專利名稱：熱傳輸裝置、其制造和組裝方法及設(shè)備組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱傳輸裝置，特別是用于電子部件的熱傳輸裝置，其用于將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼，以冷卻該電子部件。
背景技術(shù)：
在印刷電路板上，一些電子部件例如電感元件、變壓器等在工作過程中會發(fā)熱，使整個(gè)電子部件及周圍環(huán)境溫度升高，不利于印刷電路板的正常工作。特別是當(dāng)印刷電路板被封裝在設(shè)備機(jī)殼中時(shí)，電子部件周圍的空氣流動受到限制，從而很難依靠自然冷卻實(shí)現(xiàn)對電子部件的有效散熱。利用導(dǎo)熱裝置將熱量從電子部件傳遞到設(shè)備機(jī)殼并通過對設(shè)備機(jī)殼的自然冷卻實(shí)現(xiàn)對電子部件的散熱是一種切實(shí)可行的解決辦法。從現(xiàn)有技術(shù)中已知一種導(dǎo)熱裝置，圖 1示出了其在被組裝到設(shè)備機(jī)殼上時(shí)的平面圖。如圖1所示，該導(dǎo)熱裝置10包括剛性地形成一體的金屬容納部11和安裝部12，在金屬容納部的底表面上設(shè)有插銷。在使用時(shí)，將插銷插入印刷電路板16上的相應(yīng)的開孔中，從而將金屬容納部固定到印刷電路板上，并用于容納固定在印刷電路板上的電子部件(未示出)。在容納部與所容納的電子部件之間的空隙中可通過澆注而填充密封硅樹脂。在金屬容納部已經(jīng)固定到印刷電路板上之后，利用螺釘13將安裝部固定到設(shè)備機(jī)殼14上。一般地，在安裝部12與設(shè)備機(jī)殼14之間還可設(shè)置有導(dǎo)熱矽膠片(SIR) 15，以增強(qiáng)從安裝部向設(shè)備機(jī)殼的熱傳遞。在該方案中，密封硅樹脂與電子部件和金屬容納部的所有表面都充分接觸，從而能有效地將電子部件發(fā)出的熱量導(dǎo)向金屬容納部并進(jìn)而導(dǎo)向安裝部，提高散熱效率。然而， 該方案還存在一定問題。一方面，在安裝該導(dǎo)熱裝置時(shí)，當(dāng)其金屬容納部的一端已經(jīng)通過插銷被固定到不動的印刷電路板上時(shí)，通常很難將其另一端很好地組裝到設(shè)備機(jī)殼上。特別是在導(dǎo)熱裝置的尺寸不能適當(dāng)?shù)仄ヅ溆陔娮硬考c設(shè)備機(jī)殼之間的距離時(shí)，在導(dǎo)熱裝置的安裝部和/或?qū)嵛z片與設(shè)備機(jī)殼之間常常會存在間隙或過盈量，在組裝時(shí)甚至?xí)?dǎo)致安裝部彎曲， 鎖緊螺釘也變得相當(dāng)困難。其主要原因在于電子部件和導(dǎo)熱裝置的尺寸誤差、填充密封硅樹脂的誤差和組裝誤差，并且如果電子部件的形狀很不規(guī)則，例如該電子部件為螺旋形電感元件或變壓器等，則誤差會更大。為了更清楚地說明這一點(diǎn)，圖1中示出了該導(dǎo)熱裝置在被組裝到印刷電路板上后發(fā)生扭曲變形的情形，其中在導(dǎo)熱裝置和設(shè)備機(jī)殼14之間存在較大的楔形空隙，這也使得用于安裝螺釘?shù)目椎奈恢冒l(fā)生偏移，從而鎖緊螺釘變得非常困難或者甚至根本不可能實(shí)現(xiàn)鎖緊。顯然，此時(shí)將使導(dǎo)熱裝置的導(dǎo)熱效率降低。另一方面，當(dāng)電子部件布置在距離設(shè)備機(jī)殼較遠(yuǎn)位置處的情況下，通常并不推薦使用該導(dǎo)熱裝置從電子部件向設(shè)備機(jī)殼導(dǎo)熱，因?yàn)榇藭r(shí)將不得不設(shè)置大尺寸的導(dǎo)熱裝置， 該導(dǎo)熱裝置將會占用大量寶貴空間，并且導(dǎo)熱效率也不高。另外，在導(dǎo)熱裝置的安裝部與設(shè)備機(jī)殼之間的間隙中填充大量厚的導(dǎo)熱矽膠片也會降低導(dǎo)熱效率。本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提出了一種熱傳輸裝置，其用于熱連接到至少一個(gè)電子部件和設(shè)備機(jī)殼之間，以便將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼，該熱傳輸裝置包括用于與電子部件熱連接的至少一個(gè)導(dǎo)熱殼體元件；用于與設(shè)備機(jī)殼熱連接的導(dǎo)熱板件；和熱連接在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間的至少兩個(gè)柔性的傳熱元件。本發(fā)明的熱傳輸裝置利用柔性的傳熱元件在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間傳輸熱量，提高了布置靈活性，能有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中的組裝問題。在該熱傳輸裝置中，當(dāng)導(dǎo)熱殼體元件已經(jīng)被固定到印刷電路板上之后，由于傳熱元件的柔性，用于組裝到設(shè)備機(jī)殼上的導(dǎo)熱板件仍然能夠在各個(gè)方向上移動，使得組裝更加方便。即使是在導(dǎo)熱殼體元件的實(shí)際安裝位置或取向與預(yù)定安裝位置或取向存在偏差的情況下，柔性的傳熱元件也能夠容易地在任意方向上補(bǔ)償這種偏差，確保在組裝時(shí)導(dǎo)熱板件總是能夠緊密貼合在設(shè)備機(jī)殼上，便于鎖緊螺釘。