CN201078873Y - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种通过基板传热来控制电子部件的工作温度，从而为电子装置提供热管理的电子装置。所述电子装置可包括基板，在该基板的第一表面上具有安装区域。该装置可还包括从该安装区域延伸到所述基板的至少内部的第一热通路。所述装置可还包括基本平行于该基板第一表面的至少一个热平面，该至少一个热平面与至少一个第一热通路进行热接触。该装置可还包括散热器附着区域，以及从该散热器附着区域延伸到所述基板的内部的第二热通路，该至少一个热平面与第二热通路进行热接触。

Description

电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种电子装置。根据本实用新型原理的实施方式主要涉及散热，具体地说，涉及通过支撑电子部件的基板传热以控制电子部件的工作温度的系统。
背景技术
电子装置(诸如安装在电子组件的用户接口边缘处的接口装置)的物理紧凑性阻碍了电子装置的冷却，而冷却对于消耗大量电力(power)因而产生大量热量的电子装置来说是至关重要的。例如，当诸如小型可插拔(SFP)模块的收发器被组合于多重机架中时，该组(cluster)中间的收发器可产生并保留大量热量。极少气流可到达该组某些位置中的独立模块以便于冷却。与具有可辐射热量的较大表面积的独立装置不同，成组装置可能仅具有用于辐射热量的有限表面积。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种通过基板传热来控制电子部件的工作温度，从而提供热管理的电子装置。
根据一个方面，装置可包括基板，在该基板的第一表面上可包括第一安装区域。该装置还可包括从第一安装区域延伸到所述基板的至少内部的一组第一热通路(via)。所述装置还包括基本平行于该基板第一表面的至少一个热平面，该至少一个热平面与至少一个第一热通路进行热接触。该装置可还包括散热器附着区域。另外，该装置还可包括从散热器附着区域延伸到所述基板的内部的一组第二热通路，该至少一个热平面与第二热通路进行热接触。
根据另一个方面，基板中的传热方法可包括从部件向安装在基板的第一安装表面上的部件支架传导热量。该方法还可包括从部件支架向从第一安装表面延伸到所述基板的至少内部的第一组热通路传导热量。该方法还可包括从第一组热通路向沿着基板的长度设置的一个或多个热平面传导热量。该方法还可包括从一个或多个热平面向第二组热通路传导热量。该方法可还包括从第二组热通路向基板的散热器附着表面传导热量。另外，该方法还可包括从基板的散热器附着表面向安装于该基板的散热器附着表面的散热器传导热量。
根据另一个方面，形成基板的方法可包括在该基板中布置一个或多个热平面。该方法还可包括在基板的第一侧上的部件安装区域中提供第一组热通路，该第一组热通路与该部件安装区域热耦合以及与一个或多个热平面热耦合。另外，该方法还可包括在基板的第一侧上提供从散热器附着区域延伸的第二组热通路，该第二组热通路与一个或多个平面热耦合以及与散热器附着区域热耦合。
本实用新型的优点是使得可以通过电子装置中支撑电子部件的基板传热以控制电子部件的工作温度，实现电子装置的热管理。
附图说明
包含在该说明书中并构成该说明书一部分的附图示出了本实用新型的实施例并与具体描述一起用于解释本实用新型。在附图中：
图1是示出了其中可实施符合本实用新型原理的方法和系统的示例性装置的视图；
图2是根据符合本实用新型原理的实施例的图1接口卡的示例性视图；
图3是其中可实施符合本实用新型原理的方法和系统的示例性接口卡的剖视图；
图4A、4B和4C示出了其中可实施符合本实用新型原理的方法和系统的示例性接口部件；
图5是图4A-4C的示例性子板的行式映象(line image)；以及
图6是根据符合本实用新型原理的实施例的示例性热管理程序的流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本实用新型原理的实施例。不同图中相同的附图标号可表示相同或相似元件。另外，下面的详细描述不限制本实用新型。而本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
符合本实用新型原理的系统和方法可通过使用基板上和/或基板中的热通路和热平面的热耦合系统从部件中将热量传导到散热器(所述散热器可布置在可流过接口卡的有效气流中)而提供部件(诸如输入/输出装置)的控制冷却，所述部件可被布置在接口卡的用户接口边缘处的紧密结构中。
(示例性装置结构)
图1示出了其中可实施符合本实用新型原理的方法和系统的示例性装置100。如图所示的，装置100可包括容纳各种模块120(例如，控制器、电源等)的外壳110和用于接收接口卡140的卡槽150。
在一个实施例中，装置100可包括用于接收、处理、和/或传输数据的任何装置，诸如服务器、路由器或开关。
