CN1972585A - 具有双重散热结构的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有双重散热结构的电子装置，其应用于一电子系统中，该电子装置包括：电路板，具有第一发热表面以及第二发热表面；主散热结构，设置在电路板的第一发热表面上；辅散热结构，设置在电路板的第二发热表面上；以及连接部，用以使辅散热结构连接到主散热结构。其中，电路板的第二发热表面在电子系统内所处的散热环境相对于第一发热表面所处的散热环境为一热流相对高温处，以使电路板的第二发热表面所产生的热能经由辅散热结构及连接部传导至主散热结构，以进行散热。

Description

具有双重散热结构的电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种具有双重散热结构的电子装置。

背景技术

随着科技技术的进步，电子装置的运作效率不断提高，为了达到提高运作效率及执行速度的需求，并配合产品微小化的趋势，电子装置的体积必须不断缩小，内部结构的设置也更为紧凑。因此电子装置例如电源转换器(converter)等，其内部的印刷电路板通常会设计为双面甚至是多层板。

一般而言，印刷电路板上所配置的电子元件例如：电容、晶体管、电阻、电感、变压器、二极管等，属于高功率的发热元件，因此当电子装置运作时，这些电子元件势必会在印刷电路板上产生大量的热能。虽然散热问题对于各种电子装置的稳定性来说都很重要，但为了在有限的空间中满足电路结构的设计，通常已无法预留太多的空间来容纳散热结构。

以电源转换器为例，随着半导体技术、封装技术以及高频开关的大量使用，与以往相比，电源转换器具有更大的转换功率以及更高的运作效率，但此时若无法有效地将设置于印刷电路板上的发热电子元件所产生的热能散出，就会严重影响整个电源转换器的运作及其寿命，甚至会因为过热而造成失效，因此公知电源转换器通过在其印刷电路板上加装一散热器(heat sink)的方式来解决散热问题，以使高功率的电子元件所产生的热能可以通过散热器进行散热。

然而随着电子装置的微小化，电源转换器多改由双面印刷电路板或多层印刷电路板所构成，但整个电源转换器中可供加装散热器的空间有限，因此散热器往往仅能配置在电源转换器的双面或多层印刷电路板的其中一侧，难以兼顾印刷电路板的所有侧面的高功率发热电子元件所产生的热能，因此当电源转换器的印刷电路板另外再与一电子系统的系统电路板组合，或是固定到其它对象上时，往往会使得印刷电路板未加装散热器的一侧与系统电路板或与其它对象之间形成气隙，由于所形成的气隙为热的不良导体，因此无法有效散热，进而造成对印刷电路板上的电子元件的损害，从而使电源转换器无法稳定地运作，甚至影响到整个电子系统的运作。此外，不管电子系统的内部采用主动散热或是采用被动散热的方式散热，存在于系统电路板与印刷电路板之间的气隙中的热量，因气隙空间较小也无法通过主动散热而有效地将热量移除，从而形成散热的死角。

有鉴于此，实有必要发展一种具有双重散热结构的电子装置，以在有限的空间内仍能使电子装置的双面或多层印刷电路板的双面电子元件可以维持良好的散热效果，以解决当前的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电子装置，其具有主散热结构与辅散热结构，其中主散热结构设置在所处散热环境相对较佳的第一发热表面上，而辅散热结构设置在所处散热环境相对较差的第二发热表面上，用以将电路板的第二发热表面所产生的热能经由辅散热结构及一连接部传导至主散热结构，以助于电子装置均匀散热，从而解决传统电子装置只在电路板的其中一侧设置散热器，导致未加装散热器的一侧无法均匀散热，进而造成电子元件的损害，以及电子装置无法稳定地运作等缺点。

为达到上述目的，本发明的一较广义实施形式为提供一种具有双重散热结构的电子装置，其应用于一电子系统中，该电子装置包括：电路板，具有第一发热表面以及第二发热表面；主散热结构，其设置在电路板的第一发热表面上；辅散热结构，其设置在电路板的第二发热表面上；以及连接部，用以使辅散热结构连接到主散热结构。其中，电路板的第二产热表面在电子系统内所处的散热环境相对于第一产热表面所处的散热环境为一热流相对高温处，从而使电路板的第二发热表面所产生的热能经由辅散热结构及连接部传导至主散热结构，以进行散热。

