TWI619006B - 具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，及高散熱電路板組裝系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，藉由於該路板上設置一與變壓器相連接的支架，而可將設置於該電路板的電子元件作動時產生的熱導出而對外散熱，並分配該變壓器電流的導通與流向，而可提高電源供應器效率和導熱效果。

Description

具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，及高散 熱電路板組裝系統

本發明是有關於一種高散熱電路板組裝系統及電源供應器，特別是指一種具有高散熱性電路板組裝系統的電源供應器，及此高散熱性電路板組裝系統。

習知用於低電壓大電流的電源供應器(POWER SUPPLY)，因為大電流，所以需在電路板的銅箔面提供對應大小的銅箔面積來承受大電流流經後所產生的熱及減少線路傳輸損失，因此在設計上需要占用大面積的銅箔作為大電流流經所需要的散熱空間。此外，因為沾錫面銅箔的厚度一般為0.0684mm(2oz)，也不足以供應大電流流通的使用面積，因此，最後也會造成銅箔面因電流阻抗增加，導致溫度漸漸升高造成積熱與電壓輸出效率下降。另外，因為在電路板的背面有電子零件(例如電晶體等)，而該些電子零件在運作時也會產生高溫，因此，也須要將電子零件運作時的高溫導出，以避免溫度過高而影響電子零件的運作。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器。

於是，本發明具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，包含：一電路板、一變壓器、多個電子元件，及至少一支架。

該電路板具有一基板、一電連接線路，及至少一個貫通該基板的插置口，且該基板具有彼此反向的一第一面及一第二面。

該變壓器設置於該基板的第一面，與該電連接線路電連接。

該等電子元件設置於該基板並與該電連接線路電連接。

該至少一支架固設於該基板的該第一面，具有一第一支部，及一自該第一支部延伸的第二支部。該第一支部與該插置口相對應，該變壓器會與該第一支部相連接，該第二支部是自該第一支部朝向該等電子元件延伸，並直立設置於該基板上。

此外，本發明的另一目的在於提供一種高散熱電路板組裝系統。

於是，本發明該高散熱電路板組裝系統包括：一電路板、一變壓器、多個電子元件，及至少一支架。

該電路板具有一基板，該基板具有彼此反向的一第一面及一第二面、一形成於該基板的電連接線路，及至少一個貫通該基板的插置口。

該變壓器設置於該基板的第一面，與該電連接線路電連接

該等電子元件設置於該基板並與該電連接線路電連接。

該至少一支架固設於該基板的該第一面，具有一第一支部，及一自該第一支部延伸的第二支部。該第一支部與該插置口對應設置，該變壓器會與該第一支部相連接，該第二支部是自該第一支部朝向該等電子元件延伸，並直立設置於該基板上。

本發明之功效在於：藉由該支架的結構設計，讓該支架可與該變壓器相連接，因此，可更有效的將該變壓器及等電子元件產生的熱導出，並且可分配平均該變壓器的電流大小和電流的流向，而可提高電源供應器的導熱效果。

2‧‧‧電路板

21‧‧‧基板

211‧‧‧第一面

212‧‧‧第二面

213‧‧‧插置口

214‧‧‧插設孔

3‧‧‧變壓器

31‧‧‧本體

311‧‧‧底部

32‧‧‧引腳(調整高度件)

321‧‧‧第一延伸段

322‧‧‧第二延伸段

323‧‧‧凹槽

4‧‧‧電子元件

41‧‧‧電晶體

42‧‧‧電容

5‧‧‧支架

51‧‧‧第一支部

51a‧‧‧支牆

511‧‧‧底框

512‧‧‧延伸段

513‧‧‧插置部

52‧‧‧第二支部

521‧‧‧第一支牆

522‧‧‧第二支牆

523‧‧‧接腳

H‧‧‧高度

W‧‧‧寬度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明該實施例的立體分解圖；圖2是該實施例之局部仰視示意圖；圖3是本發明該實施例的側視示意圖；圖4是本發明該實施例的立體組裝示意圖；圖5本發明該實施例，該支架的底框的另一實施態樣的立體示意圖；圖6是輔助說明圖5的局部仰視示意圖；圖7說明該實施例之支架與基板連接的另一設置態樣的側視示意圖；圖8說明引腳與插置部另一結合態樣的立體示意圖；圖9說明該支架另一態樣的一示意圖。

