TWI626876B - 電源供應器散熱結構及其散熱方法 - Google Patents

Abstract

一種電源供應器散熱結構，所述電源供應器具有一外殼，以及一容納於所述外殼內的電路模組，所述電源供應器散熱結構包括：至少一散熱板，所述散熱板以埋入射出成型方式設置於所述外殼的內部，所述外殼於散熱板的內側面及外側面分別形成一內材料層與外材料層；所述電路基板上具有一功率元件，外殼的內材料層對應功率元件的位置設置一缺口部，使得功率晶片透過缺口部接觸於散熱板。本發明同時提供一種電源供應器散熱方法。本發明透過上述技術手段，能夠增進電源供應器的散熱效率，並簡化其組裝程序，達到降低成本的目的。

Description

電源供應器散熱結構及其散熱方法

本發明係有關於一種電源供應器散熱結構及其散熱方法，尤指一種使用於外接式電源供應裝置的電源供應器散熱結構及其散熱方法。

現有的筆記型電腦或移動式電子裝置多採用外接式的電源供應器作為電力供給來源，電源供應器在使用時會產生電磁波干擾並且電路元件會發出高熱，因此電源供應器設計時必須考量抗電磁波干擾，以及散熱的問題。

如圖1及圖2所示，為一種現有的外接式電源供應器，現有的外接式電源供應器的構造通常包括一殼體1，殼體1內部形成一容納空間以容置一電路模組2，電路模組2的外側進一步包覆一絕緣片3，再於絕緣片3的外側包覆一金屬隔離板4。

如圖2所示，當電源供應器組裝完成後，金屬隔離板4包覆於電路模組2的外側，且金屬隔離板4的外側面和殼體1的內側面之間填充有接著劑5，使金屬隔離板4的外側面和殼體1的內側面貼附在一起。電路模組2上的電路元件產生的溫度能夠間接地傳導到金屬隔離板4，然後再從金屬隔離板4通過接著劑5傳遞到殼體1，再經由殼體1散熱到外界空氣中，藉以使得電路模組2降溫。此外，金屬隔離板4的一端設置有一導接部6，透過該導接部6和電路模組2的一電路基板連接，藉以使電路模組2的接地 線路和金屬隔離板4電性連接，藉以使得金屬隔離板4兼具有屏蔽及消除電路模組2的電磁波干擾的功效。

現有的電源供應器採用上述散熱結構，其中電路模組2和金屬隔離板4之間必須採用一絕緣片3加以隔離，因此使得電路模組2的溫度傳導路徑多增加了一片絕緣片3的阻隔，因此降低了電源供應器的散熱效率。此外，現有的電源供應器的組裝程序，必須依序地將電路模組2的外側包覆絕緣片3、金屬隔離板4，然後再於金屬隔離板4的外側面塗附接著劑5後，再將電路模組2連同絕緣片3、金屬隔離板4組裝於殼體1內部。上述組裝程序相當繁複，且在金屬隔離板4外側塗附接著劑也會耗費大量工時，因此造成了組裝程序繁複，效率不佳的缺點。

由於以上原因，造成現有電源供應器散熱效果不佳，組裝成本增加的缺點，故，如何藉由結構設計的改良，來克服上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明主要目的在於解決現有外接式的電源供應器散熱效率不佳，且組裝成本高的缺點。

本發明實施例提供一種電源供應器散熱結構，所述電源供應器具有一外殼，以及一容納於所述外殼內的電路模組，其中所述電路模組具有一電路基板，所述電源供應器散熱結構包括：至少一散熱板，所述散熱板以埋入射出成型方式設置於所述外殼的內部，所述散熱板具有至少一平板部及連接於所述平板部兩側邊的兩側板部，所述平板部和兩所述側板部的至少其中之一鄰近於所述電路基板且和所述電路基板平行；所述外殼在所述散熱板面向所述電路模組的一側面形成一內材料層，且於所述散熱板相對於所述電路模組的一側面形成一外材料層，所述散熱板夾合於所述外材料層與所述內材料層之間，且所述外殼的所述內材料層位於散熱板和所述電路模組之間；所述電路基板上具有一功率元件， 且所述外殼的所述內材料層對應所述功率元件的位置設有一缺口部，使得所述散熱板從所述缺口部中露出，且所述功率元件能夠直接或間接地透過所述缺口部和所述散熱板接觸，使得所述功率元件產生的溫度傳導至所述散熱板。

