CN110022668A - 一种具有多面散热功能的功率型电子产品 - Google Patents

一种具有多面散热功能的功率型电子产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有多面散热功能的功率型电子产品，包括散热外壳、散热盖板及设于散热外壳内的电路板，电路板的正面焊接有多个贴片晶体管，散热外壳内部的底面上向散热外壳顶部方向延伸有多个独立的导热凸台，每个导热凸台表面通过铺设绝缘片与一个贴片晶体管焊接处下方的电路板背面接触，散热外壳底部外表面上设有散热风道，散热盖板的内表面设有导热凸起，散热盖板与散热外壳密封连接且导热凸起与铺设于贴片晶体管表面的导热胶片接触。本申请提供的散热方式能够对功率型电子产品中的功率晶体管进行双面有效散热，因而散热效率高，提高了电子产品中元器件的使用寿命。

Description

一种具有多面散热功能的功率型电子产品
技术领域
本发明涉及功率元件散热技术领域，具体涉及一种具有多面散热功能的功率型电子产品。
背景技术
功率型电子产品如电机控制器、新能源车用充电器或DC-DC在使用过程中，电子产品中电路板上的功率晶体管会产生大量热量，因而为了保证功率型电子产品能正常工作及延长使用寿命，通常都需要采用散热设计来对功率型电子产品进行散热。目前，在功率型电子产品的散热设计中，通常会包含有一个散热壳体，焊接有功率晶体管的电路板直接安放在散热壳体内部的底面上，即让电路板的底面直接与散热壳体内部的底面接触。
而本发明的发明人经过研究发现，由于功率晶体管焊接在电路板上，而电路板的底面又与散热壳体内部的底面接触，因而功率晶体管的两个面一般只有底面能通过散热壳体的底面进行单面散热，散热效率低，再加上安放于散热壳体内部的电路板隔散热壳体的上边沿比较远，因此散热壳体内部能储藏的空气就比较多，而空气越多就很容易通过内部热量对电路板上的电子元器件实现加热，由此将严重缩短电子元器件的使用寿命。
发明内容
针对现有功率型电子产品中功率晶体管只能通过散热壳体底面进行单面散热，散热效率低，而且散热壳体内的较多空气容易通过内部热量对电路板上的电子元器件实现加热，由此将严重缩短电子元器件使用寿命的技术问题，本发明提供一种具有多面散热功能的功率型电子产品。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种具有多面散热功能的功率型电子产品，包括散热外壳、散热盖板及设于散热外壳内的电路板，所述电路板的正面焊接有多个贴片晶体管，所述散热外壳内部的底面上向散热外壳顶部方向延伸有多个独立的导热凸台，每个所述导热凸台表面通过铺设绝缘片与一个贴片晶体管焊接处下方的电路板背面接触，所述散热外壳底部外表面上设有散热风道，所述散热盖板的内表面设有导热凸起，所述散热盖板与散热外壳密封连接且导热凸起与铺设于贴片晶体管表面的导热胶片接触。
与现有技术相比，本发明提供的具有多面散热功能的功率型电子产品，一方面通过导热凸台与贴片晶体管焊接处下方的电路板背面接触传热，而导热凸台上的热量又通过散热外壳底部及底部外面上的散热风道进行散热，另一方面又通过导热凸起与贴片晶体管表面接触传热，而导热凸起表面的热量又通过散热盖板表面进行散热，由此实现对贴片晶体管进行双面散热，因而相比于现有技术中贴片晶体管的散热只有一个散热底面且盖板没参与散热的设计方式，本申请中的散热效率更高，散热效果更好；同时，由于贴片晶体管与导热凸起接触，通过散热盖板近距离向外传热，因此散热盖板和散热外壳密封连接后密封腔内的空气很少，而空气少对于加热电路板上电子元器件的难度就大，相比于现有技术电子元器件的温度较低，由此能够延长电子元器件的使用寿命。因此，本申请提供的散热方式能够对功率型电子产品中的功率晶体管进行双面有效散热，因而散热效率高，提高了电子产品中元器件的使用寿命。
进一步，所述电路板的背面焊接有包括电感和变压器在内的多个大功率发热元件，所述散热外壳内部的底面上向散热外壳底部方向延伸有多个凹型腔，每个所述凹型腔用于安放一个大功率发热元件，且安放于所述凹型腔内的大功率发热元件与凹型腔腔壁之间保持有预定间距，所述凹型腔内填充有用于板结凹型腔和大功率发热元件之间间隙以及用于固定大功率发热元件的灌封料。
进一步，所述凹型腔内的大功率发热元件与凹型腔腔壁之间保持有1～2mm的间距。
进一步，所述散热外壳的顶部周边设有密封槽，所述密封槽内设有用于散热盖板和散热外壳密封连接的密封条。
