CN117080710A - 天线散热结构及相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种天线散热结构及相控阵天线。天线散热结构包括印制板以及冷却机构，其中印制板包括层叠设置的基础层以及导热层，导热层背离基础层一侧设有相邻近设置的电子元件以及裸露散热面，导热层对应裸露散热面的区域设有导热过孔，导热过孔中填充有导热材料。冷却机构连接于电子元件背离印制板的一侧，并且冷却机构与裸露散热面连接。上述天线散热结构及相控阵天线能同时对电子元件的两侧进行散热，大大提高了散热效率。

Description

天线散热结构及相控阵天线

技术领域

本申请涉及相控阵天线技术领域，特别是涉及天线散热结构及相控阵天线。

背景技术

相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。

一般的相控阵天线的印制板上安装有大量的功率放大器等电子元件，这些电子元件在工作时会释放大量的热量。每个电子元件都有一定的工作温度范围，因此，需要对电子元件进行有效的散热，才能保证其不会因温度过高而损坏。大部分的电子元件都是通过表贴的方式安装在印制板上，通常情况下，都是在电子元件的顶部设置散热机构，使这些电子元件工作时产生的热量从其顶部传导到散热机构，再由散热机构传递到空气中而散发掉。然而这样的散热方式散热效率较低，无法对电子元件进行快速散热。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高散热效率问题，提供一种天线散热结构及相控阵天线

一种天线散热结构，包括：

印制板，所述印制板包括层叠设置的基础层以及导热层，所述导热层背离所述基础层一侧设有相邻近设置的电子元件以及裸露散热面，所述导热层内对应所述裸露散热面的区域设有导热过孔，所述导热过孔中填充有导热材料；以及

冷却机构，所述冷却机构连接于所述电子元件背离所述印制板的一侧，并且所述冷却机构与所述裸露散热面连接。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述冷却机构包括：

基座，所述基座与所述电子元件以及所述裸露散热面均连接；以及，

散热鳍片，所述散热鳍片设置于所述基座背离所述印制板的一侧。

在其中一个实施例中，所述基座背离所述印制板的一侧设有第一安装区以及第二安装区，所述散热鳍片设于所述第一安装区中，所述第二安装区设有导热件，所述导热件的一端延伸至所述第一安装区的边缘，所述导热件的另一端朝远离所述第一安装区的方向延伸。

在其中一个实施例中，所述基座背离所述散热鳍片的一侧凸设有第一凸台以及第二凸台，所述第一凸台与所述电子元件背离所述导热层的一侧抵接，所述第二凸台与所述裸露散热面抵接。

在其中一个实施例中，所述第二凸台凸出于所述基座的高度大于所述第一凸台凸出于所述基座的高度。

在其中一个实施例中，所述冷却机构还包括风扇，所述风扇设置在所述散热鳍片上,所述风扇用于向所述散热鳍片吹风或抽风。

在其中一个实施例中，所述基础层包括多层层叠设置的基板，所述导热层包括多层层叠设置的导热板，其中所述导热板的导热系数大于所述基板的导热系数。

在其中一个实施例中，所述导热过孔沿所述基础层与所述导热层的层叠方向延伸，并且所述导热过孔贯穿所述导热层。

在其中一个实施例中，所述导热层背离所述基础层的一侧间隔地设置有多个所述电子元件，相邻所述电子元件之间设有所述裸露散热面。

本申请另一方面还提供一种相控阵天线，包括上述的天线散热结构。

上述天线散热结构通过将印制板配置为层叠设置基础层以及导热层，同时在导热层上邻近电子元件的区域设置裸露散热面，并且在导热层内对应裸露散热面的区域设有导热过孔，导热过孔中填充导热材料，再将冷却机构同时与电子元件背离印制板的一侧以及裸露散热面连接。如此，使得电子元件在工作中发热时，热量除了能通过电子元件背离印制板的一侧(即电子元件的顶面)直接传递至冷却机构进行发散外，还能从电子元件靠近印制板的一侧(即电子元件的底面)传递至印制板的导热层，然后导热层将热量传递至导热过孔内的导热材料，再由导热材料传递至裸露散热面，最终通过导热散热面将热量传递至冷却机构，由冷却机构进行发散。相比于传统的仅能通过电子元件顶面散热的散热结构，本申请的天线散热结构能同时对电子元件的两侧进行散热，提高散热效率的同时不影响电子元件与印制板的电连接。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

