CN220674234U - 一种电子器件散热结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子器件散热结构及电子设备，涉及电气散热技术领域；电子器件散热结构包括电路板、散热底座和导热件；电路板的第一表面设置有电子器件；散热底座与电路板的第一表面相对的第二表面连接，散热底座上对应电子器件的区域设置有支撑件，支撑件的两端分别与散热底座和电路板连接；导热件安置于电路板与散热底座之间对应电子器件的区域，并与电路板和散热底座紧密连接，并且导热件开设有供支撑件穿过的贯穿部。上述电子器件散热结构中通过设置的支撑件支撑电路板以抑制电路板受导热件的影响产生形变，进而在电路板的形变抑制效果下，避免电路板上的器件因形变受到应力损伤。

Description

一种电子器件散热结构及电子设备

技术领域

本申请涉及电气散热技术领域，特别涉及一种电子器件散热结构。还涉及一种包括电子器件散热结构的电子设备。

背景技术

工业设备在运行中，电子器件会产生大量的热量，使设备内部环境温度升高，需要散热的电子器件受高温的影响大，如果不能有效散热，则会影响这些电子器件的性能和使用寿命，甚至带来炸机等安全隐患。

电子器件的封装方式有插件和贴片，不同封装方式的电子器件的散热方式也不同。如图2所示，目前，在机柜中采用的多为贴片封装的贴片功率器件，其通过导热硅胶垫散热，但存在以下缺陷：电路板易受导热件的影响产生形变翘曲，电路板上的电子器件因电路板形变翘曲导致受到机械应力而存在损坏的风险。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电子器件散热结构，通过在导热件区域设置的支撑件，支撑电路板以抑制电路板的形变，避免电路板上的器件因形变受到应力损伤。本申请的另一目的是提供一种包括电子器件散热结构的电子设备。

为实现上述目的，本申请提供一种电子器件散热结构，包括：

电路板，所述电路板的第一表面设置有电子器件；

散热底座，与所述电路板的第一表面相对的第二表面连接，所述散热底座上对应所述电子器件的区域设置有支撑件，所述支撑件的两端分别与所述散热底座和所述电路板连接；

导热件，所述导热件安置于所述电路板与所述散热底座之间对应所述电子器件的区域，并与所述电路板和所述散热底座紧密连接，并且所述导热件开设有供所述支撑件穿过的贯穿部。

在一些实施例中，所述支撑件与所述散热底座一体成型。

在一些实施例中，所述支撑件的第一端包括连接柱，所述连接柱设有螺纹，所述散热底座设有与所述连接柱适配的螺纹孔，所述支撑件通过所述连接柱与所述散热底座连接，所述支撑件的第二端通过螺纹紧固件与所述电路板连接。

在一些实施例中，所述贯穿部包括成型于所述导热件内部的通孔，所述支撑件位于所述通孔内部。

在一些实施例中，所述电路板与所述散热底座平行设置，所述导热件的厚度大于或等于所述散热底座与所述电路板的间距。

在一些实施例中，多个所述支撑件分布于所述导热件所处区域的不同位置，多个所述支撑件所处点位连线图形的中心与所述导热件所处平面投影图形的中心重合。

在一些实施例中，所述电子器件在所述导热件所处平面上的至少部分投影位于所述导热件的轮廓范围内。

在一些实施例中，所述电路板设置有铜填充热过孔，所述电子器件在所述电路板所处平面上的部分投影位于所述铜填充热过孔的轮廓范围内。

在一些实施例中，所述电子器件包括贴片式功率器件；所述电子器件散热结构还包括固定件，所述固定件的两端分别与所述散热底座和所述电路板连接固定，所述固定件设置在所述导热件以外的区域。

