CN103533808A - 用于接线盒印刷电路板的散热装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于接线盒印刷电路板（PCB）的散热/放热装置，其允许新一代智能接线盒PCB被制成双层结构，该结构使散热效果最大化。换言之，本发明提供用于接线盒PCB的散热装置，其中其上安装有IPS半导体装置的PCB通过折叠而被安装成双层结构，以便PCB能够容易地安置在车辆的小空间内，并且形成用于有效散热的吸热和散热路径，其中热量由被安装成双层结构的PCB产生。

Description

用于接线盒印刷电路板的散热装置

技术领域

本发明涉及接线盒印刷电路板（PCB）的散热装置。更具体地，本发明涉及用于接线盒PCB的散热装置，其使得新一代智能接线盒PCB可被制成使散热最大化的双层结构。

背景技术

众所周知，车辆接线盒主要是为需要电的电气和电子设备供应和分配电，同时接线盒还收容和保护其中所安装的接线和装置（例如，保险丝、继电器等等），以及通过快速散热维持工作效率。

当接线盒的继电器、保险丝等受损时，必须更换受损部件。为了解决因频繁更换所造成的问题，以及进一步诊断各个装置部件的故障，已研制出新一代智能接线盒，其通过使用智能功率开关（IPS）半导体装置更换继电器、保险丝等等而能够半永久性地使用。

新一代智能接线盒不仅执行供电和配电，而且还执行对于各个装置部件的故障诊断功能，因此，需要采用大面积印刷电路板（PCB），其中在最优布置中在该印刷电路板（PCB）上可安装有高强度电流（HC）用的IPS半导体装置。然而，因为难于在车辆内有限的小空间中安装大面积PCB，所以该新一代智能接线盒具有显著的局限性。而且，如图7所示，其上安装有IPS半导体装置的大面积PCB 60散热（即，冷却）用的传统技术方法通常采用铝制壳62，PCB 60座接在铝制壳62上。遗憾的是，当在工作过程中装置产生高温时，具有此种构造的IPS半导体装置的散热效果（即，冷却能力）降低。

也就是，传统的铝制壳通过座接大面积PCB而提供保护，同时还通过将大面积PCB的IPS半导体装置所产生的热散布或排放至外部而执行散热和冷却功能。遗憾的是，高强度电流的IPS半导体装置产生的热是非常高的，以至于具有简单结构的传统技术铝制壳无法有效地将在IPS半导体装置工作过程中所产生的高温度的热散布或排放出去。

发明内容

本发明致力于解决上述与传统技术有关的问题，并且提供用于接线盒PCB的散热装置，其中，其上安装有IPS半导体装置的PCB通过折叠被安装成双层结构，以便PCB能够容易地在车辆有限的小空间内安装，并且形成用于将安装成双层结构的PCB所产生的热有效地散发出去的吸热和散热路径。

一方面，本发明提供用于接线盒PCB的散热装置，该散热装置包括：散热和保护金属壳，其上安装有下部PCB；吸热和散热金属板，其沉积于下部PCB之上以便传热；上部PCB，其可被折叠从而与下部PCB导电，该上部PCB安装在吸热和散热金属板上；以及吸热和散热装置，其设置在吸热和散热板的四边侧板和底板上从而自下部PCB吸热和散热。

根据本发明优选实施方式的吸热和散热装置的结构为，吸热和散热金属板的底板上形成有多个上/下槽、左/右槽、以及斜槽，与下部PCB接触以便传热的传热凸部插入到各个槽中从而在不同的期望位置之间可以移动。一个或多个传热凸部可以与任意特定的槽相关联。

