CN112788911A - 一种散热器和电路板散热结构 - Google Patents
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Abstract
一种散热器和电路板散热结构,该散热器包括连接架和散热单体,所述散热单体有多个,多个所述散热单体之间具有间隙,所述连接架和多个所述散热单体通过弹性连接件分别连接,多个所述散热单体可相对所述连接架分别上下浮动,所述连接架上还设置有安装孔,所述安装孔用于供紧固件穿过而将所述连接架与发热元件所在的电路板连接。该散热结构包括设置有多个芯片的电路板和所述散热器。
Description
技术领域
本申请涉及但不局限于散热技术,更具体地,涉及一种散热器和电路板散热结构。
背景技术
随着通讯设备的芯片和单板功耗增大,单板及插箱空间却不能等比例增加,造成功率密度上升,因而对散热要求越来越高。同时单板多芯片布局需要进行均温散热,避免局部散热条件太差而导致芯片过热。传统的定距式均温散热器方案如图1所示,散热器1通过螺钉2和定距压铆螺柱3配合穿过单板4固定在衬板(未示出)上,多个芯片共用一块散热器。散热器基板与各个芯片之间分别填充导热泥,为单板上的芯片进行散热。但是,由于导热泥自身散热差,加之主芯片具有功耗大的特点,会导致主芯片结温升高。如果对每个芯片分别使用散热单体进行散热,散热器使用的螺钉会占用大量单板面积,造成布线困难。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种散热器,包括连接架和散热单体,所述散热单体有多个,多个所述散热单体之间具有间隙,所述连接架和多个所述散热单体通过弹性连接件分别连接,多个所述散热单体可相对所述连接架分别上下浮动,所述连接架上还设置有安装孔,所述安装孔用于供紧固件穿过而将所述连接架与发热元件所在的电路板连接。
本发明实施例还提供了一种电路板散热结构,包括:
电路板,所述电路板的一侧设置有多个芯片;
如本发明实施例所述的散热器,所述散热器的连接架通过紧固件与所述电路板连接,多个所述散热单体位于所述连接架和所述电路板之间,多个所述散热单体分别被相应芯片顶起,用于为芯片散热。
本发明实施例的散热器和电路板散热结构中,多个散热单体可以上下浮动,使得发热元件和散热器之间的间隙很小,可以减少温度损失,提高散热效能。而由于多个散热单元是通过连接架与电路板连接而不是各自分别与电路板连接,因而需要使用的紧固件较少,对电路板布线的影响小。
本发明实施例的散热器和电路板散热结构可以用于通讯产品或电子产品中,为多芯片提供散热。
在阅读并理解了附图和详细描述后,可以明白其他方面。
附图说明
图1是定距式均温散热器的示意图。
图2是本发明一示例性实施例提供的散热器的立体示意图。
图3图2中A部分的放大视图。
图4是本发明一示例性实施例提供的电路板散热结构的立体示意图。
图5是本发明一示例性实施例提供的电路板散热结构散的剖面图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例,但是该描述是示例性的,而不是限制性的,并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是,在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合,并在具体实施方式中进行了讨论,但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外,任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用,或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本发明一示例性的实施例提供了一种散热器100,该散热器100未安放在电路板上。请参见图2,包括连接架40和散热单体,所述散热单体有多个。图中的示例中,示出了3个散热单体,即第一散热单体10、第二散热单体20和第三散热单体30,但本发明散热单体的个数没有限制,可根据实际工况实施,例如散热单体的数量也可以是2个,4个,5个或者更多个。本实施例的电路板上有3块功耗较大的芯片,故考虑使用3块散热单体对其散热。本实施例的多个散热单体之间具有间隙,连接架40和多个散热单体通过弹性连接件分别连接,多个散热单体可相对连接架40分别上下浮动。在一示例中,连接架40为整体式的连接架,即不是由分立的多个部分组成。第一散热单体10、第二散热单体20和第三散热单体30并排设置且相互之间存在间隙。
以图2为例,第一散热单体10、第二散热单体20和第三散热单体30向上浮动时与连接架40之间的距离变小,而向下浮动时与连接架40之间的距离变大,不同的散热单体是分别浮动的,因而第一散热单体10、第二散热单体20和第三散热单体30被电路板上的发热元件如芯片顶起时,如果芯片本身的高度不同,散热单体与连接架40之间的距离也会不同,这就使得各个芯片和相应的散热器之间的间隙很小,可以减少温度损失,提高散热效能。