本申请还提供了一种电子设备，包括机壳和上述电子器件散热结构，所述电子器件散热结构位于所述机壳内。

本申请所提供的电子器件散热结构包括电路板、散热底座和导热件。其中，电路板的第一表面设置有电子器件；散热底座与电路板的第一表面相对的第二表面连接，散热底座上对应电子器件的区域设置有支撑件，支撑件的两端分别与散热底座和电路板连接；导热件安置于电路板与散热底座之间对应电子器件的区域，并与电路板和散热底座紧密连接，并且导热件开设有供支撑件穿过的贯穿部。

在电子器件散热结构的组装中，电路板先设置电子器件，散热底座、导热件和电路板按序依次安装。具体的，首先，散热底座提供安装基准，在散热底座上设置支撑件，支撑件的第一端与散热底座连接固定；然后，在散热底座上安装导热件，支撑件由导热件的贯穿部中穿过的同时，支撑件对导热件提供定位；最后，在散热底座上安装电路板，电路板与导热件接触压紧，电路板与支撑件的第二端连接固定，电路板由导热件中的支撑件支撑。

上述电子器件散热结构通过在散热底座与电路板之间设置导热件的，该电子器件散热结构在导热件区域增设了对电路板提供支撑的支撑件，并在导热件开设适合支撑件的贯穿部，进而利用在导热件区域增设的支撑件，支撑电路板以抑制电路板的形变，维持导热件受力均匀的状态，使其各区域被压缩的程度一致和热阻相同，从而均匀导热，同时，在电路板的形变抑制下，避免电路板上的器件因形变受到应力损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电子器件散热结构的剖面示意图；

图2为现有技术中电路板的形变示意图；

图3为本申请实施例提供的电子器件散热结构的立体结构图；

图4为本申请实施例提供的电子器件散热结构去除散热底座的剖面示意图。

其中：

1-散热底座、2-电路板、3-导热件、4-支撑件、5-固定件、6-电子器件、7-紧固件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

工业设备在运行中，其中的电气元件会产生大量的热量，使设备内部环境温度升高，而有些电气元件如变压器、MOS-FET、IGBT这些需要散热的电子器件受温度的影响很大，如果不能有效散热，则会影响这些电子器件的性能和使用寿命，热量过高会带来炸机等安全隐患。因此，必须排放大热量电子器件的热量以保证其性能延长其使用寿命。

一种散热方法是采用贴片封装的电子器件+软的导热硅胶垫，如图2所示，图2为现有技术中电路板的形变示意图。

发明人发现采用以上贴片式封装电子器件的散热方式存在以下缺陷：

一、为保证导热硅胶垫与电路板及散热底座充分的接触，硅胶垫的厚度本身需要大于电路板与散热底座之间的间距，所以导热硅胶垫受压缩影响会向上顶起电路板，使电路板容易产生形变翘曲(图示虚线)，导致电路板上的电子器件有受到机械应力而损坏的风险；

二、导热硅胶垫敷设面积较大时，其边缘部分与中间部分因受到的压力不同而被压缩的程度不同，导致其不同区域的热阻不同，因而散热不均匀；

三、生产加工时，导热硅胶垫的放置需要用治具进行辅助定位，增加了加工工序，生产效率低。

为了解决上述第一个缺陷问题，本申请提供了一种电子器件散热结构，请参考图1、图3和图4，图1为本申请实施例提供的电子器件散热结构的剖面示意图，图3为本申请实施例提供的电子器件散热结构的立体结构图，图4为本申请实施例提供的电子器件散热结构去除散热底座的剖面示意图。

电子器件散热结构主要包括散热底座1、电路板2和导热件3。电路板2的第一表面设置有电子器件6；散热底座1与电路板2的第一表面相对的第二表面连接，散热底座1上对应电子器件6的区域设置有支撑件4，支撑件4的两端分别与散热底座1和电路板2连接；导热件3安置于电路板2与散热底座1之间对应电子器件6的区域，并与电路板2和散热底座1紧密连接，并且导热件3开设有供支撑件4穿过的贯穿部。本申请实施例中的电子器件6为贴片式功率器件或其它会产生较大热量的器件，本实施例所指的功率器件是指具有处理高电压、大电流能力的功率型半导体器件，其在正常工作中会产生较大热量，如二极管、三极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等，本实施例中的电子器件散热结构可用于对贴片功率器件散热，也可用于针对其它会产生较大热量的器件散热。