本發明一較佳實施例，其中所述功率元件為一功率晶片，所述功率元件和位於所述缺口部處的所述散熱板的表面之間設置有一導熱元件。

本發明一較佳實施例，其中所述電路基板設有一接觸元件，所述接觸元件的一端和所述電路基板的一接地線路電性連接，所述接觸元件的另一端和所述散熱板電性連接。

本發明一較佳實施例，其中所述接觸元件為一金屬桿體，且所述散熱板對應所述接觸元件的位置設置一插接座，所述插接座電性連接於所述散熱板，且所述插接座的頂面對應所述接觸元件的位置設置一插孔，以及多個位於所述插孔周圍的切縫，所述插孔的直徑和所述接觸元件的直徑配合，且所述接觸元件能夠插入於所述插孔中，使得所述接觸元件能夠通過所述插接座和所述散熱板電性連接。

本發明另一較佳實施例，其中所述接觸元件可選自下列導電元件的其中之一：導電彈片、導電彈簧、導線、導電海綿。

本發明實施例還提供一種電源供應器散熱方法，所述電源供應器具有一外殼，以及一容納於所述外殼內的電路模組，所述電路模組具有一電路基板，所述電源供應器散熱方法包括：將一散熱板以埋入射出成型方式設置於所述外殼內，所述所述散熱板具有至少一平板部及連接於所述平板部兩側邊的兩側板部，所述平板部和兩所述側板部的至少其中之一鄰近於所述電路基板且和所述電路基板平行；所述外殼在所述散熱板面向所述電路模組的一側面形成一內材料層，且於所述散熱板相對於所述電路模組的一側面形成一外材料層，所述散熱板夾合於所述外材料層與所述內 材料層之間，且所述外殼的所述內材料層位於散熱板和所述電路模組之間；所述電路基板上具有一功率元件，且於所述外殼的所述內材料層對應所述功率元件的位置設置一缺口部，使得所述散熱板從所述缺口部中露出，且所述功率元件能夠直接或間接地透過所述缺口部和所述散熱板接觸，使得所述功率元件產生的溫度傳導至所述散熱板。

本發明有益效果在於能夠增進電源供應器的散熱效率，並簡化其組裝程序，達到降低成本的目的。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1‧‧‧殼體

