CN1625330A - 电子卡单元及用于除去印刷电路板上发热组件热量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种电子卡单元的热辐射结构，该结构紧凑并在提高热辐射效率的同时加强了印刷电路板。在安装有发热组件19的印刷电路板12的上及下边缘，卡单元6具有双重功能加强板热消散器17及18。由组件19发出的热量通过在热导管21，热传导片21，或热辐射循环导管41中通过流体被传导到加强板热消散器以被除去至空气中。加强板热消散器17及18形成有多个通气孔17a及18a。

Description

电子卡单元及用于除去印刷电路板上发热组件热量的方法
技术领域
本发明涉及电子卡单元及用于除去由电子组件产生的热量的方法。在优选的实施例中，卡单元具有可以有效的除去从电子卡单元中的电子组件产生的热量的热辐射结构。
背景技术
当组件被驱动时，例如是高集成半导体装置的电子组件产生热量。对于由安装在印刷电路板上的这种电子组件组成的电子卡单元，热量去除十分重要。特别是，在其卡槽中具有多个卡单元的电子通信设备中，产生大量的热。有效的热量去除是严重的技术问题。由此，已经提出了各种技术。
在日本未审查专利公开No.昭63(1988)-152200揭示的热辐射结构中，作为印刷电路板上的热源的组件通过导管被连接到热冷却片，且这些片被进一步连接到突出到空气室中的可活动热冷却片，由此热量被有效除去。
在日本未审查专利公开No.平10(1998)-270884(专利文献2)揭示的热辐射结构中，连接到印刷电路板上的发热元件的在组件一侧的导管被可拆卸的连接到另一连接到通信设备的上表面上的热辐射板的导管，由此通过被连接的热导管由外部热辐射板除去发热元件的热量。
大体上，数个卡型电子单元被准确的插入电子通信设备框架，且如上所述，必须有效的除去热量。由此，要求电子模组的印刷电路板结实且精密。此外，用于除去热量的空间必须紧凑的分配。
在日本未审查专利公开No.昭63(1988)-152200(第一页右下部分的第三到第十五行，图1)描述的热辐射结构具有固定热辐射片及可活动热辐射片。由此，制造结实且精密的冷却系统是困难的。此外，片结构妨碍系统紧凑。
在设备中的热辐射空间必须被提供，由此在日本未审查专利公开No.平10(1998)-270884(0011段到0013段，图1)描述的热辐射结构通过热导管将热量由发热元件传导到外部热辐射板。由此，紧凑的设计热辐射结构是困难的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电子模组及该模组的紧凑的热辐射结构，其可以加强印刷电路板并有效辐射热量。
根据本发明的一个实施例，一种电子模组，其具有安装有发热组件的印刷电路板且其将要被插入电子设备框架，包括：固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的加强板；及将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的热传导结构。
所述加强板优选的具有多个通气孔。
在优选的实施例中，所述热传导结构包括接触所述发热组件的热吸收元件；及由所述热吸收元件延伸以接触并沿所述加强板被固定的热导管。
或者，代替所述热导管可以使用具有一端接触所述热吸收元件而另一端埋入所述加强板之中的热传导片。
或者，代替所述热导管可以使用热辐射循环导管，其延伸通过所述热吸收元件、沿所述印刷电路板的外边缘部分布置、并接触和固定在所述加强板，由此形成循环通道，其中密封于其中的流体通过所述热吸收元件的内部以沿所述加强板流动并返回所述热吸收元件。
本实施例的热传导结构还优选的包括强迫循环在所述热辐射循环导管中的所述流体的泵。
根据本发明的另一实施例，一种电子模组，其具有安装有发热组件的印刷电路板且其将要被插入电子设备框架。所述模组包括固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的L形热消散板；及将由所述发热组件产生的热量传导到所述L形热消散板的热传导结构。
根据本发明的又一实施例，一种在印刷电路板上使用热吸收元件来除去由发热组件产生的热量的方法，包括：经由热传导元件，将热量由所述发热组件上的所述热吸收元件传导到固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的加强板。
