CN103037668A - 阻隔器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻隔器件。本发明提供了一种用于保护电子电路免受空气流的影响的设备（10），所述设备（10）包括基部（12），其中，所述基部（12）包括用于覆盖所述电子电路的至少一部分的覆盖装置，所述设备进一步包括用于引导所述电子电路周围的空气流的引导装置。

Description

阻隔器件

技术领域

本发明涉及一种阻隔器件，尤其涉及一种用于保护电子部件免受空气的影响并且用于引导空气流的机械阻隔器件。

背景技术

电子部件在使用期间耗散一些热量是正常的。然而，过多的热量可能会损坏电子部件或包含电子部件的器件。因此，重要的是控制电子部件所产生的热量并且提供足够的冷却以确保这些部件的可靠和安全的工作。

通常使用空气来冷却电子部件。例如，容纳电子部件的器件盒或箱可以包括诸如风扇的空气冷却器件。它们还可包括诸如管道或挡板的机械特征以使得能够实现和增强电子部件周围的空气流动。这控制了电子部件的温度，因为热量被空气对流从而被带走。

然而，如果不被正确地管理，利用空气分配冷却电子部件可能会导致问题。例如，空气可能被灰尘污染。产品可能安装在被细灰尘严重污染的环境中，比如造纸、纺织或陶瓷工厂中。沉积在被暴露的电子部件和印刷电路板（PCB）上的这样的灰尘可能干扰这些部件和PCB的正常工作。这尤其可能导致高电势区域之间的电隔离的降低，并由此可能造成严重的安全风险。

此外，用来冷却电子部件的空气可能会被腐蚀性的或者在其它方面对电子部件和PCB有害的气体所污染。如果在存在这种腐蚀性气体的被污染的环境中使用产品，并且如果利用风扇或其它装置使空气吹过电子件来对其进行冷却，则腐蚀性气体污染将被抽吸到产品中和电子部件上方。存在较多空气流动的区域将被暴露于较大水平的这种污染。因此，具有高密度的电气部件并由此需要显著冷却的区域可能被暴露于显著量的腐蚀性气体，这会损害它们的工作，从而使得它们效率较低并且潜在地产生安全风险。

一种用于保护电子部件和PCB免受冷却空气中的诸如灰尘污染和腐蚀性气体的污染物的影响的已知方法被称为保形涂层。该方法涉及将涂层直接施加于电子线路以保护电子线路不被空气中的灰尘、气体、化学物质或潮湿影响其性能。保形涂层还可用于保护电子线路免受可造成电子件损坏或甚至完全失效的高温。可以通过用例如可以为溶剂型丙烯酸酯的适当材料浸渍、喷涂或刷涂电子电路来制作保形涂层。可以选择性地保形或涂覆器件内的电子线路的特定区域，例如在更可能暴露于受污染的空气的区和/或更可能存在温度极值的区中。

将保形涂层用于电子线路不总是实用的。此外，保形涂层的处理增加了制造成本以及生产待用在利用空气冷却的器件中的电子电路所花费的时间。

没有已知方法以高效、可靠和节省成本的方式提供对电子线路的可靠保护使之免受冷却空气内的潜在污染物的影响。

发明内容

在此阐述本发明的多个方面。

根据一个方面，提供了一种用于保护电子电路免受空气流的影响的设备，所述设备包括基部，其中，所述基部包括用于覆盖电子电路的至少一部分的覆盖装置，所述设备进一步包括用于引导电子电路周围的空气流的引导装置。引导装置可以是壁、壳体、挡板、鳍状物、管道或任何其它适合的结构。所述设备还可包括用于将该电路中的一个电子部件相对于另一个部件定位的定位装置。所述设备可包括开口，以允许诸如热沉的冷却器件通过所述开口显现。

根据另一方面，提供了一种组件，所述组件包括用于保护电子电路免受空气流的影响的设备，所述设备包括基部，其中，所述基部包括用于覆盖电子电路的至少一部分的覆盖装置，所述设备进一步包括用于引导电子电路周围的空气流的引导装置，所述组件进一步包括电子部件。所述设备内的覆盖装置覆盖所述电子部件的至少一部分。可以在印刷电路板（PCB）上提供所述电子部件。

根据另一方面，提供了一种保护电子电路免受空气流的影响的方法，所述方法包括机械地覆盖电子电路的至少一部分并引导电子电路周围的空气流，其中，所述覆盖步骤和引导步骤二者都由包括用于覆盖电子电路的至少一部分的覆盖装置和用于引导电子电路周围的空气流的引导装置的设备来执行。