該柔性的傳熱元件優(yōu)選能在任意方向上被扭曲，例如其根據(jù)需要可在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間布置成螺旋狀、波紋狀或直線狀的，這樣可進(jìn)一步提高其安裝靈活性。與設(shè)置大體積的導(dǎo)熱裝置相比，柔性的傳熱元件僅需要占用較少的空間，并且在必要時(shí)還能跨裝在其它部件上方，因此還適用于電子部件設(shè)置在距離設(shè)備機(jī)殼較遠(yuǎn)位置處的情況下的熱傳輸。優(yōu)選地，使用熱管作為傳熱元件。眾所周知，熱管的傳熱效率非常高，能將導(dǎo)熱殼體元件從電子部件吸收的熱量有效地傳輸至導(dǎo)熱板件。本發(fā)明另一方面提供了一種設(shè)備組件，該設(shè)備組件包括設(shè)備機(jī)殼、至少一個(gè)電子部件和熱連接在設(shè)備機(jī)殼與電子部件之間的具有如上所述的一個(gè)或多個(gè)特征的熱傳輸裝置。本發(fā)明再一方面提供了一種制造熱傳輸裝置的方法，該熱傳輸裝置用于熱連接在至少一個(gè)電子部件與設(shè)備機(jī)殼之間，以便將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼，該方法包括提供至少一個(gè)導(dǎo)熱殼體元件、至少兩個(gè)柔性的傳熱元件和一導(dǎo)熱板件，以及將傳熱元件熱連接在導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件之間。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了用于將具有一個(gè)或多個(gè)上述特征的熱傳輸裝置組裝到設(shè)備機(jī)殼上的方法，該方法包括使導(dǎo)熱殼體元件與電子部件熱連接，和將導(dǎo)熱板件熱連接到設(shè)備機(jī)殼上。可選地，傳熱元件可在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間布置成跨裝在另外的電子部件的上方，以用于熱量的遠(yuǎn)距離傳輸。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的熱傳輸效率，該方法還可包括在導(dǎo)熱殼體元件與電子部件之間澆注密封硅樹脂的步驟和/或在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼之間涂覆導(dǎo)熱膏或設(shè)置導(dǎo)熱矽膠片的步驟。


將從下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的描述中顯見本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱裝置在被組裝到設(shè)備機(jī)殼上時(shí)的平面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的熱傳輸裝置的透視圖；和
圖3a和圖北示出了本發(fā)明的熱傳輸裝置中的傳熱元件的兩種不同的布置方式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的熱傳輸裝置可用于將電子部件發(fā)出的熱量傳輸?shù)皆O(shè)備機(jī)殼。該電子部件通常可固定在印刷電路板上，并例如用作電感元件或變壓器等。設(shè)備機(jī)殼可布置在空氣流通狀況較好的環(huán)境中，以通過空氣的對流作用(例如自然對流或利用冷風(fēng)扇的強(qiáng)制對流) 帶走熱量，從而對電子部件進(jìn)行冷卻。下面參照圖2、圖3a和圖北詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖2示出了示例性的熱傳輸裝置20。熱傳輸裝置20包括導(dǎo)熱殼體元件21、導(dǎo)熱板件22和熱連接在它們之間的傳熱元件。該傳熱元件可以是目前廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域中的如圖2所示的熱管23，或者可以是本領(lǐng)域已知的其它傳熱元件例如導(dǎo)熱金屬絲或金屬片。導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件可由任何導(dǎo)熱材料、例如金屬、優(yōu)選由銅或鋁制成。根據(jù)本發(fā)明，重要的是，布置在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間的傳熱元件具有一定的柔性，優(yōu)選能在任何方向上扭曲。因此，當(dāng)導(dǎo)熱殼體元件21已經(jīng)固定在印刷電路板上之后，可根據(jù)需要將導(dǎo)熱板件22組裝到設(shè)備機(jī)殼(未示出)上的任意位置。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的熱傳輸裝置可布置成使得傳熱元件跨裝在設(shè)備機(jī)殼中的另外的電子部件的上方，以用于熱量的長距離傳輸。相應(yīng)地，傳熱元件可根據(jù)需要在導(dǎo)熱殼體元件21與導(dǎo)熱板件22之間布置成任意構(gòu)型，例如螺旋狀、波紋狀、直線狀或任何其它構(gòu)型。圖2示出了傳熱元件的直線狀布置方式，圖3a和圖北分別示出了傳熱元件的螺旋狀和波紋狀布置方式。