CN209897342U - 一种电路板组件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电路板组件和电子设备，其中，电路板组件包括：第一电路板；结构件，所述结构件与所述第一电路板连接，所述结构件与所述第一电路板形成一密封的容置空间，所述容置空间内容纳有绝缘导热的液态介质；电子器件，所述电子器件位于所述容置空间内，并与所述第一电路板电连接，所述电子器件与所述液态介质热接触。本实用新型中，对于处在封闭空间的电子器件，通过将该封闭空间进行密封，并向该封闭空间充入绝缘导热的液态介质，这样，电子器件产生的热量能够被该液态介质吸收并传导至外部。由于液态介质的热传导面积和导热系数一般较大，且液态介质存在蒸发现象，从而能够提高散热效果。

Description

一种电路板组件和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路板技术领域，尤其涉及一种电路板组件和电子设备。

背景技术

目前，电子设备的电路板上设置的电子器件越来越多，其散热需求也越来越高。尤其是对于处在较为封闭的空间的电子器件而言，例如，位于结构壳体或屏蔽罩之内的电子器件，位于两层电路板之间的电子器件，其散热问题愈加明显。目前，通常在这些电子器件上设置导热硅胶，并使导热硅胶与结构壳体或上层电路板接触，以使这些电子器件产生的热量传导至外部。然而，导热硅胶的热传导面积和热传导率均有限，散热效果较差，从而使得电子器件的散热需求得不到满足。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电路板组件和电子设备，以解决现有电路板组件的散热效果较差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电路板组件，包括：

第一电路板；

结构件，所述结构件与所述第一电路板连接，所述结构件与所述第一电路板形成一密封的容置空间，所述容置空间内容纳有绝缘导热的液态介质；

电子器件，所述电子器件位于所述容置空间内，并与所述第一电路板电连接，所述电子器件与所述液态介质热接触。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括本实用新型实施例第一方面中的电路板组件。

本实用新型实施例中，对于处在封闭空间的电子器件，通过将该封闭空间进行密封，并向该封闭空间充入绝缘导热的液态介质，这样，电子器件产生的热量能够被该液态介质吸收并传导至外部。由于液态介质的热传导面积和导热系数一般较大，且液态介质存在蒸发现象，从而能够提高散热效果。

附图说明

图1是现有技术中电路板组件的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电路板组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种电路板组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种电路板组件的结构示意图；

图5是图3对应的电子器件设置于第一电路板上的俯视图；

图6是本实用新型实施例提供的密封圈的结构图之一；

图7是本实用新型实施例提供的密封圈的结构图之二。

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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

随着电子设备技术的发展，电子设备中电子器件的数量和种类均越来越多。为了应对电子器件数量增多的趋势，可以将多层(包括两层)电路板堆叠布局，以增大电路板承载能力，这将导致位于两层电路板之间的电子器件设置在较为密闭的空间内。而随着电子器件数量和种类的增多，有些电子器件需要设置于屏蔽罩内部，以避免电子器件之间产生信号的干扰，这也会导致电子器件设置在较为密闭的空间内。另外，基于某些原因，例如电子器件的隔离、保护等考虑，还可能需要在电子器件外部设置结构壳体等等，均会导致电子器件设置在较为密闭的空间内。

容易理解地，由于电子器件处在较为密闭的空间内，则电子器件产生的热量无法直接散发至外部。目前，如图1所示，以电路板1d上的电子器件1a设置于屏蔽罩1b为例，一般采用在电子器件1a上设置导热硅胶1c，导热硅胶1c与屏蔽罩1b接触，通过导热硅胶1c将电子器件1a的热量传导至屏蔽罩1b，再通过屏蔽罩1b散发至外部。然而，由于导热硅胶1c的热传导面积和热传导率均有限，散热效果较差，使得电子器件1a的散热需求得不到满足。

鉴于此，本实用新型实施例提供一种电路板组件，以解决处在密闭空间内的电子器件的散热问题。

如图2至图7所示，一种电路板组件，包括：

第一电路板1；

结构件2，结构件2与第一电路板1连接，结构件2与第一电路板1形成一密封的容置空间3，容置空间3内容纳有绝缘导热的液态介质4；

电子器件5，电子器件5位于容置空间3内，并与第一电路板1电连接，电子器件5与液态介质4热接触。

本实用新型实施例的电路板组件可以称为PCBA(Assembly of Printed CircuitBoard Assembly)，是指将电子器件5通过表面贴装技术(Surface Mount Technology，SMT)或双列直插式封装技术(Dual Inline-pin Package，DIP)等组装在印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)上的电路板组件。

