WO2020103803A1 - 均热装置及手持超声检测设备 - Google Patents

均热装置及手持超声检测设备

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Abstract

一种均热装置，应用于封闭的发热设备，该发热设备包括封闭的壳体（1）和设置在壳体（1）内的至少两个发热元件（2），该均热装置包括均温层（3）、石墨片（4）和至少一层导热垫片（5）或相变材料层，导热垫片（5）或相变材料层设置在发热元件（2）上，均温层（3）设置在导热垫片（5）或相变材料层上，石墨片（4）贴装在壳体（1）的内侧并设置在均温层（3）上。一种手持超声检测设备，其包括上述的均热装置，密封壳体（8）、芯片（9）以及印刷电路板（10），均热装置、芯片和印刷电路板（10）设置在密封壳体（1）内，印刷电路板（10）上设有至少两个芯片（9）：第一芯片（91）和第二芯片（92）；第一均热组件（6）设置在第一芯片（91）上，第二均热组件（7）设置在第二芯片（92）上。该均热装置解决了采用高通道、高功耗芯片的设备外部表面温度局部过高的问题，改善了用户体验。

Description

均热装置及手持超声检测设备 技术领域
本发明涉及一种均热装置及手持超声检测设备。
背景技术
目前，市面上采用高通道、高功耗芯片的设备会产生大量热，容易造成局部温度过高，对其性能会产生影响，且对使用者不便，如手持式超声检测设备，其高功耗芯片会产生大量热，容易造成局部温度过高，由于全封闭空间无法开孔散热，造成设备内部温度高低不均，无法高效传导及换热，芯片负载过大，外壳局部温度过高，设备不能持续长时间扫查，甚至损坏芯片，降低设备使用寿命，给医护人员带来不便。更主要的，目前的手持超声检测设备往往采用多芯片，而多个芯片同侧摆放容易造成同侧温度过高，对仪器寿命有较大影响，无法通过安规认证，同时，不利于医护人员使用。
基于上述情况，本发明提出一种均热装置以及包括该均热装置的手持超声检测设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种均热装置及手持超声检测设备，解决了采用高通道、高功耗芯片的设备(如手持式超声检测设备)外部表面温度局部过高的问题，改善了用户体验。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种均热装置，应用于封闭的发热设备中，所述发热设备包括壳体和设置在所述壳体内的至少两个发热元件；所述均热装置包括均温层、石墨片和至少一层导热垫片或相变材料层，所述导热垫片或相变材料层设置在所述发热元件上，所述均温层设置在所述导热 垫片或相变材料层上，所述石墨片贴装在壳体的内侧并设置在所述均温层上。
进一步地，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述发热设备包括第一发热元件和第二发热元件，所述均温层为紫铜材料。
进一步地，所述均热装置包括第一均热组件，所述第一均热组件包括第一导热垫片、纯铝、第一紫铜和第一石墨片，所述纯铝设置在两层所述第一导热垫片之间，其中一层所述第一导热垫片设置在所述发热元件上，所述第一紫铜设置在另一层所述第一导热垫片上，所述第一石墨片设置在壳体上，且所述第一石墨片与所述第一紫铜接触。
进一步地，所述第一均热组件设置在所述第一发热元件上，所述第一紫铜的面积大于等于所述第一导热垫片的面积，所述第一石墨片贴合所述第一紫铜和上壳体。
进一步地，所述均热装置包括第二均热组件，所述第二均热组件包括第二导热垫片、第二紫铜和第二石墨片，所述第二紫铜设置在两层所述第二导热垫片之间，其中一层所述第二导热垫片设置在所述发热元件上，所述第二石墨片设置在壳体上，且所述第二石墨片与另外一层所述第二导热垫片接触。
进一步地，所述第二均热组件设置在所述第二发热元件上，所述第二紫铜的面积大于等于所述第二导热垫片的面积，所述第二石墨片贴合所述第二紫铜和下壳体。
