CN1573652A - 印刷电路板上有发热构件的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备，包括一个壳体(4)和一个包含在壳体(4)内的印刷电路板(11)。印刷电路板(11)包括一个第一表面(11a)、一个第二表面(11b)和一个导电层(14)。第一表面(11a)有一安装区(12)，第二表面(11b)位于第一表面(11a)相反的一侧，导电层位于第一表面(11a)与第二表面(11b)之间与安装区(12)对应的位置。产生热的构件(16)装在印刷电路板(11)的安装区(12)内。有一增强件(30)设在印刷电路板的第二表面(11b)上并与它热接触。产生热的构件(16)产生的热通过印刷电路板(11)被传导到增强件(30)上，然后从增强件(30)发散出去。

Description

印刷电路板上有发热构件的电子设备
                    本发明的背景
本发明涉及一种电子设备，其印刷电路板上设有发热构件如供电电路和CPU(中央处理器)，特别涉及发热构件的散热结构。
例如，笔记本计算机采用CPU。CPU和将电供给CPU的供电电路都装在印刷电路板上。供电电路包括多个位于CPU附近的电路构件。CPU所产生的热量随着CPU的处理速率和其功能数的增加而增加。而供电电路产生的热量随着CPU的功率消耗的增加而增加。当CPU或供电电路的温度过高时，CPU或电路构件将不能有效地操作。为了解决这个问题，在传统的设备内在CPU上连结有散热装置，或者电路构件被互相隔开以免相互间具有热影响。
美国专利5,581,443号曾公开一种便携式计算机，其中用来提高CPU散热功能的散热装置被设置在一壳体内。CPU包括一个产生热的IC(集成电路)芯片被装在印刷电路板的上表面上。印刷电路板有一多层结构，其中多个绝缘层和导电层互相交错叠置。而且印刷电路板在连结IC芯片的位置制有一个贯通孔。该贯通孔大于IC芯片并在印刷电路板的厚度方向延伸通过。
这种也被称为热阱(heat sink)的散热装置被固定在印刷电路板上，它包括一个主体和一个盖。主体设在印刷电路板的下表面上，而盖被设在印刷电路板的上表面上。更具体地说，主体在其中心有一凸起部，该凸起部延伸通过贯通孔，其远端表面与IC芯片热接触。该盖通过导热片亦与IC芯片热接触。主体和盖都被螺钉固定在印刷电路板上，结果IC芯片被夹持在主体和盖之间。
当热量从IC芯片上被产生时，它被传导到散热装置的主体和盖上。这样IC芯片上的热便通过主体和盖被散发到壳体内。在上述美国专利中，为了使散热装置的主体能与IC芯片热接触，在印刷电路板上必须制出相应的内凹部并使它延伸通过贯通孔，以资与散热装置的凸起部配合。因此必须增加一个在印刷电路板上制出贯通孔的具体工步，这样制造印刷电路板的工步数就会增加。制造印刷电路板的费用不可避免地也会增加。
另外，在具有多层结构的印刷电路板内，绝缘层和导电层互相交错叠置，导电层必须被制造得能旁通贯通孔。导电层的线路长度不可避免地会增加。这是不希望有的，特别是对于高速传递信号的高速电路。
                  本发明的简要综述
本发明的目的是要提供一种电子设备，它能有效地发散其构件产生的热，而可不需在印刷电路板上制出孔来发散热。
为了达到上述目的，按照本发明实施例的电子设备的特征为具有：一个包括第一表面、第二表面和一个导电层的印刷电路板，其中第一表面具有一个安装区域，第二表面位于与第一表面反对的一侧，导电层位于第一表面和第二表面之间相应于安装区域的位置上；和一个装在印刷电路板的安装区域上的产生热的构件；一个设在印刷电路板的第二表面上与该板进行热接触的散热件；和一个包含印刷电路板产生热的构件和散热件的壳体。
由于上述结构，构件产生的热便可通过印刷电路板传导到散热件，而可不需在印刷电路板内制出散热孔。并且还能从散热件的表面上散发热量。
本发明的其他目的和优点将在下面的说明中列出，部分从说明显然可见，或者可在实施本发明时学到。本发明的目的和优点可用下面具体指出的手段和组合来实现和得到。
                   附图的简要说明
附图构成本申请书的一部分，示出本发明的较优实施例，连同文字说明，用来阐明本发明的原理。在附图中：
图1为按照本发明第一实施例的便携式计算机的透视图。
