CN103906411B

CN103906411B - 一种散热装置及压件

Info

Publication number: CN103906411B
Application number: CN201210585939.XA
Authority: CN
Inventors: 张兴朝; 刘新伟; D·林兹迈尔; F·豪泽
Original assignee: Bosch Automotive Products Suzhou Co Ltd
Current assignee: Bosch Automotive Products Suzhou Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103906411A

Abstract

本发明提供一种散热装置，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，在PCB上设置有与压件的形状相匹配的开口以及一对开孔，散热座上还设有至少一对孔，该散热装置包括：压件，设置在发热元件一侧上且具有至少一对通孔；导热绝缘材料件，设置在发热元件的另一侧和散热座之间；散热座，与发热元件的另一侧接触且在其上设有第一对孔，使得经固定件依次穿过压件和第一对孔将压件和导热绝缘材料件依次固定在散热座上，其中在散热座还设有第二对孔，使得紧固件穿过PCB的开孔和第二对孔将PCB固定到散热座上或者在散热座上设有与之一体成形的螺杆，使得通过和螺杆相配合的螺母将PCB固定到散热座上。利用本发明，可以对PCB板上的发热元件进行散热。

Description

一种散热装置及压件

技术领域

本发明涉及一种散热装置及压件，尤其涉及一种适用于对PCB上的发热元件进行散热的散热装置及压件。

背景技术

随着新技术的革新，半导体芯片正在变得更小和更密集，使得PCB上所集成的半导体芯片越来越多。半导体芯片在工作时会产生热量，如果不能及时对半导体芯片进行散热，则会影响其工作效率，甚至使得芯片报废。因此，半导体芯片的散热成为了电路板制造领域需要注意的一个方面。

美国专利申请US2008/0158828A1公开了一种散热结构，适用于附着于具有至少一对穿孔的PCB上的发热元件。该散热结构包括：导热体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二表面附着到发热元件；多个散热鳍片，竖立在第一表面上；至少一对固定杆，放置在第二表面上，并且穿过PCB的一对穿孔，其中在每个固定杆的一端附近设置扣槽；至少一对弹性元件，放置在一对固定杆上；以及至少一对扣件，与扣槽扣在一起，使得一对弹性元件被压缩在PCB和扣件之间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种不同结构的散热装置，来对PCB上的发热元件进行散热。

本发明提供一种散热装置，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，在PCB上设置有与压件的形状相匹配的开口以及一对开孔，散热座上还设有至少一对孔，该散热装置包括：

压件，设置在发热元件一侧上且具有至少一对通孔；

导热绝缘材料件，设置在发热元件的另一侧和散热座之间；

散热座，与发热元件的另一侧接触且在其上设有第一对孔，使得经固定件依次穿过压件和第一对孔将压件和导热绝缘材料件依次固定在散热座上，其中在散热座还设有第二对孔，使得紧固件穿过PCB的开孔和第二对孔将PCB固定到散热座上或者在散热座上设有与之一体成形的螺杆，使得通过和螺杆相配合的螺母将PCB固定到散热座上。

优选地，在本发明的上述散热装置中，散热座包括第一散热座、第二散热座和密封件，其中

第一散热座包括与发热元件接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，并且在第一散热座的第一表面上设有至少一对孔使得经固定件将压件和导热绝缘材料件依次固定在第一散热座上；

在第一散热座的第二表面和第二散热座的与第一散热座的第二表面相对的表面中的一个表面上设有凸起块以及第一散热座的第二表面和第二散热座的与第一散热座的第二表面相对的表面中的另一个表面上设有形状与凸起块相匹配的凹部，其中凹部的深度大于凸起块的高度，或者在第一散热座的第二表面和第二散热座的与第一散热座相对的表面的至少一个表面上设有凹部；

密封件设置在第一散热座和第二散热座之间，用于密封第一和第二散热座所形成的空间，在该空间内设有冷却液并且在凹部上设有压力控制阀，或者该空间为真空。

优选地，在本发明的上述散热装置中，该压件为中间为平面且两端翘起的弹片且该至少一对通孔分别设置在压件的两端。

优选地，在本发明的上述散热装置中，该压件具有第一平面和与发热元件的一侧接触且与第一平面相对的第二平面，至少一对通孔分别设置在压件的两端，该散热装置还包括设置在压件的第一平面和固定件之间的弹性件。

优选地，在本发明的上述散热装置中，该压件具有第一平面、与第一平面相对的第二平面、在第二平面上的至少一个凸起块以及分别设置在压件的两端的至少一对通孔，其中凸起块中的至少一个凸起块抵靠在发热元件的一侧上。

优选地，在本发明的上述散热装置中，该压件具有第一平面、与第一平面相对的第二平面、在第二平面上的多个凸起块以及至少一对通孔，其中每个凸起块抵靠在一个发热元件的表面上。

