CN206564724U - 一种散热电路板、电路板组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路板领域，公开一种散热电路板、电路板组件及电子设备，用以解决现有技术中设有功率半导体器件的电路板的散热性能较差的问题。散热电路板包括基板，以及设置于所述基板上的至少一个散热器和至少一个发热电子器件，其中：每个发热电子器件分别与至少一个散热器对应设置，每个发热电子器件与对应的散热器分别设置于所述基板的两侧；所述基板内设有至少一个导热件，每个发热电子器件与对应的每个散热器通过至少一个导热件连接，以使每个发热电子器件的热量传导至对应的散热器。该散热电路板提高了电路板的散热性能，增加了电子器件的功率密度。

Description

一种散热电路板、电路板组件及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路板领域，特别涉及一种散热电路板、电路板组件及电子设备。

背景技术

功率半导体器件，又称电力电子器件，是用于电能变换和电能控制电路中的大功率电子器件，具有管理并处理电导功率的功能。为了解决功率半导体器件在高频工作场合下由于其管脚的引线电感过大而导致震荡的问题，目前常见的功率半导体器件多采用贴片封装。而功率半导体器件的材料继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后，现在又出现了以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料，氮化镓的开关损耗非常低，适用于在高频场合工作。

功率半导体器件的散热效果直接影响其工作性能，目前设有贴片封装的功率半导体器件的电路板主要采用如下两种散热方式：

一、通过在功率半导体器件的外壳上粘接散热器进行散热。由于功率半导体器件的外壳热阻较大，导致该方法的散热效果较差，同时，由于在功率半导体器件上粘接散热器会占用较大的电路板空间，不能充分发挥贴片器件高功率密度的特点。

二、通过电路板上的过孔将功率半导体器件的热量导出到机壳，利用机壳散热。该方法不需要在功率半导体器件上粘接散热器，节省了电路板的空间，但是机壳需要根据功率半导体器件的位置进行定制，不利于后续的改动，且受机壳的散热性能所限，该方法的散热效果同样较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种散热电路板、电路板组件及电子设备，用以解决现有技术中设有功率半导体器件的电路板的散热性能较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种散热电路板，包括基板，以及设置于所述基板上的至少一个散热器和至少一个发热电子器件，其中：

每个发热电子器件分别与至少一个散热器对应设置，每个发热电子器件与对应的散热器分别设置于所述基板的两侧；

所述基板内设有至少一个导热件，每个发热电子器件与对应的每个散热器通过至少一个导热件连接，以使每个发热电子器件的热量传导至对应的散热器。

本实用新型提供的散热电路板中，每个发热电子器件均对应设有至少一个散热器，且发热电子器件与对应的散热器通过设置于基板内部的导热件连接，其导热效率优于在发热电子器件上直接粘贴散热器、以及通过机壳进行散热的技术方案，提高了电路板的散热性能，有利于电子器件的稳定工作。同时，由于发热电子器件和对应的散热器分别设置于基板的两侧，节省了电路板的体积占用，增加了电子器件的功率密度。

优选地，所述基板中，在每个发热电子器件与对应的散热器之间设置有至少一个导热过孔，每个导热件为设置于每个导热过孔内壁的导热层，每个导热层的一端与对应的发热电子器件连接，且每个导热层的另一端与对应的散热器连接。

进一步地，每个导热层朝向对应的发热电子器件的一端与对应的发热电子器件贴合。

进一步地，每个导热层朝向对应的发热电子器件的一端与对应的发热电子器件电连接。

进一步地，每个导热层朝向对应的散热器的一端与对应的散热器之间设置有导热绝缘膜。

进一步地，所述基板上的散热器包括以下散热器中的至少一种：

散热鳍片、风冷式散热器、水冷式散热器。

优选地，所述发热电子器件包括功率半导体器件和驱动器件，其中，每个驱动器件与至少一个功率半导体器件对应设置。

进一步地，所述基板上设有与每个发热电子器件连接的连接接口，其中，每个功率半导体器件与所述连接接口邻接设置，每个驱动器件与对应的功率半导体器件邻接设置。

进一步地，每个功率半导体器件为硅材料制备的功率半导体器件，或，每个功率半导体器件为氮化镓材料制备的功率半导体器件。

进一步地，所述连接接口为形成于所述基板的一个边上的插脚。

进一步地，所述基板上设有至少一个桥式电路，每个桥式电路包括两个所述功率半导体器件。

本实用新型还提供了一种电路板组件，包括主电路板，还包括至少一个如上所述的散热电路板，每个散热电路板与所述主电路板连接。

优选地，所述主电路板为功率板。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括如上所述的电路板组件。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种散热电路板的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种散热电路板的另一种结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种散热电路板的又一种结构示意图；