所述热传导元件可以是用于将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的热辐射循环导管。
所述热传导元件可以是在所述印刷电路板上用于将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的片。
所述热传导元件可以是围绕所述印刷电路板布置、通过散热片、并在所述导管中循环流体以从所述发热组件除去热量的热辐射循环导管。
也可以包括泵以循环所述流体。
所述加强板优选的具有多个通气孔，用以通过所述热辐射循环导管从所述发热组件除去热量。
根据本发明，优选的是在发热组件中产生的热量被传导到设置在印刷电路板边缘的加强板。加强板可以被作为热消散结构使用。这可以增加印刷电路板的强度并有效的从加强板消散热量，由此获得紧凑的热辐射结构。特别是，加强板优选的具有通气孔，由此提高热消散效率。
热辐射循环导管作为热传导结构优选的沿印刷电路板的外边缘部分布置以循环流体，由此有效的从发热组件除去热量。当流体通过泵被强迫循环时，可以获得对于产生的大量热量也足够的冷却效果。流体的流速通过泵可以被控制以适应产生的热量的变化。
附图说明
本发明的上述及其它目的，特征及优点在结合附图通过以下详细描述将变的更加清楚，其中：
图1是透视图，示出了根据本发明的电子模组被插入电子通信设备框架中的示例；
图2是根据本发明的第一实施例的电子模组的透视图；
图3是根据本发明的第二实施例的电子模组的透视图；
图4是根据本发明的第三实施例的电子模组的透视图；及
图5是图4中所示的电子模组的分解透视图。
具体实施方式
图1是透视图，示出了根据本发明的电子模组被插入电子通信设备框架中的示例。电子通信设备框架1于其内部具有多个搁板2，并具有多个支架3。预定数量的卡型电子单元6可以被插入到其中的一个支架3具有上及下搁板2，该搁板2具有互相相对布置的导轨2a及在设备的背部的母板4。母板4在预定位置设置有多个连接器5。当电子卡单元6通过导轨2a被插入其中一个连接器5时，连接器5被电学及机械的连接到电子卡单元6的连接器。
当数个电子卡单元6被插入电子通信设备框架中时，如上所述，产生了大量的热量。为了除去热量，电子通信设备框架1在底段及中段中设置有吸入风扇7，并在其顶表面设置有排气风扇9。吸入风扇7吸入外部冷空气(吸入)8。排气风扇9将热空气作为排气10从设备向外部排出。吸入风扇7及排气风扇9有力的提供了在设备中的空气流11，并从数个电子卡单元6排出及除去大量的热。
根据本发明的一些优选实施例的电子卡单元的结构将使用图2至图5进行详细描述。
图2是根据本发明的第一实施例的电子卡单元的透视图。在根据本实施例的电子卡单元6a中，印刷电路板12在其前边缘具有装饰(面向外部)面板13并在其后边缘具有用于连接到母板4的连接器5的连接器14及15。钥匙形后加强板16被固定到印刷电路板12的后边缘，由此提高了印刷电路板12的后面对抗偏转及翘曲的强度。
L形的加强板热消散器17被固定在印刷电路板12的上边缘。加强板热消散器17具有数个通气孔17a。同样，L形的加强板热消散器18被固定在印刷电路板12的下边缘。加强板热消散器18类似的具有数个通气孔18a。此种加强板热消散器17及18可以提高印刷电路板12的上及下部分对抗偏转及翘曲的强度，并且，如下详述的，可以提高热辐射效率。加强板热消散器17及18由具有足够强度及好的导热性的金属材料形成。例如，可以使用铝、铜及这些金属的合金。
作为发热源的电子组件19被安装在印刷电路板12的预定位置。形成有热辐射片的热吸收元件20通过弹性支撑件22接触电子组件19。用于传导来自电子组件19的热量的热导管21被嵌入在热吸收元件20中。热导管21延伸到上加强板热消散器17，并沿着加强板热消散器17、被加强板热消散器17以金属元件等固定并覆盖，由此固定热导管21。
在这种结构中，产生在电子组件19中的热量通过热吸收元件20的片被除去。然后热通过热导管21由加强板热消散器17消散到空气中。因为加强板热消散器17具有数个通气孔17a，所以通过热导管21传导的热量可以被有效的除去。而且，加强板热消散器17起加强印刷电路板12的作用。由此，加强板热消散器17不仅防止了印刷电路板发生翘曲，而且提高了强度及热辐射效率。这使得电子卡单元6a更紧凑及坚固。
在本实施例中，印刷电路板12在其上及下边缘设置有加强板热消散器17及18。如果可以获得足够的翘曲防止及强度，只需在上及下边缘的其中之一设置加强板热消散器17或18。
