專利名稱：電子設(shè)備及其散熱基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備及其散熱基板。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)電子設(shè)備一般包括PCB電路板，在應(yīng)用大功率電子元件等 熱源后，需要在PCB板安裝電子元器件的背面設(shè)置一塊散熱金屬基板， 對(duì)所述大功率電子元件進(jìn)行散熱。
參閱圖1，是現(xiàn)有技術(shù)一種PCB板與散熱金屬基板結(jié)合的截面示意 圖。所述PCB板110 —表面安裝有各種電子元器件，包括大功率元件 111,比如功放。所述散熱金屬基板120整體一種材料制作而成。在PCB 板110與散熱金屬基板120之間還包括一層用于將上迷兩板進(jìn)行粘合的 PP材料或焊錫130。所述電子元件工作時(shí)，所述大功率元件lll發(fā)出的 熱量通過PP材料或焊錫130等到達(dá)散熱金屬基板120,隨即快速在金屬 基板120擴(kuò)散，最后再通過熱傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流等方式發(fā)散到空氣中。
一方面，由于金屬基板120都采用一種材料，比如銅材料，價(jià)格一 般相對(duì)昂貴，因此現(xiàn)有技術(shù)散熱金屬基板成本也較高，導(dǎo)致使用散熱金 屬基板的電子設(shè)備成本也高，特別是采用面積較大的散熱金屬基板情況 下；而且，由于采用一種金屬材料，比如銅，其密度相對(duì)較高，因此使 用散熱金屬基板的電子設(shè)備重量也重，增加運(yùn)輸成本和使用。另一方面， 電子設(shè)備內(nèi)PCB板上的熱源并非都密布在整個(gè)PCB上面，大部分情況 下熱源僅占據(jù)PCB的小部分面積，對(duì)于上迷情況，現(xiàn)有技術(shù)仍然采用將 整塊散熱金屬基板配合PCB的方式，雖然散熱效果可以保證，但也造成 一定的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種電子設(shè)備及其散熱基板，保 證所述散熱基板具備一定散熱效果的同時(shí)，可以大幅降低成本。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種電 子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括層疊的PCB和散熱基板，所述PCB部分區(qū) 域設(shè)置有熱源，所述散熱基板至少包括連接的第一散熱區(qū)域和第二散熱 區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域，所述第一 散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源，并且面積大于所述熱源在PCB上 的面積。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第一散熱區(qū)域是金屬散熱結(jié)構(gòu)。 較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第一散熱區(qū)域是銅散熱結(jié)構(gòu)，所述第二散熱
區(qū)域是金屬或非金屬散熱結(jié)構(gòu)，并且所述第一散熱區(qū)域是矩形，所述第
二散熱區(qū)域包括兩部分，分別位于所述第一散熱區(qū)域的兩側(cè)。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述位于第 一散熱區(qū)域一側(cè)的第二散熱區(qū)域包括
至少兩塊，并沿所述第一散熱區(qū)域的一側(cè)排列，所述至少兩塊之間設(shè)有縫隙。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第二散熱區(qū)域包圍所述第一散熱區(qū)域。 較優(yōu)實(shí)施方式中，所述散熱基板上具有定位通孔。 為解決A述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種
應(yīng)用于PCB的散熱基板，所述散熱基板至少包括連接的第一散熱區(qū)域和
第二散熱區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域，
所述第一散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第一散熱區(qū)域是金屬散熱結(jié)構(gòu)。 較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第一散熱區(qū)域是銅散熱結(jié)構(gòu)，所述第二散熱
區(qū)域是鋁散熱結(jié)構(gòu)，并且所述第一散熱區(qū)域是矩形，所述第二散熱區(qū)域
包括兩部分，分別位于所述第一散熱區(qū)域的兩側(cè)。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述位于第 一散熱區(qū)域一側(cè)的第二散熱區(qū)域包括
