，通过均温罩的散热作用，使得这部分电路所在的电路板温度趋于稳定；通过均温罩的热容吸收部分电路的热量变化，避免这部分电路温度的快速变化；

此外，该均温罩还能起到电磁屏蔽的作用，阻挡外部电磁干扰对该收容空间内的敏感电路的影响，提高收容空间内敏感电路的稳定度；

均温罩的安装固定较简易，降低了安装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电路板散热装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的均温罩的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电路板103的结构示意图；

图4所示为本发明实施例提供的一种电路板散热方法的流程图；

图5所示为本发明实施例提供的应用电路板散热装置的测量设备的模块图；

图6所示为图5所示的应用电路板散热装置的测量设备的电路板布局图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。

图1为本发明实施例提供的电路板散热装置的结构示意图，图2为本发明实施例提供的均温罩的结构示意图(图2上部的图为侧视图、图2下部的图为俯视图)。如图1、图2所示：电路板散热装置100包括：电路板101、安装在电路1上的均温罩102、安装在均温罩102上的电路板103。均温罩102使用铝、铜等高导热材料制作，但本发明并不以此为限，本领域的技术人员能够根据所掌握的一般技术，使用其他的导热材料来制作。如图1所示，均温罩102是温罩包括：一顶壁104和多个侧壁105。该顶壁104、侧壁105与电路板101围成一收容空间。电路板101及电路板103工作时所产生的热量通过该均温罩散发。

下面详细介绍电路板101与温罩102间的连接关系：在均温罩102的侧壁上设置有卡槽106(例如：U型槽)，卡槽106的高度与电路板101的厚度相配合(以刚好卡接住为宜)，电路板101通过该卡槽106卡接于该均温罩102，以此方式实现电路板101与温罩102的固定连接。

优选的是，除了上述卡接固定结构，本发明实施例还提供另一种连接方式(通过连接件来固定)：均温罩102上设置有安装孔107，相应地，电路板101上也设置有与安装孔107大小、位置相配合的安装孔。用一连接件穿过安装孔107及电路板101上的安装孔，以使得将均温罩102固定于该电路板101上。该连接件包括但不限于螺丝、连杆、铆钉。

可根据实际应用环境分别采用上述两种连接方式，也可同时采用这两种连接方式。

下面详细介绍电路板103与温罩102间的连接关系：在均温罩102的顶壁上设置有多个突起108(例如：图中以2个为例，但本发明并不以此为限)，图中2个突起108之间的距离与电路板103的宽度相配合(以刚好卡接住为宜)，电路板103通过2个突起108卡接固定于该均温罩102上，以此方式实现电路板103与温罩102的固定连接。

类似于电路板101与均温罩102的上述第二种连接方式，优选的是，电路板103与均温罩102还可通过连接件进行连接：均温罩102上设置有安装孔109，相应地，请参看图3，电路板103上也设置有与安装孔109大小、位置相配合的安装孔110。用一连接件穿过安装孔109及电路板103上的安装孔110，以使得将均温罩102固定于该电路板103上。该连接件包括但不限于螺丝、连杆、铆钉。

优选的是，顶壁上设置有开口111，用于避让该电路板101上高度较大的元件。

以上介绍了本发明实施例的电路板散热装置的结构。以下详细介绍电路板散热装置的散热工作原理。电路板101上面对温度分布变化敏感的电路安装在上述的收容空间内，这些电路的功耗随工作状态变化只有小幅变化(例如：变化一般小于100mW)。电路板103上面安装有功耗随工作状态变化而大幅变化(例如：变化一般超过100mW)的电路。

