用于接線盒印刷電路板的散熱裝置制造方法
【專利摘要】本公開提供一種用于接線盒印刷電路板(PCB)的散熱/放熱裝置,其允許新一代智能接線盒PCB被制成雙層結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)使散熱效果最大化。換言之,本發(fā)明提供用于接線盒PCB的散熱裝置,其中其上安裝有IPS半導體裝置的PCB通過折疊而被安裝成雙層結(jié)構(gòu),以便PCB能夠容易地安置在車輛的小空間內(nèi),并且形成用于有效散熱的吸熱和散熱路徑,其中熱量由被安裝成雙層結(jié)構(gòu)的PCB產(chǎn)生。
【專利說明】用于接線盒印刷電路板的散熱裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及接線盒印刷電路板(PCB)的散熱裝置。更具體地,本發(fā)明涉及用于接線盒PCB的散熱裝置,其使得新一代智能接線盒PCB可被制成使散熱最大化的雙層結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002]眾所周知,車輛接線盒主要是為需要電的電氣和電子設備供應和分配電,同時接線盒還收容和保護其中所安裝的接線和裝置(例如,保險絲、繼電器等等),以及通過快速散熱維持工作效率。
[0003]當接線盒的繼電器、保險絲等受損時,必須更換受損部件。為了解決因頻繁更換所造成的問題,以及進一步診斷各個裝置部件的故障,已研制出新一代智能接線盒,其通過使用智能功率開關(IPS)半導體裝置更換繼電器、保險絲等等而能夠半永久性地使用。
[0004]新一代智能接線盒不僅執(zhí)行供電和配電,而且還執(zhí)行對于各個裝置部件的故障診斷功能,因此,需要采用大面積印刷電路板(PCB),其中在最優(yōu)布置中在該印刷電路板(PCB)上可安裝有高強度電流(HC)用的IPS半導體裝置。然而,因為難于在車輛內(nèi)有限的小空間中安裝大面積PCB,所以該新一代智能接線盒具有顯著的局限性。而且,如圖7所示,其上安裝有IPS半導體裝置的大面積PCB 60散熱(即,冷卻)用的傳統(tǒng)技術方法通常采用鋁制殼62,PCB 60座接在鋁制殼62上。遺憾的是,當在工作過程中裝置產(chǎn)生高溫時,具有此種構(gòu)造的IPS半導體裝置的散熱效果(即,冷卻能力)降低。
[0005]也就是,傳統(tǒng)的鋁制殼通過座接大面積PCB而提供保護,同時還通過將大面積PCB的IPS半導體裝置所產(chǎn)生的熱散布或排放至外部而執(zhí)行散熱和冷卻功能。遺憾的是,高強度電流的IPS半導體裝置產(chǎn)生的熱是非常高的,以至于具有簡單結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)技術鋁制殼無法有效地將在IPS半導體裝置工作過程中所產(chǎn)生的高溫度的熱散布或排放出去。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明致力于解決上述與傳統(tǒng)技術有關的問題,并且提供用于接線盒PCB的散熱裝置,其中,其上安裝有IPS半導體裝置的PCB通過折疊被安裝成雙層結(jié)構(gòu),以便PCB能夠容易地在車輛有限的小空間內(nèi)安裝,并且形成用于將安裝成雙層結(jié)構(gòu)的PCB所產(chǎn)生的熱有效地散發(fā)出去的吸熱和散熱路徑。
[0007]一方面,本發(fā)明提供用于接線盒PCB的散熱裝置,該散熱裝置包括:散熱和保護金屬殼,其上安裝有下部PCB ;吸熱和散熱金屬板,其沉積于下部PCB之上以便傳熱;上部PCB,其可被折疊從而與下部PCB導電,該上部PCB安裝在吸熱和散熱金屬板上;以及吸熱和散熱裝置,其設置在吸熱和散熱板的四邊側(cè)板和底板上從而自下部PCB吸熱和散熱。
[0008]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的吸熱和散熱裝置的結(jié)構(gòu)為,吸熱和散熱金屬板的底板上形成有多個上/下槽、左/右槽、以及斜槽,與下部PCB接觸以便傳熱的傳熱凸部插入到各個槽中從而在不同的期望位置之間可以移動。一個或多個傳熱凸部可以與任意特定的槽相關聯(lián)。[0009]優(yōu)選地,緊固螺旋槽可形成于傳熱凸部的上表面,可對緊固螺旋槽施用墊片從而允許緊固螺釘插入到緊固螺旋槽中并與之嚙合。于是墊片可嚙合金屬板底板的上表面。
[0010]更具體地,滑動突出端可以沿著內(nèi)壁的下部周邊與內(nèi)壁整體形成。傳熱凸部的外徑表面可包含滑動凹槽,滑動突出端插入到該滑動凹槽中。
[0011]另外,沿著金屬板的一個或多個側(cè)邊可形成有多個散熱肋。在優(yōu)選實施方式中,多個散熱肋可以以相同間隔自金屬板的一個或多個側(cè)邊突出。
[0012]此外,裝配端可以進一步與金屬板的一個或多個角部位置整體形成,其中裝配端具有裝配孔用于與散熱和保護金屬殼連接。
[0013]優(yōu)選地,為了提高傳熱效果,可以向與下部PCB接觸的傳熱凸部的下部涂覆導熱月旨(thermal grease)。