根据本发明的构想，其中电子装置为一电源转换器。

根据本发明的构想，其中电子装置为一直流/直流电源转换器。

根据本发明的构想，其中电路板为一双面印刷电路板。

根据本发明的构想，其中电路板为一多层印刷电路板。

根据本发明的构想，其中主散热结构为一散热器。

根据本发明的构想，其中电路板的第一发热表面及第二发热表面还包括多个凸柱，所述多个凸柱为金属材质。

根据本发明的构想，其中主散热结构上还具有多个穿孔，所述多个穿孔与第一发热表面的多个凸柱相对应，以使多个凸柱穿过多个穿孔。

根据本发明的构想，其中辅散热结构上还具有多个穿孔，所述多个穿孔与第二发热表面的多个凸柱相对应，以使多个凸柱穿过所述多个穿孔。

根据本发明的构想，其中电子装置通过第二发热表面的多个凸柱而固定到电子系统的系统电路板上。

根据本发明的构想，其中主散热结构通过多个锁固元件而固定到电路板上。

根据本发明的构想，其中辅散热结构由金属板构成。

根据本发明的构想，其中金属板为铜板或铝板。

根据本发明的构想，其中连接部从辅散热结构的两相对侧延伸，且与辅散热结构一体成型。

根据本发明的构想，其中电子装置还包括多个锁固元件，用以将连接部固定到主散热结构上。

根据本发明的构想，其中多个锁固元件为多个螺丝。

根据本发明的构想，其中主散热结构具有多个孔洞且连接部具有多个开孔，而多个锁固元件穿过连接部的多个开孔并固定到主散热结构的多个孔洞内，以使连接部固定到主散热结构上。

根据本发明的构想，其中主散热结构与第一发热表面之间设置有一导热介质，用以将第一发热表面的热能均匀传送至主散热结构上。

根据本发明的构想，其中电路板的第二发热表面与电子系统的一系统电路板间形成该热流相对高温处。

为达到上述目的，本发明的另一较广义实施形式为提供一种电子系统，其包含：一系统电路板；以及一具有双重散热结构的电子装置，其设置在该系统电路板上。其中，该电子装置包括：电路板，其固定在系统电路板上，且具有第一发热表面以及第二发热表面，其中第一发热表面与第二发热表面相对；主散热结构，其设置在电路板的第一发热表面上；以及辅散热结构，其设置在电路板的第二发热表面上，且实质上靠近系统电路板；以及一连接部，其用以使该辅散热结构连接到主散热结构，从而使电路板的第二发热表面所产生的热能经由辅散热结构及连接部传导至主散热结构，以进行散热。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例的电子装置的分解结构示意图。

图2为图1的电子装置正面组合结构示意图。

图3为图2的背面结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

电子装置1               印刷电路板11

第一发热表面111         第二发热表面112

发热电子元件113、114    凸柱115、116

主散热结构12            柱状延伸部121

穿孔122、131            孔洞123

辅散热结构13            连接部14

开孔141                 锁固元件15、17

导热介质16              系统电路板18

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种变化，但其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的电子装置应用在具有一系统电路板的电子系统例如液晶显示器的电源供应系统中，且电子装置可为一电源转换器，尤其以直流/直流电源转换器(DC/DC converter)为佳，但不以此为限，只要是电路板的两侧面均会产生热能且需要进行散热的电子装置均为本发明所保护的范围。请参阅图1，其为本发明第一较佳实施例的电子装置的分解结构示意图，如图所示，电子装置1包含电路板、主散热结构12、辅散热结构13、连接部14以及多个锁固元件15、17。

在本实施例中，电子装置1的内部所设置的电路板可为一印刷电路板11，且以双面印刷电路板为佳，印刷电路板11具有两个发热的表面，即第一发热表面111与第二发热表面112，其分别位于印刷电路板11的两个相对的侧面上，其热源来自于第一发热表面111及第二发热表面112上的多个发热电子元件113、114，例如：电容、晶体管、变压器、电阻、电感等，所述发热电子元件113、114在电子装置1运作时会产生大量的热能。

此外，印刷电路板11的第一发热表面111以及第二发热表面112上均分别设置有多个彼此相对应的凸柱115、116，所述凸柱115、116大体上垂直于该第一发热表面111以及该第二发热表面112，可作为电子装置1及其它设备之间的连接器，同时可分别将主散热结构12及辅散热结构13定位于印刷电路板11的第一发热表面111及第二发热表面112上，且凸柱115、116的材质主要为导电的金属材质，另外第二发热表面112上的凸柱116还具有类似插脚的功能，其可插植于一电子系统的系统电路板18上，例如电源供应系统的系统电路板(如图2所示)，因此系统电路板18可以通过所述多个金属材质的凸柱116与电子装置1的印刷电路板11电性连接(如图2所示)。

主散热结构12设置在印刷电路板11的第一发热表面111上，在本实施例中，主散热结构12可为一散热器(heat sink)，其一侧面具有多个柱状延伸部121，用以增加主散热结构12的散热面积，而与多个柱状延伸部121相对的另一侧面则与印刷电路板11的第一发热表面111接触。主散热结构12还包括多个穿孔122，所述多个穿孔122与印刷电路板11的第一发热表面111上的多个凸柱115相对应，因此第一发热表面111的凸柱115可穿过主散热结构12上相对应的穿孔122，且穿孔122的面积实质上大于凸柱115的截面积，因此印刷电路板11的第一发热表面111的凸柱115不会与主散热结构12接触，从而电流不会导通到主散热结构12。