优选地，在本发明的上述散热装置中，该散热装置还包括设置在压件和发热元件之间的垫片。

优选地，在本发明的上述散热装置中，在紧固件和PCB的接触点处还设有包裹接触点的胶。

另一方面，本发明还通过一种压件，其适用于抵压发热元件于散热件上，该压件包括向发热元件延伸用于抵压发热元件的抵压部和将压件固定在散热件上的固定部。

优选地，在本发明的压件中，该压件适用于抵压发热元件于散热件上，压件为中间为平面且两端翘起的弹片，抵压部为中间的平面部分，固定部为两端翘起的弹片，固定部上设置有通孔，通过固定件将发热元件固定在散热件上。

优选地，在本发明的压件中，该压件设置有至少一个向发热元件延伸的凸起块，用以抵靠在发热元件的一侧上。

优选地，在本发明的压件中，该压件设置有至少一个向发热元件延伸的凸起块，用以抵靠在发热元件的一侧上，固定部弹性固定在散热件上。

本发明还提供一种散热装置，其特征在于，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，该散热装置包括：

发热元件；

散热座；

压件，包括向发热元件延伸用于抵压发热元件的抵压部和将压件固定在散热件上的固定部；

PCB板，设置有与压件的抵压部和固定部形状相匹配的开口；以及

固定件，将压件固定在散热座上。

利用本发明，可以对PCB上的发热元件进行散热。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的散热装置的结构示意图；

图2为根据本发明的第二实施例的散热装置的截面示意图；

图3a为根据本发明的第三实施例的散热装置的装配示意图；

图3b为图3a中的散热装置的截面示意图；

图3C为图3a中的压件的结构示意图；

图4a为根据本发明的第四实施例的散热装置的结构示意图；

图4b为图4a中的压件的结构示意图；

图4c为PCB 2上的开口201的示意图；

图5为根据本发明的第五实施例的散热装置的结构示意图；以及

图6示出了散热座的又一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的优选实施例，在附图中相同的参考标号表示相同的元件。

本文参照截面图和结构示意图来描述本发明的实施例，所述截面图和结构示意图为本发明的理想化实施例(和中间结构)的示意性图示。为了清晰起见，可以放大图中元件的厚度和大小。图中所示的元件本质上为示意性的，并且其形状并不旨在于示出元件的实际形状，并且不旨在于限制本发明的范围。

图1为根据本发明的第一实施例的散热装置的结构示意图，在图1中示出了散热装置100装配前后的情况。散热装置100适用于对PCB 2上的发热元件3进行散热。发热元件3例如为半导体芯片。该半导体芯片例如但不限于为电源芯片、显卡、CPU。电源芯片例如为博世公司生产的B6。

如图1所示，散热装置包括压件101、垫片104、导热绝缘材料件102、和散热座103。在PCB 2上设置有和压件101的形状相匹配的开口201。垫片104可以为非弹性垫片或弹性垫片，优选为弹性垫片。导热绝缘材料件102由导热且电绝缘材料制成，导热且电绝缘材料例如可以不限于为：导热膜、导热膏、相变材料、导热胶等。鉴于本领域技术人员能够得知导热且电绝缘材料，故本文在此不进行赘述。

该导热绝缘材料件可以预先成形或者为非固定形状(例如导热膏、导热胶)。优选地，在导热绝缘材料件102中还设有珠子，该珠子的直径等于要形成的导热绝缘材料件的厚度，从而达到控制非固定形状的导热绝缘材料(例如导热膏)所形成的导热绝缘材料件的厚度的目的。

散热座103具有第一表面和与第一表面相对的第二表面且在第一表面上设有至少一对孔(未示出)。

压件101为中间为平面且两端翘起的弹片。在压件101的两端各设有一个通孔。压件101经垫片104设置在发热元件3的一侧上。发热元件3的另一侧经导热绝缘材料件102与散热座103的第一表面接触。

固定件(例如见图2的螺栓，其还可以为螺杆以及和螺杆相配合的螺母)依次穿过压件101的通孔、PCB 2的开口201和散热座103的第一表面上的孔将压件101固定在散热座103上。

可替换地，固定件可以为一体成形在散热座103的第一表面上的螺杆以及和螺杆相配合的螺母，从而达到固定的目的。

进一步地，在PCB 2上还设有多个通孔，在散热座的对应位置上也设有孔，用于通过紧固件将PCB 2固定到散热座上。虽然在图1中示出了6个通孔，然而应当理解，其通孔的数量并不局限于所示出的数量。本领域技术人员可以根据实际需要来调整通孔的数量，例如2个或2个以上，只需能够实现将PCB板固定在散热座103上方即可。