在使用時(shí)，導(dǎo)熱殼體元件21用于與發(fā)熱的電子部件(未示出)熱連接，該電子部件通常固定在印刷電路板上并與印刷電路板一起布置在設(shè)備機(jī)殼中?？赏ㄟ^各種方式將導(dǎo)熱殼體元件21固定到印刷電路板上。例如，在導(dǎo)熱殼體元件21的底部可設(shè)置有多個(gè)插銷， 通過將這些插銷插入到設(shè)置在印刷電路板上的相應(yīng)的孔中，可以簡單的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱殼體元件21在印刷電路板上的固定。優(yōu)選地在導(dǎo)熱殼體元件21與電子部件之間的空隙中澆注密封硅樹脂，使得密封硅樹脂與導(dǎo)熱殼體元件21和電子部件的各相關(guān)表面緊密密封接觸， 避免存在任何空氣夾層，從而電子部件發(fā)出的熱量能被更充分和有效地傳導(dǎo)至導(dǎo)熱殼體元件21。傳導(dǎo)至導(dǎo)熱殼體元件21的熱量經(jīng)由熱管23被進(jìn)一步傳輸至導(dǎo)熱板件22。該導(dǎo)熱板件22還用作安裝板，以用于將該熱傳輸裝置20組裝到設(shè)備機(jī)殼上。為此，可例如在導(dǎo)熱板件22上開設(shè)有可供螺釘穿過的安裝孔29。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可設(shè)想用于將導(dǎo)熱板件組裝到設(shè)備機(jī)殼的任何其它方式。例如可通過彈扣件或形狀配合連接將導(dǎo)熱板件組裝到設(shè)備機(jī)殼。優(yōu)選地，在導(dǎo)熱殼體元件21與導(dǎo)熱板件22之間設(shè)置有至少兩個(gè)熱管。該熱管23 具有蒸發(fā)端25和冷凝端27。為了促進(jìn)從導(dǎo)熱殼體元件21向熱管23的熱傳輸，有利地使熱管23的蒸發(fā)端25以搭接焊的方式連接到導(dǎo)熱殼體元件21，以增大兩者的接觸表面積。在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，在導(dǎo)熱殼體元件21上設(shè)置有表面凹槽沈，熱管23的蒸發(fā)端25 例如通過滿焊的方式焊接在該表面凹槽沈中。類似地，也可使熱管23的相對的冷凝端27以搭接焊的方式與導(dǎo)熱板件22連接， 例如可在導(dǎo)熱板件22中設(shè)置表面凹槽觀，熱管23的冷凝端27例如通過滿焊的方式焊接在該表面凹槽觀中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在導(dǎo)熱板件上設(shè)置翅片能顯著增強(qiáng)其傳熱效果。在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)熱板件22在其背離設(shè)備機(jī)殼安裝的側(cè)面上沿橫向一體地形成有多個(gè)翅片30，每個(gè)翅片沿豎向延伸。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可設(shè)想翅片在導(dǎo)熱板件22 上的其它布置方式，例如其在導(dǎo)熱板件上沿橫向或傾斜方向延伸都是可行的。有利的是，當(dāng)經(jīng)過安裝孔四時(shí)，翅片30在距離安裝孔一段距離處斷開，從而在導(dǎo)熱板件22上在安裝孔四周圍形成無翅片區(qū)域。這樣，在將導(dǎo)熱板件22組裝到設(shè)備機(jī)殼上時(shí)，安裝孔周圍的無翅片區(qū)域?yàn)榻M裝工具(例如螺絲刀)提供了較大的操作空間，提高了組裝的容易性。另外，可設(shè)想在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼之間涂覆導(dǎo)熱膏，以增強(qiáng)導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼間的熱傳輸。導(dǎo)熱膏可涂覆在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼相接觸的導(dǎo)熱板件的表面上或者涂覆在設(shè)備機(jī)殼的表面上。由于不需要在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼之間布置導(dǎo)熱矽膠片，組裝時(shí)可將導(dǎo)熱板件直接貼合在設(shè)備機(jī)殼上并例如通過螺釘進(jìn)行連接，避免了導(dǎo)熱矽膠片在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼之間的不受控制的滑移導(dǎo)致組裝困難和組裝誤差。當(dāng)然，使用導(dǎo)熱矽膠片也是可行的，并且包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的熱傳輸裝置的散熱性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱裝置的散熱性能。分別針對使用上述裝置的電子部件進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，結(jié)果表明，在使用現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱裝置的情況下，電子部件的最高溫度為110. 6°C，而在使用本發(fā)明的傳熱裝置的情況下，電子部件的最高溫度僅為99. 55°C，比使用現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱裝置的情況下低了 11. 05°C。對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可對本發(fā)明的熱傳輸裝置做出不同的改變和變形。例如，本發(fā)明的傳熱元件除了可選擇成如圖所示具有圓形截面外，還可選擇成本領(lǐng)域已知的其它構(gòu)型，例如具有矩形截面的平板構(gòu)型。其它具體實(shí)施例通過研究說明書以及實(shí)踐可明顯獲得。本說明書和實(shí)施例僅僅是示例性的，本發(fā)明真正的保護(hù)范圍通過所附權(quán)利要求書并按等同原則來確定。附圖標(biāo)記
