CN102548341A - 散热壳体结构 - Google Patents

Abstract

一种散热壳体结构，适于一电子装置。散热壳体结构包括一以绝缘材料所制成的本体以及一导热件，本体具有一内侧面及一外侧面，导热件被包覆于本体内，并且埋置于内侧面与外侧面之间。当电子装置产生热能时，热能首先经由内侧面传递至导热件，此导热件可以快速将热能均匀散布，最后，位于导热件中的热能再经由外侧面而均匀逸散。此种散热壳体结构可有效将热能均匀散布于壳体表面，并且与外界进行热交换。

Description

散热壳体结构

技术领域

本发明涉及一种散热壳体结构，特别是一种具有导热件埋置于本体内的散热壳体结构。

背景技术

电源转接器(adapter)与电源供应器(power supply)为各式电器设备或信息产品运作时不可或缺的电子装置。众所均知的是，这些电子装置在其内部的电路板上均具有许多电子组件，包括高发热组件(例如变压器、金属氧化半导体场效晶体管、二极管、电感等)以及低发热组件(例如电容器或电阻器)。当电子装置运作时，上述这些电子组件会分别产生功率不等的热量，倘若这些热量无法有效地被移至外界或作一适当转移，则过多的热量将逐渐累积，而使得电子装置内部的电子组件故障，进而引起电子装置失去运作功能。

承以电源转接器为例，其可将外部电源整流、转换后提供电力于电器设备，例如可携式计算机，直接使用或供其充电电池进行充电。然而，随着集成电路的积集化，电源转接器的体积亦同步缩小，伴随而生的是其体积缩小所衍生的散热问题愈形严重。

举例而言，当电源转接器内部的电路板上的高发热组件，由于工作而发热，进而引起功率密度过于集中时，传统的电源转接器由塑料材质的上下壳体所组合，不仅不易传导出热量，使得热量无法被有效逸散，更容易造成外部壳体局部温度过高的问题。对使用者而言，很可能会因壳体外表面的局部高温而造成烫伤，引起安全上的疑虑。其次，传统的电源转接器其壳体多存在有单点温度过高的问题，使用者在操作或触摸电源转接器时，人员在温度的感觉上会更加强烈，如此将造成使用者于操作上的不适感。

因此，现有技术电子装置若要解决以上温度造成人体的不舒适感，则会在壳体内侧贴附或喷涂导热物质(例如：铝箔、铜箔、氮化硼等)，以降低壳体温度。但是，此种改善效果有限，而且需要考虑到导热物质与电子装置的绝缘。另外，此种工艺也相当繁复，在无形中造成人力成本的增加。

因此，如何提供一种可将电子装置工作时所产生的热能，快速均匀散逸的散热壳体结构，实为相关技术领域工作者目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种散热壳体结构，以解决现有技术电子装置内部的发热组件因热源过度集中，进而造成电子装置壳体的局部高温的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种散热壳体结构，适用于一电子装置，其中电子装置具有一电路板，且电路板上设置有多个电子零组件，包含高发热组件和低发热组件。

本发明的散热壳体结构包括一本体以及一导热件，其中本体以绝缘材料所制成，导热件的材料，其导热系数高于本体的材料的导热系数。本体内部具有一容置空间。电路板装设于容置空间中，本体具有相对的一内侧面及一外侧面，内侧面邻近于电路板设置。导热件被包覆于本体内，且导热件埋置于内侧面与外侧面之间。电路板上的电子零组件所产生的热能经由内侧面传递至导热件，热能被传导并均匀地散布至导热件中，之后位于导热件中的热能再经由外侧面均匀逸散。

本发明的技术效果在于：该散热壳体结构采用导热件埋置在绝缘本体中一起射出成型，并且藉由在本体各侧壁的内侧面与外侧面之间埋置导热件，使得电子装置的热能可藉由导热件先均匀散布至壳体的各侧壁，然后再将热能透过壳体外侧面散逸，以达到均匀散热的效果。

本发明的另一功效在于，该散热壳体结构本身即具绝缘效果，在无须额外加设绝缘构件的前提下，即可达到防止电子装置于耐压测试(Hi-Pot test)时失败的效用，并且同时减少绝缘构件的使用，有效节省制作成本。

本发明的又一功效在于，该散热壳体结构的导热件埋置在本体中一起射出成型，藉此可有效增加电子装置的壳体强度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的散热壳体结构的分解示意图；

