CN208549115U - 一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，包括电路板、导热垫、装配兼散热结构件、外观结构件，其特征在于：所述装配兼散热结构件外部为导热翅片、内部为导热凸台，所述导热凸台与电路板发热器件贴紧安装，所述导热垫与电路板发热器件大小相适应，用于填充导热凸台与电路板发热器件之间的间隙。本方案结构组件既满足装配需求，也能实现一定的散热功能；同时散热组件和结构组件合二为一的设计直观地去除了传统散热系统原本需要配置的专用散热组件，也因此节省了专用散热组件这部分的成本。

Description

一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件

技术领域

本实用新型涉及机械设计制造和传热学技术领域，具体涉及电路板的散热结构。

背景技术

随着科学技术的高速发展，人们对电路板的工作性能及板面尺寸的要求也日益提高。但当相对狭小的板面对应一定需求的整板功耗时，板卡全局的散热问题便显得尤为重要。也正因此，电路板设备的散热问题越来越受到人们的关注，尤其对于传统散热系统无法满足需求的微小型电子设备。

常规下，散热方式主要采用风冷或水冷，其实质都是热交换，即把电路板及其功耗器件产生的热量通过热交换分散或传递出去。电路板的散热目前主要依靠散热片加风扇强迫风冷或通过液冷板当中的水路循环带走热量两种方式，以此达到散热降温的目的，从而保护和提高电路板的工作性能。绝大部分中小型电子设备例如笔记本、台式机等也都采用风扇强迫风冷方式进行散热。但对于体积更小、空间更受限制的微小型设备而言，传统的散热方式在空间上根本不可能实现。由于传统的散热方式下，安装电路板的设备结构必须有足够的空间，再安装散热器及风扇或有条件实现液冷系统的循环及降温处理，这些在本身体型更小的微型电子设备当中无法满足。此外，传统的散热方式虽然效果尚可，但从成本经济的角度考虑，在整机功耗较低或散热要求不高的设备运行需求下，传统方式的散热组件性能过剩且实现方式并不经济合理。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，以解决上述背景技术中提出的微小型电路板正常工作时散热降温困难的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，包括电路板、导热垫、装配兼散热结构件、外观结构件，其特征在于：所述装配兼散热结构件外部为导热翅片、内部为导热凸台，所述导热凸台与电路板发热器件贴紧安装，所述导热垫与电路板发热器件大小相适应，用于填充导热凸台与电路板发热器件之间的间隙。

优选地，所述电路板正反两面设导热垫、装配兼散热结构件，导热垫、装配兼散热结构件与电路板夹紧连接。

优选地，所述导热垫材料为高导热率硅脂。

优选地，所述装配兼散热结构件材料为高强铝合金材料。

优选地，所述导热凸台的高度和面积与发热器件的形状规格相适应。

优选地，所述导热凸台表面做二次抛光处理。

优选地，所述结构组件的表面处理采用喷砂并黑色氧化。

优选地，所述装配兼散热结构件设计成翅片形状。

优选地，所述外观结构件设计简洁且富有美感。

上述方案中，电路板整体为矩形板面，导热垫根据电路板芯片及器件规格裁剪成对应的大小，用于填充导热凸台与电路板发热器件之间的细微间隙；装配兼散热结构件外部为翅片，用以增大与空气的热交换面积；内部为导热凸台，用以优化功耗器件的传热路径及效率；外观结构件用于正面美化外观。方案中整体热交换的传导路径为：电路板发热器件→导热垫→凸台→翅片→流动空气。发热器件产生的热量通过导热垫传导至散热结构件，并依靠其高导热率迅速被扩散均匀化，之后翅片状的散热结构再与流动空气之间进行大面积热交换，从而达到快速散热降温的效果。本方案虽不及强迫风冷或水循环冷却效果显著，但在没有空间实现上述传统散热方式或设备散热要求稍低的情况下，也可将器件温度控制在安全可靠的工作温度范围内，从而实现设备的稳定工作。

上述方案中，热传导计算公式为Q=KA△t，式中：Q为热流量(W)；K为换热系数(W/㎡·℃)；A为换热面积(㎡)；△t为冷热流体之间的温差(℃)。由公式可知，要实现电路板的散热优化，提高热传导效率，一是要选用换热系数高的材料进行传导，二是要增加热交换的作用面积。本实用新型采用导热率为235W/㎡·℃的高强铝合金作为导热组件，同时热处理加硬后也是满足装配功能的结构组件。散热组件和结构组件合二为一的设计直观地节省了传统方式下散热系统所需要占用的结构空间，使得原本空间狭小的微小型设备也能存在简化的散热系统。装配兼散热结构件可设两部分，分别作用于电路板正反两面，装配兼散热结构件两部分组件对接装配，对电路板形成夹紧之势，二次确保电路板上的每一个发热器件都充分地与其对应的导热凸台贴紧，以形成高效的导热路径。