优选地，紧固螺旋槽可形成于传热凸部的上表面，可对紧固螺旋槽施用垫片从而允许紧固螺钉插入到紧固螺旋槽中并与之啮合。于是垫片可啮合金属板底板的上表面。

更具体地，滑动突出端可以沿着内壁的下部周边与内壁整体形成。传热凸部的外径表面可包含滑动凹槽，滑动突出端插入到该滑动凹槽中。

另外，沿着金属板的一个或多个侧边可形成有多个散热肋。在优选实施方式中，多个散热肋可以以相同间隔自金属板的一个或多个侧边突出。

此外，装配端可以进一步与金属板的一个或多个角部位置整体形成，其中装配端具有装配孔用于与散热和保护金属壳连接。

优选地，为了提高传热效果，可以向与下部PCB接触的传热凸部的下部涂覆导热脂（thermal grease）。

下文中将讨论本发明的其他方面和优选实施方式。

附图说明

现在将参考附图图示的本发明的示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1和图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于接线盒PCB的散热装置的透视图；

图3是示出如下状态的主体放大的透视图，其中根据本发明示例性实施方式的接线盒PCB散热装置的传热凸部被紧密地装配在下部PCB上；

图4是示出根据本发明示例性实施方式的接线盒PCB散热装置的装配后外观的透视图；

图5是描绘根据本发明示例性实施方式的接线盒PCB散热装置的热量散布流的侧视图；

图6是示出根据本发明安装在散热装置上的接线盒PCB包括可折叠的上部和下部PCB的示意性横截面视图；且

图7示出装配至铝制壳的传统技术接线盒PCB的透视图。

附图标记说明

10：散热和保护金属壳

12：下部印刷电路板（PCB）

20：吸热和散热金属板

22：上部PCB

24：侧板

26：底板

30：吸热和散热装置

32：上/下槽

34：左/右槽

36：斜槽

38：传热凸部

40：紧固螺钉

42：垫片

46：滑动突出端

48：滑动凹槽

50：散热肋

52：装配孔

54：装配端

56：导热脂

58：导电金属膜

60：绝缘膜

应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述，以便本领域的普通技术人员能够容易地实施本发明。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

除非具体说明或从上下文显而易见，否则将本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”所修饰。

本发明专注于将用于新一代智能接线盒的印刷电路板（PCB）即大面积PCB安装成可折叠结构，以及通过使用吸热和散热板使散热效果最大化，其中在大面积PCB上安装有高强度电流的IPS半导体装置等等。

例如，如图1至图4所示，除了可由铝材料制成的其上安装有下部PCB 12的散热和保护金属壳10之外，还可设置可由铝材料形成的其上安装有上部PCB 22的吸热和散热板20。

散热和保护金属壳10可具有下部PCB 12座接和装配于其上，从而保护下部PCB 12，并将下部PCB 12中的热散布/排放到外部。然而，如果产生高温热量的半导体装置例如IPS装置安装在下部PCB 12上，则需要通过将吸热和散热金属板20叠层和装配在散热和保护金属壳10以及下部PCB 12之上，以使散热（即冷却）性能最大。例如，可让上部PCB 22座接和装配于吸热和散热金属板20之上，从而吸收和排放下部PCB 12中的热。下部PCB 12和上部PCB 22可被折叠以在其间导电，并且可分别安装在散热和保护金属壳10以及吸热和散热金属板20之上。例如，如图6所示，折叠部分可以是包含柔性材料的绝缘膜60，其中导电金属图案（pattern）（58，例如铜箔）被图案化以便可自由折叠。

在此将参照图1至图3更加详细地描述吸热和散热金属板20的示例性结构。

吸热和散热金属板20可被制造成具有比散热和保护金属壳10小的面积，其四边侧板24和底板26被模制成一体。用于从下部PCB 12吸热并将热散布到外部的吸热和散热装置30可形成于吸热和散热金属板20的四边侧板24和底板26上。

更具体地，作为吸热和散热装置的一个示例性构造，可形成穿过吸热和散热金属板20的底板26的多个孔（hole），并且可形成自由地穿透孔间表面的上/下槽32、左/右槽34、和/或斜槽36。与下部PCB 12接触以便对下部PCB 12传热的传热凸部38可插入和啮合到各个槽32、34、以及36中，以便在位置之间移动。