图2为根据本发明第一实施例的散热壳体结构的剖面侧视图；

图3为根据本发明实施例的上壳体的热传导路径的示意图；

图4为根据本发明第二实施例的散热壳体结构的分解示意图；

图5为根据本发明第二实施例的散热壳体结构的剖面侧视图；

图6A为根据本发明实施例的散热壳体结构的立体示意图；

图6B为根据图6A的散热壳体结构内埋置有0.5毫米厚度的导热件的温度变化数据图；

图7为根据本发明第三实施例的散热壳体结构的剖面侧视图。

其中，附图标记

10    电路板

12    内侧面

13    孔洞

14    外侧面

15    电性传导件

20    输入组件

30    输出组件

40    容置空间

110   上壳体

120   下壳体

130   导热件

140   屏蔽罩

150   绝缘构件

601   上侧壁

602   下侧壁

603   左侧壁

604   右侧壁

605   输入侧壁

606   输出侧壁

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1与图2分别为根据本发明第一实施例的散热壳体结构的分解示意图与剖面侧视图。根据本发明实施例的散热壳体结构可适用于一电子装置，并且利用本发明的散热壳体结构取代一般电子装置的塑料壳体，以使该电子装置的壳体温度得以均匀散布，以避免局部温度过高的情况产生。

其中，电子装置的种类并非用以限定本发明的发明范围，举例而言，电子装置可以是电源转接器(adapter)、电源供应器(power supply)或变压器(transformer)等，均可用以实现本发明的功效。以下的详细说明，以应用于电源转接器的散热壳体结构，作为本发明一较佳实施例的说明，但并非用以限制本发明。

请参阅图1，本发明的散热壳体结构适用于一电子装置，此一电子装置包括有一电路板10、一输入组件20(或称一次侧端)与一输出组件30(或称二次侧端)。于本发明的第一实施例中，输入组件20可以是插头、插座与电源线等其中之一，输出组件30则根据输入组件20也可变化地选自插头、插座与电源线等其中之一。为便于说明，以下实施例以插座为输入组件20(意即插座可外接一电源线插头而输入市电)，且电源线为输出组件30(意即透过电源线可电性连接至一电子设备，例如可携式计算机)以说明本案技术。

电路板10上电性设置有多个电子零组件，电子零组件包含高发热组件和低发热组件(图中未示)，其可以是变压器(transformer)、金属氧化半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、二极管(diode)、电容器(capacitor)、电阻器(resistor)或电感(inductor)等其它被动组件，并不以此为限。当电路板10透过输入组件20供电时，电路板10上的电子零组件开始工作而产生热能。

请一并参阅图1、图2与图6A，根据本发明第一实施例的散热壳体结构具有一以低导热系数的绝缘材料制成的本体，该绝缘材料可以是但不限于塑料材质。本体具有上侧壁601、下侧壁602、左侧壁603、右侧壁604、连接输入组件20的输入侧壁605以及连接输出组件30的输出侧壁606，并且该本体为一中空壳体，其可拆解为一上壳体110与一下壳体120。当上壳体110与下壳体120组合在一起时，本体的内部即形成一容置空间40，电路板10即可装设于容置空间40内，而完全地被本体所罩覆。上壳体110与下壳体120各自具有一内侧面12与一外侧面14，其中内侧面12定义为本体中朝向且邻近于电路板10的一侧面，而外侧面14则定义为本体上相对于内侧面12且与外界环境接触的另一侧面。

导热件130以高于本体的导热系数的材料所制成，且导热件130被埋置且包覆在本体的上壳体110与下壳体120中，其形状约略与上壳体110和下壳体120一致。其中，导热件130可以射出成型(injection molding)方式埋置于上壳体110与下壳体120中，抑或是透过额外的工艺步骤粘合于上壳体110与下壳体120之中。详细而言，请一并参阅图2，导热件130被夹置在本体各侧壁的内侧面12与外侧面14之间。因此，根据本发明提出的散热壳体结构，由于导热件130埋置于本体中，并且可藉由射出成型的方式形成在本体各侧壁的内侧面12与外侧面14之间，因此，本发明提出的散热壳体结构，同时具有可用以增加电子装置壳体强度的效用。

当电路板10上的电子零组件工作而产生热能时，该些热能即可先经由内侧面12传递至导热件130，再藉由导热件130的高导热特性(或称高热传导速率)将热能快速传导并均匀散布于导热件130中，最后，并以最大散热面积将该些位于导热件130中的热能经由外侧面14而逸散至外界，藉此有效达到散热壳体结构均匀散热及均温电子装置的目的。其中，为实现本发明的目的，导热件130的材质较佳地可选自但不限于金属(例如铝或铜)、陶瓷或是石墨等具有高导热系数的材料。此外，为实现本发明的目的，导热件130的形状可以是但不限于片状、波浪状或其它不规则形状，以有效提高导热件130的散热面积。