进一步，所述散热外壳的内侧壁上设有定位柱，所述电路板套接在定位柱上。
进一步，所述散热外壳底部外表面安装有风扇，所述散热外壳底部的外表面上还固定罩设有风道盖板。
进一步，所述散热外壳的顶部侧边和散热盖板的周边设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺接有螺钉。
进一步，所述散热外壳的顶部侧边凸设有倒扣，所述散热盖板的周边内侧壁设有与倒扣卡扣配合的倒扣部。
附图说明
图1是本发明提供的具有多面散热功能的功率型电子产品剖视结构示意图。
图2是本发明提供的散热外壳立体结构示意图。
图3是本发明提供的散热外壳底部结构示意图。
图4是本发明提供的散热盖板内表面结构示意图。
图5是本发明提供的电路板正面结构示意图。
图6是本发明提供的电路板背面结构示意图。
图7是图3中的散热外壳增加风扇后的结构示意图。
图8是图7增加风道盖板后的结构示意图。
图中，1、散热外壳；10、底面；11、导热凸台；12、散热风道；13、凹型腔；14、密封槽；15、定位柱；16、倒扣；2、散热盖板；21、导热凸起；3、电路板；31、贴片类晶体管；32、大功率发热元件；4、风扇；5、风道盖板；6、螺纹孔；7、螺钉。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1至图5所示，本发明提供一种具有多面散热功能的功率型电子产品，包括散热外壳1、散热盖板2及设于散热外壳1内的电路板3，所述散热外壳1和散热盖板2具体可选用金属例如铝合金制成，所述电路板3的正面焊接有多个贴片类晶体管31，该贴片晶体管31一般是指封装为TO-263封装的晶体管如二极管、三极管或MOS管等，其具体是采用贴片方式焊接在电路板3正面的，贴片类晶体管31的底面(即与电路板3正面相接触的面)自带有金属层，因而贴片类晶体管31可通过底面金属层将部分热量传递给电路板，所述散热外壳1内部的底面10上向散热外壳顶部方向延伸有多个独立的导热凸台11，每个所述导热凸11台表面通过铺设绝缘片与一个贴片晶体管31焊接处下方的电路板背面接触，所述散热外壳1底部外表面上设有散热风道12，该散热风道12具体采用散热筋构成，所述散热盖板2的内表面设有导热凸起21，所述散热盖板2与散热外壳1密封连接且导热凸起21与铺设于贴片晶体管31表面的导热胶片接触。
与现有技术相比，本发明提供的具有多面散热功能的功率型电子产品，一方面通过导热凸台与贴片晶体管焊接处下方的电路板背面接触传热，而导热凸台上的热量又通过散热外壳底部及底部外面上的散热风道进行散热，另一方面又通过导热凸起与贴片晶体管表面接触传热，而导热凸起表面的热量又通过散热盖板表面进行散热，由此实现对贴片晶体管进行双面散热，因而相比于现有技术中贴片晶体管的散热只有一个散热底面且盖板没参与散热的设计方式，本申请中的散热效率更高，散热效果更好；同时，由于贴片晶体管与导热凸起接触，通过散热盖板近距离向外传热，因此散热盖板和散热外壳密封连接后密封腔内的空气很少，而空气少对于加热电路板上电子元器件的难度就大，相比于现有技术电子元器件的温度较低，由此能够延长电子元器件的使用寿命。因此，本申请提供的散热方式能够对功率型电子产品中的功率晶体管进行双面有效散热，因而散热效率高，提高了电子产品中元器件的使用寿命。
作为具体实施例，请参考图6所示，所述电路板3的背面焊接有包括电感和变压器在内的多个大功率发热元件32，所述散热外壳1内部的底面10上向散热外壳底部方向延伸有多个凹型腔13，即在散热外壳1内部的底面10上向底部方向设置多个下凹的独立凹型腔，每个所述凹型腔13用于安放一个大功率发热元件32，且安放于所述凹型腔13内的大功率发热元件32与凹型腔腔壁之间保持有预定间距，所述凹型腔13内填充有用于板结凹型腔13和大功率发热元件32之间间隙以及用于固定大功率发热元件32的灌封料如环氧灌封胶或聚氨脂灌封胶。本实施例一方面通过在散热外壳内部的底面上向散热外壳底部方向延伸多个凹型腔，即在散热外壳内部的底面上向底部方向设置多个下凹的独立凹型腔，每个凹型腔安放一个大功率发热元件，由此每个大功率发热元件可有五个面通过灌封料与凹型腔接触实现散热，接触面积大因而散热效率高；另一方面通过在凹型腔和大功率发热元件之间的间隙内填充灌封料，在实现对大功率发热元件进行固定以解决电路板抗震问题的同时，相比于现有技术本申请所使用的灌封料更少，节约了材料成本；同时，由于采用将多个凹型腔向散热外壳底部方向延伸的设计策略，使得电路板背面能更靠近散热外壳内部的底面，由此散热盖板和散热外壳密封连接后内部的空气很少，而空气少对于加热电路板上电子元器件的难度就大，相比于现有技术电子元器件的温度较低，由此能够延长电子元器件的使用寿命。