如图3所示，例如，在形成于底板26上的各个槽32、34、和36的内壁上可以是滑动突出端46，其沿着内壁的纵向与内壁整体形成。传热凸部38的外径表面上可以形成有滑动凹槽48，以便滑动突出端46以滑动接触的方式插入滑动凹槽48中，从而可以夹持传热凸部38并使其沿着各个槽32、34、和36被移动至期望位置。

例如，为了在传热凸部38移动至期望位置，优选邻近于IPS半导体装置的位置时固定传热凸部38，其中IPS半导体装置自附装在下部PCB 12上的半导体装置产生高度热，传热凸部38的上表面可形成有紧固螺旋槽，这样可将垫片42应用至紧固螺旋槽，从而允许紧固螺钉40插入到紧固螺旋槽中并与之啮合。

更具体地，在传热凸部38移动到邻近于IPS半导体装置的位置之后，可将紧固螺钉40插入到传热凸部38的紧固螺旋槽中然后紧固，以便传热凸部38的下端（底部）表面牢固地接触下部PCB 12的表面。

在示例性实施方式中，可在与下部PCB 12接触的传热凸部38的下部上涂覆导热脂56，以便使热量从下部PCB 12传至传热凸部38。

如图1所示，在本发明的优选示例性实施方式中，装配端54可进一步与吸热和散热金属板20四边侧板24的各个角部位置整体形成，其中装配端54具有装配孔52，用于与散热和保护金属壳10连接。因此，通过将金属螺栓啮合至装配端54的装配孔52中，可由相同金属材料形成的吸热和散热金属板20与散热和保护金属壳10彼此接触以便相互传热。

此外，为了将从下部PCB 12通过传热凸部38传递的热以及来自上部PCB 22的热散布到外部，可以形成多个散热肋50，其以相同间隔从吸热和散热金属板20的四边侧板24的外表面突出。优选地，为了使多个散热肋50与空气之间的接触面积达到最大，散热肋50取向为跨越四边侧板24的高度（即，垂直于下部PCB 12），并且散热肋50在四边侧板24的外表面上密集地布置，宽度为2mm且厚度为1.6mm。

参考图4和图5，将对根据本发明示例性实施方式的上述结构的接线盒PCB散热装置的热吸收和散热流进行描述。

首先，对于新一代智能接线盒，包括用于高强度电流的IPS半导体装置的下部PCB 12可座接和装配在散热和保护金属壳10上，之后可将金属螺栓啮合至吸热和散热金属板20的装配端54的装配孔52中，以便使吸热和散热金属板20与散热和保护金属壳10以相互传热的方式彼此接触。

接着，在将上部PCB 22座接和装配到吸热和散热金属板20上之前，传热凸部38可沿着形成于吸热和散热金属板20的底板26之上的上/下槽32、左/右槽34、和/或斜槽36移动至期望位置。换言之，在传热凸部38移动至邻近于IPS半导体装置的位置之后，其中IPS半导体装置自附装至下部PCB 12的半导体装置产生高度热，可将紧固螺钉40插入到传热凸部38的紧固螺旋槽中然后将其紧固，同时，可对与下部PCB 12接触的传热凸部38的下部涂覆导热脂56，从而有助于热量从下部PCB 12朝着传热凸部38传递。然后，可将上部PCB 22按下部PCB 12折叠，从而座接和装配至吸热和散热金属板20上。

因此，尽管附装到下部PCB 12的IPS半导体装置等所产生的热量可以通过散热和保护金属壳10而部分散布，但大部分热可通过邻近于IPS半导体装置的传热凸部38而快速地传递到吸热和散热金属板20并散布到外部，特别是通过散热肋50排放到外部，其中散热肋50形成于吸热和散热金属板20的四边侧板24的外表面上。

这样，接线盒能够适当地布置和安装在车辆有限的小空间内，并且传热凸部38可沿着形成于吸热和散热金属板20的底板26上的各个槽32、34和36被移动至邻近于产生高温热量的IPS半导体装置的位置，以引起快速散热，从而提供能够防止接线盒热关断的新一代智能接线盒。