图2为该便携式计算机的侧视图，示出包含在壳体内的印刷电路板的部分垂直剖面。
图3为该印刷电路板的垂直剖面，示出设在其内的CPU、散热装置和增强板。
图4为图3中印刷电路板在方向A看去的平面视图。
图5为图3中印刷电路板在方向B看去的后视图。
图6为按照本发明第二实施例的印刷电路板的垂直剖面，示出设在印刷电路板内的CPU、散热装置和增强板。
图7为图6中印刷电路板在方向C看去的后视图。
                 本发明的详细说明
下面结合图1-5说明本发明的第一实施例。
图1和2示出的便携式计算机1具有一个主单元2和一个显示单元3。主单元2包括一个薄而呈盒状的第一壳体4。第一壳体4支承键盘5。
显示单元3具有一个液晶显示面板6和一个第二壳体7。液晶显示面板6包括一个荧光屏6a用来显示图像。第二壳体7薄而呈盒状，其内夹持着液晶显示面板6。在第二壳体7的前表面上有一长方形开口8，通过该开口8，液晶面板6露出其屏幕6a。
第二壳体7在其一端包括一个腿部9。该腿部9被一铰链(未示出)偶联在第一壳体4的后端部上。该铰链有一水平地沿着第一壳体4的宽度方向延伸的轴线X1。显示单元3可环绕铰链的轴线X1在一闭合位置和开启位置之间旋转。在闭合位置，显示单元3躺在主单元2上从而从上面覆盖键盘5。在开启位置，显示单元3可相对于主单元2而竖立，从而露出键盘5和屏幕6a。
第一壳体4含有一块印刷电路板11。如图2和3所示，印刷电路板11包括一个第一表面11a和一个在其相反侧的第二表面11b。在第一表面11a的后部设有一个长方形插座的安装区域。
印刷电路板11有一多层结构，其中绝缘层13和导电层14被互相交错叠置在一起。每一导电层14都各包括一个信号层、一个供电层和一个底层。底层被制成在印刷电路板11内的长方形。导电层14被插置在印刷电路板11的第一表面11a和第二表面11b之间并且位于插座的安装区域12之下。
如图3所示，有一CPU插座15被钎焊在印刷电路板11的插座安装区域12上。CPU插座15所支承的CPU 16还是一个产生热的第一构件，因此CPU 16要离开CPU插座15。CPU 16具有一个包括多个针端的基底17和一个装在基底17中心部分的IC芯片18。IC芯片18被设计得可在较高的速率下操作并且是多功能的，因此在操作时的热输出很大。这样，IC芯片需要被冷却以资维持稳定的操作。
有多个位于CPU 16附近的电路构件19如晶体管、电容、线圈和电阻被安装在印刷电路板11的第一表面11a上。这些电路构件构成一个供电电路用来与印刷电路板合作以资将电力供应给CPU。随着CPU功率消耗的增加，这些电路构件19的热值也会相当可观地增大。这样就需要被冷却以资维持稳定的操作。因此在第一实施例中，这些电路构件19都是产生热的第二构件。
如图3和4所示，有一金属制成的散热装置21被连结在印刷电路板11的第一表面11a上。散热装置21包括一个主体22，该主体具有四个角部和四个分别位于角部的腿部23。主体22被制成一块方形的板，其尺寸比CPU 16大。而且该主体22在其上表面上包括多个散热翅片24。这些散热翅片24与主体22被制成一体。主体22的下表面用作一个平坦的接受热的表面25。该接受热的表面25比CPU 16大，并完全从上面覆盖CPU 16。
四个腿部23向下延伸到一个比接触热的表面25低的水平面上，以致四个腿部23的端表面与印刷电路板11的第一表面11a接触。在这四个腿部23中，两个直径上对置的腿部被用螺钉26固定在印刷电路板11上。螺钉26穿透印刷电路板11上的绝缘层13。而导电层14在印刷电路板11上被这样设置使它躲开要被螺钉穿透的区域。螺钉26的远端从印刷线路板11的第二表面11b伸出。
当散热装置21被固定在印刷电路板11的第一表面11a上时，散热装置21的接受热的表面从上面覆盖CPU 16的IC芯片18。在IC芯片18和接受热的表面25之间的间隙可用具有高导热性的滑脂27填充。这样散热装置21的接受热的表面25便可通过滑脂27与IC芯片热接触。
第一壳体4含有一台电风扇。当CPU 16的温度到达一个预定值时，该电风扇便会操作并将冷空气供应到散热装置21上。