2‧‧‧電路模組

3‧‧‧絕緣片

4‧‧‧金屬隔離板

5‧‧‧接著劑

6‧‧‧導接部

10‧‧‧外殼

11‧‧‧上殼體

12‧‧‧下殼體

13‧‧‧缺口部

14‧‧‧蓋體

101‧‧‧外材料層

102‧‧‧內材料層

20‧‧‧電路模組

21‧‧‧電路基板

22‧‧‧接觸元件

22a‧‧‧接觸元件

23‧‧‧功率元件

24‧‧‧導熱元件

25‧‧‧電路元件

30‧‧‧散熱板

31‧‧‧平板部

32‧‧‧側板部

33‧‧‧插接座

331‧‧‧插孔

332‧‧‧切槽

圖1為一種現有的電源供應器散熱結構的立體分解圖。

圖2為現有的電源供應器散熱結構的組合剖面圖。

圖3為本發明電源供應器散熱結構的立體分解圖。

圖4為本發明電源供應器散熱結構的分解剖面圖。

圖4A為本發明電源供應器散熱結構的分解剖面圖。

圖5為本發明電源供應器散熱結構的組合剖面圖。

圖6為本發明電源供應器散熱結構第二實施例的組合剖面圖。

圖7為本發明電源供應器散熱結構第三實施例的組合剖面圖。

圖8為本發明電源供應器散熱結構第四實施例的組合剖面圖。

〔第一實施例〕

如圖3至圖5所示，為一採用本發明的電源供應器散熱結構及其製造方法所製成的電源供應器的構造。所述電源供應器包括有一外殼10，及一電路模組20，所述電路模組20容置於外殼10的內部，以及一散熱板30，所述散熱板30鑲埋於外殼10的內部，且覆蓋於電路模組20的外側。

其中，所述外殼10為採用塑膠材料並以射出成型方式製作的殼體，外殼10的內部形成一容納室，以容納所述電路模組20。電路模組20具有一電路基板21，且於電路基板21上具有多個電路元件25，該些電路元件25構成了電源供應器的整流、變壓等電路。所述散熱板30採用具有良好導熱及導電性能的材料製成(如：金屬板)，且採用埋入射出成型(Insert molding)方式，將散熱板30鑲埋於電源供應器的外殼10中，每一所述散熱板30分別具有一平板部31，以及連接於平板部31兩側邊緣的側板部32，且所述平板部31以及兩側板部32的至少其中之一鄰近於所述電路基板21且和電路基板21平行，因此使得電路模組20產生的溫度能夠傳導到散熱板30，以增進電路模組20的散熱效能，且能夠用以屏蔽電路模組20產生的電磁波干擾。

本發明的電源供應器散熱結構的第一實施例中，外殼10由一上殼體11及一下殼體12組合而成，當上殼體11與下殼體12組合完成後，其內部形成一容納空間以容納所述電路模組20。所述外殼10的上殼體11及下殼體12分別採用塑膠材料並透過射出成型方式製成，同時所述散熱板30則是於上殼體11與下殼體12射出成型時，置入於成型模具中，而以埋入射出成型(Insert molding)方式和上殼體11與下殼體12結合在一起，因此如圖4A所示，從外殼10的局部斷面圖觀察，外殼10在散熱板30面向電路模組20的一側面形成一內材料層102，且於散熱板30相對於電路模組20的一側面形成一外材料層101，因此使得外殼10的斷面形成一由散熱板30夾合於外材料層101及內材料層102之間的夾層結構。

如圖4及圖5所示，當外殼10的上殼體11與下殼體12組合後，散熱板30面向電路模組20的一側面被內材料層102所覆蓋，因此使得散熱板30能夠通過外殼10的內材料層102和電路模組20形成絕緣，而不需額外設置絕緣片加以隔離。

如圖4及圖5所示，本發明第一實施例中，外殼10的上殼體 11與下殼體12之中分別設置一所述散熱板30，且兩散熱板30的平板部31分別位於上殼體11的上側面以及下殼體12的底側面之中，而兩散熱板30的側板部32則分別位於上殼體11與下殼體12的兩側面。

因此如圖5所示，當上殼體11與下殼體12相對地組合在一起後，電路模組20被包覆於上殼體11與下殼體12的內側面，同時兩散熱板30的平板部31分別位於電路模組20的上側面與下側面，且兩散熱板30的側板部32分別位於電路模組20的兩側面，因此形成完全地包覆於電路模組20四個側面的狀態。

如圖5所示，所述電路模組20所產生的溫度，能夠經由外殼10的內材料層102傳導到散熱板30以後，再經由散熱板30將電路模組20的溫度傳導到外材料層101，然後再經由外殼10的外表面將溫度散發到大氣中。由於散熱板30為熱導體，因此電路模組20上的電路元件25所產生的溫度能夠經由熱傳導作用而擴散到整個散熱板30，因此能夠增加電路模組20的散熱面積，以提高電路模組20的散熱效率。