图4是实施例一提供的散热电路板的结构示意图。

附图标记：

10，基板；11，导热件；12，导热过孔；13，导热层；14，插脚；

20，散热器；30，发热电子器件；31，功率半导体器件；32，驱动器件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示，图1是本实用新型提供的一种散热电路板的结构示意图，该散热电路板包括基板10，以及设置于基板10上的一个散热器20和一个发热电子器件30，其中：

发热电子器件30与散热器20对应设置，且发热电子器件30与对应的散热器20分别设置于基板10的两侧；

基板10内设有一个导热件11，发热电子器件30与对应的散热器20通过导热件11连接，以使每个发热电子器件30的热量传导至对应的散热器20。

需要说明的是，本实用新型中的发热电子器件30是指在工作过程中产生热量、并需要进行散热的电子器件，例如功率半导体器件、处理器等。

具体实施中，基板10上可设置多个发热电子器件30，且同时还可设置多个散热器20，每个发热电子器件30可与多个散热器20对应设置，每个散热器20也可与多个发热电子器件30对应设置，每个发热电子器件30与对应的一个散热器20之间也可采用多个导热件11进行连接。导热件11可采用导热性能较好的金属或非金属材料制备，例如采用铜、铝合金或陶瓷等材料进行制备。需要说明的是，本实用新型中发热电子器件30与对应的散热器20通过导热件11连接，具体指发热电子器件30与导热件11之间、以及导热件11与散热器20之间直接或间接接触，以使发热电子器件30的热量通过导热件11传导至对应的散热器20。具体实施中，可在发热电子器件30与导热件11之间、以及导热件11与散热器20之间设置导热介质，以提高导热件11的导热效率。

本实用新型提供的散热电路板中，每个发热电子器件30均对应设有至少一个散热器20，且发热电子器件30与对应的散热器20通过设置于基板10内部的导热件11连接，其导热效率优于在发热电子器件30上直接粘贴散热器20、以及通过机壳进行散热的技术方案，提高了电路板的散热性能，有利于电子器件的稳定工作。同时，由于发热电子器件30和对应的散热器20分别设置于基板10的两侧，节省了电路板的体积占用，增加了电子器件的功率密度。

为便于进行导热件11的制备，参见图2所示，图2是本实用新型提供的一种散热电路板的另一种结构示意图，一种优选方式中，基板10中，在每个发热电子器件30与对应的散热器20之间设置有多个导热过孔12，每个导热件11为设置于每个导热过孔12内壁的导热层13，每个导热层13的一端与对应的发热电子器件30连接，且每个导热层13的另一端与对应的散热器20连接。

该优选方式中，在基板10上与发热电子器件30和对应散热器20之间形成过孔，并在过孔内壁设置导热层13，即形成导热件11，则采用常用的电路板制备工艺即可制备导热件11，简化了导热件11的制备工艺。需要说明的是，每个导热过孔12应为通孔，导热过孔12内壁的导热层13可填充于整个过孔内部，也可如图2所示在其内部留有空隙。导热层13可为金属材料，例如电路板制备工艺中常用的铜材料，以进一步简化其制备工艺。

具体地，导热过孔12内的导热层13与对应的发热电子器件30的连接方式可如图2所示，每个导热层13朝向对应的发热电子器件30的一端与对应的发热电子器件30贴合。

此外，导热过孔12内的导热层13与对应的发热电子器件30的连接方式可如图3所示，图3是本实用新型提供的一种散热电路板的另一种结构示意图，每个导热层13朝向对应的发热电子器件30的一端与对应的发热电子器件30电连接，具体地，如图3所示，在发热电子器件30具有引脚时，发热电子器件30的引脚与对应的导热过孔12连接，则与发热电子器件30电连接的导热过孔12在起到传热的作用的同时，还可为发热电子器件30供电和进行信号交换。