在电路板103上电路功耗不变时，电路板103的发热恒定，其散发的热耦合到均温罩102上。由于均温罩102导热性能很好，可以迅速将热量均匀分散到均温罩102的各个部位，并通过辐射和对流的方式向周围环境传递，最终使得电路板103的温度降低。电路板101上元件发热通过辐射和对流的方式向周围环境传递，其中收容空间内电路板的发热向收容空间内部辐射和对流的热量会传导到均温罩102上，由于均温罩的导热性远远高于空气的导热性，均温罩102可以迅速将这些热量均匀分散到均温罩的各个部位，并通过辐射和对流的方式再次向周围环境传递。周围环境的热气流和热辐射也会向均温罩102传递热量，热量经过均温罩均匀分散后再次向周围环境传递。这样，利用均温罩102的高导热性将来自电路板1、电路板3和周围环境的热量均匀分散到整个收容空间内，使得收容空间内和包括在收容空间内的电路板的温度趋向均匀分布，达到了温度均衡的作用，提高收容空间内电路工作的稳定性；均温罩还能阻挡大部分周围环境的热气流和热辐射直接传递到电路板101的收容空间内，进一步提高了收容空间内的温度稳定性，使得收容空间内的电路能够稳定工作；均温罩102还将来自电路板101、电路板103和周围环境的热量再次通过辐射和对流的方式向周围环境传递，达到给电路板101和电路板103散热的作用，避免电路板101和电路板102的热量积累，提高电路温度的稳定性。

在电路板103上电路功耗变化时，电路板103的发热也跟着变化，这种热量变化耦合到均温罩102上。一方面，由于均温罩102有一定的热容，能够吸收一部分热量变化，避免电路板103和均温罩102的温度快速地升高或降低；另一方面，由于均温罩102导热性能很好，可以迅速将热量均匀分散到均温罩102的各个部位，并通过辐射和对流的方式向周围环境传递，最终使得电路板103的温度趋向于环境温度的方向变化。又由于均温罩102均匀分散热量的作用，虽然电路板103的温度变化最终会导致电路板101的温度变化，但是这种变化是均匀分布的，不会使温度分布的梯度变化。因此不会对收容空间内的电路产生影响。

如图4所示，本发明实施例还提供一种电路板散热方法，该方法包括：

步骤S101，提供一第一电路板；

该第一电路板可为如图1所示的电路板101。

步骤S102，将一均温罩固定于该第一电路板上；

均温罩用于电路板的均温散热。均温罩使用铝、铜等高导热材料制作，但本发明并不以此为限，本领域的技术人员能够根据所掌握的一般技术，使用其他的导热材料来制作。有关均温罩102的结构，再请参看图1、图2。均温罩102是温罩包括：一顶壁104和多个侧壁105。该顶壁104、侧壁105与电路板101围成一收容空间。电路板101及第二电路板103工作时所产生的热量通过该均温罩散发。该均温罩上设置第一安装孔107，用第一连接件(螺丝)穿过该第一安装孔107以使得该均温罩固定于该第一电路板101上。正如上文所记载的，优选的是，还可通过卡槽106实现电路板101与温罩102的固定连接。具体请参看上文对温罩102的介绍。

步骤S103，将一第二电路板固定于该均温罩上；

有关均温罩与第二电路板之间的连接结构，再请参看图1、图2。具体地，在该顶壁上设置有第二安装孔和多个突起，该第二电路板卡于该多个突出之间，用第二连接件穿过该第二安装孔以使得该第二电路板固定于该均温罩上。该连接件包括但不限于螺丝、连杆、铆钉。

其中，该第一电路板及该第二电路板的所产生的热量通过该均温罩散发。均温散发的工作原理及工作方式，请参考上文对电路板散热装置100的描述。

优选的是，本实施例提供的方法进一步包括：在顶壁上设置有开口(如图2中的开口111)，用于避让该第一电路板上高度较大的元件。

优选的是，本实施例提供的方法进一步包括：该顶壁上设置有第二安装孔和多个突起(如图2中的安装孔109和突起18)，该第二电路板103卡于该多个突出之间，用第二连接件(包括但不限于螺丝、连杆、铆钉)穿过该第二安装孔将该第二电路板固定于该均温罩上。