由于所述设备能够覆盖电子电路的一部分，因此所述设备能够保护电子电路免受在用来冷却电路的空气中发现的污染。这包括诸如灰尘的物理污染和诸如空气中的腐蚀性气体的化学污染。所述设备也可以通过帮助引导空气来增强对电路的保护。也即是说，它能够根据其部件的敏感度以及使用期间对于电路的冷却需要来使空气流朝向或远离电路的所选择的部分偏转。它通过帮助将部件在电路内相对于彼此定位而可能甚至更加有用。

由于所述设备能够包括开口以允许诸如热沉的冷却器件通过开口显现，能够使这些冷却器件暴露于冷却空气而不使对应的电子部件直接暴露于空气。因此，所述设备允许电路内的需要冷却的敏感电子部件在不被污染的情况下被冷却。

附图说明

现在将关于附图描述实施例和示例，其中：

图1示出了机械阻隔器件；

图2示出了结合电子线路使用的图1的机械阻隔器件。

具体实施方式

概括地说，提供了一种用于保护电子线路免受被潜在污染的空气的影响的设备。除了提供所述保护之外，所述设备还能够操纵该线路周围的空气流动并且/或者能够提供诸如热沉的冷却器件和电子线路的定位或之间的机械连接。

所述设备一般包括能够配合在要被保护的电子部件周围、上方和/或之间的器件。阻隔件的物理构造被选择为担当机械屏蔽件，其保护所选择的电子部件例如电子PCB组件上的敏感区域，以确保空气内的物理污染物如灰尘颗粒不能沉积在这些区域上。这减小了它们由于物理（灰尘）污染而电气失效的机会。

机械阻隔器件还提供对电子线路的保护使之免受冷却空气的化学污染。这通过机械阻隔器件的物理构造来实现，机械阻隔器件被设计和制造为担当阻塞物并由此防止被污染的空气直接吹到敏感电子部件上方。例如，其能够被布置为防止被污染的空气直接吹到PCB的表面和其上的敏感部件上方，从而最小化潜在的腐蚀损坏。

机械阻隔器件允许电子电路由空气冷却，同时保护该电路免受物理和化学污染这二者。其可通过如下方式实现这一点：在选择位置处包括间隙或空气孔（如果这些位置处的部件不对污染特别敏感），以允许空气直接接触这些位置。可替选地或者另外地，可包括开口以允许诸如热沉的冷却器件通过所述开口伸出，其中，这些冷却器件从需要冷却但是对污染潜在地敏感的电子部件延伸。冷却器件被空气冷却，而不是直接冷却一个或多个敏感电子部件。因此，为了在工作期间冷却电部件但同时不对电路造成物理或化学污染，空气仍能够在电子线路的区域周围流动或流过电子线路的区域，或者流动至连接到其的冷却器件。

机械阻隔器件可包括提供电路部件之间的电隔离和/或热隔离的壁。机械阻隔器件还可包括孔或凹进部，部件能够配合到孔或凹进部中或通过孔或凹进部。机械阻隔器件由此能够担当这些部件的定位装置，并且能够将它们机械地链接到诸如PCB的其它特征。

详细描述

图1示出了机械阻隔器件的示例。器件10由诸如耐热塑料的适当材料模制而成。其可以由防火聚碳酸酯或者由类似树脂形成。其包括基部12、基本上垂直于基部12向上延伸的多个壁14、基部12中的多个开口16、以及也基本上垂直于基部12向上延伸并且包括切去部20的壳体18。

可以关于图2更好地理解器件10的工作。如此处所示，器件10能够配合在电子部件上方，所述电子部件电连接至另一个和/或连接至更多的一个PCB 22。如下面进一步讨论的，能够选择器件10的准确物理特征来与大范围的不同电子电路相结合地工作。

在此处图1和图2中所描绘的示例中，将器件10与基本上以直角连接在一起的两个PCB 22相结合使用。第一多个电部件24设置在第一PCB22a上，其中，这些部件24中的一些具有连接到它们的相应热交换器或热沉28。如图2所示，热沉28从水平PCB 22a基本上向上延伸。第二电部件或多个部件26设置在第二PCB 22b上，也具有连接到其的一个或多个热沉28，从基本上竖直的PCB 22b向外延伸。

