CN110996615A - 风冷模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种风冷模块，包括印制电路板PCB，阻挡装置，固定装置；所述PCB的正面通覆盖有防护层；所述固定装置固定于所述PCB的背面，所述固定装置与所述PCB之间存在缝隙；所述阻挡装置用于阻挡风流过所述缝隙。在PCB一个表面利用防护层进行防护，并利用阻挡装置阻挡PCB的另一个表面与固定装置之间的缝隙，降低了对PCB进行防护的成本。

Description

风冷模块

技术领域

本申请涉及风冷，并且更具体地，涉及一种风冷模块。

背景技术

印制电路板(printed circuit board，PCB)，又称印刷电路板。是电子元件的支撑体，同时也是电子元件电气连接的载体。PCB的可靠性直接影响到整个产品的可靠性。

风冷是一种冷却方式。在风冷模块中，采用风冷的方式，以空气作为媒介对PCB或PBC上的器件进行冷却。风冷模块环境失效较多，环境防护问题突出。采用在PCB的上下表面均生成较厚的防护层，能够对PCB进行有效防护，但是成本较高。

发明内容

本申请提供一种风冷模块，通过将印制电路板与固定装置之间的缝隙密封

第一方面，提供一种风冷模块，所述模块包括：印制电路板PCB，阻挡装置，固定装置；所述PCB的正面通覆盖有防护层；所述固定装置固定于所述PCB的背面，所述固定装置与所述PCB之间存在缝隙；所述阻挡装置用于阻挡风流过所述缝隙。

在PCB一个表面利用防护层进行防护，并利用阻挡装置阻挡风流过PCB的另一个表面与固定装置之间的缝隙，对PCB的该另一个表面进行防护，降低了对PCB进行防护的成本。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述固定装置为导体。

固定装置为导体，可以降低外界对PCB中信号的干扰。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述阻挡装置位于所述PCB的每个边。

阻挡装置密封PCB每个边与所述固定装置之间缝隙，使得阻挡风的效果更好，提高对PCB的防护能力。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述阻挡装置具有弹性，压缩后的所述阻挡装置位于所述缝隙中。

采用具有弹性的材料作为阻挡装置，将其压缩并填充在所述缝隙中，密封紧密，使得阻挡风的效果更好，提高对PCB的防护能力。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述阻挡装置的材料包括聚氯乙烯PVC、硅胶、热塑性弹性体TPE、丁腈中的一种或多种。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述防护层是通过灌胶工艺生成的。

灌胶工艺生成的防护层具有较好的防护效果。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述PCB包括至少一个功率器件，所述至少一个功率器件设置在所述PCB的正面。

将功率器件设置在PCB的正面，避免功率器件的散热受到影响。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述PCB的背面包括至少一个电子器件。

将电子器件设置在PCB的背面，当电子器件出现故障时，容易维修。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述风冷模块包括至少一个风扇，阻挡装置至少位于所述至少一个风扇提供的风向一侧的所述PCB边缘。

对于风扇提供的风向一侧，PCB与固定装置之间的缝隙通过阻挡装置密封，可以降低空气流动对PCB的影响，减小PCB腐蚀的概率，降低成本。

第二方面，提供一种电子设备，包括第一方面所述的风冷模块。

附图说明

图1是一种防护层涂覆原理的示意图。

图2是另一种防护层涂覆原理的示意图。

图3是一种三防胶涂覆原理的示意图。

图4是一种直流充电桩的示意性结构图。

图5是一种充电模块的示意性结构图。

图6是本申请实施例提供的一种风冷模块的示意性结构图。

图7是本申请实施例提供的另一种风冷模块的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

在恶劣的条件下，印制电路板(printed circuit board，PCB)中的电子元器件、导线等可能被腐蚀，从而短路或失效，造成印制电路板的失效。通过涂覆防护层的方式，可以在一定程度上避免PCB的腐蚀。

三防漆是一种特殊配方的涂料，用于保护线路板及其相关设备免受环境的侵蚀。三防漆具有良好的耐高低温性能；其固化后成一层透明保护膜，具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防盐雾、防老化、耐电晕等性能。

图1是一种防护层涂覆原理的示意图。

图1所示的防护层涂覆方式，将三防漆稀释，使得其浓度较低，然后放入存储罐中。使用时对三防漆进行高压压缩，从而使得三防漆在喷头处雾化，然后均匀地喷涂到PCB表面，形成一层保护膜。该保护膜也可以称为薄膜三防漆，对PCB和电子器件进行保护。

