CN115103507A - 一种内嵌式元器件散热印制板装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内嵌式元器件散热印制板装置，包括流体连接器、上印制板、冷却液流道板、下印制板；下印制板上表面设有凹槽，冷却液流道板水平安装在该凹槽内；上印制板装配在下印制板上，且上印制板下表面紧贴下印制板上表面及冷却液流道板上表面，上、下印制板之间通过粘合材料PP胶及压合方式固定，上、下印制板接触位置通过金属焊盘实现电气信号连接；流体连接器安装在上印制板上表面并与冷却液流道板和下印制板之间固定。本发明采用印制板内嵌冷却液流道板散热的方式，使仪器设备空间结构排列更紧促，占用空间更小，更适用于精密仪器设备的开发和设计，解决了传统散热方式占用空间较大的问题。

Description

一种内嵌式元器件散热印制板装置

技术领域

本发明涉及一种内嵌式元器件散热印制板装置，主要适用于仪器设备散热空间小，无法在电子元器件表面放置风冷、液冷散热器件的仪器设备。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，工业自动化的水平越来越高，印制板是电子元器件电气连接的提供者，采用印制板的主要优点是可以大大减少布线和装配差错，提高自动化水平和生产效率。

目前，印制板元器件散热装置主要是利用风冷和液冷等作为媒介对对仪器设备进行散热，风冷的形式包括风扇、散热齿等，液冷的形式包括冷却液流道等。目前已实现的印制板元器件散热装置有元器件表贴散热风扇、表贴散热齿、表贴散热冷却液流道等方式。风扇、散热齿、冷却液流道普遍体积较大，需要额外的空间放置风扇、散热齿、冷却液流道及其附件，当仪器设备结构可利用空间较小，放置风扇、散热齿、冷却液流道受限时，印制板元器件外表贴风扇、散热齿、冷却液流道散热方式存在不能散热和散热不理想的问题，为解决上述问题，需设计占用空间小，散热良好的装置进行微小空间散热问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种内嵌式元器件散热印制板装置，采用印制板内嵌冷却液流道散热的方式，解决元器件表贴散热风扇、表贴散热齿、表贴散热冷却液流道占用空间大，在空间有限的情况下影响散热性能的问题。

本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种内嵌式元器件散热印制板装置，包括流体连接器、上印制板、冷却液流道板、下印制板；所述的下印制板上表面设有用于装配冷却液流道板的凹槽，冷却液流道板水平安装在凹槽内；所述的上印制板装配在下印制板上，且上印制板下表面紧贴下印制板上表面及冷却液流道板上表面，上印制板与下印制板之间通过粘合材料PP胶及压合方式固定，并将冷却液流道板压在凹槽中位于上、下印制板之间，上印制板、冷却液流道板、下印制板压合后在上、下印制板接触的位置通过金属焊盘实现上印制板与下印制板的电气信号连接；所述的流体连接器安装在上印制板上表面并与冷却液流道板和下印制板之间固定。

通过以上方案可以在印制板内部内嵌冷却液流道板，将冷却液流道板内嵌固定在上印制板和下印制板之间，不需要将冷却设备外置，使仪器设备空间结构排列更紧促，占用空间更小，更适用于精密仪器设备的开发和设计。避免了传统散热方式需在仪器设备中预留外置风扇、散热齿、冷却液流道板占用空间较大、需要频繁拆装、故障率高的问题，减小了冷却设备的安装空间，同时提高了设备和装置的可靠性。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述凹槽的形状和尺寸大小与所述的冷却液流道板相同，且凹槽表面设有导热金属。通过导热金属将下印制板的热量及时传递到冷却液流道板上，经过冷却液流道板内冷却介质的循环散热将印制板产生的热量及时带走，达到散热冷却的目的。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述冷却液流道板在凹槽内安装好之后，冷却液流道板的上表面与下印制板上表面齐平。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述冷却液流道板的上表面和下表面均涂覆有导热硅脂。通过导热硅脂进一步使上印制板和下印制板上产生的热量及时传递到冷却液流道板上，经过冷却液流道板内将印制板产生的热量及时带走。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述流体连接器包括第一流体连接器和第二流体连接器，且第一流体连接器和第二流体连接器内均设置有冷却介质流通口；冷却液流道板上设有进液口和出液口，第一流体连接器的冷却介质流通口与进液口连接，第二流体连接器的冷却介质流通口与出液口连接。

通过流体连接器将冷却介质引入冷却液流道板，并将换热后的冷却介质从冷却液流道板引出，达到散热的目的。

进一步地，所述下印制板上还设有螺纹孔Ⅰ，冷却液流道板上还设有与螺纹孔Ⅰ对应的螺纹孔Ⅱ，上印制板上设有避让开槽，第一流体连接器和第二流体连接器上均设置有螺纹孔Ⅲ；第一流体连接器和第二流体连接器安装在上印制板的避让开槽内并分别与冷却液流道板上的进液口和出液口连通，螺钉依次穿过螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ并最终与第一流体连接器、第二流体连接器上的螺纹孔Ⅲ螺纹拧紧，从而将第一流体连接器和第二流体连接器装配固定到上印制板。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述上印制板与冷却液流道板接触位置的上表面还安装有发热元器件。发热元器件产生的热量经过上印制板以及上印制板与冷却液流道板之间的导热硅脂传递到冷却液流道板，经过冷却介质的循环冷却达到散热降温的目的。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述的发热元器件包括但不限于通过表贴焊接或穿孔焊接或螺钉紧固等方式紧贴在上印制板上表面。