因此，在这种情况下，器件10的基部中的开口16使得第一多个部件24和/或它们连接到的热沉28能够从第一PCB 22a基本上竖直地向上突出。这些部件24和/或热沉28通过器件10的基部12并且在基部12的上方突出，器件10不对它们造成任何物理妨碍。类似地，从器件10的基部12基本上竖直向上突出的壳体18能够允许一个或多个第二部件26或者连接到其的一个或多个热沉28向外突出，而不造成任何物理妨碍或限制。

图2所示的热沉28的工作对本领域的读者来讲是显而易见的。热沉28的功能是传导热量以使其离开其连接到的电气部件并进入热沉28。鳍状物或者其它间隔开的突出部从热沉28的主体延伸，其中，这些鳍状物之间的间隙使得空气能够流过其。这携带热量离开热沉28，从而冷却其连接到的电气部件。因此，如果在电路内存在需要被保护以免受污染而且需要在工作期间被冷却的敏感电气部件，则可以将热沉28连接到该部件。热量阻塞敏感电气部件接触空气，并且此处所述的器件10能够被设计为包括容纳热沉28的开口或凹进部。热沉28能够通过该器件伸出并且能够由空气正常地冷却，而没有污染下面的敏感电气部件的风险。

器件10能够帮助将一个或多个热沉28相对于彼此或者相对于要被冷却的电气部件而定位。例如，图1中的器件10的壁14中的一个包括沿着壁14的面限定通道21的加厚部，其中，这些通道21在尺寸和形状上对应于各个热沉28。这帮助定位热沉28并且将它们相对于彼此并且相对于正被冷却和保护的电路保持在正确的物理位置。

除了上述开口16之外，器件10的基部12还在第一PCB 22a的一部分上方形成基本上连续的覆盖件。因此，其充当空气与第一PCB 22a的该部分之间的机械阻隔件。类似地，除了使得电子部件26和/或热沉28能够通过其突出的切去部20之外，壳体18还在第二PCB 22b的一部分上方形成基本上连续的覆盖件。这意味着器件10保护PCB 22的这些区域免受由在电路上方通过的冷却空气中的灰尘或其它颗粒引起的物理污染，并且还免受可能存在于该空气中的可潜在地产生损害的任何化学污染物或潮湿。但是它仍然允许电路借助物理地连接至电路并暴露于冷却空气的热沉或其它适当冷却器件而被冷却。能够将该器件特定地设计和制造为使得需要冷却的任何部件能够具有附着到其的冷却器件，而在工作期间不耗散足以需要冷却的能量的其它部件由器件10简单地覆盖，并由此被保护免受冷却空气中的污染物的影响。

在图1和图2所示的实施例中，器件10的第一壁14位于附着有相应热沉28的两排平行的电气部件24之间。第二壁14位于第二排部件24和热沉28之后。壁14因此担当部件24的保护阻隔件，阻塞空气在这两排部件之间的流动。除了提供物理和热阻隔之外，壁14还能够担当电气间隙阻隔件。它们提供处于高电势的部件之间的电气阻隔，从而提高电路的可靠性。

在实践中，器件10可以在电气部件24、26和/或热沉28连接到PCB22之前放置在PCB 22上或上方。器件10自身可以通过滑入配合、通过PCB 22上的突出与器件10上的凹进部之间的互作用或者通过任何其它适合的手段机械地连接至PCB 22。可替选地，器件10可以简单地放置在PCB 22上或上方，并且电气部件24、26或热沉28通过器件10与PCB 22的物理连接将器件10固定就位。

图1所示的器件10适合于图2所示的电气部件和热沉的特定构造。然而，器件10可以被设计和制造为与电气部件、冷却器件和PCB的任何组合相结合地工作。器件10的设计考虑可以包括：

●提供对敏感电气部件的保护使之免受灰尘污染或其它物理污染；

●提供对敏感电气部件的保护使之免受腐蚀性气体或其它化学污染或免受潮湿；

●提供高电势的部件之间的电气间隙阻隔；

●提供用于控制一些或所有电气部件周围的冷却空气的分配的管道；

●将电气部件和/或热交换器件相对于彼此和/或相对于PCB定位；

●覆盖对污染敏感且不需要冷却的电气部件；

●允许对污染敏感但是需要冷却的电气部件连接到冷却器件；以及

●提供热交换器件之间和/或电气部件之间的热阻隔。

可以通过诸如壁、鳍状物、挡板、通道、管道或其它阻隔件的结构来提供管道以防止或偏转特定电气部件周围或上方的空气流动。这些结构还能够引导空气流以便将冷却聚集在使用期间变得特别热的电路区域上。此外或可替选地，该器件可以包括提供通风口、孔或切去部以特定地使得能够实现某些电气部件上或周围的空气流动。