至少兩塊，并沿所述第一散熱區(qū)域的一側(cè)排列，所迷至少兩塊之間設(shè)有縫隙。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于PCB的散熱金屬基板 整體采用銅材料而導(dǎo)致成本高、資源浪費(fèi)的技術(shù)問題，本發(fā)明將散熱基 板至少分為兩散熱區(qū)域，并且所述至少兩散熱區(qū)域的散熱性能不同，散 熱性能較好的散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源設(shè)置，這樣，PCB上 最需要散熱的熱源有對(duì)應(yīng)的散熱性能較好的散熱區(qū)域進(jìn)行良好散熱，而 經(jīng)過此散熱區(qū)域的熱流向四面發(fā)散時(shí)，也可以在不明顯影響整體散熱性 能的情況下向散熱性能較低的其他散熱區(qū)域傳導(dǎo)發(fā)散，可以降低材料成 本。具體上，對(duì)應(yīng)熱源設(shè)置的散熱性能較優(yōu)的散熱區(qū)域一方面本身可以 快速散熱，將熱量通過輻射、對(duì)流等方式發(fā)散到空氣中；另一方面是充 當(dāng)熱源與其他散熱區(qū)域的熱流快速傳導(dǎo)通道，可以利用本身較優(yōu)的散熱 性能來將熱源的熱流迅速傳導(dǎo)給其他散熱區(qū)域，解決熱源到散熱基板之 間熱傳導(dǎo)的瓶頸問題，而且，熱流從性能較優(yōu)的散熱區(qū)域向周圍其他散 熱區(qū)域傳導(dǎo)時(shí)，熱流被分散，同時(shí)熱流在性能較優(yōu)的散熱區(qū)域傳導(dǎo)過程 中也逐漸消耗，因此熱流從上述兩散熱區(qū)域之間的傳導(dǎo)過程中不會(huì)被明 顯阻礙，而到達(dá)性能較低的散熱區(qū)域的熱流也能被該區(qū)域充分發(fā)散出 去，所以采用不同材料制作的本發(fā)明散熱基板在散熱性能上總體上能得 到'保證，而材料成本卻可以有效降低。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)PCB板與散熱金屬基板結(jié)合的截面示意圖； 圖2是本發(fā)明電子設(shè)備第一實(shí)施方式中PCB板與散熱基板結(jié)合的截 面示意圖3是圖2中散熱基板的平面示意圖4是本發(fā)明散熱基板第二實(shí)施方式的平面示意圖5是本發(fā)明散熱基板第三實(shí)施方式的平面示意圖6是本發(fā)明散熱基板第四實(shí)施方式的平面示意圖7是本發(fā)明散熱基板第五實(shí)施方式的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
電子設(shè)備內(nèi)PCB 210上的熱源211并非都密布在整個(gè)PCB 210上
6面，大部分情況下熱源211僅占據(jù)PCB210的小部分面積。因此，本發(fā) 明提出采用不同散熱性能的散熱區(qū)域來組成散熱基板220,對(duì)應(yīng)所述熱 源211的散熱性能較優(yōu)的散熱區(qū)域可以迅速散熱，而其余散熱性能較低 的其他散熱區(qū)域?qū)?yīng)PCB 210的其他部分。
請(qǐng)參考圖1，是本發(fā)明電子設(shè)備第一實(shí)施方式的示意圖。所述電子 設(shè)備包括層疊的PCB 210和散熱基板220。所述PCB 210部分區(qū)域設(shè)置 有熱源211。所述散熱基板220包括連接的第一散熱區(qū)域221和第二散 熱區(qū)域222。所述第一散熱區(qū)域221的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域 222。所述第一散熱區(qū)域221對(duì)應(yīng)于所述PCB210上的熱源211,并且面 積大于所述熱源211在PCB 210上的面積。所述PCB 210與散熱基板 220之間通過PP或焊錫膏230固定。
上述本發(fā)明實(shí)施方式將散熱基板220分為兩散熱性能不同的區(qū)域， 并且散熱性能較好的散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB 210上的熱源211設(shè)置， 這樣，PCB 210上最需要散熱的熱源211有對(duì)應(yīng)的散熱性能較好的散熱 區(qū)域進(jìn)行良好散熱，而經(jīng)過此散熱區(qū)域的熱流向四面發(fā)散時(shí)，也可以在 不明顯影響整體散熱性能的情況下向散熱性能較低的其他散熱區(qū)域傳 導(dǎo)發(fā)散，可以降低材料成本。
具體上，對(duì)應(yīng)熱源211設(shè)置的散熱性能較優(yōu)的散熱區(qū)域一方面本身 可以快速散熱，將熱量通過傳導(dǎo)輻射、對(duì)流等方式發(fā)散到空氣中；另一 方面是充當(dāng)熱源211與其他散熱區(qū)域的熱流快速傳導(dǎo)通道，可以利用本 身較優(yōu)的散熱性能來將熱源211的熱流迅速傳導(dǎo)給其他散熱區(qū)域，解決 熱源211到散熱基板220之間熱傳導(dǎo)的瓶頸問題，而且，熱流從性能較 優(yōu)的散熱區(qū)域向周圍其他散熱區(qū)域傳導(dǎo)時(shí)，熱流被分散，同時(shí)熱流在性 能較優(yōu)的散熱區(qū)域傳導(dǎo)過程中也逐漸消耗，因此熱流從上述兩散熱區(qū)域 之間的傳導(dǎo)過程中不會(huì)被明顯阻礙而影響整體散熱，而到達(dá)性能較低的 散熱區(qū)域的熱流也能被該區(qū)域充分發(fā)散出去，所以采用不同材料制作的 本發(fā)明散熱基板220在散熱性能上總體上能得到保證，而材料成本卻可 以有效降低。