配合參閱圖1~4，該具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器的一實施例包含：一電路板2、一變壓器3、多個電子元件4，及多個支架5。其中，圖1是該實施例的立體分解圖，圖2則是該實施例的局部仰視示意圖，圖3是該實施例的側視示意圖，圖4是該實施例的立體組裝示意圖。

該電路板2具有一基板21，及一電連接線路(圖未示)。該基板21可為一般的銅箔基板、鋁基板(MCPCB)，或陶瓷散熱基板等，具有彼此反向的一第一面211、一第二面212、三個貫通該第一面211及該第二面212的插置口213，及多個插設孔214。該電連接線路是經由半導體製程預形成在該基板21，以作為後續與該等電子元件4電連接用。

該變壓器3設置於該基板21的該第一面211上，與該電連接線路電連接。詳細的說，該變壓器3具有一本體31及至少一設置於該本體31的底部311，且是由導電材料構成的調整高度件32，該至少一調整高度件32是由導電材料構成，且該變壓器3藉由該等調整高度件32讓該本體31與該基板21及該支架5之間形成至少一間隙。於本實施例中該調整高度件32即是自該變壓器3的本體31延伸的引腳32，且是以該變壓器具有3隻引腳32，每一隻引腳32為對應一個支架5為例作說明。更具體的說，該每一隻引腳32具有自該本體31的底部311朝向遠離該本體31延伸的一第一延伸段321，及一第二延伸段322，且該第一延伸段321的寬度大於該第二延伸段322的寬度。

要說明的是，該等插置口213與該變壓器3的位置為相對的，當該變壓器3設置於該基板21的該第一面211時，由該第一面211俯視時，該插置口213則會位於該變壓器3的下方，然而，若 由該第二面212方向俯視，則該等插置口213會是在該變壓器3的上方。此外，要說明的是，該變壓器3並不限定必須設置於該第一面，也可視設計及需求而設置於該第二面212。

該等電子元件4設置於該基板21上，較佳地，該等電子元件4會位於該變壓器3的同一側。要說明的是，該等電子元件4的種類並無特別限定，且排列方式也不限定為直線，亦可排列成曲線或其它形狀，只要可讓該等支架5設置於該等電子元件4之間或鄰近該等電子元件4設置即可。於本實施例中是以該等電子元件4為具有多個設置於該第二面212且與該電連接線路電連接的電晶體41，及多個設置於該第一面211且與該等電晶體41電性連接的電容42，且該等電晶體41實質排成二列，該等電容42位於該等電晶體41的內側並排列成兩列為例作說明。然而，實際實施時該等電子元件4的排列不以此為限。

該等支架5是選自具有導電性的材料構成，較佳地，該等支架5是選自具有高導電性及導熱性的金屬，如銅、鋁等材料構成。於本實施例中，該等電晶體41排列成二列，因此，是以三個支架5為例做說明，其中二個支架5為分別對該等電晶體41設置，而第三個支架5則設置於相鄰的兩列電容42之間。然而，實際實施時，也可視設計而僅於鄰近該等電子元件4的位置設置一個、兩個，或是更多個的支架5。

詳細的說，該每一個支架5設置於該基板21的該第一面211，具有一第一支部51，及一第二支部52。

該第一支部51具有一個底框511，及二個延伸段512。該底框511具有至少一供該引腳32穿設固定的插置部513，該二個延伸段512分別自該底框511的遠離及鄰近該等電子元件4的相對兩側邊向上延伸一高度H，再反向延伸而具有一寬度W，且該底框511會穿過相對應的該插置口213而凸設於該基板21的該第二面212。於本實施例中，是以該底框513具有一個插置部513，且該插置部513為一開口為例作說明，此時，相對應的該引腳32會穿設過該插置部513而位於該插置口213。要說明的是，該引腳32可藉由該第一、二延伸段321、322的調整，穿出該插置口213而凸設於該基板21的該第二面212，或是不凸出該插置口213而位於該插置口213內。於圖1中是以該等引腳32穿出該插置口213而凸設於該基板21的該第二面212為例。