薄膜三防漆工艺采用的三防漆浓度较低，采用雾化喷涂后，烘干后的膜厚度仅为25微米左右，仅能进行简单的防护。薄膜三防漆工艺形成的保护膜PCB可以应用在室内环境中。但是，如果环境条件更恶劣一些，将PCB板应用在室外，则保护膜会很快地被腐蚀掉从而失去保护作用。

图2是另一种防护层涂覆原理的示意图。

可以采用厚膜三防漆工艺。将较为浓稠的三防漆，然后放入存储罐中。使用时通过类似花洒形状喷头将三防漆均匀洒落在印刷线路板上。三防胶自然流下，形成防护膜。

厚膜三防漆工艺采用较为浓稠的三防漆进行防护，保护膜的厚度得以增高，达到100微米左右。但是其厚度仍然较薄，仅能适应普通的室外应用场景。在较为恶劣的室外应用场景，长期阴雨的地区，离海洋较近的室外等，采用厚膜三防漆工艺进行保护的PCB，仍然有较高的失效率。

对于更加恶劣的环境，可以采用通过三防胶对PCB进行保护。三防胶又名线路板保护胶或涂覆胶，用于保护线路板及其相关设备免受恶劣坏境的侵蚀，从而提高并延长产品的使用寿命，确保使用时的安全性和可靠性。常见的三防胶的主要成分包括有机硅，环氧胶、聚氨酯等中的一种或多种。相对于三防漆，三防胶的粘稠度更高，可以形成的保护层较厚。

可以将三防胶放入存储罐中。使用时通过类似花洒形状喷头或其他普通喷头将三防漆均匀洒落在印刷线路板上。三防胶自然流下，形成防护膜。

图3是一种三防胶涂覆原理的示意图。一些三防胶可以通过A和B两种液体混合形成。在两个容器中分别存储A和B。使用时，将A和B进行混合，以形成三防胶。通过类似花洒形状喷头或其他喷头将三防胶均匀洒落在印刷线路板上。三防胶自然流下，形成防护膜。三防胶形成的保护膜的厚度大于0.1毫米(millimeter，mm)，例如可以为0.5mm至5厘米(centimeter，cm)。

如果保护膜太薄，无法对PCB板上的器件进行有效防护。而如果保护膜的增加，将使得生产成本增高。根据PCB的应用环境，合理选择防护层的材料和形成方式，能够对PCB板上的器件进行有效防护的同时降低成本。

在风冷模块中，PCB的工作环境恶劣。以充电模块为例对风冷模块进行说明。

图4是一种直流充电桩的示意性结构图。充电模块为一种电源变换模块，完成电能变化，其主要功能是将电网或者电源的能量进行变换。充电模块可以作为充电桩体中的一个部件，为电动汽车充电。受控制器420的控制，充电模块401、充电模块402、充电模块403将输入的交流电转换为直流电，输出值充电终端410。充电终端410将直流电提供给电动汽车，为电动汽车充电，并进行计费。

图5是一种充电模块的示意性结构图。

由于充电模块401功率较大，通常采用风扇吹风或者吸风进行冷却的散热方式来提高散热效率，因此也可以称为风冷充电模块。

充电模块401中包括功率器件。功率器件也可以称为电力电子器件或功率半导体器件，是一种主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。功率器件工作时，因功率损耗引起器件发热、升温。器件温度过高将缩短寿命，甚至烧毁。在风冷模块中，通过风冷的方式为功率器件降温。

在环境比较差的时候，空气中各种灰尘和腐蚀颗粒较多，会被风扇带入充电模块401内部，同时，空气中的水汽也会带入模块内部，灰尘和水汽容易造成PCB及PCB上的电子器件的腐蚀，导致充电模块401失效。

风冷充电模块环境失效较多，环境防护问题突出。采用在PCB的上下表面均生成较厚的防护层，能够对PCB进行有效防护，但是成本较高。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种风冷模块。

在风冷模块中，功率器件通常位于PCB的正面，风冷模块中的风扇吹风或吸风。PCB的背面设置有固定装置，固定装置用于固定PCB。固定装置可以通过螺钉与PCB进行固定。固定装置与PCB之间的距离较小，风冷模块中的风扇主要用于加快PCB正面的空气流动速度。PCB的正面风速快，腐蚀快。PCB的背面风速慢，腐蚀慢。

本申请实施例提供的风冷模块，在PCB一个表面利用防护层进行防护，并利用阻挡装置阻挡PCB的另一个表面与固定装置之间的缝隙中空气的流动，降低了对PCB进行防护的成本。