电子器件5的种类、型号和数量也不作限定，其可以是贴片式电子器件，也可以是插件式电子器件，例如，电阻、电容、电感、芯片、二极管、晶体管、LED灯、闪光灯、光敏器件、传感器等等。

结构件2的形式不作限定，用于为电子器件5提供一个有限空间的任何结构件2，均可适用于本实用新型。例如，对于多层电路板堆叠布局的方式而言，结构件2可以是与第一电路板1堆叠设置的电路板和连接两电路板的连接件；对于为电子器件5设置屏蔽罩或其他结构壳体的方式而言，结构件2可以是屏蔽罩或其他结构壳体；等等。

结构件2与第一电路板1之间可通过密封结构或密封件连接，以形成密封的容置空间3。关于结构件2的相关实施方式，下文将进行具体说明。

容置空间3内容纳的液态介质4的量不作限定，液态介质4可以充满整个容置空间3，也可以不充满容置空间3。在液态介质4不充满容置空间3时，液态介质4的量可多可少。

对于液态介质4充满整个容置空间3的情况来说，液态介质4与结构件2很好地保持接触，液态介质4主要通过热传导效应将电子器件5的热量传递至结构件2。由于液态介质4与结构件2的接触面积不依赖于电子器件5本身的尺寸，其接触面积较大，且液态介质4的比热容和热传导系数一般大于固态导热物质，因此，通过液态介质4实现电子器件5的散热，能够有效提高散热效果和散热效率。

对于液态介质4不充满容置空间3的情况来说，容置空间3剩余一部分自由空间，该自由空间能够使液态介质4发生蒸发、冷凝现象。电子器件5发热时，电子器件5周围的液态介质蒸发，带走大量的热量，蒸发的液态介质在遇到结构件2的内壁时冷凝，从而实现热量的传递。当然，对于液态介质4不充满容置空间3的情况来说，液态介质4除了发生蒸发带走大部分热量之外，液态介质4还能通过热传导带走一部分热量。也就是说，液态介质4既通过潜热(对应蒸发)吸收电子器件5产生的热量，也通过显热(对应热传导)吸收电子器件5产生的热量。可见，该实施方式能够进一步提高散热效果和散热效率，可使散热效率提高至现有技术的5倍至10倍甚至更高。

需要说明的是，电子器件5与液态介质4热接触，既可包括电子器件5与液态介质4直接接触实现热接触，也可包括电子器件5与液态介质4通过其他热传导介质实现热接触。

可选的，液态介质4的深度小于电子器件5的高度，电子器件5的上表面露出液态介质4。

其中，电子器件5的上表面是指远离第一电路板1的表面，电子器件5的与第一电路板1电连接的表面(例如，焊盘所在的面)可称为下表面。

由于潜热所吸收的热量一般大于显热所吸收的热量，因此，为了更进一步提高散热效果和散热效率，可以为液态介质4的蒸发提供更有利的条件。可以理解的，液态介质4的温度越高，蒸发越快；液态介质4的表面积越大，蒸发越快；液态介质4周围的空间越大，蒸发越快。鉴于此，可以合适地控制液态介质4的量，以电子器件5的上表面能够露出液态介质4为宜。

由于本实用新型实施例的散热效果和散热效率得到有效提高，因此，可以将大功率的电子器件设置在该密封的容置空间3内，使得大功率电子器件的设置位置不再因散热问题而受到局限，提高了电子器件设置的灵活性。鉴于此，电子器件5可以为大功率的电子器件，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)芯片。

本实用新型实施例中，容置空间3可以为真空的容置空间；液态介质4加压注入真空的容置空间3。

根据热管原理，液态介质4在真空的容置空间3内的蒸发会产生毛细作用，从而在毛细力的作用下，液态介质4回流至蒸发位置，这样，形成一个闭合循环，将大量热量从蒸发位置传递到冷凝位置(如结构件2的内壁)。