该器件的物理构造可以被定尺寸和成形为与要保护的电气部件舒适地配合，而不改变或有损它们的定位或相对定位，并且不影响它们的电气工作。如上所述，器件10还可包括使得电气部件能够经由器件10连接到彼此、连接到冷却器件和/或连接到PCB的开口。其还可包括用于引导电气部件的或热交换器件的定位和分开的通道或其它引导装置。

可以设计和制造适合于任何电气部件或电路的机械阻隔器件10。单个机械阻隔器件10可适合于与多种不同类型的电气部件或不同的电路布置一起使用。当设计器件10时，应当考虑空气流动和温度控制的效果。在设计器件10的物理构造之前，常常必须考虑将电路放置于的特定位置或位置，包括打算用于冷却电路的任何风扇或空气冷却器件的相对位置。还应当考虑各个电气部件的敏感度，以决定哪些部件或部件区应当被保护，以及考虑器件10应当在何处（如果有的话）提供电气间隙阻隔或热阻隔。另外，应该考虑是否应将任何热沉或其它冷却器件与电气部件一起使用以及是否期望或必须利用该器件内的适合的开口、壁、通道、壳体或突出部引导或支持这些器件（或者任何所述电气部件本身）。如果可能，还有用的是，在决定电路的哪些部分要利用器件10加以保护之前，考虑要将电路放置于的环境以评估将被用来冷却电路的冷却空气内的物理和/或化学污染的潜在程度。

存在用来预测电路上的空气流动和温度控制的效果的已知方法。例如，由‘Mentor Graphics’发布的

是强大的3D计算流体动力学（CFD）软件，其预测从部件和板直至完整系统的电子设备中或周围的空气流和热传递。可以使用该软件或者类似的软件来执行用于电子冷却的热分析，该热分析能够用在机械阻隔器件10的设计中。

可以通过利用注入模制或压缩模制工具进行模制来制造机械阻隔器件10。可以将器件10创建为单个一体结构。可替选地，可以分别制造该器件的各个部分如基部部分、壁和壳体并且将它们以适当的方式配合到一起以在特定的时间与期望的电路一起使用。

使用机械阻隔器件10来保护电气部件与主要依靠直接对电气部件应用化学阻隔的现有技术方法相比具有许多优点。所述器件能够保护电路免受被污染的空气的影响并且同时操纵该空气的流动。因此其能够提供完全的阻隔以在电路上的一些位置处防止空气流动并且能够在其它位置处允许一些空气流动。其还能够冷却自身被物理地覆盖的电气部件所连接到的热交换器或其它冷却器件。因此，其使得能够实现线路的热冷却，但同时提供屏蔽以阻止该空气触及敏感电气部件（并由此危及其工作）。

该器件可保护电气部件免受灰尘污染、包括由空气中的腐蚀性气体造成的化学污染，并且还可保护免受空气中的潮湿的任何负面影响。通过使得能够实现电路的一部分上方或周围的空气流动、或者至少至连接到电路的冷却器件的空气流动，该器件使得能够实现电路的高效热性能，并确保其不会过热。其允许用户持续使用空气冷却，这相对节省成本并且容易对于电路实施冷却方法，即使在被污染的环境中，该空气也不危及电路的工作。

除了污染保护和空气流动操纵之外，该器件还能够提供电路中的适当点处的电隔离。因此，其增强了电路的总体安全性。其还可担当电气部件和/或热沉的机械引导、支撑或定位装置。因此它有助于使得电路在机械上坚固和可靠-再次增强了安全性并且还减小了磨损和撕裂。

尽管在上面已经示出和描述了机械阻隔器件和相关联的电路的特定示例，但是本领域的读者应认识到也已经描述了多个变化。在不脱离此处描述的发明概念的情况下，可以作出更多的变化。如上所述，考虑到这些部件必须被保护的程度、它们的物理特征和位置、以及电路中和周围的流和温度控制的效果，可以将机械阻隔器件特定地设计为与电气部件的任何阵列相结合地工作。

Claims (20)

1.一种用于保护电子电路免受空气流的影响的设备（10），所述设备（10）包括基部（12），其中，所述基部（12）包括用于覆盖所述电子电路的至少一部分的覆盖装置，所述设备进一步包括用于引导所述电子电路周围的空气流的引导装置。