此外，要再說明的是，以本實施例中該等電子元件4的排列方式為例做說明，當該等電晶體41僅排成一列時，可配合設置至少一個支架5，當該等電晶體41排成多列時，則可配合設置多個支架5，而該基板21的該插置口213數量則會配合該等支架5的數量調整，而與該支架5的數量相對應。由於該支架5及該插置口213數量為視實際設計而調整配合，故不再多加說明。於本實施例係以該 等電晶體41排成二列且具有三個線型的支架5及三個相對應的插置口213為例說明，然而，實際實施時該支架5的形狀並不以此為限，可視該變壓器3與該電源供應器電源輸出的設置位置或是設計需求等考量而成非直線型，例如該支架5的形狀可為直線型、L型、S型或魚骨型等。以魚骨型的支架5為例，可讓該支架5的主幹設置該等電容42二列中間，並將其分支間隔設置於該等電容42之間即可。

利用該每一個引腳32的該第一、二延伸段321、322的寬度差異與該底框511的插置部513的開口大小配合，即可用於控制該變壓器3與該基板21及該支架5之間的間隙大小。例如，以該第一、二延伸段321、322的寬度分別為2公分及1公分為例，當該插置部513的開口為1公分時，僅會有該第二延伸段322可穿設過該插置部513；當該插置部513的開口為2公分時，則會進一步固定至該第一延伸段321，而減小該變壓器3與該基板21的間隙。要說明的是，圖1中該每一個引腳32是以具有兩段不同寬度的延伸段為例作有關高度調整的說明，未考量電性絕緣的問題，然而，該每一個引腳32也可以是具有更多不同寬度的延伸段；此外，該等引腳32的形狀並不限定，而用以調整該變壓器3高度的方法亦不限定於此實施例，例如，可藉由治具輔助來調整固定該等引腳32，調整高度件32亦可以是該變壓器3上的其他構件，只要是可用以調整該變壓 器3的高度，讓該變壓器3與該基板21及該支架5之間可具有間隙即可。

該第二支部52具有一第一支牆521、一第二支牆522，及多個接腳523。其中，該第一支牆521與該第一支部51鄰近該等電子元件4的延伸段512連接並具一預定高度，第二支牆522則是自該第一支牆521的一側邊延伸而對應設置於其中一列的電容42的一側，直立設置於該基板21的該第一面211，並實質與該第一面211垂直。該等接腳523是自該第二支牆522底部延伸，穿設過該等插設孔214並經由焊錫而固設於該基板21，且該等接腳523會藉由該電連接線路而分別與至少部分的該等電子元件4電連接。該第二支牆522則可藉由該等接腳523而與該基板21成一間隙設置，或是直接設置於該基板21的該第一面211上。此外，相對於每一個該第二支部52排列的電晶體41為實質分佈於該第二支牆522的接腳523之間，而可更易於藉由該等接腳523將該等電晶體41產生的熱導向該第二支牆522後散出。於本實施例中，是以相鄰的兩個接腳523之間分別分佈設置二個電晶體41為例，但不以此為限。

本發明高散熱電路板組裝系統的該第一實施例係藉由令該變壓器3的調整高度件(引腳)32與該支架5的該第一支部51連接，並藉由該等引腳32讓該變壓器3與該第一支部51及該基板21之間具有至少一間隙，其中該變壓器3的底部311與該第一支部51的 底框511及延伸段512之間的間隙，是基於電性絕緣的考量。利用可導電的引腳32分別與可導電的支架5的電連接，因此，可將該變壓器3電流分流至相對應的該每一個支架5。也就是說，可利用該等引腳32分配電流大小，例如該變壓器3提供100安培，則三支接腳32的左右兩側的接腳32可各分配25安培，中間的接腳32則是分配50安培，並配合該支架5分配電流走向，例如當電路板面積侷限(小型化)時，電路板某區域上的銅箔不足，習知做法是額外拉導線，本發明則可以設計該支架5的形狀分支與布局，利用該支架5的設置來引導分配電流走向，而因為該等支架5較佳為由導熱及導電性佳的金屬構成且具有較大的面積，因此，可變更電流流動路徑，使導電通路截面積增加，一開始就降低從該變壓器3的引腳32流經該基板21之該電連接線路的電流，藉以進一步改善該電源供應器整體的溫度。