为了使容置空间3达到真空状态，可以在结构件2或第一电路板1上开设约1毫米的通孔6，这样，可以通过该通孔6对容置空间3进行抽真空，待容置空间3的真空度达到一定要求时，可通过该通孔6向容置空间3内加压注入液态介质4。之后，将该通孔6密封，例如，向通孔6内填充密封介质，使容置空间3处于密封状态。在对容置空间3抽真空时，需要检测该容置空间3的气密性，若该容置空间3的气密性达不到要求，则需要对电路板组件进行密封处理，直至气密性达到要求。

通孔6的尺寸不局限于1毫米，能够满足抽真空和液态介质4的注入即可。

需要说明的是，也可以分别设置两个通孔，其中一个通孔用来抽真空，另一个通孔用来注入液态介质4。

一般地，第一电路板1在电子设备的作用和重要性要比结构件2的大，因此，通孔6的开设位置以结构件2上为宜。

本实用新型实施例中，液态介质4可以为纯水、导热油、乙醇等等绝缘导热液体。考虑到纯水的比热容、蒸发潜热均较大，且化学性质比较稳定，不具有可燃性、挥发性，因此，可优先选择纯水作为液态介质4。

以下以多层电路板堆叠布局的电路板组件为例，对结构件的相关实施方式进行具体的说明。

作为一种实施方式，如图3所示，结构件2包括：

第二电路板21，在沿垂直于第一电路板1的轴线方向上，第二电路板21与第一电路板1间隔设置；

连接件22，连接件22设置于第一电路板1与第二电路板21之间，且分别与第一电路板1和第二电路板21电连接，且分别与第一电路板1和第二电路板21密封连接；

第一电路板1、连接件22和第二电路板21形成容置空间3。

其中，连接件22是指用于实现多层电路板电连接的部件，又称转接板(interposer)，其上下两端面设置有焊盘，且两端面的焊盘个数一般相等，上下两端面的焊盘通过内部的导通孔进行连接。连接件22一般呈方框状，其宽度、高度、大小以及焊盘个数可根据具体设计需要可以进行调整。由于连接件22可采用现有的方式，对此不作过多描述。

连接件22与第一电路板1和第二电路板21的密封连接可通过塑封工艺实现，也可以通过在连接件22与第一电路板1和第二电路板21的连接处设置密封件实现。

作为另一种实施方式，如图4所示，结构件2包括：

第二电路板21，在第一电路板1的轴向上，第二电路板21与第一电路板1间隔设置；

连接件22，连接件22设置于第一电路板1与第二电路板21之间，且分别与第一电路板1和第二电路板21电连接，第一电路板1、连接件22和第二电路板21围合形成容置腔；

密封圈23，密封圈23位于容置腔内，第一电路板1、密封圈23和第二电路板21形成容置空间3。

其中，密封圈23设置在第一电路板1和第二电路板21之间，由于密封圈23一般具有弹性和柔软性，因此，密封圈23既可以独立于第一电路板1和第二电路板21，只需保持一定的弹性接触即可。当然，密封圈23也可以固定设置于一电路板，并通过粘接剂与另一电路板连接即可。

密封圈23可以贴近连接件22设置，密封圈23的外形可以是圆形，也可以是方框形。

密封圈23可以采用隔水的材料制作，以防止液态介质4渗透密封圈23。

为了使密封圈23的设置不影响多层电路板组件的装配，可将密封圈23分体固定设置在各自的电路板上，即：如图6至图7所示，密封圈23包括第一子密封圈231和第二子密封圈232；

第一子密封圈231设置于第一电路板1的朝向第二电路板21的表面；

第二子密封圈232设置于第二电路板21的朝向第一电路板1的表面；

第一子密封圈231与第二子密封圈232密封配合。

由于，密封圈23固定设置于电路板上，而电路板在连接各电子器件的过程中，可能存在焊接等高温作业，因此，密封圈23可以采用耐高温的材料制作，以避免密封圈23在高温环境下失去密封性能。