如图3和5所示，有一增强板30作为增强件被设置在印刷电路板11的第二表面11b上。该增强板30由例如能经受铂金加工的金属板制成。该增强板30能增强互相固定在一起的散热装置21和印刷电路板11在从印刷电路板11的第二表面11b到上述固定部分的方向上的部分，从而限制印刷电路板的扭曲或变形。换句话说，增强板30相对于印刷电路板11而位于散热装置21的对侧，并还覆盖印刷电路板11的第二表面11b。
增强板30包括一个中心部31、一个第一端部32、和一个第二端部33。该中心部31具有一个与散热装置21相当的大小。第一端部32是从中心部31的一端伸出，而第二端部33则从中心部31的另一端伸出。中心部31相对于印刷电路板11而位于CPU插座15的对侧。第一端部32和第二端部33相对于印刷电路板11而位于电路构件19的对侧。
如图3和5所示，增强板30还包括第一到第四螺钉孔34a、34b、34c和34d。其中第一和第二螺钉孔34a和34b在中心部31的两个直径上相对的位置上制出。第三螺钉34c在第一端部32的远端上制出。第四螺钉孔34d在第二端部33的远端上制出。
穿透散热装置21的腿部的螺钉26分别被旋入到第一和第二螺钉孔34a和34b内。而螺钉35被分别旋入到第一和第二端部32和33内的第三和第四螺钉孔34c和34d内。螺钉35在离开插座安装区域12的位置上穿透印刷电路板11内的绝缘层13。
于是，增强板30的中心部31便连同散热装置21固定到印刷电路板11上。另外，增强板30的第一和第二端部32和33被螺钉35固定到印刷电路板11上。由于这些，增强板30与印刷电路板11的第二表面11b紧密地接触，并与它热接触。
在便携式计算机操作时CPU 16内的IC芯片产生热，该热大部分通过滑脂27被传导到散热装置21的热的接受表面25上，然后扩散到散热装置21的主体21内，再从散热翅片24的表面辐射到第一壳体4内。
当启动电风扇的温度达到时，冷却空气便从电风扇送出而在散热翅片24之间流动。结果从IC芯片18传导到散热翅片24上的热便被冷却空气驱散，这样来完成散热翅片24和冷却空气之间的热交换。
构成供电电路的电路构件19被装在印刷电路板11的第一表面11a上。电路构件19产生的热从第一表面11a传导到印刷电路板11上。于是印刷电路板11上的第二表面11b，特别是与电路构件19对应的部分，温度亦上升。
由于增强板30增强印刷电路板11和散热装置的固定部分并覆盖印刷电路板11的第二表面11b，因此从IC芯片18传导到印刷电路板11的热并从第二表面11b被传导到增强板30，然后从增强板30的表面辐射到第一壳体4内。这样增强板30兼作热辐射件用可用来辐射电路构件19的热。
由于上述结构，电路构件19产生的热可通过印刷电路板11传导到增强板30，然后利用增强板将热辐射出去。因此不需要制出一个孔来辐射印刷电路板内的热，这一点与传统的设备不同。这样，用来制造印刷电路板的工步数目并不增加，因此可防止印刷电路板的制造费用增加。
另外，在印刷电路板内，由于并不需要在印刷电路板11上相应于CPU 16和电路构件19的部分制出孔眼，因此导电层14可被设置得正好在CPU 16和电路构件19之下，这样，导电层14的线路图样便能容易地被设计出来。同时导电层14的线路长度能被缩短。这是合适的，特别是对于一个要以高速处理高速传送的信号的电路更是如此。
另外，在第一实施例中，增强板30为一能承受镀金加工的构件，适宜大量生产。因此，零件的总费用可被降低。
图6和7示出本发明的第二实施例。在该实施例中只有所用的增强板30的结构与第一实施例不同，其他结构都与第一实施例相同。因此就第二实施例而言，凡结构元件与第一实施例相同者都分别用与第一实施例相同的标号指出，其说明将被从略。
如图6和7所示，在第二实施例中，增强板30包括第一到第三开口部40a、40b和40c，它们分别位于增强板30的中心部、第一端部和第二端部。设置这几个开口部的目的是要减轻增强板30的重量。当增强板30承受钣金加工时这几个开口部被一起进行冲压。
在第一到第三开口部40a、40b和40c的开口边缘上各设有第一延伸部41。第一延伸部41是在增强板进行钣金加工时一起制出的，并各被形成在离开印刷电路板11的方向上突起的突缘形状。每一延伸部41还各沿着第一到第三开口部40a、40b和40c中相关一部的周边连续地延伸。另外，在增强板30的外周边缘上制有第二延伸部42。第二延伸部42是在增强板进行钣金加工时一起制出的，也被形成在离开印刷电路板11的方向上突起的突缘形状。第二延伸部42沿着增强板30的外周连续地延伸。