进一步地，所述发热元器件设置在上印制板上表面且位于第一流体连接器和第二流体连接器之间，发热元器件至少包括CPU芯片、电源芯片、电源模块中的一种。

前述的内嵌式元器件散热印制板装置，所述的冷却液流道板内设有供冷却介质流通的矩形或圆形的微流道。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明一种内嵌式元器件散热印制板装置可达到相当的技术进步性及实用性，并具有广泛的利用价值，其至少具有下列优点：

(1)传统的风冷散热装置需外置风扇、散热齿、冷却液流道板，借助仪器设备外的空气、冷却液等方式进行散热，外置散热装置的方式需在仪器设备中预留外置风扇、散热齿、冷却液流道板的安装空间，同时预留空气、冷却液流动所需的空间，传统散热方式占用空间较大，不适于空间有限的情况下设备的散热。

本发明采用印制板中内嵌冷却液流道板的方式，在下印制板开设凹槽，将冷却液流道板内嵌设置在凹槽中，上印制板与下印制板压合后将冷却液流道板内嵌固定在上、下印制板之间，流体连接器设置在上印制板上，方便冷却介质引入和引出，将易产生热量的电子元器件如：CPU芯片、电源芯片、电源模块或其它高功率发热器件设置在上印制板与冷却液流道板接触位置的上表面，并在冷却液流道板上下表面涂覆导热硅脂，印制板及电子元器件产生的热量及时通过导热硅脂就近传递到冷却液流道板，及时进行降温冷却。

(2)本发明使仪器设备空间结构排列更紧促，占用空间更小，更适用于精密仪器设备的开发和设计。

(3)本发明避免了外置式散热装置频繁拆卸，频繁出现故障的问题，降低了设备和装置的故障率和维修成本，提高了设备和装置的可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明内嵌式元器件散热印制板装置的爆炸图；

图2是本发明内嵌式元器件散热印制板装置装配后的剖视图；

图3是本发明内嵌式元器件散热印制板装置的装配图。

【元件及符号说明】：

1-发热元器件；

2-流体连接器；

2.1-第一流体连接器；

2.2-第二流体连接器；

3-上印制板；

4-冷却液流道板；

4.1-进液口；

4.2-出液口；

5-下印制板；

6-凹槽；

7-螺纹孔Ⅰ；

8-螺纹孔Ⅱ；

9-避让开槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例以及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中的描述和所示的实施例可以通过各种不同的配置来实现。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的范围，而是仅仅表示本发明选定的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种内嵌式元器件散热印制板装置，包括发热元器件1、流体连接器2、上印制板3、冷却液流道板4、下印制板5。

所述的下印制板水平放置于PCB压合平台上，下印制板的上表面加工有用于装配冷却液流道板的凹槽6，凹槽的形状和尺寸大小与所述的冷却液流道板相同，凹槽的表面设有可导热铜皮或其它导热金属。

冷却液流道板的上表面和下表面均涂覆有导热硅脂，该冷却液流道板4水平安装在凹槽6内。冷却液流道板4在凹槽内安装好之后，其上表面与下印制板的上表面齐平。

通过以上方案可以在印制板内部内嵌冷却液流道板，避免了传统散热方式需在仪器设备中预留外置风扇、散热齿、冷却液流道板占用空间较大、需要频繁拆装、故障率高的问题，减小了冷却设备的安装空间，同时提高了设备和装置的可靠性。

进一步地，所述下印制板上表面未与冷却液流道板接触的位置(即下印制板凹槽以外的位置)水平铺设PCB印制板层间粘合材料，该PCB印制板层间粘合材料可以使用PP胶。上印制板装配在下印制板上，且上印制板下表面紧贴下印制板上表面及冷却液流道板上表面。上印制板下表面与冷却液流道板上表面之间涂覆有导热硅脂，上印制板与下印制板之间通过粘合材料PP胶及压合的方式固定，并将冷却液流道板压在凹槽中位于上、下印制板之间。上印制板、冷却液流道板、下印制板压合后在上、下印制板接触的位置(非冷却液流道板位置)进行打孔，打孔处制作金属焊盘实现上印制板与下印制板的电气信号连接。

通过以上方式将冷却液流道板内嵌固定在上印制板和下印制板之间，不需要将冷却设备外置，使仪器设备空间结构排列更紧促，占用空间更小，更适用于精密仪器设备的开发和设计。

所述的流体连接器安装在上印制板上表面且与冷却液流道板和下印制板之间固定。流体连接器包括第一流体连接器2.1和第二流体连接器2.2，第一流体连接器和第二流体连接器内均设置有冷却介质流通口，冷却液流道板上设有进液口4.1和出液口4.2，第一流体连接器的冷却介质流通口与进液口连接，第二流体连接器的冷却介质流通口与出液口连接。通过流体连接器将冷却介质引入冷却液流道板，并将换热后的冷却介质从冷却液流道板引出，达到散热的目的。