在图3中，根据第二实施例的电子卡单元6b具有不同于第一实施例的热传导结构。除此以外，其具有与第一实施例相似的功能及结构，相同的部分以相同的标号表示，且描述被省略。
在图3中，具有片的热吸收元件30与安装在印刷电路板12上的电子组件19相接触，且热传导片31通过弹性支撑件22接触热吸收元件30。热传导片31由具有高热传导性的材料，如石墨形成。热传导片31延伸到并嵌入在上加强板热消散器17中。热传导片31在其中间端的宽度与组件19的宽度大体相同，但在邻近加强板热消散器17侧的外围端更宽，由此提高了热辐射效果。
在此种结构中，在电子组件19中产生的热量通过热吸收元件30的片被除去，并在沿热传导片31通过后由加强板热消散器17除去至空气中。因为加强板热消散器17具有数个用于除去热量的通气孔17a，所以通过热传导片31传导的热量可以被有效的除去。如同在第一实施例中，加强板热消散器17也起到加强印刷电路板12的作用。这使得电子卡单元6a更加紧凑、轻便及坚固。
在本实施例中，热传导片31被连接到上加强板热消散器17。当额外的热传导片被连接到下加强板热消散器18时，热辐射能力可以被进一步提高。在这样的实施例中，印刷电路板12在其上及下边缘设置有加强板热消散器17及18。但是，如果通过一个这样的元件就可以获得足够的翘曲防止及强度，那么上及下边缘的任何一个可以设置有仅一个加强板热消散器17或18。
图4是根据本发明的第三实施例的电子卡单元的透视图，且图5是其分解透视图。在本第三实施例的电子卡单元6c中，作为发热源的电子组件19通过金属板47在后侧被安装在印刷电路板12的预定位置。形成有热冷却片的热吸收元件40通过弹性支撑件22接触电子组件19。通过循环流体从电子组件19除去热量的热辐射循环导管41以U形穿过热吸收元件40。
热辐射循环导管41沿印刷电路板12的外边缘部分形成回路。密封在其中的流体在箭头L的方向上无源(passvie)或强迫循环。在本实施例中，热辐射循环导管41通过强迫循环泵45由热吸收元件40延伸至上加强板热消散器17。热辐射循环导管41的上热辐射部分42沿加强板热消散器17被固定元件48所固定。热辐射循环导管41通过在后加强板16下的连续到上热辐射部分42的后热辐射部分43，且延伸到下加强板热消散器18。热辐射循环导管41的下热辐射部分44沿加强板热消散器18被固定元件49所固定，并返回至热吸收元件40。热辐射循环导管41的U形部分46延伸通过热吸收元件40。由电子组件19产生的热量被传导至热辐射循环导管41中的流体。
在本实施例中，热辐射循环导管41中的流体通过强迫循环泵45在箭头L的方向上被有源(actively)循环。在此结构中，在电子组件19中产生的热量通过热吸收元件40的片被除去，并被流动在热辐射循环导管41的U形部分46中的流体吸收。热的流体在方向L上流过强迫循环泵45并通过上热辐射部分42。因为流体运动到上加强板热消散器17，所以流体的热量被除去到空气中。被冷却的流体在通过热辐射循环导管41的后热辐射部分43时被进一步被冷却。因为流体进一步通过热辐射循环导管41的下热辐射部分44，所以流体的热量被移至下加强板热消散器18。由此，流体的热量被除去到空气中。被冷却的流体在热吸收元件40中再次通过以重复上述热吸收及辐射过程。
特别当热辐射循环导管41中的流体通过强迫循环泵45被有源循环时，可以获得极佳的冷却与热辐射效果。特别是，强迫循环泵45控制流速，由此适应具有大功率消耗及产生热量变化的面板的热辐射需求。当电子组件19产生的热量相对较少时，可以使用自然或无源循环，而不使用泵的强迫循环。
上及下加强板热消散器17及18提供了如上述实施例中的同样的功能及优点。
根据本发明的电子卡单元及其热辐射结构可以被单独的应用在电子通信设备中的电子卡单元，在电子通信设备中，数个卡单元被插入到框架中并被操作。本发明特别适合安装于在电子卡单元的印刷电路板上的发热组件的热辐射结构。

Claims (21)

1.一种电子卡单元，其具有安装有发热组件的印刷电路板且其将要被插入电子设备框架，所述电子卡单元包括：
固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的加强板；及
将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的热传导结构。
2.如权利要求1所述的电子卡单元，其中，所述加强板具有多个通气孔。