本发明还提供一种手持超声检测设备，包括上述的均热装置，密封壳体、芯片以及印刷电路板，所述均热装置、芯片和印刷电路板设置在所述密封壳体内，所述印刷电路板上设有至少两个所述芯片：第一芯片和第二芯片，所述第一均热组件设置在所述第一芯片上，所述第二均热组件设置在所述第二芯片上。
进一步地，所述密封壳体包括上盖、下盖以及头部，所述上盖和下盖盖合在所述头部上，以使所述手持超声检测设备形成封闭结构。
进一步地，所述第一芯片和第二芯片设置在所述印刷电路板的同侧；在所述第一均热组件中，所述纯铝设置在两层所述第一导热垫片之间，其中一层所 述第一导热垫片设置在所述第一芯片上，所述第一紫铜设置在另一层所述第一导热垫片上，所述第一石墨片贴装在所述上盖的内侧，且所述第一石墨片与所述第一紫铜贴合；在所述第二均热组件中，所述第二石墨片贴装在所述下盖的内侧，两层所述第二导热垫片分别设置在所述第二芯片和第二石墨片上，所述第二紫铜为弯折结构，所述第二紫铜分别与两层所述第二导热垫片贴合。
进一步地，所述密封壳体上还开设有供所述USB线穿过的通孔，所述头部内设有换能器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的均热装置导热垫片设置在发热元件上，并通过紫铜和石墨片将热传递至壳体，可实现最大化面积且最快速与外壳的热传导，最终与空气实现自然对流散热。本发明的手持超声检测设备通过在密封壳体内部设置上述的均热装置，使多个芯片所产生的热量能均匀传递至上盖和下盖上，使密封壳体内实现快速均温，最终由密封壳体自然散热到空气中。故，本发明的均热装置及手持超声检测设备通过简单的结构设置解决了采用高通道、高功耗芯片的设备(如手持式超声检测设备)外部表面温度局部过高的问题，避免其因内部芯片负载过大而无法正常工作。并解决了多个芯片同侧摆放造成同侧温度过高问题，避免了手持式超声检测设备外壳局部表面温度，改善了用户体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一实施例所示的均热装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例所示的手持超声检测设备的结构示意图；
图3和图4为本发明一实施例所示的手持超声检测设备中的第二均热组件的结构示意图；
图5和图6为本发明一实施例所示的手持超声检测设备的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是：本发明的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本发明进行说明，不作为限定用语。
请参见图1，本发明一实施例所示的一种均热装置，主要应用于封闭的发热设备中，该发热设备包括壳体1和设置在壳体1内的至少两个发热元件2。均热装置包括均温层3、石墨片4和至少一层导热垫片5或相变材料层5，其中，导热垫片5或相变材料层5设置在发热元件2上，均温层3设置在导热垫片5或相变材料层5上，石墨片4贴装在壳体1的内侧并设置在均温层3上。
在本实施例中，壳体1包括上壳体11和下壳体12，该发热设备包括第一发热元件21和第二发热元件22，且第一发热元件21的发热功率大于第二发热元件22的发热功率。本实施例的均温层3为紫铜材料，当然，在其他实施例中，该均温层3可采用均温板或其他传热结构，采用紫铜材料是基于制造工艺的曲面的复杂性和成本考虑。本实施例采用导热垫片5来进行导热，当然，在其他实施例中，还可以采用相变材料进行导热。