10導(dǎo)熱裝置
11容納部
12安裝部
13螺釘
14設(shè)備機(jī)殼
15導(dǎo)熱矽膠片
16印刷電路板
20熱傳輸裝置
21導(dǎo)熱殼體元件
22導(dǎo)熱板件
23熱管
25熱管的蒸發(fā)端
26表面凹槽
27熱管的冷凝端
28表面凹槽
29安裝孔30 翅片
權(quán)利要求
1.一種熱傳輸裝置，該熱傳輸裝置用于熱連接至少一個(gè)電子部件和設(shè)備機(jī)殼，以便將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼，該熱傳輸裝置包括用于與電子部件熱連接的至少一個(gè)導(dǎo)熱殼體元件；用于與設(shè)備機(jī)殼熱連接的導(dǎo)熱板件；和熱連接在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間的至少兩個(gè)柔性的傳熱元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述傳熱元件是熱管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述電子部件固定在印刷電路板上，該印刷電路板容納在設(shè)備機(jī)殼中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述傳熱元件在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間布置成螺旋狀、波紋狀或直線狀的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱殼體元件與所述電子部件之間澆注有密封硅樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述傳熱元件與導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件的至少其中之一通過搭接焊的方式熱連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件的至少其中之一具有表面凹槽，傳熱元件的相應(yīng)的端部通過滿焊的方式焊接在所述表面凹槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱板件具有多個(gè)翅片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件由銅或鋁制成。
10.一種設(shè)備組件，該設(shè)備組件包括設(shè)備機(jī)殼、至少一個(gè)電子部件和熱連接在設(shè)備機(jī)殼與電子部件之間的根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的熱傳輸裝置。
11.制造熱傳輸裝置的方法，該熱傳輸裝置用于熱連接在至少一個(gè)電子部件與設(shè)備機(jī)殼之間，以便將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼，該方法包括提供至少一個(gè)導(dǎo)熱殼體元件、至少兩個(gè)柔性的傳熱元件和一導(dǎo)熱板件；以及將傳熱元件熱連接在導(dǎo)熱殼體元件和導(dǎo)熱板件之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括在導(dǎo)熱板件與設(shè)備機(jī)殼之間涂覆導(dǎo)熱膏或者設(shè)置導(dǎo)熱矽膠片的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于將電子部件發(fā)出的熱量傳輸至設(shè)備機(jī)殼的熱傳輸裝置，包括用于與電子部件熱連接的至少一個(gè)導(dǎo)熱殼體元件；用于與設(shè)備機(jī)殼熱連接的導(dǎo)熱板件；和熱連接在導(dǎo)熱殼體元件與導(dǎo)熱板件之間的至少兩個(gè)柔性的傳熱元件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的熱傳輸裝置能容易地被組裝到設(shè)備機(jī)殼上，并且具有占用空間小、布置靈活、適于長距離的熱傳輸且熱傳輸效率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供了該熱傳輸裝置的制造和組裝方法，以及帶有該熱傳輸裝置的設(shè)備組件。
文檔編號H05K7/20GK102573397SQ20101060841
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李建鋒, 駱曉東 申請人:山特電子(深圳)有限公司