如图2所示,本实施例的连接架40上还设置有安装孔41,安装孔41用于供紧固件穿过而将连接架40与发热元件所在的电路板(如单板)连接。连接后的结构可参见图4和图5。由于多个散热单元通过连接架40与电路板连接而不是各自分别与电路板连接,因而需要使用的紧固件较少,对电路板布线的影响小。
在图2的示例中,连接架40为矩形的金属架,可以选用铝板、铝合金板、热镀锌板等材料制作,金属架的强度可以根据散热单体的尺寸和重量选取。图2中金属架的两个长边之间设置有垂直于长边的加强板,安装孔41设置在金属架的角部区域和加强板上。图中是在金属架的4个角部区域各自设置了1个安装孔,在2个加强板上各自设置了2个安装孔。在其他示例中,根据散热单体的数量及强度的需要,也可以不设置加强板,或者设置1个、3个或更多的加强板。在不设置加强板时,可以只在金属架的角部区域设置4个安装孔,或者也可以设置在金属架两个侧边或四个侧边上的除角部区域外的其他位置。需要说明的是,图2所示的金属架只是一种示例,设置非金属架,或者设置其他形态的连接架也是可以的。
对于图2包括3个散热单体的这种情形,如果每个散热单体的4个角使用4个紧固件与电路板连接,总共需要12个紧固件,电路板上也需要开设相同数量的安装孔,占用的电路板的布线面积较大。在使用连接架之后,需要使用的紧固件减小,图2中是使用了8个坚固件来实现连接架和电路板的连接。在强度足够时还可以减少加强板或加强板上的安装孔数量,使得需要使用的紧固件更少。从而可以减小对电路板布线面积的占用,因而这种结构的散热器对电路板布线的影响小。同时,由于散热单板与连接架之间的连接可以预先完成,在将散热器安装到电路板上时更为方便快捷。
需要说明的是,连接架的形状和材质并不局限于上述实施例采用的方案,形状和尺寸大小可根据单板大小合理设置,材质也可以是钣金、不锈钢、压铸件等。
在本实施例中,散热单体均包括基板和设置在基板一侧的散热结构,连接架位于散热单体上所述散热结构所在的一侧。图2所示的示例中,第一散热单体10包括第一基板11和第一鳍片12,第二散热单体20包括第二基板21和第二鳍片22,第三散热单体30包括第三基板31和第三鳍片32。第一基板11和第二基板21之间、第二基板21和第三基板31之间设有间隙。连接架40位于散热单体上散热结构也即鳍片所在的一侧,就图2来说,是在鳍片的上方。
在图2的示例中,金属架的左侧边伸出于散热单板10之外,穿过该左侧边上的两个安装孔41的紧固件可以直接与电路板连接,不需要穿过散热单板。但穿过两个加强板上的安装孔41的紧固件则需要穿过散热单板再与电路板连接,因而散热单体的基板上需要设置有一个或多个避让孔(图中未示出),所述避让孔与连接架40上相应的安装孔的位置对应,以供穿过安装孔41的紧固件穿过而将连接架100与电路板连接。在另一示例中,如果金属架的角部区域均延伸到散热单板之外而又不设置加强板,或者加强板上的安装孔的位置也在散热单体之外,则散热单板的基板上就不需要设置避让孔。
在本发明一示例性实施例中,弹性连接件包括弹性件和连接件,所述弹性件的两端分别抵顶在所述连接架和所述散热单体上,所述连接件穿过所述弹性件将所述连接架和所述散热单体连接起来,使所述散热单体可在设定的范围内相对所述连接架上下浮动。在一示例中,连接架上设置有多个第一连接孔,每一散热单体的基板上设置有与第一连接孔位置对应的第二连接孔,所述第一连接孔和第二连接孔用于供连接件穿过而将所述连接架和所述散热单体连接起来。
图3为图2中A部分的放大视图,使用弹簧72作为弹性件,使用螺钉71和压铆螺柱73作为连接件。如图3所示,螺钉71依次穿过散热单体的基板11、弹簧72和连接架40并与压铆螺柱73配合,压铆螺柱73与连接架40铆接,弹簧72的两端分别抵顶在连接架40和基板11上。该结构可以将3个散热单体浮动固定于连接架上,之后还可以将连接架和散热单体的组合通过衬板一起安置在电路板上。
在自然状态下,由于弹簧72的弹力作用,连接架40与散热单体的间距(可以用连接架40与基板11之间的距离来表示)达到最大值。而当散热器100安装在电路板时,可参见图5,此时芯片与散热单体的基板11底部接触,将散热单体顶起,压缩弹簧72从而将连接架40与散热单体的间距压缩到最小值,而且三块散热单体可以分别上下浮动,保证芯片和散热单体基板之间的有效接触。
上述连接结构仅仅是示例性的,图2中的连接件采用螺钉连接,但也可以采用其他的连接件,如螺栓连接、铆钉连接等。而在采用螺钉连接时,连接架上可以铆接压铆螺柱,也可以和螺柱制作为一体的形式,或者采用钣金冲桥的形式等等。在另一示例中,上述弹性件和连接件组合的结构也可以使用浮动式弹簧螺钉来替代。另外,弹簧也可以替换成其它弹性件。影响弹簧螺旋直径和长度的因素主要有散热器的重量、尺寸,弹簧放置的空间大小,压铆螺柱尺寸等。对于带弹簧的散热器,弹簧力要小于芯片的允许受力,以免压坏芯片。