在本实施例中，均热装置则包括第一均热组件6和第二均热组件7，其中：第一均热组件6包括第一导热垫片61、纯铝62、第一紫铜63和第一石墨片64，纯铝设置在两层第一导热垫片61之间，其中一层第一导热垫片61设置在发热元件2上，第一紫铜63设置在另一层第一导热垫片61上，第一石墨片64设置在壳体1上，且第一石墨片64与第一紫铜63接触。第二均热组件7包括第二导热垫片71、第二紫铜72和第二石墨片73，第二紫铜72设置在两层第二导热垫片71之间，其中一层第二导热垫片71设置在发热元件2上，第二石墨片73设置在壳体1上，且第二石墨片73与另外一层第二导热垫片71接触。具体的， 第一均热组件6设置在第一发热元件21上，第一紫铜63的面积大于等于第一导热垫片71的面积，第一石墨片64贴合第一紫铜63和上壳体11；第二均热组件7设置在第二发热元件22上，第二紫铜72的面积大于等于第二导热垫片71的面积，第二石墨片73贴合第二紫铜72和下壳体12。
在本实施例中，通过在第一均热组件6中设置纯铝62，可以实现曲面异形结构，并可以最大化降低热阻，从而降低芯片负载。而第一均热组件6和第二均热组件7采用大面积的紫铜和石墨片，是为了使其在横方向的传热效率最大化，从而实现均热效果。
请参见图2至图6，本发明的均热装置主要应用于手持超声检测设备，该手持超声检测设备包括上述的均热装置，密封壳体8、芯片9以及印刷电路板10，均热装置、芯片9和印刷电路板10设置在密封壳体8内，且印刷电路板10上设有至少两个芯片9：第一芯片91和第二芯片92，其中，第一芯片91的发热功率大于第二芯片92的发热功率，因此，在本实施例中，将第一均热组件6设置在第一芯片91上，将第二均热组件7设置在第二芯片92上。
具体的，密封壳体8包括上盖81、下盖82以及头部83，上盖81和下盖82盖合在头部83上，以使该手持超声检测设备形成封闭结构。本实施例中，第一芯片91和第二芯片92设置在印刷电路板10的同侧，第一均热组件6设置在第一芯片91上，第二均热组件7设置在第二芯片92上。在第一均热组件6中，纯铝62设置在两层第一导热垫片61之间，其中一层第一导热垫片61设置在第一芯片91上，第一紫铜63设置在另一层第一导热垫片61上，第一石墨片64贴装在上盖81的内侧，且第一石墨片64与第一紫铜63贴合。设置纯铝62目的是降低第一芯片91的热阻，用纯铝62叠加后第一芯片91的热阻约1.59℃/W，在其他实施例中，也可以不采用纯铝62直接使用较厚的第一导热垫片61，此时第一芯片91的热阻约9.6℃/W，反应后第一芯片91的温度理论值差约11℃。在第二均热组件7中，第二石墨片73贴装在下盖82的内侧，两层第二导热垫片71分别设置在第二芯片92和第二石墨片73上，其中，由于第一芯片91和 第二芯片92设置在印刷电路板10的同侧，为尽可能最大化利用散热面积，本实施例的第二紫铜72为弯折结构，其分别与两层第二导热垫片71贴合。
在本发明中，密封壳体8上还开设有供USB线20穿过的通孔84，且在头部83内设有换能器85，该换能器85与印刷电路板10电连接，且由与外部电源(未图示)连接的USB线20进行电信号传输，从而控制该手持超声检测设备的运转。
在本发明中，当该手持超声检测设备处于工作状态时，第一芯片91持续发热，热量通过第一导热垫片61-纯铝62-第一导热垫片61-第一紫铜63-第一石墨片64-上盖81进行传导，最终实现与大气对流散热；第二芯片92上的热量则通过第二导热垫片71-第二紫铜72-第二导热垫片71-第二石墨片73-下盖82进行传导，最终实现与大气对流散热。第一石墨片64和第二石墨片73分别均匀贴装在上盖81和下盖82上，第二紫铜72则通过螺丝与印刷电路板10上的SMT铜柱(未标号)进行装配，并且，为使第一紫铜63和第二紫铜72分别与上盖81和下盖82实现有效贴合，减少空气热阻，本实施例采用热熔机使上盖81和下盖82内侧表面的柱子熔化。
在其他实施例中，当设备中含有三个及以上的芯片时，其也可以采用上述方式进行设置：根据发热功率大小，分别将芯片设置在第一均热组件和第二均热组件甚至第三或第四等等不同均热组件，以此类推，目的是避免同一组件局部温度集中、过高等问题，且保证传递到设备上盖和下盖的热量均匀。