作为具体实施例，所述凹型腔13内的大功率发热元件32与凹型腔腔壁之间保持有1～2mm的间距，由此通过在凹型腔13和大功率发热元件32之间的间隙内填充灌封料，可实现对大功率发热元件进行固定，由此可解决电路板抗震的问题，同时此种填充方式所需要的灌封料相比现有技术明显减少。
作为具体实施例，请参考图2所示，所述散热外壳1的顶部周边设有密封槽14，所述密封槽14内设有用于散热盖板2和散热外壳1密封连接的密封条，即通过在密封槽14内设置密封条来实现散热盖板2和散热外壳1之间的密封配合。
作为具体实施例，请参考图2所示，所述散热外壳1的内侧壁上设有定位柱15，所述电路板3套接在定位柱15上，由此可以使电路板3在散热外壳内部更加稳定的定位和固定。当然，本领域技术人员在前述定位柱的基础上，还可以采用其它方式来对电路板3进行定位和固定。
作为具体实施例，请参考图7和图8所示，所述散热外壳1底部外表面安装有风扇4，所述散热外壳1底部的外表面上还固定罩设有风道盖板5，即通过风道盖板5可将风扇4罩住，由此通过风扇4可以加快散热外壳1底部外表面及散热风道12上的热量流动，实现更好散热。
作为具体实施例，请参考图1、图2和图4所示，所述散热外壳1的顶部侧边和散热盖板2的周边设有螺纹孔6，所述螺纹孔6内螺接有螺钉7，由此实现所述散热外壳1和散热盖板2之间的固定连接。
作为具体实施例，请参考图2所示，所述散热外壳1的顶部侧边凸设有倒扣16，所述散热盖板2的周边内侧壁设有与倒扣16卡扣配合的倒扣部，即所述散热外壳1和散热盖板2之间还可以通过卡扣配合实现固定连接。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种具有多面散热功能的功率型电子产品，包括散热外壳、散热盖板及设于散热外壳内的电路板，所述电路板的正面焊接有多个贴片晶体管，其特征在于，所述散热外壳内部的底面上向散热外壳顶部方向延伸有多个独立的导热凸台，每个所述导热凸台表面通过铺设绝缘片与一个贴片晶体管焊接处下方的电路板背面接触，所述散热外壳底部外表面上设有散热风道，所述散热盖板的内表面设有导热凸起，所述散热盖板与散热外壳密封连接且导热凸起与铺设于贴片晶体管表面的导热胶片接触。
2.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述电路板的背面焊接有包括电感和变压器在内的多个大功率发热元件，所述散热外壳内部的底面上向散热外壳底部方向延伸有多个凹型腔，每个所述凹型腔用于安放一个大功率发热元件，且安放于所述凹型腔内的大功率发热元件与凹型腔腔壁之间保持有预定间距，所述凹型腔内填充有用于板结凹型腔和大功率发热元件之间间隙以及用于固定大功率发热元件的灌封料。
3.根据权利要求2所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述凹型腔内的大功率发热元件与凹型腔腔壁之间保持有1～2mm的间距。
4.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述散热外壳的顶部周边设有密封槽，所述密封槽内设有用于散热盖板和散热外壳密封连接的密封条。
5.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述散热外壳的内侧壁上设有定位柱，所述电路板套接在定位柱上。
6.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述散热外壳底部外表面安装有风扇，所述散热外壳底部的外表面上还固定罩设有风道盖板。
7.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述散热外壳的顶部侧边和散热盖板的周边设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺接有螺钉。
8.根据权利要求1所述的具有多面散热功能的功率型电子产品，其特征在于，所述散热外壳的顶部侧边凸设有倒扣，所述散热盖板的周边内侧壁设有与倒扣卡扣配合的倒扣部。
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