CN106961824A - 具有开口窗传热路径的电子电路板屏蔽件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电子设备的部件的改进的传热系统。该电子设备包括印刷电路板、部件屏蔽件和散热器或散热器件。开口传热窗位于部件屏蔽件中，以使得散热器能够直接接触用于需要散热的部件的热垫。可以在屏蔽件和散热器之间提供接地指状物以将屏蔽件连接到散热器，从而保护部件免受来自外部的电磁干扰和静电放电，同时防止由于在屏蔽件中设置了开口传热窗而导致部件向外部泄漏射频辐射。

Description

具有开口窗传热路径的电子电路板屏蔽件

技术领域

本原理涉及具有电路板的电子设备，所述电路板具有需要散热的一个或多个部件。更具体地，本原理涉及一种印刷电路板屏蔽件设计，用于增加来自有此需要的部件的部件传热/散热。

背景技术

热管理在电子设备(例如，机顶盒和网络网关)中仍然是一个重大的挑战。随着具有增加的处理能力和增加的功能的更多部件的引入(其倾向于产生更多的热)，需要一种改进的热管理系统。

电子设备的趋势中的另一复杂性在于需要根据消费者的偏好而减小设备的尺寸。这种紧凑性趋势也使得热管理成为挑战，因为随着内部部件的数量增加，更强的紧凑性通常导致更高的热集中。

电路板部件上的热垫与散热器之间的适当热接触改善了电路板的散热。另外，通常使用具有相关联的屏蔽件(例如，射频或接地屏蔽件)的散热器件(即，散热器)来遏制或防止由电路板上的电子部件产生的频率干扰，并且还可以操作为改善一个或多个电子部件的散热。然而，本领域技术人员将理解，用于将具有相关联的散热器的屏蔽件固定在特定部件的热垫上的现有结构和技术导致电子设备内的散热器的不充分接地。

因此，需要通过部件屏蔽件提供散热器到印刷电路板的充分接地，而不会负面地影响包含在屏蔽件的范围内的一个或多个部件所需要的散热。

发明内容

本公开的实施例提供了一种具有印刷电路板的电子设备，该印刷电路板具有需要散热的一个或多个电子部件。该电子设备包括屏蔽件，该屏蔽件被配置为位于印刷电路板的至少一部分上，并且具有位于需要散热的所述一个或多个电子部件上方的一个或多个开口传热窗。散热器具有一个或多个表面，所述一个或多个表面被配置为位于屏蔽件中的一个或多个开口传热窗上方。

根据特定实施例，电子设备还具有一个或多个热垫，所述一个或多个热垫的一侧直接位于需要散热的一个或多个部件上。散热器的一个或多个表面通过屏蔽件中的一个或多个开口传热窗而物理地接触所述一个或多个热垫的相对侧。

根据电子设备的特定实施例，屏蔽件包括位于所述一个或多个开口传热窗周围的一个或多个指状物，所述一个或多个指状物被配置为当所述散热器的所述一个或多个表面位于屏蔽件中的所述一个或多个开口传热窗上方时，使所述散热器与所述屏蔽件物理和电连接。

根据电子设备的特定实施例，所述一个或多个指状物包括位于屏蔽件中的所述一个或多个开口传热窗周围的一个或多个指状物。

根据电子设备的特定实施例，所述一个或多个指状物相对于屏蔽件的平面表面向上偏置，以确保与散热器的一个或多个表面的电接触。

根据电子设备的特定实施例，还包括在一个或多个指状物之间的间隔，所述间隔基于要被屏蔽件阻挡的射频波长。

根据电子设备的特定实施例，间隔是要由屏蔽件阻挡的射频波长的最大值的至少十分之一。

根据电子设备的特定实施例，所述一个或多个表面被配置为在散热器中呈现一个或多个凹陷。

根据电子设备的特定实施例，所述一个或多个表面被配置为与散热器共面。

根据电子设备的特定实施例，所述一个或多个表面被配置为从散热器突出。

附图说明

结合附图，从以下描述中可以获得对本发明更详细的理解，其中：

图1是根据现有技术的电子设备的分解图；

图2是根据现有技术的图1的电子设备的部分组装图；

图3是图1和图2的现有技术电子设备的部件到散热器连接的放大局部横截面；

图4a和4b是根据本原理实施方式的电子设备的分解图；

图5是根据本原理实施方式的图4a和图4b的电子设备的部分组装图；

图6是根据本原理实施方式的电子设备的部件屏蔽件的开口窗的放大图；

图7A示出了根据本原理实施方式的完全组装的电子设备的部件屏蔽件中的开口传热窗的放大侧视图；以及

图7B示出了根据本原理另一实施方式的完全组装的电子设备的部件屏蔽件中的开口传热窗的放大侧视图。

具体实施方式

如图1所示，现有技术的电子设备10由印刷电路板(PCB)12、屏蔽件16和散热器或散热器件20构成。PCB 12包括许多部件，其中一些部件比其它部件产生更多的热，并且需要散热器以帮助在操作期间散热。这样的部件的一个示例在图4a和图4b中被标识为附图标记104。

