CN116546791A - 散热装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热装置及电子设备，所述散热装置包括壳体、设置在壳体内的导热板和第一散热片，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述导热板设置在所述电路板和所述第一散热片之间。通过设置与电路板紧密贴合连接的导热板以及与导热板紧密贴合连接的第一散热片使发热器件产生的局部热量扩散至整个导热板，并均匀传导至第一散热片，第一散热片将热量均匀扩散，并传导至整个外壳，增大散热面积，提高散热效率；同时，导热板制作简易，易于实现。

Description

散热装置及电子设备

技术领域

本发明属于散热技术领域，尤其涉及一种绝缘散热装置及电子设备。

背景技术

电力电子设备通常由外壳以及安装在外壳内的电路板及相关器件构成。电路板上设置有相关电路，电路由功率管、磁芯和线圈等电子元器件构成。工作时，功率管、磁芯和线圈等作为主要热源在内部会产生较多的热量。随着电力电子设备的功率密度越来越高，其散热要求也越来越高，对于塑料外壳的设备，塑料外壳相对于金属外壳具有价格便宜、电气绝缘的优势，但有导热性能较差的缺点，其无法将发热器件的局部发热量快速均匀的扩散出去，导致发热器件形成局部热点，同时塑料外壳也产生局部热点，从而影响发热器件与塑料外壳的寿命以及整个设备的可靠性。

传统的散热技术是在发热器件与外壳的内底壁之间设置导热硅胶，导热硅胶这种绝缘垫片会比较厚，其热阻较大，对于高功率高损耗的功率管的散热效率比较低。另外导热硅胶与发热器件接触的部分和不接触的部分温差大，具体是与发热器件对应位置的温度偏高、其它位置的温度明显偏低，所以现有的散热结构的散热效果并不理想。

因此，需要提供一种能够提高散热性能的散热装置。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种电子设备的绝缘散热装置，用于提高电子设备的散热性能。

第一方面，为实现上述发明目的，本申请提出了一种散热装置，所述散热装置包括壳体、设置在壳体内的导热板和第一散热片，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述导热板设置在所述电路板和所述第一散热片之间。

优选的，所述电路板与导热板之间设置有第一绝缘导热界面。

优选的，所述导热板与所述第一散热片之间设置有第二绝缘导热界面。

优选的，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体和上壳体密封连接，所述第一散热片设置在所述下壳体内侧表面上。

优选的，所述电路板设有发热器件的表面设为第一表面，与所述第一表面相对应的另一表面设为第二表面，所述导热板紧贴所述第一表面或第二表面设置。

优选的，还包括设置在所述上壳体内侧表面上的第二散热片。

优选的，所述导热板设置在与所述发热元件相对应的位置，所述导热板的面积小于所述第一散热片的面积。

优选的，所述外壳由绝缘材料制成。

优选的，所述导热板由金属制成。

优选的，所述第一散热片由石墨或陶瓷材料制成。

优选的，所述第二散热片由石墨或陶瓷材料制成。

优选的，所述电路板上与发热器件相应的位置设置有过孔。

优选的，所述壳体内部间隙填充有灌封胶。

第二方面，为实现上述发明目的，本申请还提出了一种电子设备，包括如上任一项所述的散热装置和电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述散热装置用于为所述电路板散热。

优选的，所述电子设备为功率优化器或逆变器。

与相关技术相比，本发明的有益效果是：通过设置与电路板紧密贴合连接的导热板以及与导热板紧密贴合连接的第一散热片使发热器件产生的局部热量扩散至整个导热板，并均匀传导至第一散热片，第一散热片将热量均匀扩散，并传导至整个外壳，增大散热面积，提高散热效率；同时，导热板制作简易，易于实现。

附图说明

图1是本发明实施例1的散热装置的爆炸图；

图2是图1中散热装置沿A-A方向的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例2的散热装置的爆炸图；

图4是图3中散热装置沿B-B方向的剖面结构示意图。

附图中，100：散热装置；110：壳体；111：上壳体；112：下壳体；113：导向柱；114：固定机构；120：电路板；121：发热器件；122：过孔；130：导热板；141：第一散热片；142：第二散热片；143：安装孔；151：第一绝缘导热界面。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。