图6是本申请实施例提供的一种风冷模块的示意性结构图。

风冷是冷却方式的一种，即用空气作为媒介冷却需要冷却的物体。

风冷模块600包括PCB 602，阻挡装置603，固定装置604。

PCB 602的正面通覆盖有防护层601。

固定装置604固定于PCB 602的背面，固定装置604与所述PCB 602之间存在缝隙。

阻挡装置603用于阻挡风流过所述缝隙。

在PCB所在的系统中，固定装置604可以用于固定PCB 602。固定装置604可以位于PCB 602的上方、下方或其他方位。

将PCB 602邻近固定装置604的一侧表面称为PCB 602的背面，将远离固定装置604的一侧表面称为PCB 602的正面。PCB 602的正面与背面仅仅用于对PCB 602的两个表面区分，不构成对PCB 602实质上的限定。

固定装置604的硬度可以大于PCB 602的硬度。由于PCB 602的硬度较小，固定装置604为PCB 602提供力学保护。

固定装置604的材料可以是金属。PCB 602中设置有电路。固定装置604采用金属材料可以减小PCB中的电路受到外界的电磁干扰。

PCB 602中设置有电路，且PCB 602中的电流和电压可能较高。固定装置604还可以为人员提供保护，减低发生触电事件的风险。

阻挡装置603用于阻挡风流过所述缝隙，即阻挡装置603阻挡所述缝隙中的空气流动。阻挡装置603可以是刚性材料，位于PCB 602和固定装置604之间的缝隙的周围，从而对流过该缝隙的风进行阻挡。

阻挡装置603也可以是具有粘性的材料，用于将PCB 602和固定装置604进行粘贴。可以通过将阻挡装置603的一侧粘贴在PCB 602上，另一侧粘贴在固定装置604上，形成对阻挡装置603和PCB 602之间的缝隙的密封。

阻挡装置603还可以是具有弹性的材料。压缩后的所述阻挡装置603位于固定装置604和PCB 602之间的缝隙中，使得密封更加紧密。

阻挡装置603可以位于PCB 602的一个或多个边，用于密封对阻挡装置603和PCB602的一个或多个边缘的缝隙进行密封。以四边形的PCB为例，阻挡装置603可以位于PCB的一个或多个边缘。优选的，阻挡装置603位于PCB 602的每个边，从而可以密封PCB 602的每个边与固定装置604之间的缝隙。

风冷模块600还可以包括至少一个风扇。风扇可以位于任何位置。风扇用于使得PCB602周围的空气流动。例如，阻挡装置603可以至少位于风扇提供的风向的一侧，PCB 602与固定装置604之间的缝隙。也就是说，位于风扇提供的风向的一侧的阻挡装置603可以阻挡风扇提供的风流过PCB 602与固定装置604之间的缝隙。阻挡装置603至少需要将风冷模块中风的来向一侧，PCB 602与固定装置604之间的缝隙进行密封，从而实现对PCB 602背面的防护。

防护层601可以是通过薄膜三防漆工艺、厚膜三防漆、灌胶工艺等形成的。采用灌胶工艺形成防护层，可以形成厚度大于1mm的保护层，覆盖电子贴片器件，提供更好的防护效果，使得风冷模块600可以应用在恶劣的环境中。

所述PCB包括至少一个功率器件，该至少一个功率器件中的全部或部分可以设置在PCB的正面。也就是说，PCB 602的正面可以包括至少一个功率器件。将功率器件设置在PCB 602的正面，可以保证功率器件的散热不受影响。

PCB 602的背面可以包括至少一个电子器件。将非功率器件设置在PCB 602的背面，当电子器件出现故障时，容易维修。设置在PCB 602背面的电子器件可以是功率器件之外的电子器件。应当理解，PCB的正面也可以设置功率器件之外的电子器件。

本申请实施例提供的风冷模块，能够降低一般环境下PCB的失效率，扩充风冷模块能够应用的环境范围，可以应用在室外等恶劣的环境中。由于失效率的降低，可以减少维护次数和维护成本，使得维护工作量减少。

本申请实施例提供的风冷模块，可以是风冷电源模块，如风冷充电模块，风冷通信电源模块，风冷不间断电源(uninterrupted power supply，UPS)模块等。