此外，如圖3、圖4A及圖5所示，所述電路模組20的電路基板21上設有功率元件23。一般而言，電源供應器的電路模組在運作時，功率元件23會產生最多的熱量，因此使得電路模組20的溫度會集中在功率元件23處。因此，本發明為了增進電路模組20的散熱效率，特別於外殼10的內材料層102上對應於電路基板21上的功率元件23的位置設置一缺口部13，使得位於缺口部13位置處的散熱板30能夠從缺口部13露出且不受下殼體12遮蔽，且功率元件23能夠以直接接觸或間接接觸的方式和位於缺口部13中的散熱板30的表面接觸，以使得功率元件23產生的熱度能夠不受到外殼10的阻礙而傳導到散熱板30，藉以增進電路模組20的散熱效率。該實施例中，功率元件23經由一導熱元件24接觸於散熱板30。所述導熱元件24能夠為一導熱墊片，或者為一導 熱膠。所述導熱元件24具有良好的導熱能力，因此能夠使得功率元件23的溫度迅速地傳導到散熱板30。

本發明的散熱板30除了具有散熱功能外，同時兼具有屏蔽及消除電路模組20電磁波干擾的功效。如圖3及圖5所示，所述電路基板21上還具有接地線路(圖中未示)，且於電路基板21設有一接觸元件22，所述接觸元件22的一端和所述電路基板21的一接地線路電性連接，所述接觸元件22的另一端和所述散熱板30電性連接。透過所述接觸元件22和所述散熱板30連接，使得電路模組20的接地線路和散熱板30連接，藉以使得電路基板21的接地線路和散熱板30電性連接。

該實施例中，所述接觸元件22為一圓桿狀的金屬桿體，且所述散熱板30對應所述接觸元件22的位置設置一插接座33。該實施例中，插接座33的外型概略呈方形，插接座33的頂面中央設置有一插孔331，且於插孔331周圍設置多道切槽332，使得插接座33的插孔331周圍的材料具有彎曲變形的空間，以使得插孔331的直徑能夠彈性地變化。插接座33焊接於散熱板30上，且露出於內材料層102，且所述插孔331的中心位置和電路模組20的接觸元件22相互對應，且插孔331的直徑和接觸元件22的外徑相互配合，因此電路模組20組裝於外殼10內部時，接觸元件22能夠對準插接座33的插孔331，且使得接觸元件22和插孔331相互接觸，使得電路基板21的接地線路和散熱板30達成電性連接。

在此必須說明，所述電路模組20上的接觸元件22的構造並不限於上述實施例所揭露者，任何能夠達成使得電路模組20的接地線路和散熱板30達成電性連接的技術手段，皆可運用於本發明上。例如，圖8所示實施例，其中接觸元件22a為一彈片，此外，所述接觸元件22a也可以進一步替換為其他類型的導電元件，例如：彈簧、導線、導電海綿等，均可應用作為電路基板21和散熱板30電性連接使用的接觸元件。

如圖5所示，第一實施例中，上殼體11及下殼體12內的散熱板30的兩側板部32的邊緣分別部分地露出於上殼體11與下殼體12兩側邊的邊緣，且當上殼體11與下殼體12相對地組合在一起時，上殼體11與下殼體12內的散熱板30的兩側板部32的邊緣能夠相互搭接在一起，因此使得上、下殼體11、12內的散熱板30能夠相互電性連接，因此形成一完整包覆於電路模組20外側的導電體，而能夠有效地屏蔽電路模組20的電磁波。