2.如权利要求1所述的设备（10），其中，所述引导装置包括从所述基部（12）突出的至少一个壁（14）。

3.如权利要求2所述的设备（10），其中，所述壁（14）包括用于将第一电子电路部件（24a）相对于第二电子电路部件（24b）定位的定位装置。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述第一电子电路部件（24a）或所述第二电子电路部件（24b）中的至少一个连接到相应热沉（28），并且其中，所述定位装置被布置为将所述热沉（28）与另一热沉（28）或者与其它的相应电子电路部件（24a，24b）分开。

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备（10），进一步包括从所述基部（12）突出的壳体（18），所述壳体（18）用于围绕电子部件（26）和/或热沉（28）的至少一部分。

6.如权利要求5所述的设备（10），其中，所述壳体（18）包括开口（20），以允许所述电子部件（26）或热沉（28）的至少一部分通过所述开口（20）伸出。

7.如任一项前述项权利要求所述的设备（10），其中，所述引导装置包括用于阻塞或偏转空气流的挡板、阻隔件、通道、管道或鳍状物。

8.如任一项前述权利要求所述的设备（10），其中，所述基部（12）包括至少一个开口（16），其中，所述开口（16）被布置为允许电子部件（24）或热沉（28）至少部分地通过所述开口（16）伸出。

9.如权利要求8所述的设备（10），包括用于将第一（24a）和第二（24b）相应电子部件相对于彼此定位的第一和第二开口（16）。

10.如权利要求8所述的设备（10），其中，所述开口（16）被布置为允许电子部件（24）或热沉（28）通过所述开口（16）伸出以便机械地连接到印刷电路板（22）。

11.如任一项前述权利要求所述的设备（10），进一步包括被布置为提供第一和第二电子部件（24）之间的电气间隙阻隔和/或热阻隔的阻隔装置。

12.一种包括如权利要求1至11中任一项所述的设备（10）以及电子部件（24，26）的组件，其中，所述设备（10）内的所述覆盖装置覆盖所述电子部件（24，26）的至少一部分。

13.一种包括如权利要求1至11中任一项所述的设备（10）以及连接到所述设备（10）的印刷电路板（22）的组件，所述印刷电路板（22）的表面上设置有电子部件（24，26），其中，所述设备（10）内的所述覆盖装置覆盖所述电子部件（24，26）的至少一部分。

14.如权利要求13所述的组件，其中，所述设备（10）包括开口（16），并且其中，连接器从所述印刷电路板（22）突出、通过所述开口（16）、以形成所述设备（10）与所述印刷电路板（22）之间的机械连接。

15.如权利要求12至14中任一项所述的组件，其中，所述电子部件（24，26）连接到冷却器件（28）。

16.一种保护电子电路免受空气流的影响的方法，所述方法包括：

机械地覆盖所述电子电路的至少一部分；以及

引导所述电子电路周围的空气流；

其中，所述覆盖步骤和引导步骤二者都由包括用于覆盖所述电子电路的至少一部分的覆盖装置和用于引导所述电子电路周围的空气流的引导装置的设备（10）来执行。

17.如权利要求16所述的保护电子电路免受空气流的影响的方法，其中，执行所述步骤的所述设备（10）是如权利要求1至11中任一项所述的设备（10），或者是如权利要求12至14中任一项所述的组件的一部分。

18.一种设计用于保护电子电路免受空气流的影响的设备（10）的方法，所述方法包括：

选择要被保护以免受空气流的影响的所述电子电路内的电子部件（24）；

确定所述电子电路内的所选择的电子部件（24）的位置；

确定在所述电子电路的工作期间的用于所选择的电子部件（24）的预测温度或目标温度中的至少一个；

确定在所述电子电路的工作期间的空气流对所选择的电子部件（24）的预测冷却效果；

利用所述确定的信息来计算对于机械地覆盖所选择的电子部件（24）以及对于引导所述电子部件周围的空气流以保护其免受所述空气流的影响的任何需要；以及

输出对于所述设备（10）的设计作为所述计算的结果，所述设备（10）包括用于覆盖所述电子电路的至少一部分的覆盖装置和用于引导所述电子电路周围的空气流的引导装置。

19.一种制作用于保护电子电路免受空气流的影响的设备（10）的方法，所述方法包括：

根据权利要求18所述的方法设计所述设备（10），并利用模制工具来制造包括所需要的覆盖装置和引导装置的所述设备（10）。

20.实质上如此处所述或如附图所示的设备、器件、组件或方法。

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