此外，附图并不是1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。在附图中：

图1为一实施例的天线散热结构的示意图。

图2为一实施例的天线散热结构的剖视图。

图3为一实施例的印制板的结构示意图。

图4为图3中所示的印制板的局部放大图。

图5为一实施例的冷却机构的结构示意图。

图6为图5中所示的冷却机构在另一视角下的结构示意图。

附图标记说明：

10、印制板；11、基础层；12、导热层；121、裸露散热面；122、导热过孔；123、导热材料；20、冷却机构；21、基座；211、第一凸台；212、第二凸台；213、第一安装区；214、第二安装区；22、散热鳍片；23、风扇；24、导热件；30、电子元件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如前文所述，在传统的相控阵天线中，通常是在功率放大器等发热电子元件的顶部设置散热机构，使这些电子元件工作时产生的热量从其顶部传导到散热机构，再由散热机构传递到空气中而散发掉。然而电子元件在工作时，热量不仅会从顶部产生，也会从其底部产生，然而电子元件的底部通常设置有许多用于与印制板电连接的电气引脚，使得电子元件的底部不能直接与散热机构直接接触。并且传统的相控阵天线的接收和发射阵面所用的印制板一般都是由多层基板压制形成，为了控制成本，基板往往采用导热系数较低的基材制作，从而导致了电子元件的底部热量难以发散，传统的散热机构仅从电子元件的顶部散热，散热效率较低，无法快速对电子元件进行快速散热。

基于此，本申请一实施例提供一种散热效率高的天线散热结构。值得说明的是，该天线散热结构除了适用于相控阵天线，也可适用于其他多发热源的天线结构。具体地，参阅图1到图3，一实施例的天线散热结构包括印制板10以及冷却机构20，其中印制板10包括层叠设置的基础层11以及导热层12，导热层12背离基础层11一侧设有相邻近设置的电子元件30以及裸露散热面121，导热层12内对应裸露散热面121的区域设有导热过孔122，导热过孔122中填充有导热材料123。冷却机构20连接于电子元件30背离印制板10的一侧，并且冷却机构20与裸露散热面121连接。冷却机构20用于对电子元件30以及裸露散热面121进行散热。

具体地，在本实施例中，导热层12背离基础层11一侧作为印制板10的表贴面，印制板10的表贴面用于表贴电子元件30，其中电子元件30包括但不限于功率放大器等在工作中会释放热量的电子器件。进一步地，印制板10的表贴面通常涂覆有用于绝缘的绿油涂层。上述裸露散热面121指的是印制板10上无电气功能且临近电子元件30的空白区域在去除绿油涂层后形成的裸露金属平面。进一步地，冷却机构20可以为风冷机构或水冷机构，在此不做限制。

上述天线散热结构通过将印制板10配置为层叠设置基础层11以及导热层12，同时在导热层12上邻近电子元件30的区域设置裸露散热面121，并且在导热层12内对应裸露散热面121的区域设有导热过孔122，导热过孔122中填充导热材料123。再将冷却机构20同时与电子元件30背离印制板10的一侧以及裸露散热面121连接。如此，使得电子元件30在工作中发热时，热量除了能通过电子元件30背离印制板10的一侧(即电子元件30的顶面)直接传递至冷却机构20进行发散外，还能从电子元件30靠近印制板10的一侧(即电子元件30的底面)传递至印制板10的导热层12，然后导热层12将热量传递至导热过孔122内的导热材料123，再由导热材料123传递至裸露散热面121，最终通过导热散热面将热量传递至冷却机构20，由冷却机构20进行发散。相比于传统的仅能通过电子元件30顶面散热的散热结构。本申请的天线散热结构能同时对电子元件30的两侧进行散热，大大提高了散热效率的同时不影响电子元件30与印制板10的电连接。