在一个实施例中，外壳110可包括可配置得用于保持和/或支撑机架、可移动的卡和/或可用在装置100的操作中的其它模块的任何结构。图1中所示的卡、模块和其它系统部件的数量和类型是出于简便目的而提供的。实际上，典型装置可包括比图1中所示的更多或更少的用于接收、处理、和/或传输数据的卡、模块和其它可移动或固定的部件。外壳110可用金属、塑料和/或合成物制成，并且其尺寸可被制成为适合于具体应用的。在一个实施例中，外壳110的尺寸可被制成为适合于产业上标准的支撑结构，诸如设备架。
图2示出了沿代表性方向配置在外壳110中的卡槽130中的示例性接口卡140(图1)，气流可由所示的方向性箭头表示。应该理解的是，气流产生的冷却效果在接口卡140的各个表面上可能是不均匀的。
图3示出了示例性接口卡340的一端的内部视图。接口卡340可包括母板350和接口部件360。母板350可包括任何基板，诸如电路板，例如，印刷电路板(PCB)。接口卡340可包括不只一个接口部件360。
接口部件360可包括子板362、用于接收接口模块366的接口模块机架364以及散热器368。在一个实施例中，接口模块366可直接附于子板362，而接口模块机架364被省却。接口部件360可包括任何输入/输出装置，诸如小型可插拔(SFP)接口、XFP(10吉比特(千兆比特，gigabit)SFP)，或任何类型的收发器。接口部件360可电连接、结构连接和/或热连接于母板350。接口部件360可布置在母板350的用户易接近端。其它构造也是可行的。
子板362可包括任何基板，诸如PCB。子板362可具有与接口卡340的尺寸相对应的任何尺寸。在一个实施例中，母板350可包括接口部件360。也就是说，母板350和接口部件360可为整体PCB，不具有独立子板362。
接口模块机架364可包括用于接收和保持接口模块366的任何装置。接口模块机架364可包括成组的独立模块机架。接口模块机架364的其它构造也是可行的。如所示的，接口模块机架364可布置在子板362的相对两侧上。接口模块366可包括任何电子部件和/或电路，诸如SFP模块，例如，SFP光学模块收发器。在一个实施例中，接口模块366是可热交换的。
散热器368可包括可吸收、传导、辐射和/或消散热量的任何装置。散热器368可包括具有任意导热系数的任何材料。散热器368可具有任意形状或尺寸。可使用任意数量的散热器368。任意一种散热器368的导热性能都可不同于另一种散热器368。如所示的，散热器368可设置在子板362的远端处。散热器368的其它构造也是可行的。例如，散热器368可设置在子板362的两个或多个表面上。在一个实施例中，散热器368的位置取决于装置100中的气流。
图4A和4B示出了示例性接口部件360的相反的视图。如所示的，接口部件360可包括四个接口模块机架364，其中，沿接口部件360的易接近边缘，两个并排安装在子板362第一表面的安装区域处，以及两个并排安装在子板362的相对的第二表面的安装区域处。也可使用其它构造。可使用任何机构来将接口模块机架364安装于子板362。在一个实施例中，热接口材料(未示出)被置于接口模块机架364的安装表面与子板362表面上的安装区域之间。如所示的，两个接口模块366分别被插入到两个接口模块机架364中。接口部件360可包括散热器368，其通过附着(连接)件470在附着区域处附着于子板362(图4B)。也可使用其它附着机构。在一个实施例中，热接口材料(未示出)被置于散热器368的安装表面与子板362表面上的附着区域之间。
图4C示出了接口部件360的分解图。子板362可包括热通路480A，其终止于位于接口模块机架364一个区域中的子板362表面上，并且终止于子板362相对表面上。子板362可包括热通路480B，其终止于位于散热器368一个区域中的子板362表面上，并延伸到子板362内部。子板362可包括热平面490。热平面490可在子板362边缘处露出。可替换地，热平面490也可不在子板362边缘处露出。热平面490可电绝缘于电连接、电通路或电平面。可替换地，热平面可包括电源层(power plane)、接地层(ground plane)等。
图5示出了子板362的局部行式映象，示出了该子板内部结构。热通路480A和480B可包括从子板362的表面延伸到子板362内部的一个或多个通孔。在一个实施例中，热通路480A和480B可从子板362的一个表面延伸到子板362的相对表面。热平面490可包括由子板362的基板层隔开的一个或多个导热层。热平面490可被构造成基本平行于子板362。热平面490可从热通路480A延伸到热通路480B。热平面490可在子板362边缘处露出。任何热通路480A都可热耦合于任何(或每个)热平面490，并且任何热平面490都可热耦合于任何(或每个)热通路480B。
热通路480A和480B可在子板362的表面上形成均匀的图案。可替换地，热通路480A和480B可不均匀地布置在子板362的表面上。热通路480A和480B可基本垂直地从子板362的表面延伸到内部。可替换地，热通路480A和480B可在任何角度下从子板362的表面延伸到内部。热通路480A和480B可具有基本为圆形的横截面。可替换地，热通路480A和480B可具有任何其它规则或不规则形状的横截面。热通路480A和480B可具有从头到尾基本恒定的任何直径。可替换地，热通路480A和480B可具有在其长度上改变的直径。在上述任意方面中，任何热通路480A和480B都可相互改变。