此外，再配合該支架5的結構設計，讓該支架5的該第一支部51的該底框513可穿過該基板21而凸設於該基板21的第二面212，該變壓器3產生的熱可藉由該第一支部51傳導而對外散出，且設置於該基板21的第二面212的電晶體41於作動時產生之熱可再進一步藉由該第一支部51導出至該第一面211而對外散熱，避免習知熱累積於該第二面212不易散熱之缺點。而藉由該等引腳32造成的該至少一間隙，則可提升該基板21上方的通風以及風流(如 圖4的箭頭所示方向)順暢不被阻隔，可再提高散熱效果和電源供應器效率，因此，可進一步使該等支架5所需的尺寸與厚度都減小，而減少成本和有助電源供應器小型化。

值得一提的是，前述該實施例是以支架5為選自導電及散熱材料為例，因此，該高散熱電路板組裝系統可同時具有電流分配及高散熱的特性，然而實際實施時，支架5也可僅選自不導電的散熱材料，此時，該高散熱電路板組裝系統仍可藉由該支架5的結構設計而保有高散熱特性。

此外，參閱圖5~6，前述該每一個支架5也可以與多個引腳32相對應。而當該變壓器3具有多個引腳32時，則該第一支部51的插置部513數量則會配合該等引腳32的數量而變化。如圖5所示為該每一個支架5會對應3隻引腳32，因此，相對應的該第一支部51會配合該等引腳32的數量而具有3個獨立設置的插置部513。要說明的是，圖5中是以該第一支部51配合該等引腳32的數量而具有3個彼此間隔的插置部513為例說明，實際實施時不以該等插置部513及引腳32的數量為限。

此外，參閱圖7，本發明該支架5的該底框511，也可以不穿過該插置口213，也就是說，該插置口213的面積僅需小於該底框511或是配合該等引腳32的尺寸，該第一支部51則對應該插置口213的位置設置，固定於該基板21的該第一面211。而該變壓器3 的該等引腳32則同樣是穿過該插置部513，並與該支架5的該第一支部51連接，而將該變壓器3固定於該基板21。藉由將該變壓器3的該等引腳32與該支架5連接，也可直接將該變壓器3產生的熱對外導出。

又，要再說明的是，本發明該等引腳32與該等插置部513的連接方式，可以是如前面圖式所示，該等插置部513為一開口，因此，該等引腳32是插設於該等插置部513後，再藉由焊錫方式與該支架5連接。也可以藉由讓該等插置部513與該等引腳32的底部彼此成公、母相配合的型狀，而藉由卡固方式相連接。例如，參閱圖8，該插置部513可以為一凸塊，而該引腳32的底部則可形成一與該凸塊配合的凹槽323，此時，該等引腳32與該等插置部513的連接方式則可藉由該等相配合的凸塊513及凹槽323彼此卡設連接。

參閱圖9，要再說明的是，本發明該支架5的該第一支部51可以如前所示具有供該引腳32插置的該底框511及插置部513之外，該第一支部51也可以如圖9所示，僅是一對應設置在該插置口213的一支牆51a，且該支牆51a藉由自其底部延伸的該接腳523穿設過該插置口213(圖9未示)，焊錫固設於該基板21而電性連接，該第二支部52自該支牆51a的一側邊延伸而鄰近該等電子元件4的位置設置。因此，當該變壓器3的該引腳32插設於該插置口213 與對應的該支牆51a的該接腳523一起焊錫固設於該基板21時，可藉由該變壓器3的該引腳32與該支牆51a的側面連接，其中，該插置口213的大小亦可視該接腳523與該引腳32(即調整高度件)的尺寸做調整，而達成上述電連接和散熱的效果。此外，要再說明的是，圖9所示的該支牆51a僅為其中一種結構態樣，實際實施時不以此結構為限。