以下以一应用电路板散热装置的测量设备为例，详细介绍电路板散热装置。图5所示的应用电路板散热装置的测量设备的模块图，具体可为一种数字万用表的模块图。该测量设备包括：第一供电电路201、第一电路板101和第二电路板103。其中，第一电路板进一步包括：第二供电电路202、测量输入电路204、第一测量电路205、处理器系统106、输出装置207、输入装置208。第二电路板进一步包括：第二测量电路209。测量输入电路204、第一测量电路205、第二测量电路209、第二供电电路202、处理器系统106、输入装置208和输出装置207安装在图1该电路板101上。收容空间203是由如图1、图2所示的均温罩102是与电路板101围成的。第一供电电路201给第二供电电路202和处理器系统106供电；第二供电电路202给第一测量电路205和第二测量电路209供电。第一测量电路205是该测量仪器的测量电路中对温度分布变化敏感的电路部分，并且这些电路的功耗随工作状态变化只有小幅变化(变化一般小于100mW)；第二测量电路209是该测量仪器的测量电路中对温度分布变化不敏感的电路部分，并且这些电路功耗随工作状态变化会大幅变化(变化一般超过100mW)。测量输入电路起到连接该测量仪器外部信号和内部电路的作用。输入装置208和输出装置207跟处理器系统106连接，用于跟人或其它设备实施交互操作。

图6是图5中该电路板的布局图。如图6所示，电路板区域301安装有处理器系统106、输入装置208和输出装置207；电路板区域302安装有第一测量电路205；电路板区域304是隔离槽，用于实现隔离槽两侧电路的电气隔离和热传导隔离；隔离槽左侧除电路板区域302以外的区域是电路板区域303，安装有测量输入电路204和第二供电电路202。

参阅图1，在第二电路板103上的第二测量电路209的功耗不变时，第二测量电路209的发热恒定，其散发的热耦合到均温罩102上。由于均温罩102导热性能很好，可以迅速将热量均匀分散到均温罩的各个部位，并通过辐射和对流的方式向周围环境传递，最终使得第二测量电路209的温度降低。电路板101上的第一测量电路205发热通过辐射和对流的方式向周围环境传递，其中一部分热量会传导到均温罩102上，由于均温罩的导热性远远高于空气的导热性，均温罩102可以迅速将这些热量均匀分散到均温罩102的各个部位，并通过辐射和对流的方式再次向周围环境传递。周围环境的热气流和热辐射也会向均温罩传递热量，热量经过均温罩102均匀分散后再次向周围环境传递。这样，利用均温罩102的高导热性将来自电路板101、电路板103和周围环境的热量均匀分散到整个收容空间内，使得收容空间内和包括在收容空间内的电路板的温度趋向均匀分布，达到了温度均衡的作用，提高收容空间内第一测量电路205的稳定性；均温罩102还能阻挡大部分周围环境的热气流和热辐射直接传递到电路板101的收容空间内，进一步提高了收容空间内的温度稳定性，使得收容空间内的第一测量电路205能够稳定工作；均温罩102还将来自电路板101、电路板103和周围环境的热量再次通过辐射和对流的方式向周围环境传递，达到给电路板101和电路板103散热的作用，避免电路板101和电路板103的热量积累，提高第一测量电路205和第二测量电路209周围温度的稳定性。

而在电路板103上的第二测量电路209功耗变化时，第二测量电路209的发热也跟着变化，这种热量变化耦合到均温罩上。一方面，由于均温罩102有一定的热容，能够吸收一部分热量变化，避免第二测量电路209和均温罩的温度快速地升高或降低；另一方面，由于均温罩102导热性能很好，可以迅速将热量均匀分散到均温罩的各个部位，并通过辐射和对流的方式向周围环境传递，最终使得第二测量电路209的温度趋向于环境温度的方向变化。又由于均温罩均匀分散热量的作用，虽然第二测量电路209的温度变化最终会导致电路板101的温度变化，但是这种变化是均匀分布的，不会使温度分布的梯度变化。因此不会对收容空间内的第一测量电路205产生影响。