热通路480A的周围可对应于接口模块机架364的周长，即，在子板362的表面上限定了用于接口模块机架364的安装区域。子板362表面处的热通路480A的总有效表面积可构成接口模块机架364的安装区域的总面积的任何部分。可替换地，一些热通路480A可不被接口模块机架364覆盖。可替换地，接口模块机架364的安装表面可与热通路480A的周围重叠。
热通路480B的周围可对应于散热器368的周长，即，在子板362的表面上限定了用于散热器368的安装区域。子板362表面处的热通路480B的总有效表面积可构成散热器368的安装区域的总面积的任何份额部分。可替换地，一些热通路480B可不被散热器368覆盖。可替换地，散热器368的安装表面可与热通路480A的周围重叠。
热通路480A和480B可包括从子板362的表面延伸到子板362预定深度的盲孔。热通路480A和480B可包括从子板362内部的预定深度延伸到子板362内部的另一个预定深度的背面钻孔的通路。在一个实施例中，背面钻孔的通路可使得一个或多个热层490相互连接。
热通路480A和480B可包括镀覆的通孔。镀层可设在通孔圆周的所有或任意部分上。该镀层可为具有任意导热系数的任何一种或多种材料。该镀层可占据通孔容积的任何部分。该镀层可形成具有外径和内径的中空圆柱体。在一个实施例中，镀层的内径可填充或部分地填充有第二材料，例如焊料。在上述任意方面中，任何热通路480A和480B都可相互改变。
热平面490可包括具有任意导热系数的任意一种或多种材料。在一个实施例中，热平面490可在子板362表面的所有或任何部分上包括导热层。热平面490可具有基本恒定的横截面。可替换地，热平面490可具有沿其长度改变的横截面。在上述任意方面中，任何热平面490都可相互改变。例如，在一个实施例中，与其它热平面490相比较，最内侧的热平面490可具有最大的有效横截面面积。在另一个实施例中，与其它热平面490相比较，与接口模块机架364之间具有最大距离的热平面490可具有最大的有效横截面面积。
可根据用于形成PCB的任何标准技术形成子板362。例如，铜层可附于绝缘基板层。可在铜层中蚀刻出图案。辅助铜/绝缘层可层压于具有蚀刻图案的基板。在一个实施例中，四盎司铜用于铜层。也可使用其它厚度的铜。该铜的厚度可比用于电连接的铜层厚度(例如，1/2盎斯)厚任何倍。可通过在铜/绝缘层中钻出、背面钻孔或以其它方式形成通孔。可通过电镀或任何其它适合的技术对通孔进行镀覆。在一个实施例中，焊料将随后流进镀覆的通孔中。
热通路480A、480B和/或热平面490的尺寸和几何形状可取决于诸如结构完整性、电连通性、以及最佳导热系数等因素。例如，热通路480A、480B和热平面490可与子板362中的电连接(未示出)电绝缘。作为另一个实例，可取决于特定接口模块366的生热(性)和/或热敏度形成热通路480A、480B和/或热平面490，如下面将详细描述的。
示例性热管理
图6是根据符合本实用新型原理的实施例中的装置(诸如装置100)中的示例性热管理600的流程图。热管理600可开始于装置100执行的操作期间来自接口模块366(有源收发器)的生热(过程610)。所产生的热量中的至少一部分可被传导到接口模块机架364，接口模块366插在所述接口模块机架中(过程620)。由接口模块机架364吸收的热量中的至少一部分可被传导到热通路480A(过程630)，所述热通路在直接位于接口模块机架364的安装表面下面或附近的区域中具有终止端。在一个实施例中，一个或多个热通路480A可直接接触接口模块机架364。传导到一个或多个热通路480A的热量中的至少一部分可被传导到一个或多个热平面490(过程640)。由一个或多个热平面490传导的热量中的至少一部分可被传导到热通路480B(过程650)。传导到热通路480B的热量中的至少一部分可被传导到散热器368，其附着部分可直接位于热通路480B的终止端上或附近(过程660)。由散热器368吸收的热量中的至少一部分可被消散到装置100中的可用气流中(过程670)。
应该理解的是，热管理600也可由诸如无源收发器的接口模块366启动，所述无源收发器用作二级热源，具有从产生热量的一级热源(例如，有源收发器或其它部件)中吸收的热量。
在一个实施例中，上述热路径可特指接口部件360中的相关独立接口模块机架364。也就是说，可为任何给定接口模块机架364管理相关热路径的有效导热系数。相关热路径的有效导热系数通常可取决于诸如独立接口模块机架364在接口部件360中的位置、与独立接口模块机架364相关的接口模块366的性能指标(即，生热)、与独立接口模块机架364相关的接口模块366的热敏度、以及在接口部件360上经历的热梯度等因素。以这种方式，可依次地管理接口模块366的传热速率(即，冷却作用)。