可选地，在一实施例中，参见图2以及图4，基础层11包括多层层叠设置的基板，导热层12包括多层层叠设置的导热板，其中导热板的导热系数大于基板的导热系数。例如，导热板可采用高导热系数的基材制成，基板通过低导热系数的基材制成。如前文所述，传统的印制板10为了降低成本，一般都是低导热系数的基材压制形成，导致其导热效率较差。本申请的天线散热结构通过将印制板10配置为层叠设置基础层11以及导热层12，并且导热层12的导热系数大于基础层11的导热系数，即将导热层12配置为采用高导热系数的基材制成，基础层11配置为采用低导热系数的基材制成，从而在兼顾成本的同时大大提高了印制板10靠近电子元件30一侧的导热能力，进而提高了散热效率与散热效果。

继续参见图2，可选地，在一实施例中，导热过孔122沿基础层11与导热层12的层叠方向延伸，并且导热过孔122贯穿导热层12。通过使导热过孔122贯穿导热层12的各层导热板，使得导热过孔122内的导热材料123能与各层导热板充分接触，从而提高层导热板与导热材料123的热交换效率，进而进一步提高天线散热结构的散热效率。较佳地，导热过孔122内的导热材料123包括但不限与金属材料或金属导热树脂材料等。

参见图3，可选地，导热层12背离基础层11的一侧间隔地设置有多个电子元件30，相邻电子元件30之间设有裸露散热面121。具体地，例如图3所示实施例中，导热层12背离基础层11一侧设置有多个电子元件30，多个电子沿印制板10的横向以及纵向呈阵列排布，每四个相邻的电子元件30之间即设有一个裸露散热面121，并且相邻的四个电子元件30分别布置在裸露散热面121的四个角，从而提高散热均匀性。值得说明的是，电子元件30的排列方式以及裸露散热面121的设置位置也可以按需设置，例如可以是每相邻两个、三个或更多个电子元件30间设置一个裸露散热面121，在此不做限制。

参见图1以及图5，可选地，在一实施例中，冷却机构20为风冷机构，具体地，一实施例的冷却机构20包括基座21以及散热鳍片22，其中基座21与电子元件30以及裸露散热面121均连接，散热鳍片22设置于基座21背离印制板10的一侧。具体地，散热鳍片22的数量为多个，多个散热鳍片间隔地设置在基座21背离印制板10的一侧。通过使基座21的一侧与电子元件30以及裸露散热面121均连接，另一侧设置散热鳍片22，散热鳍片22能增加冷却机构20与空气的接触面积，从而能大大提高冷却机构20的散热效率。

进一步地，冷却机构20还包括风扇23，风扇23设置在散热鳍片22上。风扇23用于向散热鳍片22吹风或抽风，从而加快散热鳍22内的空气流通动，使得气流加速带走散热鳍片22的热量，提高散热效率。

参见图5，可选地，在一实施例中，基座21背离散热鳍片22的一侧凸设有第一凸台211以及第二凸台212，第一凸台211与电子元件30背离导热层12的一侧抵接，第二凸台212与裸露散热面121抵接。通过在基座21背离散热鳍片22的一侧凸设有第一凸台211以及第二凸台212，并使得第一凸台211与电子元件30抵接，第二凸台212与裸露散热面121抵接，保证了冷却机构20与电子元件30以及裸露散热面121紧密接触，从而保证冷却机构20与电子元件30以及裸露散热面121之间的热传递。

较佳地，第二凸台212凸出于基座21的高度大于第一凸台211凸出于基座21的高度。具体地，在一实施例中，电子元件30会凸出于印制板10表面，通过使第二凸台212凸出于基座21的高度大于第一凸台211凸出于基座21的高度，能保证第一凸台211与电子元件30紧密接触的同时，第二凸台212与裸露散热面121紧密接触，从而保证冷却机构20与电子元件30以及裸露散热面121之间的热传递效率。

参见图6，可选地，在一实施例中，基座21背离印制板10的一侧设有第一安装区213以及第二安装区214，散热鳍片22设于第一安装区213中，第二安装区214设有导热件24，导热件24的一端延伸至第一安装区213的边缘，导热件24的另一端朝远离第一安装区213的方向延伸。即散热鳍片22仅设置在基座21背离印制板10的一侧的局部区域上，其余区域设置有导热件24，当电子元件30产生的热量通过第一凸台211以及第二凸台212传递到基座21上时，第一安装区213的热量会通过散热鳍片22以及风扇23直接发散出去，而第二安装区214的温度会比第一安装区213的温度高，于是第二安装区214的热量能通过导热件24传递到第一安装区213，再由第一安装区213上的散热鳍片22以及风扇23进行发散到空气中。较佳地，导热件24可以为热管或其他导热系数高的结构件。