在导热过孔12内的导热层13与对应的发热电子器件30电连接时，为降低导热层13与散热器20连接的一端使发热电子器件30产生短路的概率，应在导热层13与散热器20之间设置绝缘器件，一种具体实施方式中，每个导热层13朝向对应的散热器20的一端与对应的散热器20之间设置有导热绝缘膜。导热绝缘膜具体可采用热阻较小且绝缘性能较好的材料，例如硅胶材料，可减少发热电子器件30产生短路的概率。

一种具体实施方式中，基板10上的散热器20包括以下散热器20中的至少一种：

散热鳍片、风冷式散热器、水冷式散热器。

具体实施中，散热器20的选用应根据电路板的空间占用、散热性能需求进行选用。

一种具体实施方式中，基板10上的发热电子器件30包括功率半导体器件和驱动器件，其中，每个驱动器件与至少一个功率半导体器件对应设置。

本实用新型提供的散热电路板可与其他电路板进行连接以配套使用，在该散热基板10需与其他电路板连接时，一种具体实施方式中，基板10上设有与每个发热电子器件30连接的连接接口，其中，每个功率半导体器件与连接接口邻接设置，每个驱动器件与对应的功率半导体器件邻接设置。该具体实施方式中，功率半导体器件与连接接口邻接设置，可减小功率半导体与其他电路板之间的走线距离，以使散热电路板与其他电路板之间的走线解耦，提高了功率半导体器件的功率密度，而驱动器件与对应的功率半导体器件邻接设置，可减小驱动回路面积。

一种具体实施方式中，每个功率半导体器件为硅材料制备的功率半导体器件；或，每个功率半导体器件为氮化镓材料制备的功率半导体器件，氮化镓材料制备的功率半导体器件的功率密度较高，有利于在高频场合工作。

一种具体实施方式中，基板10上设有一个或多个桥式电路，每个桥式电路包括两个功率半导体器件，每个桥式电路中的两个功率半导体器件在基板10上邻接设置，可减小由于功率走线过长而导致的电路板引线电感。

一种具体实施方式中，为便于散热电路板与其他电路板进行连接，连接接口为形成于基板10的一个边上的插脚，则与散热电路板对应连接的其他电路板上对应设有插口，将散热电路板上的插脚插接到插口上，即可实现两个电路板的连接。

基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种电路板组件，包括主电路板，还包括至少一个如上所述的散热电路板，每个散热电路板与主电路板连接。

一种具体实施方式中，主电路板为功率板。由于功率板与散热电路板之间互相独立，便于进行电路的移植和更换。

基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种电子设备，包括如上所述的电路板组件。该电子设备具体可为电源。

上述电路板组件和电子设备同样具有发热电子器件30的散热性能较好的特点，其具体实现过程与上述散热电路板同理，不再赘述。

以下结合具体实施例说明本实用新型提供的散热电路板提高对发热电子器件30的散热性能的原理：

实施例一

参见图4所示，本实施例提供了一种散热电路板，图4是实施例一提供的散热电路板的结构示意图，包括基板10、设置在基板10一个侧面的散热器20，以及设置在基板10另一个侧面上的4个氮化镓材料制备的功率半导体器件31，每两个功率半导体器件31形成一个桥式电路，且每两个功率半导体器件31还对应设有一个驱动器件32。

本实施例中的基板10为印刷电路板，其一个边上设有插脚14，四个功率半导体器件31邻接插脚14设置，以减小功率半导体器件31与散热电路板对应连接的其他电路板之间的走线距离；每个桥式电路中的两个功率半导体器件31邻接设置，以减小功率走线过长导致的电路板引线电感；每个桥式电路的两个功率半导体器件31对应的驱动器件32与两个功率半导体器件31邻接设置，以减小驱动回路面积。