对于风速较快的PCB正面，采用防护层的方法进行防护，而对风速较慢的PCB反面，使用密封胶条进行防护，对PCB正反面均能进行良好的防护，成本较低。

图7是本申请实施例提供的一种风冷模块的示意性结构图。

风冷模块700包括防护层、PCB、密封条、机壳。

防护层的是在PCB表面进行灌胶从而形成的保护膜。采用灌胶工艺，形成防护层的材料可以是有机硅，环氧胶或聚氨酯等。保护膜太薄，会导致防护效果较差。保护膜太厚，会导致成本增加。根据PCB表面的电路分布情况，保护膜对PCB表面覆盖率可以为10％至100％。保护膜的厚度可以是0.5mm至5cm。

PCB为印刷电路板，一般是由多层单板压合而成。

密封条可以是具有弹性的胶条。胶条的材料可以为聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)、硅胶、热塑性弹性体(thermoplastic elastomer，TPE)或丁腈等。

机壳可以用于固定PCB。PCB的厚度较薄，可以认为PCB具有正面和背面两侧表面。机壳可以位于PCB的一侧表面。可以将机壳所在的一侧表面认为是PCB的背面。也就是说，防护层位于PCB的正面。

PCB通常采用酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板等，硬度较低。可以将PCB固定在硬度较高的机壳上，从而形成对PCB的保护。

机壳的材料可以是金属。金属机壳可以防止来源于机壳一侧的干扰。在一个电子设备中，通常包括多个风冷模块。在每个PCB的背面设置机壳，当多个风冷模块层叠放置，可以减小模块之间的串扰。

可以通过多层线路板中每层线路板上的铜皮、铜线、PCB中的金属化通孔等导体实现PCB中电信号的传输。将PCB固定在机壳上。当机壳为金属时，在PCB和机壳之间可以设置一定的距离，避免PCB中的导体与机壳接触，影响PCB中信号的传输。当需要移动PCB的位置时，通过移动机壳，可以避免触电。

可以在PCB以及机壳相对应的位置设置通孔。在PCB和/或机壳的通孔中设置螺纹，通过螺钉将PCB和机壳进行固定。根据PCB厚度，当PCB的厚度较小，小于螺钉中螺纹的螺距，可以在PCB的通孔中不设置螺纹。当PCB的厚度较大，大于螺钉中螺纹的螺距，可以在PCB的通孔中设置螺纹。同理，可以根据机壳的厚度，确定是否在机壳的通孔中设置螺纹。

PCB的背面可以不再通过防护层进行保护。

在PCB的背面，密封条可以用于密封PCB与机壳之间的缝隙。在固定PCB和机壳时，可以将具有弹性的密封条放置在PCB与机壳之间。密封条的厚度略大于PCB与机壳之间的缝隙的宽度。因此，在固定PCB和机壳时，密封条受力压缩，产生一定的压缩比，使得密封更加紧密。

密封条可以位于PCB与机壳之间的一个或多个边缘。优选地，密封条用于密封PCB与机壳之间的缝隙的四周。也就是说，密封条可以设置在PCB与机壳之间的所有边缘，从而使得密封更加紧密。

密封条的宽度可以为1mm至5cm。也就是说，密封的宽度可以是1mm至5cm，密封的宽度自PCB的边缘开始向PCB的内部计算。

在PCB和机壳固定好之后，在PCB的侧面设置风扇。可以设置一个或多个风扇。例如可以在PCB的一侧设置1至4个风扇，风扇的数量可以根据风扇的尺寸，以及PCB和机壳的尺寸确定。

本申请实施例提供的风冷模块，PCB的正面通过灌胶形成的保护膜进行防护，PCB的背面由密封条密封PCB与机壳之间的缝隙，能够实现良好的防护效果。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风冷模块，其特征在于，所述模块包括：印制电路板PCB，阻挡装置，固定装置；

所述PCB的正面通覆盖有防护层；

所述固定装置固定于所述PCB的背面，所述固定装置与所述PCB之间存在缝隙；

所述阻挡装置用于阻挡风流过所述缝隙。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述阻挡装置位于所述PCB的每个边。

3.根据权利要求1或2所述的模块，其特征在于，所述阻挡装置具有弹性，压缩后的所述阻挡装置位于所述缝隙中。

4.根据权利要求3所述的模块，其特征在于，所述阻挡装置的材料包括聚氯乙烯PVC、硅胶、热塑性弹性体TPE、丁腈中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块，其特征在于，所述防护层是通过灌胶工艺生成的。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，其特征在于，所述PCB包括至少一个功率器件，所述至少一个功率器件设置在所述PCB的正面。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的模块，其特征在于，所述PCB的背面包括至少一个电子器件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的模块，其特征在于，所述固定装置为导体。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的模块，其特征在于，所述防护层的厚度大于0.1毫米。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的风冷模块。

Images