电子器件散热结构可与不同的器件结合使用，如电路板2的第一表面设置电子器件6(电路板2的第一表面贴装贴片功率器件)；散热底座1与电路板2之间的导热件3促进热量从电路板2传向散热底座1，进而实现对电路板2的散热，以降低温度的方式优化电子器件6(贴片功率器件)的工作环境，以此保障贴片电子器件6(贴片功率器件)的性能和使用寿命。

其中，支撑件4与散热底座1固定，导热件3和电路板2均与散热底座1相对固定。例如，在一种实施方式中，支撑件4、固定件5与散热底座1固定为一体，电子器件6与电路板2固定为一体，在散热底座1上先后装配导热件3、支撑件4和电路板2，散热底座1、支撑件4和固定件5与电路板2和电子器件6与导热件3组装为整体。

需要注意的是，以上各部件间产生的连接仅是为了实现物理支撑和接触传热，不存在电路上的连接，因此各部件之间应是绝缘的关系。为了实现绝缘的目的，可以是在部分部件的整体选材上选择绝缘材料，也可以是仅在连接位置选择绝缘材料，这里不再具体赘述。

请继续参考图1和图3，在电子器件散热结构的组装中，电路板2先设置电子器件6，散热底座1、导热件3和电路板2按序依次安装。

具体的，首先，散热底座1提供安装基准，在散热底座1上设置支撑件4，支撑件4的第一端与散热底座1连接固定；然后，在散热底座1上安装导热件3，支撑件4由导热件3的贯穿部穿过，支撑件4对导热件3提供定位；最后，在散热底座1上安装电路板2，电路板2与导热件3接触压紧，电路板2与支撑件4的第二端连接固定，电路板2由导热件3区域的支撑件4支撑。

上述电子器件散热结构对散热底座1与电路板2之间的结构进行改进，通过在散热底座1与电路板2之间设置导热件3，该电子器件散热结构在导热件3区域增设了对电路板2提供支撑的支撑件4，并在导热件3开设适合支撑件4的贯穿部，进而利用在导热件3区域增设的支撑件4，支撑电路板2以抑制电路板2的形变，维持导热件3受力均匀的状态，使其各区域被压缩的程度一致和热阻相同，从而均匀导热，同时，在电路板2的形变抑制下，避免电路板2上的器件因形变受到应力损伤。

在一些实施例中，支撑件4的底部与散热底座1固定，支撑件4还用于供导热件3的贯穿部定位安装。

需要注意的是，支撑件4与散热底座1的设置方式可以是一体设置，也可以是分体设置，无论是何种设置方式，均不会影响上述实施例的实施例。示例性的，支撑件4与散热底座1一体成型。

本实施例中的支撑件4不仅可作为对电路板2提供支撑作用的实体结构，还可作为对导热件3提供定位作用的实体结构，两种作用均是通过支撑件4的实体结构得以实现，利用支撑件4既对电路板2提供支撑，又对导热件3提供定位，支撑件4具有多种功能。在一种实施方式中，在散热底座1上先后装配支撑件4、导热件3和电路板2，导热件3由支撑件4提供安装定位。

结合上述实施例，该电子器件散热结构解决了电路板2易产生形变和器件受力损坏的风险。同时，还解决了因导热件3受到的压力不均匀，导致导热件3上不同位置的热阻不同而散热不均匀的问题，以及解决了导热件3的装配需要用治具进行辅助定位和加工效率低的问题。

需要注意的是，本实施例中的导热件3安置于电路板2与散热底座1之间对应电子器件6的区域，即设置于电路板2散热优先度高的区域，能够充分保障散热效果。与此同时，支撑件4设置于散热底座1上对应电子器件6的区域，能够充分保障抑制形变的效果。