进一步地，本申请的冷却机构20仅在基座21背离印制板10的一侧的局部区域上设置了散热鳍片22，其余区域设置有导热件24以将该区域的热量引导至散热鳍片22进行发散，从而相比于传统的需要将散热鳍片铺满基座21整个表面的冷却机构，本申请的冷却机构20在不影响散热效果的情况下，大大减少了散热鳍片22的面积以及数量，从而能有效降低了冷却机构20的重量，进而能在提高散热效率的同时实现对天线的轻量化设计。

本申请一实施例还提供一种相控阵天线，一实施例的天线散热结构包括上述任一实施例的天线散热结构。

上述相控阵天线的天线散热结构通过将印制板10配置为层叠设置基础层11以及导热层12，同时在导热层12上邻近电子元件30的区域设置裸露散热面121，并且在导热层12内对应裸露散热面121的区域设有导热过孔122，导热过孔122中填充导热材料123。再将冷却机构20同时与电子元件30背离印制板10的一侧以及裸露散热面121连接。如此，使得电子元件30在工作中发热时，热量除了能通过电子元件30背离印制板10的一侧(即电子元件30的顶面)直接传递至冷却机构20进行发散外，还能从电子元件30靠近印制板10的一侧(即电子元件30的底面)传递至印制板10的导热层12，然后导热层12将热量传递至导热过孔122内的导热材料123，再由导热材料123传递至裸露散热面121，最终通过导热散热面将热量传递至冷却机构20，由冷却机构20进行发散。相比于传统的仅能通过电子元件30顶面散热的散热结构。本申请的天线散热结构能同时对电子元件30的两侧进行散热，大大提高了散热效率的同时不影响电子元件30与印制板10的电连接，从而避免了电子元件30过热损坏，保证了相控阵天线的稳定使用，提高了相控阵天线的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线散热结构，其特征在于，包括：

印制板，所述印制板包括层叠设置的基础层以及导热层，所述导热层背离所述基础层一侧设有相邻近设置的电子元件以及裸露散热面，所述导热层内对应所述裸露散热面的区域设有导热过孔，所述导热过孔中填充有导热材料；以及，

冷却机构，所述冷却机构连接于所述电子元件背离所述印制板的一侧，并且所述冷却机构与所述裸露散热面连接。

2.根据权利要求1所述的天线散热结构，其特征在于，所述冷却机构包括：

基座，所述基座与所述电子元件以及所述裸露散热面均连接；以及，

散热鳍片，所述散热鳍片设置于所述基座背离所述印制板的一侧。

3.根据权利要求2所述的天线散热结构，其特征在于，所述基座背离所述印制板的一侧设有第一安装区以及第二安装区，所述散热鳍片设于所述第一安装区中，所述第二安装区设有导热件，所述导热件的一端延伸至所述第一安装区的边缘，所述导热件的另一端朝远离所述第一安装区的方向延伸。

4.根据权利要求2所述的天线散热结构，其特征在于，所述基座背离所述散热鳍片的一侧凸设有第一凸台以及第二凸台，所述第一凸台与所述电子元件背离所述导热层的一侧抵接，所述第二凸台与所述裸露散热面抵接。

5.根据权利要求4所述的天线散热结构，其特征在于，所述第二凸台凸出于所述基座的高度大于所述第一凸台凸出于所述基座的高度。

6.根据权利要求2所述的天线散热结构，其特征在于，所述冷却机构还包括风扇，所述风扇设置在所述散热鳍片上，所述风扇用于向所述散热鳍片吹风或抽风。

7.根据权利要求1所述的天线散热结构，其特征在于，所述基础层包括多层层叠设置的基板，所述导热层包括多层层叠设置的导热板，其中所述导热板的导热系数大于所述基板的导热系数。

8.根据权利要求1所述的天线散热结构，其特征在于，所述导热过孔沿所述基础层与所述导热层的层叠方向延伸，并且所述导热过孔贯穿所述导热层。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的天线散热结构，其特征在于，所述导热层背离所述基础层的一侧间隔地设置有多个所述电子元件，相邻所述电子元件之间设有所述裸露散热面。

10.一种相控阵天线，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的天线散热结构。