请参阅图1并配合图3，其中图3为图2的背面结构示意图，由于印刷电路板11的第二发热表面112通过多个凸柱116插植于系统电路板18上(如图2所示)，使印刷电路板11的第二发热表面112与系统电路板18之间形成气隙而不利于热流流动，因此在电子系统内不管是以主动散热或被动散热的方式散热，印刷电路板11的第二发热表面112所处的散热环境中的热流温度始终高于第一发热表面111所处的散热环境中的热流温度，因此本发明的电子装置1在印刷电路板11的第二发热表面112上另外设置辅散热结构13，用以辅助第二发热表面112上的多个发热电子元件114进行散热。如图1所示，辅散热结构13由一金属板构成，例如一铜板或一铝板。在本实施例中，该辅散热结构13以铜板为较佳，但不以此为限，凡是有助于导热的高传导系数的材质所制成的薄板，皆可运用在本发明的辅散热结构13。

同样地，为了避免印刷电路板11上的电流导通至辅散热结构13上，该辅散热结构13也具有多个穿孔131，其位置与印刷电路板11的第二发热表面112上的多个凸柱116相对应，且穿孔131的面积实质上大于凸柱116的截面积，因此当第二发热表面112的多个凸柱116分别穿过辅散热结构13上相对应的穿孔131时，印刷电路板11的第二发热表面112的凸柱116不会与辅散热结构13接触，因此当印刷电路板11通过多个凸柱116插植于系统电路板18上时，电流不会导通至辅散热结构13。

请再参阅图1并配合图3，为了定位并防止主散热结构12从印刷电路板11上脱落，电子装置1也利用锁固元件17例如：螺丝，将主散热结构12固定在印刷电路板11的第一发热表面111上，又由于辅散热结构13通过连接部14与主散热结构12相连，因此辅散热结构13也可间接固定在印刷电路板11的第二发热表面112上。

请再参阅图1，连接部14从辅散热结构13的两相对侧边延伸，且在本实施例中连接部14与辅散热结构13一体成型，连接部14与辅散热结构13之间具有实质上为90度的夹角，并向上延伸至主散热结构12的侧边，从而使辅散热结构13可通过连接部14与主散热结构12接触。此外，辅散热结构13两侧边的连接部14分别具有两开孔141，所述两开孔141分别与主散热结构12两侧边的孔洞123相对应，因此当第一发热表面111上的凸柱115穿过主散热结构12的穿孔122，并且第二发热表面112上的凸柱116穿过辅散热结构13的穿孔131时，连接部14的开孔141及主散热结构12的孔洞123可以对位，此时便可通过多个锁固元件15例如：螺丝，穿过连接部14的开孔141并锁固到主散热结构12的孔洞123内，因此辅散热结构13可以通过连接部14及锁固元件15与主散热结构12固定在一起(如图2所示)，从而印刷电路板11的第二发热表面112上的发热电子元件114所产生的热能够依序经由辅散热结构13及连接部14传导至主散热结构12，以进行散热。

此外，为了使印刷电路板11的第一发热表面111及第二发热表面112上的多个发热电子元件113、114所产生的热能，可以通过主散热结构12更有效率地散逸，在主散热结构12与第一发热表面111之间可设置一导热介质16，例如加装散热垫或填充散热胶，作为导热的介质物，使得第一发热表面111上的发热电子元件113所产生的热能可通过导热介质16均匀地传导至主散热结构12上，使发热电子元件113所产生的热能够更有效率地通过主散热结构12散逸。当然，在第二发热表面112与辅散热结构13之间也可设置导热介质16，使第二发热表面112上的发热电子元件114所产生的热可以通过导热介质16传导至辅散热结构13，再通过辅散热结构13、连接部14以及主散热结构12所形成的传导路径散热。

当电子系统驱动电子装置1运作时，电子装置1的印刷电路板11上的发热电子元件113、114将产生大量的热能，此时第一发热表面111的热可通过导热介质16传导至主散热结构12，用以将热散逸至电子系统内部，再加上因为主散热结构12在电子系统中所处的散热环境为热流温度相对较低处，即散热环境较佳处，因此可借助电子系统内的主动散热或被动散热的方式，快速地将热从第一发热表面111去除。至于设置在印刷电路板11的第二发热表面112上的发热电子元件114所产生的热能，由于第二发热表面112在电子系统中所处的散热环境为热流温度相对较高处，即散热环境较差处，因此无论电子系统采用主动散热还是被动散热的方式散热，都可通过导热介质16将热能传导至辅散热结构13，将原本集中于第二发热表面112上的某些发热电子元件114的热度平均地分散，再依序通过辅散热结构13及连接部14将热传导至主散热结构12上，以辅助第二发热表面112将热量转移至热流温度相对较低处散热。另一方面，由于辅散热结构13为一热的良导体，因此同时也可助于散去部分热源。因此，印刷电路板11的第二发热表面112不会在电子装置1运作时产生散热不良的现象。