在一些实施例中，支撑件4的第一端包括连接柱，连接柱设有螺纹，散热底座1设有与连接柱适配的螺纹孔，支撑件4通过连接柱与散热底座1连接。

在本实施例中，支撑件4与散热底座1的固定方式选择为螺纹方式，如此设置，一方面，便于在散热底座1上快捷的安装和拆卸支撑件4，另一方面，可在散热底座1上设置数量多于支撑件4的螺纹孔，以便于在散热底座1上自由调整支撑件4的位置和数量。

支撑件4的第二端包括支撑台，支撑台设有螺纹孔，电路板2设有与支撑台匹配的过孔，电路板2由支撑台支撑，电路板2的过孔与支撑台的螺纹孔对准，通过螺纹紧固件穿过电路板2的过孔并与支撑台的螺纹孔连接，实现电路板2与支撑件4的连接。

另外，本实施例没有绝对限定导热件3与支撑件4的位置关系，例如，支撑件4可以是全部位于导热件3内部的，也可以是部分位于导热件3内部的，均应属于本实施例的说明范围。

示例性的，以支撑件4全部位于导热件3内部为例，贯穿部包括成型于导热件3内部的通孔，此时支撑件4位于通孔内部。如此设置，导热件3易于加工，结构稳定，与支撑件4定位效果好。另外，还可以是支撑件4部分位于导热件3内部的方式，贯穿部包括成型于导热件3表面的通槽，此时支撑件4位于通槽内部。

在一些实施例中，多个支撑件4分布于导热件3所处平面的不同位置。

在本实施例中，作为优选的，多个支撑件4所处点位连线图形的中心与导热件3所处平面投影图形的中心重合，对导热件3处电路板2的支撑效果好，受力均匀，抵制形变效果好。

在一种具体的实施方式中，电子器件6为贴片MOS，其底部设置有热焊盘，通过热焊盘贴装到电路板2上。

在一些实施例中，电子器件6在导热件3所处平面上的至少部分投影位于导热件3的轮廓范围内。

在本实施例中，通过设置电子器件6和导热件3的相对位置，使电子器件6的投影与导热件3的轮廓相交或包围(电子器件6被导热件3包围)，即电子器件6与导热件3的位置对应，提高电子器件6的散热效率。

在一些实施例中，电路板2设置有铜填充热过孔，电子器件6在电路板2所处平面上的部分投影位于铜填充热过孔的轮廓范围内。

在本实施例中，铜填充热过孔为PCB(电路板)热管理的一种方式，通过增设铜填充热过孔，使电子器件6产生的热量通过铜填充热过孔传到导热件3上进行散热。设置电子器件6和铜填充热过孔的相对位置，使电子器件6的投影与铜填充热过孔的轮廓相交或包围(电子器件6包围铜填充热过孔)，即电子器件6与铜填充热过孔的位置对应，提高电子器件6的散热效果。

在一些实施例中，电子器件散热结构还包括固定件5，固定件5的两端分别与散热底座1和电路板2连接固定，固定件5设置在导热件3以外的区域。

需要注意的是，电路板2与散热底座1的固定方式，可以是仅有支撑件4的方式，也可以是兼具支撑件4与固定件5的方式，同应属于本实施例的说明范围。

在兼具支撑件4与固定件5的方式中，固定件5是将电路板2固定在散热底座1上的主要结构，固定件5优选分布于电路板2的四周。支撑件4的主要目的在于支撑导热件3处的电路板2并抵制形变，与固定件5支撑电路板2整体的作用有所区别。