图3为根据本发明实施例的上壳体，其热传导路径的示意图。其中，该热传导路径也可适用于下壳体120，图3以上壳体110作为一举例说明，并不以此为限。

由图中可见，电路板10上的电子零组件因工作而产生的热能会先传递至内侧面12，由于内侧面12相对于导热件130为低导热系数的材质，因此，不论是高发热组件或低发热组件工作所产生的热能，均会先朝向一第一方向(例如往垂直面的z轴方向)缓慢传递至内侧面12；至于当热能自内侧面12被传导到具高导热系数的导热件130时，热能会迅速沿着导热件130的导热面积而朝向第二方向均匀散布(例如往水平面的x轴与y轴方向)，并且透过导热件130的大导热面积及高热传导速率，让热能快速均匀散布，达到初步局部降温及均温的效果；最后，当热能续自导热件130传递至外侧面14时，由于外侧面14相对于导热件130也属低导热系数的材质，故热能缓慢朝向一第三方向传递(例如往垂直面的z轴方向)至外侧面14，让热能在导热件130内更平均地分散。于此，值得注意的是，本发明利用热传导速率的非等向性(致使热能传导的第一方向相同或不相同于第三方向，唯二者均需不同于第二方向)，以利热能在导热件130中时能够被快速且均匀地散布，以实现本发明可达到散热且均温电子装置的功效，并且解决现有技术因功率密度过高、热源过度集中所造成的电子组件损坏及局部过热让使用者产生不适等问题。

其次，为实现防止电子零组件的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)的目的，如图1与图2所示的本发明第一实施例的散热壳体结构，本体中还可包含有至少一屏蔽罩(shielding cover)140与一绝缘构件150，设置于容置空间40内，但不以此为限。其中，屏蔽罩140为金属材质，并且罩覆住电路板10的电子零组件。绝缘构件150则配置于电路板10与屏蔽罩140之间，以更有效绝缘电路板10上的电子零组件。藉此，根据本发明第一实施例的散热壳体结构，不仅可用以有效均温电子装置，还可透过屏蔽罩140与绝缘构件150达到电子零组件的电磁防护作用。

图4与图5分别为根据本发明第二实施例的散热壳体结构的分解示意图与剖面侧视图。根据本发明第二实施例的散热壳体结构，也可适用于具有电路板10、输入组件20与输出组件30的电子装置，其包括有上壳体110与下壳体120组成的本体、以及导热片130。其中，导热片130同样是被埋置且包覆在本体的上壳体110与下壳体120中，并且被夹置于内侧面12与外侧面14之间。

与本发明的第一实施例不同的是，根据本发明第二实施例的散热壳体结构，其内侧面12上可开设有至少一孔洞13，以暴露出部分的导热件130。于此，电路板10上的接地端(ground)与导热件130即可藉由孔洞13中穿设的电性传导件15，例如导线、导电泡棉，而相互电性导接。是以，根据本发明的第二实施例，散热壳体结构无须配置有屏蔽罩140，因其藉由导热件130当作电子零组件的屏蔽，也可实现防止电子零组件的电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)的功效。

除此之外，如图5所示，由于内侧面12本身即为绝缘材料，例如为塑料，但并不以此为限。因此，根据本发明第二实施例的散热壳体结构，还可在无需额外加设绝缘构件或绝缘片的前提下，透过内侧面12本身的绝缘作用，避免电子装置一次侧与二次侧之间电路导通，以藉此进一步缩小电子装置的体积，并且兼具防止电子装置于耐压测试(Hi-Pot test)时失败的效用。

其次，承前所述的本发明的第一实施例与第二实施例，均可透过图6A埋置导热件130的方式达到更佳的热能逸散效率。详细而言，如图6A所示，散热壳体结构的本体具有多个相连接的侧壁(包括上侧壁601、下侧壁602、左侧壁603、右侧壁604、输入侧壁605与输出侧壁606)，以构成内部的容置空间40，电路板10即可装设于容置空间40内完全被该些侧壁罩覆。其中，每一侧壁均具有如前所述的一面向电路板10的内侧面12与相对于内侧面12的外侧面14。于此，导热件130被包覆于每一侧壁内，也就是说，本体各侧壁(上侧壁601、下侧壁602、左侧壁603、右侧壁604、输入侧壁605以及输出侧壁606)的内侧面12与外侧面14之间均埋置有导热件130。在此情况下，导热件130完全罩覆在电路板10的周围。因此，本发明提出的散热壳体结构具有至少六面环绕于电路板10周围的导热件130，以增加散热面积，并藉此达到比现有技术更佳的热能逸散效率。