一种散热装置，所述散热装置包括壳体、设置在壳体内的导热板和第一散热片，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述导热板设置在所述电路板和所述第一散热片之间。

实施例1

如图1、图2所示，散热装置100用于电力电子设备，电力电子设备例如为接线盒或优化器，散热装置100包括壳体110、导热板130以及第一散热片141，其中，壳体110内部的腔室内设置有电路板120，电路板120的一表面上设置有若干个发热器件121，发热器件121例如为功率管或芯片等，紧贴发热器件121表面依次设置有紧密贴合的导热板130和第一散热片141，发热器件121产生的热量通过依次紧密贴合设置的导热板130、第一散热片141传导至壳体110，并通过壳体传导至外部环境中，导热板130用于将发热器件121产生的局部热量扩散至整个导热板，并均匀传导至第一散热片141，扩大了导热面积。

本实施例通过设置与发热器件121紧密贴合的导热板130，使得发热器件121产生的局部热量扩散至整个导热板130，并将发热器件121产生局部热量均匀传导至第一散热片141，第一散热片将热量均匀扩散，并传导至整个外壳，增大了散热面积，提高散热效率。

作为一种实现方式，电路板120设置为多层结构，至少包括上表层、下表层和位于上下表层之间的内层，设置有发热器件121的表层与内层中设置有铜皮走线，使得发热器件121产生的局部热量可以在电路板120上横向扩散，有利于均匀散热；本实施例以发热器件121位于电路板120的下表层为例进行说明，发热器件121在电路板120的下表层上呈直线排列，在其它实施例中可将发热器件121设置与电路板120的上表层或同时设置于上下表层。

作为一种实现方式，所述壳体110包括上壳体111和下壳体112，上壳体111与下壳体112连接形成包含密闭腔室的壳体110，包覆所述电路板120、导热板130以及第一散热片141，所述第一散热片141贴附于所述下壳体112的内侧表面上，进一步提高散热效率。

作为一种实现方式，所述上壳体111的内侧表面设置有第二散热片142。发热器件121产生的热量传导至第二散热片142，第二散热片141将热量均匀扩散，传导至壳体110，并通过壳体110传导至外部环境中，实现快速散热，进一步提高散热效果。

作为一种实现方式，第一散热片141与下壳体112之间以及第二散热片142与上壳体111之间均通过粘胶固定，在其它实施例中，第一散热片141与下壳体112之间以及第二散热片142与上壳体111之间也可以无粘胶或其它物质而直接接触。

作为一种实现方式，电路板120上相应于发热器件121的位置设置有过孔122，使发热器件121产生的热量可以通过过孔122扩散至第二散热片142并通过上壳体111扩散至外部，进一步提高散热效果。

作为一种实现方式，导热板130设置在与发热器件121相应的位置，导热板130的形状根据电路板120的形状以及器件的焊接位置(避让器件)设计，导热板130的面积大于各发热器件的散热面积之和，第一散热片141的面积大于导热板130的面积，第一散热片141的面积与下壳体112内表面的面积大致相同，第二散热片142的面积与上壳体111内表面的面积大致相同。

作为一种实现方式，发热器件121的表面(电路板120下表面)和导热板130之间设置有使发热器件121与导热板130绝缘且紧密贴合第一绝缘导热界面151，第一绝缘导热界面151用于防止发热器件121和导热板130之间存在间隙，并将发热器件121的热量传导至导热板130，进一步提高了散热效率，第一绝缘导热界面151即实现了电路板120上发热器件121与导热板130之间的绝缘，又具有粘附固定导热板130的作用。

作为一种实现方式，第一绝缘导热界面151覆盖各发热器件121的表面，各发热器件121可共用第一绝缘导热界面151，通过第一绝缘导热界面151将热量传导至导热板，也可分别通过相应的第一绝缘导热界面151(图中所示)将热量传导至导热板。

作为一种实现方式，导热板130与第一散热片141之间设置有使导热板130与第一散热片141紧密贴合连接的第二绝缘导热界面(图中未示出)。第二绝缘导热界面实现了导热板130与第一散热片141之间的绝缘以及粘连固定，防止导热板130与第一散热片141之间存在间隙影响散热，提高散热效率。