可选的，第一子密封圈231和第二子密封圈232中的一者设有下凹结构233；

第一子密封圈231和第二子密封圈232中的另一者设有凸起结构234；

凸起结构234嵌于下凹结构233中，凸起结构234与下凹结构233密封配合。

上述凹凸结构的配合，能够确保密封圈23的密封性能。在两个子密封圈上，可同时设置下凹结构233和凸起结构234，以进一步提高密封圈23的密封性能。

图6示出了在第一子密封圈231上设置下凹结构233的示例，图7示出了在第二子密封圈232上设置凸起结构234的示例。

可选的，连接件22与第一电路板1的电连接部位设置有隔离层；

连接件22与第二电路板21的电连接部位设置有隔离层。

虽然液态介质4为绝缘液体，一般不会导致电路板组件内部电路短路，也不会对电路板组件内部电路造成腐蚀，但为了进一步提高安全性能，可以在电路板组件的任何电连接部位设置隔离层。通过设置隔离层，能够进一步确保液态介质4不会进入连接件22的内部电路，避免连接件22内部发生短路现象或腐蚀现象。该隔离层可以是塑封层。

可选的，第二电路板21或第一电路板1开设有通孔6；

通孔6与容置空间3连通，通孔6内填充有密封介质(图中未示出)。

这里，通孔6的有关实施方式可参见前述说明，为避免重复，对此不作赘述。图3至图4示出了在第二电路板21上开设通孔6的示例。

可选的，第二电路板21的朝向第一电路板1的表面设置有露铜区域(图中未示出)；

露铜区域位于容置空间3。

由于铜的导热性良好，通过上述设置，该露铜区域可以与液态介质4或蒸发的液态介质4分子热接触，实现热量的快速传导，进一步提高散热效果和散热效率。

此外，第二电路板21的背向第一电路板1的表面还可设置有其它电子器件，第一电路板1的背向第二电路板21的表面也可设置有其它电子器件，对此本实用新型实施例不作限定。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括上述实用新型实施例中的电子器件。电子设备中电子器件的具体实施方式均可以参照上述说明，并能够达到相同的技术效果，为避免重复，对此不作赘述。

本实用新型实施例中，上述电子设备可为计算机(Computer)、手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)、移动上网电子设备(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)、电子阅读器、导航仪、数码相机等。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电路板组件，其特征在于，包括：

第一电路板；

结构件，所述结构件与所述第一电路板连接，所述结构件与所述第一电路板形成一密封的容置空间，所述容置空间内容纳有绝缘导热的液态介质；

电子器件，所述电子器件位于所述容置空间内，并与所述第一电路板电连接，所述电子器件与所述液态介质热接触。

2.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述结构件包括：

第二电路板，在沿垂直于所述第一电路板的轴线方向上，所述第二电路板与所述第一电路板间隔设置；

连接件，所述连接件设置于所述第一电路板与所述第二电路板之间，且分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接，所述第一电路板、所述连接件和所述第二电路板围合形成容置腔；

密封圈，所述密封圈位于所述容置腔内，所述第一电路板、所述密封圈和所述第二电路板形成所述容置空间。

3.根据权利要求2所述的电路板组件，其特征在于，所述密封圈包括第一子密封圈和第二子密封圈；

所述第一子密封圈设置于所述第一电路板的朝向所述第二电路板的表面；

所述第二子密封圈设置于所述第二电路板的朝向所述第一电路板的表面；

所述第一子密封圈与所述第二子密封圈密封配合。

4.根据权利要求3所述的电路板组件，其特征在于，所述第一子密封圈和所述第二子密封圈中的一者设有下凹结构；

所述第一子密封圈和所述第二子密封圈中的另一者设有凸起结构；

所述凸起结构嵌于所述下凹结构中，所述凸起结构与所述下凹结构密封配合。

5.根据权利要求2所述的电路板组件，其特征在于，所述连接件与所述第一电路板的电连接部位设置有隔离层；

所述连接件与所述第二电路板的电连接部位设置有所述隔离层。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的电路板组件，其特征在于，所述第二电路板或所述第一电路板开设有通孔；

所述通孔与所述容置空间连通，所述通孔内填充有密封介质。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的电路板组件，其特征在于，所述第二电路板的朝向所述第一电路板的表面设置有露铜区域；

所述露铜区域位于所述容置空间。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电路板组件，其特征在于，所述容置空间为真空的容置空间；

所述液态介质加压注入真空的所述容置空间。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电路板组件，其特征在于，所述液态介质的深度小于所述电子器件的高度，所述电子器件的上表面露出所述液态介质。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电路板组件。

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