综上所述：本发明的均热装置导热垫片设置在发热元件上，并通过紫铜和石墨片将热传递至壳体，可实现最大化面积且最快速与外壳的热传导，最终与空气实现自然对流散热。本发明的手持超声检测设备通过在密封壳体内部设置上述的均热装置，使多个芯片所产生的热量能均匀传递至上盖和下盖上，使密封壳体内实现快速均温，最终由密封壳体自然散热到空气中。故，本发明的均热装置及手持超声检测设备通过简单的结构设置解决了采用高通道、高功耗芯片的设备(如手持式超声检测设备)外部表面温度局部过高的问题，避免其因 内部芯片负载过大而无法正常工作。并解决了多个芯片同侧摆放造成同侧温度过高问题，避免了手持式超声检测设备外壳局部表面温度，使设备易通过CE等标准测试，改善了用户体验。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

  1. 一种均热装置，应用于封闭的发热设备中，其特征在于，所述发热设备包括壳体和设置在所述壳体内的至少两个发热元件；所述均热装置包括均温层、石墨片和至少一层导热垫片或相变材料层，所述导热垫片或相变材料层设置在所述发热元件上，所述均温层设置在所述导热垫片或相变材料层上，所述石墨片贴装在壳体的内侧并设置在所述均温层上。
  2. 如权利要求1所述的均热装置，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述发热设备包括第一发热元件和第二发热元件，所述均温层为紫铜材料。
  3. 如权利要求2所述的均热装置，其特征在于，所述均热装置包括第一均热组件，所述第一均热组件包括第一导热垫片、纯铝、第一紫铜和第一石墨片，所述纯铝设置在两层所述第一导热垫片之间，其中一层所述第一导热垫片设置在所述发热元件上，所述第一紫铜设置在另一层所述第一导热垫片上，所述第一石墨片设置在壳体上，且所述第一石墨片与所述第一紫铜接触。
  4. 如权利要求3所述的均热装置，其特征在于，所述第一均热组件设置在所述第一发热元件上，所述第一紫铜的面积大于等于所述第一导热垫片的面积，所述第一石墨片贴合所述第一紫铜和上壳体。
  5. 如权利要求2所述的均热装置，其特征在于，所述均热装置包括第二均热组件，所述第二均热组件包括第二导热垫片、第二紫铜和第二石墨片，所述第二紫铜设置在两层所述第二导热垫片之间，其中一层所述第二导热垫片设置在所述发热元件上，所述第二石墨片设置在壳体上，且所述第二石墨片与另外一层所述第二导热垫片接触。
  6. 如权利要求5所述的均热装置，其特征在于，所述第二均热组件设置在所述第二发热元件上，所述第二紫铜的面积大于等于所述第二导热垫片的面积，所述第二石墨片贴合所述第二紫铜和下壳体。
  7. 一种手持超声检测设备，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的均热装置，密封壳体、芯片以及印刷电路板，所述均热装置、芯片和印刷电路板设置在所述密封壳体内，所述印刷电路板上设有至少两个所述芯片：第一芯片和第二芯片，所述第一均热组件设置在所述第一芯片上，所述第二均热组件设置在所述第二芯片上。
  8. 如权利要求7所述的手持超声检测设备，其特征在于，所述密封壳体包括上盖、下盖以及头部，所述上盖和下盖盖合在所述头部上，以使所述手持超声检测设备形成封闭结构。
  9. 如权利要求8所述的手持超声检测设备，其特征在于，所述第一芯片和第二芯片设置在所述印刷电路板的同侧；在所述第一均热组件中，所述纯铝设置在两层所述第一导热垫片之间，其中一层所述第一导热垫片设置在所述第一芯片上，所述第一紫铜设置在另一层所述第一导热垫片上，所述第一石墨片贴装在所述上盖的内侧，且所述第一石墨片与所述第一紫铜贴合；在所述第二均热组件中，所述第二石墨片贴装在所述下盖的内侧，两层所述第二导热垫片分别设置在所述第二芯片和第二石墨片上，所述第二紫铜为弯折结构，所述第二紫铜分别与两层所述第二导热垫片贴合。
  10. 如权利要求8所述的手持超声检测设备，其特征在于，所述密封壳体上还开设有供所述USB线穿过的通孔，所述头部内设有换能器。
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