作为一种实现方式，导热板130采用铝、铜等高导热系数的金属材料制成，减小电路板120和壳体110之间的热阻，进一步提高散热装置100的散热效果；

第一绝缘导热界面151和第二绝缘导热界面采用绝缘热界面材料制成，例如有提高了散热装置100的绝缘特性，保证电路的EMC(电磁兼容性)、静电等测试的安全；

第一散热片141、第二散热片142采用石墨、陶瓷等高导热材料制成；

壳体110采用塑料材质制成，例如由聚碳酸酯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯醚(PPE)等绝缘材料制成，进一步加强了散热装置100的绝缘等级。

在本实现方式中，散热片(第一散热片141和第二散热片142)、导热板130、绝缘导热界面(第一绝缘导热界面151、第二绝缘导热界面)的导热系数依次从高到低设置，使散热装置100的散热均匀。

作为一种实现方式，为了进一步提高散热装置100的散热效率，在壳体110内部腔室内注满灌封胶，灌封胶固化后形成灌封胶层，灌封胶在为固化前呈液态，便于充满壳体110内部腔室内各结构之间的间隙，固化后形成的灌封胶层可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、防腐蚀、耐温、防震的作用，防止电路板120损坏。灌封胶可以采用环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶等中的一种材质或多种材质混合制成。

作为一种实现方式，如图2所示，下壳体112上设置有导向柱113和固定机构114，导向柱113和固定机构114用于固定电路板120的安装位置，电路板120、第一散热片141上均设置有与导向柱113配合的安装孔143，所述导向柱113用于在安装电路板120时起导向作用，所述导向柱穿过所述散热片140和电路板120的安装孔143，在电路板120安装完成后，导向柱113、安装孔143以及固定机构114配合将电路板120及第一散热片141固定，防止电路板120发生位置偏移。

本实施例的散热装置100主要有以下三个散热途径：其一，发热器件121首先将热量向上传导至电路板120内层与下表层中的铜皮走线，铜皮走线将由发热器件121传导过来的热量在电路板120内层水平横向扩散，然后电路板120将热量向下导热到导热板130，导热板130将热量先横向扩散后将热量传导到其下方的第一散热片141，利用第一散热片141横向导热系数极高的特性，将传导到第一散热片141的热量迅速扩散到整个第一散热片141。由于第一散热片141与壳体110内侧下表面通过背胶直接贴合，且面积与外壳面积比较接近，从而使热量均匀分布在塑料壳体110的表面，进而传导至外部环境，从而避免了塑料外壳局部热点的形成，同时也降低了塑料壳体110的温度，从而减缓了塑料壳体110的老化现象，提高了塑料壳体110的使用寿命；

其二，发热器件121将一部分热量直接通过其背面传递到导热板130，发热器件121的背面与导热板130之间由第一绝缘导热界面151填充，通过第一绝缘导热界面151将热量传递至导热板130。导热板130将热量先横向扩散再通过第二绝缘导热界面将热量传递到其下方的第一散热片141，第一散热片141再将由导热板130传递过来的热量均匀的横向扩散到整个第一散热片141表面，进而将热量通过壳体110传导至外部环境中；

其三，发热器件121首先将热量向上传导至电路板120内层与下表层中的铜皮走线，铜皮走线将由发热器件121传导过来的热量在电路板120内层横向扩散，然后电路板120将热量向上传导至第二散热片142，第二散热片142进一步将热量传导至上壳体111；

综上，本实施例的散热装置100通过多重散热通道将发热器件121产生的局部热量快速、均匀的扩散至整个外部壳体110，增加了散热面积，进而提高了散热效果。

实施例2

如图3、图4所示，本实现方式中电力电子设备逆变器，例如为隔离型微型逆变器，散热装置100包括壳体110、导热板130、第一散热片141，所述壳体110包括上壳体111和下壳体112，上壳体111与下壳体112连接形成包含密闭腔室的壳体110；壳体110内部的腔室内设置有电路板120，电路板120的一表面上设置有若干个发热器件121，发热器件121包括隔离型微型逆变器原边的发热器件和与原边隔离的副边的发热器件，发热器件121例如为功率管或芯片等，电路板120的另一表面依次紧密贴合的设置有导热板130、第一散热片141。