一般来说，本领域技术人员将理解，屏蔽件16被配置为出于各种原因而将PCB部件的一部分与PCB上的其它部件屏蔽，但是主要用于屏蔽从包含在屏蔽件内的部件向周围部件辐射的射频干扰，或者防止由屏蔽件外部的部件产生的射频干扰影响屏蔽件内的那些部件。该射频干扰(RFI)通常也被称为电磁干扰或EMI。

根据一个实施方式，本原理的电子设备将是通常通过各个内容提供商提供给消费者的机顶盒。在其他实施方式中，本原理的电子设备可以是用于帮助分别至/自消费者或内容源提供商传输内容的网关设备。本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明原理的范围的情况下，可以将本原理的其它实施方式应用于不同类型的电子设备。

参照图1-图3，屏蔽件16包括位于需要散热的部件14上方的一个或多个压花18。热(热，导热)垫22A、22B用于将热量从部件14传递到散热器20。如图3所示，热垫22B的下侧直接位于部件14上。热垫22B的上侧与屏蔽件16的压花18直接热接触，并且上热垫22A的底侧与压花18直接接触，上热垫22A的上侧与散热器20中的凹陷21直接接触。(参见图3)以这种方式，由部件14产生的热量经由热垫22B、压花18和热垫22A传递到散热器或散热器件20。尽管这种已知的设计对于来自部件的热传递是有效的，但是在散热器20相对于PCB的适当接地中出现了显著的问题。这样的接地问题可能干扰电子设备的操作的许多方面，而不仅仅是对PCB上的一个或多个电子部件的损坏，其最终会导致电子设备10的操作失败。其中一个问题是由通常所说的ESD或静电放电引起的。

参考图4a和图4b，示出了根据本原理的实施方式的电子设备100。电子设备100由印刷电路板(PCB)102、屏蔽件106和散热器或散热器件110构成。在该实施方式中，屏蔽件106包括开口窗108(以下称为“传热窗”)，其中将在部件104和散热器110之间进行热耦合。图4a示出了与热垫112接触的表面111是散热器110中的凹陷的实施方式。图4b示出了表面111与散热器110共面(在相同水平面齐平)的实施方式。根据不同的实施方式(未示出)，表面111从散热器110突出。

图5和图6示出了屏蔽件106位于其在PCB 102上的可操作位置中的视图。如图所示，传热窗108与部件104(图4和图7)对齐，并且热垫112位于传热窗108上方。屏蔽件106可以包括位于传热窗108周围的多个接地指状物120。接地指状物120是弹簧偏置的并且从屏蔽件106的平面表面向上突出，并且被配置为物理地接合散热器110中的凹陷111。接地指状物120的向上弹簧偏置通过凹陷111确保屏蔽件106和散热器110之间的一致且准确的物理和电接触。

图7A和图7B示出了根据本原理另一实施方式的组装的电子设备的部件屏蔽件中的开口传热窗的侧视图。如图7A所示，散热器110的表面111(由散热器中的凹陷标记)位于开口传热窗108上方，并且直接接触位于部件104上的热垫112。如图7B所示，散热器110的表面111(由指示散热器下侧上的表面的虚线标记，其中热垫112与散热器接触)位于屏蔽件106中的开口传热窗108上方，并且直接接触位于部件104上的热垫112，因为热垫112的顶面与屏蔽件106中的开口传热窗108几乎齐平或略微突出(在其上方延伸)。根据本原理的另一个实施方式(未示出)，由于热垫112从屏蔽件106中的开口传热窗108突出，因此位于屏蔽件106中的开口传热窗108上方的散热器110的表面111从散热器突出。散热器110可以形成为如图7A所示，因此，即使热垫112不从屏蔽件106突出，散热器110也在表面111处包括压花。这种形式的散热器110可以是有利的，因为其增加了散热器110和屏蔽件106之间的距离，以进一步改善散热器110周围的气流，从而进一步提高散热器110从部件104排出热量的能力并同时减少散热器110到屏蔽件106和印刷电路板上的部件的热传递。因此，显而易见的是，这种热耦合以及由此而产生的部件104到散热器110的导热性提高了。通过移除本将存在于热路径中的一个热垫和屏蔽层(即金属板层)以影响该热耦合，本设计提供比现有技术更高效的热传递。实际上，在根据图1的现有技术的电子设备10中，由于屏蔽件16包括在部件14和散热器20之间的热耦合中，因此屏蔽件16将被部件14加热，从而将热量辐射到位于屏蔽件16正下方的PCB 12上的以及屏蔽件16的外部边界附近的其它部件，这是不期望的，并且这对于这些其他部件的功能和一般的电子设备10的功能可能是有害的。