此外，所述第一散熱區(qū)域221面積大于所述熱源211在PCB210上的面積，可以更有效對(duì)熱源211的熱量進(jìn)行發(fā)散，更好保證散熱基板220 的散熱效果。其中，熱源211是發(fā)熱元件，比如功放、發(fā)熱負(fù)載等。
在較優(yōu)實(shí)施方式中，所述第一散熱區(qū)域221是銅散熱結(jié)構(gòu)。當(dāng)然， 也可以是包括銅、鋁等在內(nèi)的其他金屬或非金屬材料。而所述第二散熱 區(qū)域222是鋁散熱結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，也可以是鐵等金屬或非金屬等散熱性能 較低的材料。
參閱圖3，所述第一散熱區(qū)域221可以是矩形，所述第二散熱區(qū)域 222可以包括兩部分，分別位于所述第一散熱區(qū)域221的兩側(cè)。這樣位 于中間的第一散熱區(qū)域221可以將來自熱源211的熱流向兩側(cè)的第二散 熱區(qū)域222發(fā)散，并不太大影響散熱基板220的整體散熱性能。當(dāng)然， 在其他實(shí)施方式中，第一散熱區(qū)域221不限于矩形；所述第二散熱區(qū)域 222不限于分為兩部分，可以是三部分、四部分等，也不限于位于所述 第一散熱區(qū)域221的兩側(cè)，可以位于所述第一散熱區(qū)域221四周或里面， 甚至可以將所述第一散熱區(qū)域221分開。
參閱圖4,所述位于第一散熱區(qū)域221 —側(cè)的第二散熱區(qū)域222可 以包括兩塊，并沿所述第一散熱區(qū)域221的一側(cè)排列，所述至少兩塊之 間設(shè)有縫隙223。第二散熱區(qū)域222采用分塊排列的方式，可以避免在 溫度變化時(shí)，第一散熱區(qū)域221和第二散熱區(qū)域222熱膨脹系數(shù)不同而 導(dǎo)致的散熱基板220彎曲的技術(shù)問題，使得散熱基板220始終保持平直 的形狀或不至于過度彎曲，并且能與PCB210良好接觸。當(dāng)然，在其他 實(shí)施方式中，第二散熱區(qū)域222并不限于分為兩塊，可以分為三塊、四 塊等等，而且也不限于沿所述第一散熱區(qū)域221的一側(cè)排列的方式。
參閱圖5,所述散熱基板220上具有定位通孔224。所述定位通孔 224位于第一散熱區(qū)域221。參閱圖6，所述定位通孔224可以有多個(gè)， 交叉分布在第一散熱區(qū)域221的邊緣。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，所述 定位通孔224也可以位于第二散熱區(qū)域222。
參閱圖7,所述第二散熱區(qū)域222可以包圍所述第一散熱區(qū)域221。 這樣導(dǎo)入第 一散熱區(qū)域221的熱流可以從四面八方導(dǎo)入所述第二散熱區(qū) 域222,起到較佳的散熱效果。
8再參閱圖2，本發(fā)明還采用另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種應(yīng)用于PCB 210的散熱基板220,所述散熱基板220至少包括連接的第一散熱區(qū)域 221和第二散熱區(qū)域222，所述第一散熱區(qū)域221的散熱性能優(yōu)于所述 第二散熱區(qū)域222,所述第一散熱區(qū)域221對(duì)應(yīng)于所述PCB 210上的熱 源211。
同樣，本實(shí)施方式可以保證基本的散熱效果的同時(shí)，有效降低材料
成本o
其中，所述第 一散熱區(qū)域221是銅散熱結(jié)構(gòu)。所述第二散熱區(qū)域222 是鋁散熱結(jié)構(gòu)，并且所述第一散熱區(qū)域221是矩形，所述第二散熱區(qū)域 222包括兩部分，分別位于所述第一散熱區(qū)域221的兩側(cè)。
所述位于第一散熱區(qū)域221 —側(cè)的第二散熱區(qū)域222包括至少兩 塊，并沿所述第一散熱區(qū)域221的一側(cè)排列，所述至少兩塊之間設(shè)有縫 '隙223(參閱圖4)。
下面列一
具體實(shí)施例方式
例如散熱基板的尺寸為12 (寬)x29.5 (長)xo.25(厚)cm,整 板銅結(jié)構(gòu)改為局部鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即僅采用原來三分之一分量的銅材料， 可至少取得以下效果
1 )重量減少
A、 整班銅重量12(寬)x29.5(長)x 0.25 (厚)x8.9(銅密 度)/1000=0.78765KG
B、 局部鋁替代后重量(0.78765/3 ) + ( 8 x 29.5 x 0.25 x 2.7 (鋁密 度)/1000) =0.26255+0.1593=0.42185KG
最終減少重量A-B=0.78765-0.42185=0.3658KG 2)成本降低
A、 整才反銅成本0.78765 x 30.025=23.65元
B、 局部鋁替代后整個(gè)價(jià)格(23.65/3 ) + ( 0,1593 x 12.39 ) =7.88+1.97=9.85元
最終降低成本A-B=23.65-9.85=13.8元
該成本計(jì)算是單件產(chǎn)品產(chǎn)生的效益，如果按批量生產(chǎn)效益更加可觀。
另外，散熱基板并不限于兩種散熱區(qū)域設(shè)計(jì)，可以整板設(shè)計(jì)改為多
種材料(可以是銅、鋁、鐵等金屬或非金屬材料)組合后，再與PCB210 實(shí)現(xiàn)結(jié)合。