可通过热通路480A、480B和热平面490的几何形状以及它们所形成的相互连接实现接口模块366之间的最佳热传输，或实现改变与特定热路径相关的有效导热系数。例如，热通路480A可具有彼此不同的有效导热系数；热平面490可具有彼此不同的有效导热系数；和/或热通路480B可具有彼此不同的有效导热系数。与子板362的特定区域相关的热通路480A的组可彼此不同。
(结论)
与本实用新型原理相符合的实施方式使得在使用具有成组部件(包括接口装置、存储器、处理器及其它类型的装置)的PCB的装置中进行有效的热管理成为可能。例如，对于任何给定输入/输出模块来说通过接口卡的接口部件的基板中的互连的通路和热平面可使得传热最佳化，从而控制输入/输出模块的温度。
前面对于本实用新型示例性实施例的叙述提供了说明和描述，但不应认为其是详尽的或是将本实用新型局限于所公开的精确形式。根据上述教导或可从本实用新型实践中获知可做出修正和变化。
例如，在不背离本实用新型精神的前提下，可使用图中所示出以及说明书中所描述的那些以外的模块和零件实现与本实用新型原理相符合的实施方式。根据特定的布置和/或应用，可向装置100、接口部件360、和/或母板362中添加零件，和/或从中去除零件。另外，所公开的实施方式可不局限于部件的任何特定组合。
除非明确指明，否则不应认为本实用新型描述中所使用的元件、过程(act)或指示对于本实用新型是关键性的或不可缺少的。另外，当用在文中时，应认为冠词“a”包括一个或多个项目(item)。当仅表示一个项目时，使用词语“一个”或类似术语。另外，用在文中时，除非明确指明，否则应认为措词“取决于”是指“至少部分地取决于”。
本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种电子装置，其包括基板，其特征在于，所述基板包括：
所述基板的第一表面上的第一安装区域；
多个第一热通路，其中每一个第一热通路从所述第一安装区域至少延伸到所述基板的内部；
至少一个热平面，其基本平行于所述基板的第一表面，所述至少一个热平面与所述至少一个第一热通路进行热接触；
散热器附着区域；
散热器，其安装于所述基板上所述散热器附着区域处；以及
多个第二热通路，其中每一个第二热通路从所述散热器附着区域延伸到所述基板的内部，所述至少一个热平面与所述第二热通路热接触。
2.根据权利要求1所述的电子装置，所述基板还包括：
第二安装区域，位于与所述基板第一表面相对的所述基板的第二表面上，至少一个所述第一热通路从所述第一安装区域延伸到所述第二安装区域。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个热平面包括所述第一安装区域的至少一部分和所述散热器附着区域的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，至少一个所述第一热通路的导热系数不同于另一个所述第一热通路的导热系数。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，包括两个或多个所述热平面，所述两个或多个热平面中的第一个热平面具有第一横截面面积，所述两个或多个热平面中的第二个热平面具有第二横截面面积。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中，所述第一横截面面积取决于所述两个或多个热平面中的第一个热平面与所述第一安装区域的距离，所述第二横截面面积取决于所述两个或多个热平面中的第二个热平面与所述第一安装区域的距离。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一热通路包括所述第一安装区域中的不均匀结构。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一安装区域的每单位面积的所述第一热通路的数量取决于所述基板第一表面上的预定位置。
9.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：
部件支架，其安装于所述基板上所述第一安装表面处，其中至少一个所述第一热通路与所述部件支架进行热接触。
10.根据权利要求6所述的电子装置，还包括：
热接口材料，其设置于所述散热器的安装表面与所述散热器附着区域之间，其中所述热接口材料与所述第二热通路进行热接触。
11.根据权利要求1所述的电子装置，其中，至少包括所述两个或多个热平面，所述基板的一层或多层置于所述热平面之间。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述两个或多个热平面中的第一个热平面和所述两个或多个热平面中的第二个热平面与同一组所述第一热通路进行热接触。
13.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述两个或多个热平面中的第一个热平面与未和所述两个或多个热平面中的第二个热平面热接触，所述第一热通路至少进行一些热接触。
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