本發明和現有的電源供應器散熱結構相較，其主要特點在於所述散熱板30因直接以埋入射出成型方式設置於外殼10的內部，因此使得散熱板30和外殼10整合為同一組件，而能夠有效減少零件的數量。且再加上散熱板30的內側面和電路模組20之間間隔有外殼10的內材料層102，因此使得散熱板30和電路模組20之間自然形成絕緣狀態，而不需要再額外設置絕緣片。因此使得本發明的電源供應器散熱結構組裝時，只需要單純地將外殼10的上殼體11與下殼體12組合於電路模組20外側，便可以完成電源供應器的組裝。且本發明的組裝程序和現有的電源供應器組裝程序相較，能夠省略將絕緣片及散熱板包覆在電路模組外側的程序，而且還省略了在散熱板外側塗布接著劑然後再將散熱板黏貼於外殼內側面的程序，因此使得本發明的組裝程序大幅簡化，而達到降低製造成本的目的。

此外，就散熱效率來看，本發明的散熱板30直接透過外殼10的內材料層102和電路模組20絕緣，使得散熱板30和電路模組20之間不需額外設置絕緣片，且散熱板30和外殼10之間不需再以接著劑黏合，因此使得電路模組20的散熱路徑減少了絕緣片以及接著劑的阻礙，而能夠提升散熱效率。

〔第二實施例〕

如圖6所示，本發明第二實施例當中，外殼10同樣由上殼體11及下殼體12所組成，然而第二實施例僅於下殼體12內部設置 散熱板30，上殼體11並未設置散熱板30。該實施例中散熱板30的平板部31容置於下殼體12的底側面，而且兩側板部3分別位於下殼體12的兩側面。因此當電路模組20組裝於外殼10內部時，電路基板21的底面鄰近於散熱板30的平板部31，且平板部31和電路基板21的底面平行。

該實施例中，散熱板30的平板部31以及兩側板部32夾合於外殼10的外材料層101與內材料層102之間，且外殼10的內材料層102在對應於電路模組20的功率元件23的位置設置有一缺口部12，使得散熱板30從缺口部13中露出，且功率元件23能夠透過導熱元件24和位於缺口部13之處的散熱板30的表面接觸，或者是直接接觸散熱板30，藉以使得功率元件23的溫度能夠傳導到散熱板30。

〔第三實施例〕

如圖7所示，本發明第三實施例中，外殼10呈橫向的U形斷面，且外殼10的一側面具有一開口，且於外殼的開口處設置一蓋體14。當外殼10和蓋體14組合後，能夠形成一包覆殼體，將電路模組20容納於外殼10和蓋體14的內部。該實施例中，散熱板30以埋入射出成型方式鑲埋於外殼10的內部，且散熱板30的平板部31被包覆於外殼10的側面位置，而散熱板30的兩側板部32則被包覆於外殼10的上側與下側，因此使得散熱板30形成平板部31覆蓋於電路模組20的一側面，同時兩側板部32則覆蓋於電路模組20的上側及下側的狀態。

該實施例中，散熱板30同樣被外殼10的外材料層101及內材料層102包覆於其中，且外殼10的內材料層102對應於電路模組20的功率元件23的位置設置一缺口部13，供散熱板30從缺口部13中露出，且功率元件23透過導熱元件24和散熱板30接觸。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明由於採用塑膠埋入射出成型方式將散熱板 30整合於外殼10的結構中，因此不需使用絕緣片將散熱板30和電路模組20隔離，因此達到增進電源供應器散熱效率的功效，同時將電源供應器的電路模組20和外殼10的組裝程序大幅簡化，省略了組裝隔離片、散熱板及塗附接著劑的程序，因此大幅地降低了組裝工時，達到降低成本的目的。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

Claims (10)