因此，本发明提供以下效果。

根据本发明，当其上安装有IPS半导体装置的PCB被应用到车辆接线盒时，其上安装有IPS半导体装置的大面积PCB可被安装成双层结构，该结构包括上部和下部可折叠PCB，从而能够容易地在小空间内安置PCB，通常车辆上有这样的小空间。

具体地，通过将其上安装有上部PCB的吸热和散热金属板沉积和装配至其上安装有下部PCB的散热和保护金属壳上，由双层结构PCB的IPS半导体装置所产生的高温热量可以通过其上安装有上部PCB的吸热和散热金属板以及通过散热和保护金属壳而有效地散布/排放，从而使散热（即，冷却）效果最大化。

另外，传热凸部可以可移动地安装在吸热和散热金属板上，以便传热凸部可被移动至邻近于IPS半导体装置的位置，从而快速地将热量从IPS半导体装置中散布至外部，其中IPS半导体装置在PCB的整个区域产生高温热量。

因此，可提供新一代智能接线盒，其可以适当地安装在车辆的有限的小空间内，并且可以在由于车辆运转（例如，电气/电子负载）而导致电子装置例如IPS装置的温度急剧增加时通过快速散热而防止热关断。

尽管已详细地描述了本发明的示例性实施方式，但是本发明并不局限于上述实施方式，而且本领域的技术人员应当理解，使用所附权利要求所限定的本发明基本构思的各种改变和改进同样也包括在本发明的保护范围内。

Claims (19)

1.一种用于接线盒印刷电路板（PCB）的散热装置，包括：

金属壳；

下部PCB，其安装在所述金属壳上；

金属板，其安装在所述下部PCB上并被配置为传热；以及

上部PCB，其被配置为与所述下部PCB导电。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其中所述金属板包括四个侧边以及底板，所述底板包括多个槽，其各自被配置为容纳一个或多个传热凸部，所述传热凸部与所述下部PCB接触以便传热。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其中所述多个槽包括滑动突出端，其与各个所述槽的内壁的下部周边整体连接。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其中所述一个或多个传热凸部包括滑动凹槽，其被配置为与各个所述槽的滑动突出端相配。

5.根据权利要求2所述的散热装置，其中在各个所述传热凸部的上表面上形成有紧固螺旋槽，并且对所述紧固螺旋槽应用垫片从而让紧固螺钉插入到所述紧固螺旋槽中并与其啮合。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其中所述垫片与所述底板的上表面接触。

7.根据权利要求2所述的散热装置，其中在所述金属板的四个侧边中的一个或多个上形成有多个散热肋。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其中所述多个散热肋沿着所述金属板的各个侧边以相同的间隔隔开。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其中所述多个散热肋为大约2mm宽和大约1.6mm厚。

10.根据权利要求8所述的散热装置，其中所述多个散热肋取向为跨越所述金属板的各个侧边的高度。

11.根据权利要求1所述的散热装置，其中所述金属板还包括一个或多个装配孔，用于将所述金属板与所述金属壳连接。

12.根据权利要求11所述的散热装置，其中所述一个或多个装配孔位于所述金属板的一个或多个相应的角部。

13.根据权利要求2所述的散热装置，其中在所述一个或多个传热凸部的下端涂覆导热脂，以改进所述下部PCB与所述一个或多个传热凸部之间的传热。

14.根据权利要求2所述的散热装置，其中所述金属板还包括一个或多个装配夹，用以安装所述上部PCB。

15.根据权利要求8所述的散热装置，其中所述多个散热肋中的一个或多个可以比所述金属板的一个或多个侧边的高度长。

16.根据权利要求2所述的散热装置，其中所述一个或多个传热凸部在所述多个槽内可移动。

17.根据权利要求16所述的散热装置，其中所述一个或多个传热凸部位于所述多个槽内，从而靠近位于所述下部PCB上的一个或多个发热源。

18.根据权利要求1所述的散热装置，其中所述上部PCB包括绝缘膜和金属图案。

19.根据权利要求1所述的散热装置，其中所述上部PCB被折叠。

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