电路板120设置为多层结构，至少包括上表层、下表层和位于上下表层之间的内层，设置有发热器件121的表层与内层中设置有铜皮走线；本实施例中，发热器件121均设置在电路板120的上表面，包括隔离型微型逆变器的原边的发热器件和与原边隔离的副边的发热器件。

电路板120与导热板130之间设置有第一绝缘导热界面151(图中未示出)，电路板120上与发热器件121对应的位置设置有过孔122，发热器件121通过过孔122将热量传导至第一绝缘导热界面151和导热板130。

作为一种实现方式，导热板130与第一散热片141之间设置有使导热板130与第一散热片141紧密贴合连接的第二绝缘导热界面(图中未示出)。第二绝缘导热界面实现了导热板130与第一散热片141之间的绝缘以及粘连固定，防止导热板130与第一散热片141之间存在间隙影响散热，提高散热效率。

在一实施方式中，电路板120与上壳体111之间设置有第二散热片142，第二散热片142与上壳体111之间紧密贴合，第二散热片142例如采用灌封胶制成或在封装时注入灌封胶后凝固形成，用于进一步提高散热效果。

本实施例中壳体110、第一散热片141、第一绝缘导热界面151和第二绝缘导热界面和第一实施例中的材料相同，不再重复表述。

本实施例的散热路径包括：其一，电路板120上表面的发热器件121产生的热量通过电路板120上的过孔122将热量向下传递至电路板120下表面，再通过第一绝缘导热界面151(图中未示出)将热量向下传导至导热板130，导热板130将局部热量先横向扩散，再向下传导至第一散热片141，第一散热片141将热量横向扩散到整个第一散热片141表面，进而将热量均匀的扩散到壳体110表面；其二，发热器件121产生的热量直接通过第二散热片142传导至上壳体111，进而将热量均匀的扩散至整个壳体110。

相比于传统的隔离型微型逆变器将原副边的发热元件分别设置在电路板120的上下表面，本实现方式中将所有发热器件121均设置在电路板120的一个表面(图示为上表面)，可以降低设备的EMC，同时，隔离型逆变器原副边的发热元件121共用一个导热板130，降低了导热板130的数量，降低了成本，并且可以简化封装工序。

综上所述，本发明的上述实施例通过设置与电路板120紧密贴合的导热板130以及与导热板130紧密贴合连接的第一散热片141，使发热器件121产生的局部热量扩散至整个导热板130并均匀传导至第一散热片141，第一散热片141将热量均匀扩散，并传导至整个外壳，增大散热面积，提高散热效率；同时，导热板130制作简易，工艺上易于实现。

以上结合具体实施方式描述了本发明的技术方案，但需要说明的是，上述的这些描述只是为了解释本发明的方案，而不能以任何方式解释为对发明保护范围的具体限制。基于此处的解释，本领域的技术人员在不付出创造性劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式或等同替换，都将落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种散热装置，其特征在于，所述散热装置包括壳体、设置在壳体内的导热板和第一散热片，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述导热板设置在所述电路板和所述第一散热片之间。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述电路板与导热板之间设置有第一绝缘导热界面。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述导热板与所述第一散热片之间设置有第二绝缘导热界面。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体和上壳体密封连接，所述第一散热片设置在所述下壳体内侧表面上。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述电路板设有发热器件的表面设为第一表面，与所述第一表面相对应的另一表面设为第二表面，所述导热板紧贴所述第一表面或第二表面设置。

6.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括设置在所述上壳体内侧表面上的第二散热片。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述导热板设置在与所述发热元件相对应的位置，所述导热板的面积小于所述第一散热片的面积。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述外壳由绝缘材料制成。

9.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述导热板由金属制成。

10.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一散热片由石墨或陶瓷材料制成。

11.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热片由石墨或陶瓷材料制成。

12.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述电路板上与发热器件相应的位置设置有过孔。

13.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述壳体内部间隙填充有灌封胶。

14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-13所述的散热装置和电路板，所述电路板上设置有若干发热器件，所述散热装置用于为所述电路板散热。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为功率优化器或逆变器。