綜上所述，本發明該電源供應器，利用該等支架5的結構設計，除了讓該變壓器3產生的熱可藉由具有大面積的支架5對外散出，並作為該基板21上該等電子元件4的導熱之外，藉由將該等引腳32及支架5同時選自導電材料，還可平均分配該變壓器3大電流的導通，改變低電壓大電流流動的路徑方式，而達成讓該電路板2銅箔線路小型化，促使小型化高瓦特數電源供應器，達到降低材料成本，減少安規問題，提高電源供應器效率。此外，還可進一步讓該等支架5的該第一支部51穿過該基板21而凸設於該基板21的第二面212，因此可更易於將設置於該第二面212的該等電晶體41作動時產生的熱導出，避免習知熱累積於該第二面212不易散熱之缺點，而可提高電源供應器效率和導熱效果。此外，本發明的電路板組裝系統亦可應用於其他電子裝置，如電腦的主機板、伺服器的電路板等。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，包含：一電路板，具有一基板，該基板具有彼此反向的一第一面及一第二面、一形成於該基板的電連接線路，及至少一個貫通該基板的插置口；一變壓器，設置於該基板的第一面，與該電連接線路電連接；多個電子元件，設置於該基板的第一面及第二面中至少一者並與該電連接線路電連接；及至少一支架，固設於該基板的該第一面，該至少一支架具有一第一支部，及一自該第一支部延伸的第二支部，該第一支部與該插置口對應設置，該變壓器與該第一支部相連接，該第二支部是自該第一支部朝向該等電子元件方向延伸並直立設置於該基板上。
2. 如請求項第1項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該變壓器包含一本體及至少一位於該本體底部的調整高度件，且該變壓器藉由該至少一調整高度件而與該基板之間形成至少一間隙。
3. 如請求項第2項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該至少一調整高度件插設於相對應的該至少一支架的該插置口，而與該支架相連接。
4. 如請求項第3項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該至少一調整高度件為該變壓器的引腳且與相對應的該第一支部電連接。
5. 如請求項第2項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該第一支部具有一底框，及自該底框向上延伸一高度的至少一延伸段，且該底框具有至少一插置部，該底框設置於該插置口上方，該至少一調整高度件會穿過該插置部並與該支架連接，該第二支部是自該延伸段延伸，該至少一插置部是一開口，該至少一調整高度件會穿過該開口及該插置口，而凸設於該基板的該第二面，該第二支部具有與該第一支部連接並具預定高度的一第一支牆、一自該第一支牆的一側端沿伸的第二支牆，及多個自該第二支牆底部延伸的接腳，該第二支牆直立設置於該基板的該第一面，該等接腳穿設該基板，與至少部分的該等電子元件電連接。
6. 如請求項第2項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該至少一調整高度件具有自該變壓器的底部向遠離該變壓器延伸的一第一延伸段及一第二延伸段，且該第一延伸段的寬度大於該第二延伸段的寬度。
7. 如請求項第1~6項其中任一項所述具有高散熱電路板組裝系統的電源供應器，其中，該支架是由金屬構成。
8. 一種高散熱電路板組裝系統，包含：一電路板，具有一基板，該基板具有彼此反向的一第一面及一第二面、一形成於該基板的電連接線路，及至少一個貫通該基板的插置口；一變壓器，設置於該基板的第一面，與該電連接線路電連接； 多個電子元件，設置於該基板的第一面及第二面中至少一者並與該電連接線路電連接；及至少一支架，固設於該基板的該第一面，該至少一支架具有一第一支部，及一自該第一支部延伸的第二支部，該第一支部與該插置口對應設置，該變壓器會與該第一支部相連接，該第二支部是自該第一支部朝向該等電子元件方向延伸，並直立設置於該基板上。
9. 如請求項第8項所述的高散熱電路板組裝系統，其中，該變壓器包含一本體及至少一位於該本體底部的調整高度件，且該變壓器藉由該至少一調整高度件而與該基板之間形成至少一間隙。
10. 如請求項第9項所述的高散熱電路板組裝系統，其中，該至少一支架是由金屬構成，該至少一調整高度件插設於相對應的該至少一支架的該插置口而與該支架相連接，且該至少一調整高度件為該變壓器的引腳，並與相對應的該第一支部電連接。