装配兼散热结构件外部设计为翅片状结构，可大大增加与流动空气之间的热交换面积，而内部的凸台式结构紧贴功耗器件也能最快捷有效地将器件产生的热量直接传递至翅片，从而迅速被流动空气热交换带走热量，达到散热降温的效果。整体组件的表面处理采用喷砂并黑色氧化：喷砂处理后凹凸不规则的表面可以有效地破坏壁面附近的层流边界，形成湍流，增加紊流度，以增强空气的流动换热，凹凸面同时也相应增大了热交换面积；氧化处理则可增加面壁的发射率，提高辐射换热。导热凸台的高度和面积根据各器件的形状规格而定，采用最先进的CNC数控机床进行加工，尺寸公差可控制在±0.05mm的精确范围内。之后，导热凸台面成型后进行二次抛光处理，使凸台面表面尽可能光滑，在与发热器件接触贴紧时，避免因表面壁粗糙造成贴紧不均匀而产生的接触热阻影响热传导效率。另外，为消除加工无法避免的细微误差带来不利影响，所有可能存在的细微间隙位置均使用薄软导热垫进行填充。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图中：

1外观结构件A；2装配兼散热结构件A； 3导热垫；4电路板； 5装配兼散热结构件B；6外观结构件B。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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。

实施例1：

如图1所示， 一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，包括外观结构件A1、装配兼散热结构件A2、导热垫3、电路板4、装配兼散热结构件B5；外观结构件B6；所述外观结构件A1、装配兼散热结构件A2、导热垫3、电路板4、导热垫3、装配兼散热结构件B5分别顺序连接；所述装配兼散热结构件A2、B5外部为导热翅片、内部为导热凸台，所述导热凸台与电路板发热器件贴紧安装，所述导热垫与电路板发热器件大小相适应，填充导热凸台与电路板发热器件之间的间隙。

本实用新型的结果验证采用ansys icepak软件进行热仿真实验。利用软件的仿真功能，分别进行裸板、装配普通结构件和装配本实用新型后同环境仿真，设置相同的仿真实验参数如下：①整板的工作功率为22W。②环境温度为30℃。③自然散热条件，环境风速忽略不计。

Icepak软件根据设置的参数调用Fluent求解器，计算的结果如下：

1．裸板情况下，仿真实验达到稳态结果时，电路板整体的温度区间为52℃--123℃；

2．装配普通结构件情况下，仿真实验达到稳态结果时，电路板整体的温度区间为71℃--136℃；

3．装配本实用新型情况下，仿真实验达到稳态结果时，电路板整体的温度区间为49℃--57℃；

由以上仿真结果可以看出，在装配本实用新型的情况下，电路板持续工作并达到稳态时的最高温度较裸板工况下降了约66℃，较装配普通结构件下降了约79℃，且整板的温度分布变得更加均匀，散热优化效果明显。

因此，本实用新型方案技术优势在于：

1、结构件既满足装配需求，也能实现一定的散热功能；通过优化结构设计使得发热设备在工作时产生的热量迅速地自然传递至散热部分，依靠流动空气接触吸收带走热量，无需增加额外的动力设备强迫换热；

2、对比传统的散热系统，结构更加简单明了，成本造价更低；散热组件和结构组件合二为一的设计直观地去除了传统散热系统原本需要配置的专用散热组件，也因此节省了专用散热组件这部分的成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，包括电路板、导热垫、装配兼散热结构件、外观结构件，其特征在于：所述装配兼散热结构件外部为导热翅片、内部为导热凸台，所述导热凸台与电路板发热器件贴紧安装，所述导热垫与电路板发热器件大小相适应，用于填充导热凸台与电路板发热器件之间的间隙。

2.如权利要求1所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，所述电路板正反两面设导热垫、装配兼散热结构件，导热垫、装配兼散热结构件与电路板夹紧连接。

3.如权利要求1或2所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，所述导热垫材料为高导热率硅脂。

4.如权利要求1或2所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，装配兼散热结构件材料为高强铝合金材料。

5.如权利要求1所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，所述导热凸台的高度和面积与发热器件的形状规格相适应。

6.如权利要求1或5所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，所述导热凸台表面做二次抛光处理。

7.如权利要求1或2或5所述的一种集装配功能和散热功能于一体的结构组件，其特征在于，所述结构组件的表面处理采用喷砂并黑色氧化。