图6B为根据图6A的散热壳体结构内埋置有0.5mm导热件的温度变化数据图。由图中可见，用于同一电子装置时，本体内埋置有导热件130的散热壳体结构其各侧壁的温度变化，相较本体内未埋置有导热件130的壳体(意即现有的电子装置在其内部额外加设散热片)，其温度变化较不剧烈且趋为平缓，也就是说，埋置有导热件130的散热壳体可以达到均温电子装置的效果。其次，具有本发明提出的散热壳体结构的电子装置，其壳温最热点也可被下降约8.8℃。

除此之外，散热壳体结构内埋置的导热件130数量也非用以限定本发明的范围，其可选自单层、多层抑或是具有不同导热系数的复合材料所组成。举例而言，图7为根据本发明第三实施例的散热壳体结构的剖面侧视图。多个导热件130被叠置于本体的内侧面12与外侧面14之间，以增加有效导热面积，并提高电子装置的均温效率。

因此，综上所述，本发明提出的散热壳体结构，不仅可藉由埋置于本体中的导热件达到均温电子装置壳温的效果，还可于本体的内侧面开设孔洞，藉由埋设其中的导热件当作电子零组件的屏蔽罩，进一步地防治电子零组件的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)。并且，本发明的散热壳体结构兼具绝缘效果，可无需额外加设绝缘构件，即达到防止电子装置于耐压测试(Hi-Pottest)时失败的效用。

其次，根据本发明提出的散热壳体结构，藉由配置完全包覆于电路板周围的导热件，抑或是增设一个以上的导热件，以提高均匀散布电子装置热能的效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种散热壳体结构，适于一电子装置，该电子装置具有一电路板，且该电路板上电性设置有多个电子零组件，其特征在于，该散热壳体结构包括：

一本体，以一绝缘材料所制成，该本体内部具有一容置空间，用以装设该电路板，该本体具有相对的一内侧面及一外侧面，而该内侧面邻近于该电路板设置；以及

一导热件，被包覆于该本体内，且以高于该本体的导热系数的材料所制成，该导热件埋置于该内侧面与该外侧面之间；

其中，该些电子零组件所产生的一热能经由该内侧面传递至该导热件，接着该热能被传导并散布至该导热件中，之后位于该导热件中的该热能再传递至该外侧面逸散。

2.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该热能以一第一方向自该内侧面朝向该导热件传递，而当该热能传递至该导热件时，该热能朝向一第二方向传导并散布于该导热件中，当该热能自该导热件传递至该外侧面时，该热能朝向一第三方向传递，其中该第一方向与该第三方向均不同于该第二方向。

3.如权利要求2所述的散热壳体结构，其特征在于，该热能藉由该内侧面至该导热件、该导热件中与该导热件至该外侧面之间热传导速率的非等向性，以均温该本体的该外侧面。

4.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该导热件以埋入射出成型方式夹置于该本体的该内侧面与该外侧面之间。

5.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该本体包括一上壳体与一下壳体，该导热件以与该上壳体及该下壳体一致的形状埋置于该本体的该内侧面与该外侧面之间。

6.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该导热件的材质为金属、陶瓷、石墨或是其它具有高导热系数的材料。

7.如权利要求6所述的散热壳体结构，其特征在于，该导热件的材质为铝或铜。

8.如权利要求7所述的散热壳体结构，其特征在于，该内侧面还开设有至少一孔洞，该导热件藉由该孔洞电性连接至该电路板。

9.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该本体的材质为塑料或是其它具有低导热系数的材料。

10.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该本体还具有一屏蔽罩，设置于该容置空间内，且该屏蔽罩罩覆住该电路板的该些电子零组件。

11.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该本体还具有一绝缘构件，设置于该容置空间内，且该绝缘构件配置于该电路板与该内侧面之间。

12.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该本体具有多个相连接的侧壁，并构成该容置空间，该内侧面与该外侧面为该些侧壁的相对二侧面，该些侧壁罩覆住该电路板的周围，且该导热件被全面包覆于该些侧壁内，并埋置于该内侧面与该外侧面之间，以增加散热面积。

13.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该导热件的形状为片状、波浪状或其它不规则形状。

14.如权利要求1所述的散热壳体结构，其特征在于，该导热件可包括单层、多层或具有不同导热系数的复合材料。

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