类似地，紧固件可以为螺栓，或者包括与散热座103一体成形或分离的螺杆以及和螺杆相配合的螺母。

在图1中，由于在PCB上开设了开口，因此在固定压件时，压件不会接触PCB，不会对PCB产生任何压力。减少了PCB变形和产生内部应力的可能性。同时，发热元件3所产生的热量不会传导到PCB上，避免了加热PCB以及PCB上的其它元件，提高了PCB以及PCB板上的其它元件的工作安全性。

图2为根据本发明的第二实施例的散热装置的截面示意图。如图1所示的实施例相比，区别在于图2的散热装置中没有垫片104。

图3a为根据本发明的第三实施例的散热装置的装配示意图、图3b为图3a中的散热装置的截面示意图、图3C为图3a中的压件的结构示意图。如图3a和3b所示，散热装置包括压件301、弹性件302-303、导热绝缘材料件102、和散热座103。如图3C所示，压件301在其两端各设有一个通孔。在PCB 2上设置有和压件301的形状相匹配的开口201。散热座103具有第一表面和与第一表面相对的第二表面且在第一表面上设有至少一对孔。

压件301具有第一表面和和发热元件的一侧接触的第二表面。在压件301的第一表面和固定件304-305之间设有弹性件302-303。虽然在图3中将固定件304-305示为螺栓，然而应当理解，其可以为其它形式。例如固定件可以为一体成形在散热座103的第一表面上的螺杆以及和螺杆相配合的螺母，从而达到固定的目的。

该弹性件302-303为螺旋形弹簧。可替换地，弹性件302-303可以直接附着在固定件上。然而，本领域技术人员应当理解，弹性件可以为其它部件，例如金属垫片、非金属垫片、弹性套管或者其组合。非金属垫片例如为橡胶垫片。

由于压件101为弹片，或者在压件301和固定件304-305之间设有弹性件302-303，所以在发热元件3由于产生热量而膨胀时，其使得压件101(和垫片104)或弹性件302-303产生形变。避免了对PCB产生应力。与PCB相比，压件101和弹性件更具有弹性，使得发热元件3在热膨胀受到了较小的应力，提高了发热元件3的安全性，延伸了发热元件3的使用寿命。

图4a为根据本发明的第四实施例的散热装置的结构示意图、图4b为图4a中的压件的结构示意图、图4c为PCB 2上的开口201的示意图。与第三实施例相比，第四实施例的不同之处将第三实施例中的压件301被替换为压件401，同时适应性地调整了PCB 2上的开口201。

压件401具有第一表面和和发热元件3的一侧接触的第二表面。在压件401的第二表面上设有至少4个凸起块4011-4014。在凸起块4011-4012上各设有通孔。凸起块4013-4014抵靠在发热元件3的一侧上。

由于压件401的凸起块4011-4014的作用，使得压件401更加稳固地固定在散热座上。优选地，在PCB上的与凸起块4011-4014相对应的开孔与凸起块4011-4014之间存在间隙，使得可以避免引起PCB层之间的短路。

应当知道，凸起块4011-4014的数量仅是示例性的，本领域技术人员可以根据实际需要来调整凸起块4011-4014的数量。例如仅设置一个凸块4012或4013就可以达到将发热元件3抵靠在导热绝缘材料件102上，从而经散热座103对发热元件3所产生的热量进行散热。

应当知道，凸起块4011-4014的圆柱形形状仅是示例性。本领域技术人员可以根据实际需要来设置凸起块4011-4014的形状。例如为柱形、梯形等。并且同样也可以将凸起块4011-4014设置为不同形状。

图5为根据本发明的第五实施例的散热装置的结构示意图。与第四实施例相比，不同之处在于第四实施例中的压件401被替换为图5中的压件501。压件501具有第一表面、与第一表面相对的第二表面、在第二表面上的2个凸起块5011-5012以及在中心位置处的两个通孔。

固定件穿过通孔来固定压件501。凸起块5011、5012分别抵靠在一个发热元件的表面上，从而达到对多个发热元件进行散热的目的。进一步地，由于导热绝缘材料件102的深度是可调的，因此，本发明的散热装置还可以对高度不同的发热元件进行散热。

应当知道，凸起块5011、5012的长方体形状仅是示例性。本领域技术人员可以根据实际需要来设置凸起块5011、5012的形状。例如为柱形、梯形等。并且同样也可以将凸起块5011、5012设置为不同形状。

图6示出了散热座的又一结构示意图。如图所示，散热座103’具有第一表面、与第一表面相对的第二表面以及竖立在第二表面上的多个散热鳍片，其中第一表面与发热元件的另一侧接触且在其上设有至少一对孔。由于在散热座上设置了多个散热鳍片，增加了有效面积，进一步提高了散热装置的散热效率。