3.如权利要求1所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
由所述热吸收元件延伸并接触所述加强板的热导管。
4.如权利要求2所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
由所述热吸收元件延伸并接触所述加强板的热导管。
5.如权利要求1所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
具有一端接触所述热吸收元件而另一端嵌入所述加强板之中的热传导片。
6.如权利要求2所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
具有一端接触所述热吸收元件而另一端嵌入所述加强板之中的热传导片。
7.如权利要求1所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
热辐射循环导管，其延伸通过所述热吸收元件并沿所述印刷电路板的外边缘部分布置并接触所述加强板的，由此形成循环通道，其中，密封在所述循环通道中的流体通过所述热吸收元件的内部以沿所述加强板流动用返回所述热吸收元件。
8.如权利要求2所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构包括：
接触所述发热组件的热吸收元件；及
热辐射循环导管，其延伸通过所述热吸收元件并沿所述印刷电路板的外边缘部分布置并接触所述加强板的，由此形成循环通道，其中，密封在所述循环通道中的流体通过所述热吸收元件的内部以沿所述加强板流动用返回所述热吸收元件。
9.如权利要求7所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构还包括在所述热辐射循环导管中有源循环所述流体的泵。
10.如权利要求8所述的电子卡单元，其中，所述热传导结构还包括在所述热辐射循环导管中有源循环所述流体的泵。
11.一种电子卡单元，其具有安装有发热组件的印刷电路板且其将要被插入电子设备框架，所述电子卡单元包括：
固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的L形热消散板；及
将由所述发热组件产生的热量传导到所述L形热消散板的热传导结构。
12.一种在印刷电路板上设置有热吸收元件来从发热组件除去热量的方法，所述方法包括：
经由热传导元件，将热量由所述发热组件上的所述热吸收元件传导到固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的加强板。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述热传导元件是用于将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的热辐射循环导管。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述热传导元件是在所述印刷电路板上用于将由所述发热组件发出的热量传导到所述加强板的片。
15.如权利要求12所述的电子卡单元，其中，所述热传导元件是围绕所述印刷电路板布置、通过热吸收元件、并在所述导管中循环流体以从所述发热组件除去热量的热辐射循环导管。
16.如权利要求15所述的方法，其中，设置有泵以循环所述流体。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述加强板具有多个通气孔用以通过所述热辐射循环导管从所述发热组件除去热量。
18.如权利要求13所述的方法，其中，所述加强板具有多个通气孔用以通过所述热辐射循环导管从所述发热组件除去热量。
19.如权利要求14所述的方法，其中，所述加强板具有多个通气孔用以通过所述热辐射循环导管从所述发热组件除去热量。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述加强板具有多个通气孔用以通过所述热辐射循环导管从所述发热组件除去热量。
21.一种电子卡单元，其具有安装有发热组件的印刷电路板且其将要被插入电子设备框架，所述电子卡单元包括：
固定在所述印刷电路板的上及下边缘的至少其中之一上的加强板；及
用于将由所述发热组件产生的热量传导到所述加强板的装置。
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