本发明的有效果在于：

将电路中功耗随工作状态变化很大的电路跟容易受到温度分布变化影响的电路分离开，避免这两种电路产生直接的热耦合。从而提高容易受到温度分布变化影响的电路的稳定性。

将容易受到温度分布变化影响的电路放置在均温罩和电路板形成的该收容空间内，通过均温罩均匀分配热量使得这部分电路所在电路板的温度分布趋于均匀；通过均温罩阻挡外部电路热辐射和热气流，使这部分电路所在电路板的温度不易被外界干扰；通过均温罩的散热作用，使得这部分电路所在的电路板温度趋于稳定。最终提高这部分电路的稳定度。

将功耗随工作状态变化很大的电路所在的电路板安装在该均温罩上，通过均温罩的散热作用，使得这部分电路所在的电路板温度趋于稳定；通过均温罩的热容吸收部分电路的热量变化，避免这部分电路温度的快速变化；通过均温罩均匀分配热量消除这部分电路产生的温度变化对该收容空间内温度分布的影响，提高收容空间内对温度分布敏感电路的稳定性；

均温罩还能起到电磁屏蔽的作用，阻挡外部电磁干扰对该收容空间内的敏感电路的影响，提高收容空间内敏感电路的稳定度。

均温罩使用该挂钩辅助均温罩的固定，只需要一颗螺丝就可以完全固定住均温罩。节省了螺丝，简化了安装过程，降低了成本。

以上实施例，只是本发明优选的具体实施方式，所属领域的技术人员在本发明的技术方案内进行的通常变化、更改或者替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板散热装置，其特征在于，所述的电路板散热装置包括：

均温罩，固定于一第一电路板上；

所述的均温罩包括：一顶壁和多个侧壁；

所述顶壁、所述多个侧壁与所述第一电路板围成一个收容空间；

第二电路板，固定于所述的均温罩的外部；

其中，所述的第一电路板及所述的第二电路板的所产生的热量通过所述的均温罩散发。

2.如权利要求1所述的电路板散热装置，其特征在于，所述的均温罩上设置有第一安装孔，用第一连接件穿过所述第一安装孔将所述均温罩固定于所述的第一电路板上。

3.如权利要求1所述的电路板散热装置，其特征在于，所述的均温罩的侧壁上设置有卡槽，所述的第一电路板上通过所述卡槽卡接于所述的均温罩。

4.如权利要求1所述的电路板散热装置，其特征在于，所述的顶壁上设置有一开口。

5.如权利要求1所述的电路板散热装置，其特征在于，所述的顶壁上设置有第二安装孔和多个突起，所述第二电路板卡于所述多个突出之间，用第二连接件穿过所述第二安装孔将所述第二电路板固定于所述均温罩上。

6.一种电路板散热方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供一均温罩，固定于一第一电路板上；

所述的均温罩包括：一顶壁和多个侧壁；

将所述顶壁、所述多个侧壁与所述第一电路板围成一个收容空间；

将一第二电路板固定于所述的均温罩的外部；

其中，所述的第一电路板及所述的第二电路板的所产生的热量通过所述的均温罩散发。

7.如权利要求6所述的电路板散热方法，其特征在于，在所述的均温罩上设置第一安装孔，用第一连接件穿过所述第一安装孔以使得所述均温罩固定于所述的第一电路板上。

8.如权利要求6所述的电路板散热方法，其特征在于，在所述的均温罩的侧壁上设置有卡槽，所述的第一电路板上通过所述卡槽卡接于所述的均温罩。

9.如权利要求6所述的电路板散热方法，其特征在于，所述的顶壁上设置有一开口。

10.如权利要求6所述的电路板散热方法，其特征在于，在所述的顶壁上设置有第二安装孔和多个突起，所述第二电路板卡于所述多个突出之间，用第二连接件穿过所述第二安装孔以使得所述第二电路板固定于所述均温罩上。