本發(fā)明散熱基板結(jié)構(gòu)可以是任何材料、尺寸、形狀組合，基本原則 是保證散熱基板散熱性能能基本滿足實(shí)際需要的同時(shí)，有效降低材料成 本和產(chǎn)品重量，而且經(jīng)過進(jìn)一步組合后，組合成本還可以更低。
上述第 一散熱區(qū)域221與第二散熱區(qū)域222的面積比例，首先要滿 足器件散熱需求，設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行模擬仿真，對(duì)加工出的產(chǎn)品還會(huì)分 區(qū)實(shí)際測(cè)量器件或PCB 210溫度確認(rèn)是否正常，合格才確認(rèn)最終第一散 熱區(qū)域221與第二散熱區(qū)域222的面積比例，或者多個(gè)散熱區(qū)域的面積 比例及其形狀結(jié)構(gòu)，這樣可以確保散熱基板220基本滿足PCB 210的散 熱要求，并且靈活應(yīng)用到各種各樣的產(chǎn)品，可以最大范圍降低材料成本。
以上所述J又為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范 圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變 換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的 專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電子設(shè)備，包括PCB和散熱基板，所述PCB部分區(qū)域設(shè)置有熱源，其特征在于所述散熱基板至少包括連接的第一散熱區(qū)域和第二散熱區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源，并且面積大于所述熱源在PCB上的面積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于所述第一散熱區(qū) 域是金屬散熱結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其特征在于所述第一散熱區(qū) 域是銅散熱結(jié)構(gòu)，所述第二散熱區(qū)域是金屬或非金屬散熱結(jié)構(gòu)，并且所 述第一散熱區(qū)域是矩形，所述第二散熱區(qū)域包括兩部分，分別位于所述 第一散熱區(qū)域的兩側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備，其特征在于所述位于第一散 熱區(qū)域一側(cè)的第二散熱區(qū)域包括至少兩塊，并沿所述第 一散熱區(qū)域的一 側(cè)排列，所述至少兩塊之間設(shè)有縫隙。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其特征在于所述第二散熱區(qū) 域包圍所述第 一散熱區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于所述 散熱基板上具有定位通孔。
7. —種應(yīng)用于PCB的散熱基板，其特征在于 所述散熱基板至少包括連接的第一散熱區(qū)域和第二散熱區(qū)域， 所述第 一散熱區(qū)域的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域， 所述第 一散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于PCB的散熱基板，其特征在于 所述第 一散熱區(qū)域是金屬散熱結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于PCB的散熱基板，其特征在于 所述第一散熱區(qū)域是銅散熱結(jié)構(gòu)，所述第二散熱區(qū)域是鋁散熱結(jié)構(gòu)，并 且所述第一散熱區(qū)域是矩形，所述第二散熱區(qū)域包括兩部分，分別位于 所述第 一散熱區(qū)域的兩側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用于PCB的散熱基板，其特征在于 所述位于第 一散熱區(qū)域一側(cè)的第二散熱區(qū)域包括至少兩塊，并沿所述第 一散熱區(qū)域的一側(cè)排列，所述至少兩塊之間設(shè)有縫隙。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電子設(shè)備及其散熱基板。所述電子設(shè)備包括層疊的PCB和散熱基板，所述PCB部分區(qū)域設(shè)置有熱源，所述散熱基板至少包括連接的第一散熱區(qū)域和第二散熱區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域的散熱性能優(yōu)于所述第二散熱區(qū)域，所述第一散熱區(qū)域?qū)?yīng)于所述PCB上的熱源，并且面積大于所述熱源在PCB上的面積。本發(fā)明可以在基本保證散熱效果的同時(shí)有效降低成本。
文檔編號(hào)H01L23/36GK101500372SQ200910105239
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者張松峰, 平 曾 申請(qǐng)人:深圳市深南電路有限公司