本领域技术人员可知,连接件的数量及布局并不局限于图2所示,需根据力学性能合理设置,例如,散热单体重量小于150g时,只需要2个连接件将其安装在连接架上,当散热单体重量大于150g时,可以采用4个或更多的连接件,一般对称布置,保证受力均匀。
图4、图5示出了本发明一示例性实施例提供的电路板散热结构,其中的电路板以单板例,该结构包括:单板50和本发明实施例所述的散热器100,单板50的一侧设置有多个芯片;而散热器100的连接架40通过紧固件与单板50连接,多个散热单体位于连接架40和电路板50之间,多个散热单体即图2中的第一散热单体10、第二散热单体20和第三散热单体30分别被相应芯片顶起,用于为芯片散热。
在设计散热结构时可以留有一定的过盈量,该过盈量会大于芯片的制造公差和装配公差之和,由此保证了在散热器安装在单板上时,对应芯片会挤压散热单体的基板,使散热单体上下浮动,以保证芯片和散热器之间的间隙较小,如小于0.2mm,因此可以采用导热硅脂或者更薄的导热材料来填充该间隙,减少温度损失,提高散热效能。
图4和图5所示的电路板散热结构还包括衬板60,衬板60位于单板50背离散热器100的一侧,紧固件穿过连接架40上的安装孔和单板上的安装孔后与衬板60固定连接。在一示例中,螺钉74穿过金属架40、与连接架铆接的压铆螺柱75、单板50后与衬板60上的压铆螺母76螺接,从而将散热器100安装在单板50上。
上述散热单体不局限于均温板散热器,也可以是普通型材散热器、热管散热器等。另外,采用均温板散热器时,也不局限于图2中所示的散热器,也可以是Z形或C形均温板散热器等。
本公开的描述中,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。虽然本公开所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式,并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员,在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本公开的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种散热器,其特征在于:包括连接架和散热单体,所述散热单体有多个,多个所述散热单体之间具有间隙,所述连接架和多个所述散热单体通过弹性连接件分别连接,多个所述散热单体可相对所述连接架分别上下浮动,所述连接架上还设置有安装孔,所述安装孔用于供紧固件穿过而将所述连接架与发热元件所在的电路板连接。
2.如权利要求1所述的散热器,其特征在于:所述连接架为整体式的连接架,所述散热单体有2个或3个以上。
3.如权利要求2所述的散热器,其特征在于:所述连接架为矩形的金属架,所述安装孔设置在所述金属架的角部区域;或者,所述连接架为矩形的金属架,所述金属架的两个长边之间设置有垂直于所述长边的加强板,所述安装孔设置在所述金属架的角部区域和所述加强板上。
4.如权利要求1至3中任一所述的散热器,其特征在于:所述散热单体包括基板和设置在所述基板一侧的散热结构,所述连接架位于所述散热单体上所述散热结构所在的一侧。
5.如权利要求4所述的散热器,其特征在于:所述散热单体的基板上设置有一个或多个避让孔,所述避让孔与所述连接架上的至少部分安装孔的位置对应,以供穿过安装孔的紧固件穿过而将所述连接架与所述电路板连接。
6.如权利要求4所述的散热器,其特征在于:所述弹性连接件包括弹性件和连接件,所述弹性件的两端分别抵顶在所述连接架和所述散热单体上,所述连接件穿过所述弹性件将所述连接架和所述散热单体连接起来,所述散热单体可在设定的范围内相对所述连接架上下浮动。
7.如权利要求6所述的散热器,其特征在于:所述连接架上设置有多个第一连接孔,每一所述散热单体的基板上设置有与第一连接孔位置对应的第二连接孔,所述第一连接孔和第二连接孔用于供所述连接件穿过而将所述连接架和所述散热单体连接起来。
8.一种电路板散热结构,其特征在于,包括:
电路板,所述电路板的一侧设置有多个芯片;
如权利要求1至7中任一所述的散热器,所述散热器的连接架通过紧固件与所述电路板连接,多个所述散热单体位于所述连接架和所述电路板之间,多个所述散热单体分别被相应芯片顶起,用于为芯片散热。
9.如权利要求8所述的电路板散热结构,其特征在于:所述散热单体和所述芯片之间的间隙小于0.2mm,所述间隙中填充有导热材料。
10.如权利要求8或9所述的电路板散热结构,其特征在于:所述电路板散热结构还包括衬板,所述衬板位于所述电路板背离所述散热器的一侧,所述紧固件穿过所述连接架上的安装孔和所述电路板上的安装孔后与所述衬板固定连接。
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