如图6所示，增强板30的第一和第二延伸部41和42相对于印刷电路板11是竖立的。这样，第一和第二延伸部41和42兼可作为散热翅片。
另外，增强板30的第一到第三开口部40a、40b和40c是在印刷电路板11的第二表面11b上开启的。在第二实施例中，有多个芯片构件装在印刷电路板11的第二表面11b上相应于第一到第三开口部40a、40b和40c的区域内。
由于上述结构，从第一到第三开口部40a、40b和40c的开口边缘上突起的第一延伸部41，和从增强板30的外周边缘上突起的第二延伸部42也可作为散热翅片43。这样，增强板30和空气的接触面积便可增加，从而能有效地发散传导到增强板30上的电路构件产生的热。
另外，由于在增强板30内制出的第一到第三开口部40a、40b和40c，芯片构件44便能安装在印刷电路板上相应于开口部40a、40b和40c的区域内。这样，尽管有增强板30装在第二表面11b上，第二表面11b仍能保证有安装构件的区域，结果是构件能以较高的密度安装在其上。
本发明并不限于第一和第二实施例，而是在不偏离本发明主题的情况下可以作各种修改。例如当底层被叠置在印刷电路板内时，可使用下列结构：在印刷电路板的第二表面上设置垫片，使它们在电路上与底层连接，同时与增强板接触。由于这种结构，电路构件产生的热便可从垫片传导到底层上，从而可改进电路构件的散热功能。
另外，从垫片到底层的热传导可有效地做到，只要尽可能多地增大垫片的面积，保证在垫片和增强板之间有足够的接触面积即可。
此外，产生热的构件并不限于CPU。本发明可被用于芯片组成为发热构件的那种计算机。而且，增强板并不限于能接触钣金加工的金属板，它可以是铸件例如铝合金铸件。
本行业的行家可容易地修改本发明并发挥其优点。因此本发明就其较广泛的方面而言，并不限于本申请书所说明的具体细节。各种修改都可作出，只要不偏离权利要求书及其等同物所限定的本发明的创意和范围即可。

Claims (10)

1.一种电子设备具有：
一个壳体(4)
一个包含在壳体(4)内的印刷电路板(11)，该电路板包括一个第一表面(11a)、一个第二表面(11b)和一个导电层(14)，第一表面(11a)具有一个安装区域(12)，第二表面(11b)位于第一表面(11a)相反的一侧，导电层(14)位于第一表面(11a)和第二表面(11b)之间的一个对应于安装区域(12)的位置上；及
一个装在印刷电路板(11)的安装区域内的产生热的构件(16)，
其特征为，一增强件(30)，设在印刷电路板(11)的第二表面(11b)上，并与印刷电路板(11)热接触。
2.根据权利要求1的电子设备，其特征为，增强件(30)为一经过钣金加工的金属板。
3.根据权利要求2的电子设备，其特征为，印刷电路板(11)包括一个叠置在导电层(14)上的绝缘层(13)，并且增强件(30)是用螺钉(26，35)固定在绝缘层(13)上的。
4.根据权利要求1的电子设备，其特征为，增强件(30)包括散热翅片(43)。
5.根据权利要求1的电子设备，其特征为，还包括一个固定在印刷电路板(11)的第一表面(11a)上并与产生热的构件(16)热接触的散热装置(21)。
6.根据权利要求5的电子设备，其特征为，增强件(30)能增强散热装置(21)和印刷电路板(11)的互相固定在一起的部分，其方向为，从印刷电路板(11)的与固定部分相对的一侧朝向固定部分，从而限制印刷电路板(11)的变形。
7.根据权利要求6的电子设备，其特征为，散热装置(21)和增强件(30)用单根螺钉(26)固定在印刷电路板(11)上。
8.根据权利要求5的电子设备，其特征为，增强件(30)包括多个开口部(40a-40c)和多个第一延伸部(41)，该第一延伸部形成在开口部(40a-40c)的开口边缘上，在离开印刷电路板(11)的方向上突起。
9.根据权利要求8的电子设备，其特征为，增强件(30)在其外周边上设有在离开印刷电路板(11)的方向上突起的第二延伸部(42)。
10.根据权利要求9的电子设备，其特征为，竖立在印刷电路板(11)第二表面(11b)上的第一延伸部(41)和第二延伸部(42)可兼作散热翅片(43)之用。
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