本实施例中的散热器20为覆盖整个基板10的散热鳍片，基板10和散热器20之间设有一层导热绝缘膜，基板10、导热绝缘膜和散热器20通过压接工艺进行连接。

基板10中在每个功率半导体器件31和每个驱动器件32的下方设有多个导热过孔12(图中未示出)，每个导热过孔12内壁形成有金属材料制备的导热层13，每个导热层13的一端与对应的功率半导体器件31或驱动器件32接触，每个导热层13的另一端与导热绝缘膜接触，每个功率半导体器件31和每个驱动器件32的热量可通过对应的金属层传导至散热器20，并通过散热器20散发到外界环境中，以使功率半导体器件31和驱动器件32实现散热。

本实施例提供的散热电路板中，功率半导体器件31和驱动器件32与对应的散热器20通过导热过孔12内的导热层13连接，提高了电路板的散热性能，有利于电子器件的稳定工作。同时，散热器20与功率半导体器件31、驱动器件32分别设置于基板10的两侧，节省了电路板的体积占用，增加了电子器件的功率密度。

实施例二

本实施例提供一种电路板组件，包括功率板，以及一个或多个如上述实施例一提供的散热电路板，功率板上设有与散热电路板的数量相对应的插口，散热电路板通过其自身的插脚插接于对应的插口，以实现与功率板的连接，具体地，散热电路板上的驱动电源、驱动信号、和桥式电路的正负极均通过散热电路板上的插脚引出到功率板上。

本实施例提供的电路板组件中，功率板和每个散热电路板之间插接配合，散热电路板的安装和拆卸较为简便，提高了电路移植和更换的便利性。

实施例三

本实施例提供一种电源，包括上述实施例二提供的电路板组件。与上述实施例一和实施例二中的散热电路板提高电子器件的散热性能的原理同理，该电源中的功率半导体器件的散热性能较好，且其电路移植和更换的便利性较高。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种散热电路板，其特征在于，包括基板，以及设置于所述基板上的至少一个散热器和至少一个发热电子器件，其中：

每个发热电子器件分别与至少一个散热器对应设置，每个发热电子器件与对应的散热器分别设置于所述基板的两侧；

所述基板内设有至少一个导热件，每个发热电子器件与对应的每个散热器通过至少一个导热件连接，以使每个发热电子器件的热量传导至对应的散热器。

2.根据权利要求1所述的散热电路板，其特征在于，所述基板中，在每个发热电子器件与对应的散热器之间设置有至少一个导热过孔，每个导热件为设置于每个导热过孔内壁的导热层，每个导热层的一端与对应的发热电子器件连接，且每个导热层的另一端与对应的散热器连接。

3.根据权利要求2所述的散热电路板，其特征在于，每个导热层朝向对应的发热电子器件的一端与对应的发热电子器件贴合。

4.根据权利要求2所述的散热电路板，其特征在于，每个导热层朝向对应的发热电子器件的一端与对应的发热电子器件电连接。

5.根据权利要求4所述的散热电路板，其特征在于，每个导热层朝向对应的散热器的一端与对应的散热器之间设置有导热绝缘膜。

6.根据权利要求2所述的散热电路板，其特征在于，所述基板上的散热器包括以下散热器中的至少一种：

散热鳍片、风冷式散热器、水冷式散热器。

7.根据权利要求1所述的散热电路板，其特征在于，所述基板上的发热电子器件包括功率半导体器件和驱动器件，其中，每个驱动器件与至少一个功率半导体器件对应设置。

8.根据权利要求7所述的散热电路板，其特征在于，所述基板上设有与每个发热电子器件连接的连接接口，其中，每个功率半导体器件与所述连接接口邻接设置，每个驱动器件与对应的功率半导体器件邻接设置。

9.根据权利要求7所述的散热电路板，其特征在于，每个功率半导体器件为硅材料制备的功率半导体器件，或，每个功率半导体器件为氮化镓材料制备的功率半导体器件。

10.根据权利要求7所述的散热电路板，其特征在于，所述连接接口为形成于所述基板的一个边上的插脚。

11.根据权利要求7所述的散热电路板，其特征在于，所述基板上设有至少一个桥式电路，每个桥式电路包括两个所述功率半导体器件。

12.一种电路板组件，包括主电路板，其特征在于，还包括至少一个如权利要求1-11任一项所述的散热电路板，每个散热电路板与所述主电路板连接。

13.根据权利要求12所述的电路板组件，其特征在于，所述主电路板为功率板。

14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求12或13所述的电路板组件。