在一种实施例中，下印制板上还设有螺纹孔Ⅰ7，冷却液流道板上还设有与螺纹孔Ⅰ对应的螺纹孔Ⅱ8，上印制板上设有避让开槽9，第一流体连接器和第二流体连接器上均设置有螺纹孔Ⅲ。上印制板、冷却液流道板和下印制板装配之后，第一流体连接器和第二流体连接器安装在上印制板的避让开槽内并分别与冷却液流道板上的进液口和出液口连通，螺钉从下印制板下表面往上装配，依次穿过螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ并最终与第一流体连接器、第二流体连接器上的螺纹孔Ⅲ螺纹拧紧，从而将第一流体连接器和第二流体连接器装配固定到上印制板。

进一步地，上印制板上还安装有发热元器件1，具体地，该发热元器件1是设置在上印制板与冷却液流道板接触位置的上表面。

在一种实施例中，发热元器件1是设置在第一流体连接器和第二流体连接器之间。

进一步地，所述的发热元器件可以但不限于通过表贴焊接、穿孔焊接、螺钉紧固等方式紧贴在上印制板上表面。

进一步地，所述的发热元器件是需要进行散热冷却的电子元器件，比如：CPU芯片、电源芯片、电源模块或其它高功率发热器件。

所述的上印制板、下印制板是印制板厂生产过程中压合的印制板，在一种实施例中，上印制板下表面和下印制板上表面均带有导热铜皮或其它导热金属。所述的第一流体连接器和第二流体连接器为印制板用冷却液进液口连接器和印制板用冷却液出液口连接器。

虽然图上不显示，但本领域技术人员公知冷却液流道板内部应包含供冷却介质流通的微流道，所述的微流道可以是矩形或圆形。冷却介质从第一流体连接器进入冷却液流道板，在冷却液流道板的微流道内流动，最终从出液口进入第二流体连接器，通过冷却介质的循环流动将发热元器件产生的热量带走，达到印制板散热的目的。

本发明通过以上方案，在印制板内部内嵌冷却液流道板进行散热，使使仪器设备空间结构排列更紧促，占用空间更小，更适用于精密仪器设备的开发和设计。

以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于包括流体连接器(2)、上印制板(3)、冷却液流道板(4)、下印制板(5)；所述的下印制板上表面设有用于装配冷却液流道板的凹槽(6)，冷却液流道板(4)水平安装在凹槽(6)内；所述的上印制板(3)装配在下印制板上，且上印制板下表面紧贴下印制板上表面及冷却液流道板上表面，上印制板与下印制板之间通过粘合材料PP胶及压合方式固定，并将冷却液流道板压在凹槽中位于上、下印制板之间，上印制板、冷却液流道板、下印制板压合后在上、下印制板接触的位置通过金属焊盘实现上印制板与下印制板的电气信号连接；所述的流体连接器安装在上印制板上表面并与冷却液流道板和下印制板之间固定。

2.如权利要求1所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于凹槽的形状和尺寸大小与所述的冷却液流道板相同，且凹槽表面设有导热金属。

3.如权利要求1所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于冷却液流道板在凹槽内安装好之后，冷却液流道板的上表面与下印制板上表面齐平。

4.如权利要求1所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于冷却液流道板的上表面和下表面均涂覆有导热硅脂。

5.如权利要求1所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于流体连接器包括第一流体连接器(2.1)和第二流体连接器(2.2)，且第一流体连接器和第二流体连接器内均设置有冷却介质流通口；冷却液流道板上设有进液口(4.1)和出液口(4.2)，第一流体连接器的冷却介质流通口与进液口连接，第二流体连接器的冷却介质流通口与出液口连接。

6.如权利要求5所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于下印制板上还设有螺纹孔Ⅰ(7)，冷却液流道板上还设有与螺纹孔Ⅰ对应的螺纹孔Ⅱ(8)，上印制板上设有避让开槽(9)，第一流体连接器和第二流体连接器上均设置有螺纹孔Ⅲ；第一流体连接器和第二流体连接器安装在上印制板的避让开槽内并分别与冷却液流道板上的进液口和出液口连通，螺钉依次穿过螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ并最终与第一流体连接器、第二流体连接器上的螺纹孔Ⅲ螺纹拧紧，从而将第一流体连接器和第二流体连接器装配固定到上印制板。

7.如权利要求5所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于上印制板与冷却液流道板接触位置的上表面还安装有发热元器件(1)。

8.如权利要求7所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于发热元器件至少通过表贴焊接或穿孔焊接或螺钉紧固的方式紧贴在上印制板上表面。

9.如权利要求7所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于发热元器件设置在上印制板上表面且位于第一流体连接器和第二流体连接器之间，发热元器件至少包括CPU芯片、电源芯片、电源模块中的一种。

10.如权利要求1所述的内嵌式元器件散热印制板装置，其特征在于冷却液流道板内设有供冷却介质流通的矩形或圆形的微流道。

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