重要的是，使得开口传热窗将屏蔽件106物理和电耦接到屏蔽件110的本原理避免屏蔽件被包括在部件104和散热器110之间的热耦合中，其中所述开口传热窗具有位于传热窗108周围的接地指状物120。以这种方式，消除了与散热器110的接地和屏蔽件到PCB上的其他部件的热辐射相关联的上述问题，并且散热器现在通过屏蔽件106的接地指状部120充分接地到PCB。此外，一旦组装，通过当散热器接地并且闭合由开口传热窗形成的区域时表面111位于窗108上方的散热器来消除由窗108产生的屏蔽中的任何潜在损失。本领域技术人员将理解，散热器的金属导电体功能性地闭合开口传热窗108。对于提供改进的屏蔽的实施方案，接地指状物120间隔地足够紧密，以防止间隙大于可被认为是有害的波长范围的所选最大波长，从而有效地衰减或阻挡高于该间隔尺寸的辐射的辐射波长穿过围绕屏蔽件106和开口传热窗108的间隙。图6示出了选择相邻接地指120之间的间隔600以便基于所选最大波长保持屏蔽件的期望屏蔽效果的示例。作为示例，可以应用一般规则，其中特定波长的1/10的孔将衰减或阻挡入射在该孔上的该特定波长的90％的辐射，并使得该波长以上的波长衰减超过90％。本领域技术人员将理解，在上述示例中使用的“孔”类似于相邻的接地指状物120之间的间隔600。因此，相同的概念适用于本原理。屏蔽件和散热器之间的接地指状物将屏蔽件连接到散热器，从而保护部件免受来自外部的电磁干扰和静电放电，同时防止由于在屏蔽件中设置了开口传热窗而导致部件向外部泄漏射频辐射。

本领域技术人员将理解，在不脱离本原理的预期范围的情况下，接地指状物120的物理形状可以不同于图中所示，只要这些指状物被配置成始终与相应的散热器/散热器件形成良好的物理和电连接。在一个优选实施例中，接地指状物120被向上弹簧偏置，使得当组装电子设备时，散热器110将受到这种弹簧偏置而被迫下压，从而确保适当的物理和电接触。

上文示出了实现本原理的一些可能性。在本原理的范围和精神内，许多其他实施例是可能的。因此，意图是上述描述被认为是说明性的而不是限制性的，并且本原理的范围由所附权利要求及其等同物的全部范围给出。

Claims (10)

1.一种具有印刷电路板(102)的电子设备，所述印刷电路板具有需要散热的一个或多个电子部件(104)，所述电子设备包括：

屏蔽件(106)，被配置为位于印刷电路板的至少一部分上，并且具有位于需要散热的所述一个或多个电子部件上方的一个或多个开口传热窗(108)；以及

散热器(110)，具有一个或多个表面(111)，被配置为位于屏蔽件中的一个或多个开口传热窗上方。

2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括一个或多个热垫(112)，所述一个或多个热垫的一侧直接位于需要散热的所述一个或多个部件上，所述散热器的所述一个或多个表面通过所述屏蔽件中的所述一个或多个开口传热窗与所述一个或多个热垫的相对侧物理接触。

3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中所述屏蔽件包括位于所述一个或多个开口传热窗周围的一个或多个指状物(120)，所述一个或多个指状物被配置为：当所述散热器的所述一个或多个表面位于所述屏蔽件中的所述一个或多个开口传热窗上方时，使所述散热器与所述屏蔽件物理和电连接。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述一个或多个指状物包括位于所述屏蔽件中的所述一个或多个开口传热窗周围的一个或多个指状物。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述一个或多个指状物相对于屏蔽件的平面表面向上偏置，以确保与散热器的所述一个或多个表面的电接触。

6.根据权利要求3所述的电子设备，还包括在所述一个或多个指状物之间的间隔(600)，所述间隔基于要由所述屏蔽件阻挡的射频波长。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述间隔是要由所述屏蔽件阻挡的所述射频波长的最大值的至少十分之一。

8.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中所述一个或多个表面被配置为在所述散热器中呈现一个或多个凹陷。

9.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中所述一个或多个表面被配置为与所述散热器共面。

10.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中所述一个或多个表面被配置为从所述散热器突出。