在一些实施例中，电路板2与散热底座1平行设置，导热件3的厚度大于或等于散热底座1与电路板2的间距；在一种示例中，导热件3具有可形变与恢复形变的特性，例如可以是由硅胶材料制成的硅胶垫，为保证导热件3与电路板2、散热底座1充分接触，导热件3本身的厚度大于散热底座1与电路板2的间距，而在将导热件3安置于电路板2与散热底座1之间后，导热件3被压缩后的厚度同散热底座1与电路板2的间距相等，从而使得导热件3可与电路板2及散热底座1进行紧密接触；在另一种示例中，导热件3不具有可形变的特性，则在本示例中，导热件3本身的厚度应同散热底座1与电路板2的间距相等。

散热底座1上设置有支撑件4和固定件5，支撑件4和固定件5的高度相等，而导热件3装配前的厚度要大于支撑件4和固定件5的高度，导热件3装配后的厚度、支撑件4和固定件5的高度等于散热底座1与电路板2的间距，如此设置，使导热件3受力更加均匀，其各区域被压缩的程度基本一致，热阻相同，能够均匀的导热。

示例性的，支撑件4和固定件5为设置在散热底座1上的铜柱，固定件5的铜柱通过螺丝将电路板2(无导热件3区域)固定连接在散热底座1上，支撑件4的铜柱通过螺丝将电路板2(有导热件3区域)固定连接在散热底座1上。

导热件3为装设于散热底座1和电路板2之间的导热硅胶垫。导热硅胶垫可以很好的填充接触面的间隙，将空气挤出接触面，空气是热的不良导体，会严重阻碍热量在接触面之间的传递；有了导热硅胶垫的补充，可以使接触面更好的充分接触，实现填充散热。

本申请还提供了一种电子设备，包括机壳和上述电子器件散热结构，电子器件散热结构位于机壳内，在电子器件散热结构与机壳安装固定的实施例中，散热底座1可通过螺丝固定于机壳。该电子设备应具有上述电子器件散热结构的全部有益效果，如：散热底座1上的支撑件4对导热件3及电路板2起到良好支撑作用，导热件3受力均匀，散热均匀；电路板2不易形变，降低器件损坏风险；支撑件4可用于导热件3安装的定位，生产工艺简单，成本低。

需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的电子器件散热结构及电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子器件散热结构，其特征在于，包括：

电路板，所述电路板的第一表面设置有电子器件；

散热底座，与所述电路板的第一表面相对的第二表面连接，所述散热底座上对应所述电子器件的区域设置有支撑件，所述支撑件的两端分别与所述散热底座和所述电路板连接；

导热件，所述导热件安置于所述电路板与所述散热底座之间对应所述电子器件的区域，并与所述电路板和所述散热底座紧密连接，并且所述导热件开设有供所述支撑件穿过的贯穿部。

2.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述支撑件与所述散热底座一体成型。

3.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述支撑件的第一端包括连接柱，所述连接柱设有螺纹，所述散热底座设有与所述连接柱适配的螺纹孔，所述支撑件通过所述连接柱与所述散热底座连接，所述支撑件的第二端通过螺纹紧固件与所述电路板连接。

4.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述贯穿部包括成型于所述导热件内部的通孔，所述支撑件位于所述通孔内部。

5.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述电路板与所述散热底座平行设置，所述导热件的厚度大于或等于所述散热底座与所述电路板的间距。

6.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，多个所述支撑件分布于所述导热件所处区域的不同位置，多个所述支撑件所处点位连线图形的中心与所述导热件所处平面投影图形的中心重合。

7.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述电子器件在所述导热件所处平面上的至少部分投影位于所述导热件的轮廓范围内。

8.根据权利要求1所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述电路板设置有铜填充热过孔，所述电子器件在所述电路板所处平面上的部分投影位于所述铜填充热过孔的轮廓范围内。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电子器件散热结构，其特征在于，所述电子器件包括贴片式功率器件；所述电子器件散热结构还包括固定件，所述固定件的两端分别与所述散热底座和所述电路板连接固定，所述固定件设置在所述导热件以外的区域。

10.一种电子设备，其特征在于，包括机壳和如权利要求1至9任一项所述的电子器件散热结构，所述电子器件散热结构位于所述机壳内。