1. 一種電源供應器散熱結構，所述電源供應器具有一外殼，以及一容納於所述外殼內的電路模組，其中所述電路模組具有一電路基板，所述電源供應器散熱結構包括：至少一散熱板，所述散熱板以埋入射出成型方式設置於所述外殼的內部，所述散熱板具有至少一平板部及連接於所述平板部兩側邊的兩側板部，所述平板部和兩所述側板部的至少其中之一鄰近於所述電路基板且和所述電路基板平行；所述外殼在所述散熱板面向所述電路模組的一側面形成一內材料層，且於所述散熱板相對於所述電路模組的一側面形成一外材料層，所述散熱板夾合於所述外材料層與所述內材料層之間，且所述外殼的所述內材料層位於散熱板和所述電路模組之間；所述電路基板上具有一功率元件，且所述外殼的所述內材料層對應所述功率元件的位置設有一缺口部，使得所述散熱板從所述缺口部中露出，且所述功率元件能夠直接或間接地透過所述缺口部和所述散熱板接觸，使得所述功率元件產生的溫度傳導至所述散熱板。
2. 如請求項1所述的電源供應器散熱結構，其中所述功率元件為一功率晶片，所述功率元件和位於所述缺口部處的所述散熱板的表面之間設置有一導熱元件，所述導熱元件為導熱墊片或導熱膠。
3. 如請求項2所述的電源供應器散熱結構，其中所述電路基板設有一接觸元件，所述接觸元件的一端和所述電路基板的一接地線路電性連接，所述接觸元件的另一端和所述散熱板電性連接。
4. 如請求項3所述的電源供應器散熱結構，其中所述接觸元件為 一金屬桿體，且所述散熱板對應所述接觸元件的位置設置一插接座，所述插接座電性連接於所述散熱板，且所述插接座的頂面對應所述接觸元件的位置設置一插孔，以及多個位於所述插孔周圍的切縫，所述插孔的直徑和所述接觸元件的直徑配合，且所述接觸元件能夠插入於所述插孔中，使得所述接觸元件能夠通過所述插接座和所述散熱板電性連接。
5. 如請求項3所述的電源供應器散熱結構，其中所述接觸元件可選自下列導電元件的其中之一：導電彈片、導電彈簧、導線、導電海綿。
6. 如請求項1至5其中任一項所述的電源供應器散熱結構，其中所述外殼包括一上殼體和一下殼體，所述散熱板單獨地設置於所述下殼體中。
7. 如請求項1至5其中任一項所述的電源供應器散熱結構，其中所述外殼包括一上殼體和一下殼體，其中所述上殼體和所述下殼體內部分別設置一所述散熱板，且所述上殼體和所述下殼體組合在一起後，所述上殼體和所述下殼體內的兩所述散熱板相互接觸達成電性連接。
8. 一種電源供應器散熱方法，所述電源供應器具有一外殼，以及一容納於所述外殼內的電路模組，所述電路模組具有一電路基板，所述電源供應器散熱方法包括：將一散熱板以埋入射出成型方式設置於所述外殼內，所述散熱板具有至少一平板部及連接於所述平板部兩側邊的兩側板部，所述平板部和兩所述側板部的至少其中之一鄰近於所述電路基板且和所述電路基板平行；所述外殼在所述散熱板面向所述電路模組的一側面形成一內材料層，且於所述散熱板相對於所述電路模組的一側面形成一外材料層，所述散熱板夾合於所述外材料層與所述內材料層之間，且所述外殼的所述內材料層位於散熱板和所述電路 模組之間；所述電路基板上具有一功率元件，且於所述外殼的所述內材料層對應所述功率元件的位置設置一缺口部，使得所述散熱板從所述缺口部中露出，且所述功率元件能夠直接或間接地透過所述缺口部和所述散熱板接觸，使得所述功率元件產生的溫度傳導至所述散熱板。
9. 如請求項8所述的電源供應器散熱方法，其中所述電路模組的所述電路基板具有一接地線路，所述電路基板設有一接觸元件，所述接觸元件的一端和所述電路基板的所述接地線路電性連接，所述接觸元件的另一端和所述散熱板電性連接。
10. 如請求項8或9所述的電源供應器散熱方法，其中進一步於所述功率元件和位於所述缺口部中的所述散熱板之間設置一導熱元件，使得所述功率元件產生的溫度能夠經由所述導熱元件傳導到所述散熱板。