当然，本发明的主散热结构及辅散热结构并非只适用于本实施例的双面印刷电路板，其也可使用在多层印刷电路板中，凡是印刷电路板的两表面所处的散热环境不相同的情况下，例如印刷电路板安装在系统电路板上或垂直固定于一壁面，从而使得印刷电路板靠近系统电路板或固定于该壁面的发热表面发生散热不良的情况，皆可运用将本发明的主散热结构安装到所处散热环境较佳的发热表面，辅散热结构安装到所处散热环境较差的发热表面的设计，利用辅散热结构将热量传导至主散热结构，以辅助所处散热环境较差的发热表面进行散热。

综上所述，本发明的具有双重散热结构的电子装置将主散热结构设置在所处散热环境相对较佳的第一发热表面上，而将辅散热结构设置在所处散热环境相对较差的第二发热表面上，以将电路板的第二发热表面所产生的热能经由辅散热结构及一连接部传导至主散热结构，以助于电子装置均匀散热，进而解决公知电子装置散热不均的问题，并且加装了辅散热结构的电子装置，相对地比未加装辅散热结构的电子装置更为平整美观。

通过上述实施例对本发明进行了详细的叙述，本领域的技术人员可进行各种修改，但都不脱离如所附权利要求书所要保护的范围。

Claims (11)

1.一种具有双重散热结构的电子装置，其应用在一电子系统中，该电子装置包括：

一电路板，其具有一第一发热表面以及一第二发热表面；

一主散热结构，其设置在该电路板的该第一发热表面上；

一辅散热结构，其设置在该电路板的该第二发热表面上；以及

一连接部，用以使该辅散热结构连接到该主散热结构；

其中，该电路板的该第二产热表面在该电子系统内所处的散热环境相对于该第一产热表面所处的散热环境为一热流相对高温处，从而使该电路板的该第二发热表面所产生的热能经由该辅散热结构及该连接部传导至该主散热结构，以进行散热。

2.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该电子装置为一电源转换器以及/或一直流/直流电源转换器。

3.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该电路板为一双面印刷电路板以及/或一多层印刷电路板，而该主散热结构为一散热器。

4.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该电路板的该第一发热表面及该第二发热表面还包括多个凸柱，所述多个凸柱为金属材质，而该主散热结构上还具有多个穿孔，所述多个穿孔与该第一发热表面的所述多个凸柱相对应，以使所述多个凸柱穿过所述多个穿孔。

5.如权利要求4所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该辅散热结构上还具有多个穿孔，所述多个穿孔与该第二发热表面的所述多个凸柱相对应，以使所述多个凸柱穿过所述辅散热结构上的多个穿孔，以及/或该电子装置通过该第二发热表面的所述多个凸柱而固定到该电子系统的一系统电路板上。

6.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该主散热结构通过多个锁固元件固定到该电路板上，而该辅散热结构由金属板构成。

7.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该连接部从该辅散热结构的两相对侧延伸且与该辅散热结构一体成型，而该电子装置还包括多个锁固元件，用以将该连接部固定到该主散热结构上。

8.如权利要求7所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该主散热结构具有多个孔洞，且该连接部具有多个开孔，所述多个锁固元件穿过该连接部的所述多个开孔并固定到该主散热结构的所述多个孔洞内，以使该连接部固定到该主散热结构上。

9.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该主散热结构与该第一发热表面之间设置有一导热介质，用以将该第一发热表面的热能均匀传送至该主散热结构上。

10.如权利要求1所述的具有双重散热结构的电子装置，其中该电路板的该第二发热表面与该电子系统的一系统电路板之间形成该热流相对高温处。

11.一种电子系统，其包含：

一系统电路板；以及

一具有双重散热结构的电子装置，其设置在该系统电路板上，该电子装置包括：

一电路板，其固定在该系统电路板上，且具有一第一发热表面以及一第二发热表面，其中该第一发热表面与该第二发热表面相对；

一主散热结构，其设置在该电路板的该第一发热表面上；以及

一辅散热结构，其设置在该电路板的该第二发热表面上，且靠近该系统电路板，以及

一连接部，其用以使该辅散热结构连接到该主散热结构，从而使该电路板的该第二发热表面所产生的热能经由该辅散热结构及该连接部传导至该主散热结构，以进行散热。

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