应当理解，本发明的散热座还可以为其它结构。例如，在散热座103的第二表面上设有凸起块。此时，散热座还包括第二散热座和密封件(优选为弹性密封件)。在第二散热座的与散热座103的第二表面相对的表面上设有形状与散热座103的凸起块相匹配的凹部，其中凹部的深度大于凸起块的高度。密封件设置在散热座和散热座之间，用于密封凸起块和凹部所形成的空间。

可替换地，可以在第二散热座的与散热座103的第二表面相对的表面上设有凸起块，而在散热座103的第二表面上设有形状与凸起块相匹配的凹部，其中凹部的深度大于凸起块的高度。

为了得到较好的散热效果，可以将凸起块和凹部所形成的空间设置为真空。可替换地，在凸起块和凹部所形成的空间内设有冷却液，并且在凹部上设有压力控制阀。

可替换地，还可以在在散热座103的第二表面和第二散热座的与第一散热座相对的表面的至少一个表面上设有凹部。利用密封件来密封散热座103和第二散热座所形成的空间。即如果为一个凹部，则该凹部与其相对的表面形成了密封的空间，如果为两个凹部，则这两个凹部形成了密封的空间。

为了得到较好的散热效果，可以将利用凹部所形成的密封空间设置为真空。可替换地，在利用凹部所形成的密封空间内设有冷却液，并且在凹部上设有压力控制阀。

进一步地，PCB上还设有至少一对开孔，在散热座或第二散热座上设有至少一对孔，使得通过紧固件将PCB固定到散热座上。

优选地，在图示的散热装置中，在紧固件和PCB的接触点处还设有包裹接触点的胶。

本发明还提供一种压件，其适用于抵压发热元件于散热件上，该压件包括向发热元件延伸用于抵压发热元件的抵压部和将压件固定在散热件上的固定部。

优选地，压件为中间为平面且两端翘起的弹片，抵压部为中间的平面部分，固定部为两端翘起的弹片，固定部上设置有通孔，通过固定件将发热元件固定在散热件上。

可替换地，该压件设置有至少一个向发热元件延伸的凸起块，用以抵靠在发热元件的一侧上。

可替换地，该压件设置有至少一个向发热元件延伸的凸起块，用以抵靠在发热元件的一侧上，固定部弹性固定在散热件上。

本发明还提供一种散热装置，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，该散热装置包括：

发热元件；

散热座；

固定件，将压件固定在散热座上

以上实施例仅为本发明的示例性实施例。应当知道，可以省略某些元件，或者将某些实施例中的元件组合使用。另外，本领域的技术人员应当指定，某些实施例中的某些技术特征可以应用于其它的实施例。例如图1中所示出的固定件和/或紧固件同样可以应用于其它实施例中。

鉴于这些教导，熟悉本领域的技术人员将容易想到本发明的其它实施例、组合和修改。因此，当结合上述说明和附图进行阅读时，本发明仅仅由权利要求限定。

Claims

1.一种散热装置，其特征在于，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，在PCB上设置有与压件的形状相匹配的开口以及一对开孔，设置所述开口使得在固定所述压件时所述压件不会接触所述PCB，散热座上还设有至少一对孔，该散热装置包括：

压件，设置在发热元件一侧上且具有至少一对通孔；

导热绝缘材料件，设置在发热元件的另一侧和散热座之间；

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，散热座包括第一散热座、第二散热座和密封件，其中

3.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，该压件为中间为平面且两端翘起的弹片且该至少一对通孔分别设置在压件的两端。

4.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，该压件具有第一平面和与发热元件的一侧接触且与第一平面相对的第二平面，至少一对通孔分别设置在压件的两端，该散热装置还包括设置在压件的第一平面和固定件之间的弹性件。

5.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，该压件具有第一平面、与第一平面相对的第二平面、在第二平面上的至少一个凸起块以及分别设置在压件的两端的至少一对通孔，其中凸起块中的至少一个凸起块抵靠在发热元件的一侧上。

6.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，该压件具有第一平面、与第一平面相对的第二平面、在第二平面上的多个凸起块以及至少一对通孔，其中每个凸起块抵靠在一个发热元件的表面上。

7.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，该散热装置还包括设置在压件和发热元件之间的垫片。

8.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，在紧固件和PCB的接触点处还设有包裹接触点的胶。

9.一种散热装置，其特征在于，适用于对PCB板上的发热元件进行散热，该散热装置包括：

发热元件；

散热座；

PCB板，设置有与压件的抵压部和固定部形状相匹配的开口，设置所述开口使得在固定所述压件时所述压件不会接触所述PCB；以及

固定件，将压件固定在散热座上。