[0014]下文中將討論本發(fā)明的其他方面和優(yōu)選實施方式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]現(xiàn)在將參考附圖圖示的本發(fā)明的示例性實施方式來詳細地描述本發(fā)明的上述和其它特征,下文給出的這些實施方式僅僅用于示例說明,因此不是對本發(fā)明的限制,其中:
[0016]圖1和圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于接線盒PCB的散熱裝置的透視圖;
[0017]圖3是示出如下狀態(tài)的主體放大的透視圖,其中根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的接線盒PCB散熱裝置的傳熱凸部被緊密地裝配在下部PCB上;
[0018]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的接線盒PCB散熱裝置的裝配后外觀的透視圖;
[0019]圖5是描繪根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的接線盒PCB散熱裝置的熱量散布流的側(cè)視圖;
[0020]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明安裝在散熱裝置上的接線盒PCB包括可折疊的上部和下部PCB的示意性橫截面視圖;且
[0021]圖7示出裝配至鋁制殼的傳統(tǒng)技術接線盒PCB的透視圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]10:散熱和保護金屬殼
[0024]12:下部印刷電路板(PCB )
[0025]20:吸熱和散熱金屬板
[0026]22:上部 PCB
[0027]24:側(cè)板
[0028]26:底板
[0029]30:吸熱和散熱裝置
[0030]32:上 / 下槽
[0031]34:左 / 右槽
[0032]36:斜槽
[0033]38:傳熱凸部
[0034]40:緊固螺釘[0035]42:墊片
[0036]46:滑動關出立而
[0037]48:滑動凹槽
[0038]50:散熱肋
[0039]52:裝配孔
[0040]54:裝配端
[0041]56:導熱脂
[0042]58:導電金屬膜
[0043]60:絕緣膜
[0044]應當理解,所附的附圖并非必然是按比例的,而只是呈現(xiàn)說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的一定程度的簡化表示。本文公開的本發(fā)明的具體設計特征,包括,例如,具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環(huán)境。
[0045]在附圖中,附圖標記在附圖的幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0046]下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述,以便本領域的普通技術人員能夠容易地實施本發(fā)明。盡管將結(jié)合示例性實施方式描述本發(fā)明,但應當理解,本說明書無意于將本發(fā)明局限于這些示例性實施方式。相反,本發(fā)明不僅要涵蓋這些示例性實施方式,還要涵蓋由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代形式、修改、等效形式和其它實施方式。
[0047]應理解,本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括通常的機動車,例如,包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車,包括各種船只和船舶的水運工具,飛行器等等,并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如,來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的,混合動力車是具有兩種或更多種動力源的車輛,例如,具有汽油動力和電動力的車輛。
[0048]除非具體說明或從上下文顯而易見,否則將本文所用的術語“約”理解為在本領域的正常容許范圍內(nèi),例如在均值的2個標準偏差內(nèi)。“約”可以理解為在所述數(shù)值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05% 或 0.01% 內(nèi)。除非另外從上下文清楚得到,本文提供的所有數(shù)值都由術語“約”所修飾。
[0049]本發(fā)明專注于將用于新一代智能接線盒的印刷電路板(PCB)即大面積PCB安裝成可折疊結(jié)構(gòu),以及通過使用吸熱和散熱板使散熱效果最大化,其中在大面積PCB上安裝有高強度電流的IPS半導體裝置等等。
[0050]例如,如圖1至圖4所示,除了可由鋁材料制成的其上安裝有下部PCB 12的散熱和保護金屬殼10之外,還可設置可由鋁材料形成的其上安裝有上部PCB 22的吸熱和散熱板20。
[0051]散熱和保護金屬殼10可具有下部PCB 12座接和裝配于其上,從而保護下部PCB12,并將下部PCB 12中的熱散布/排放到外部。然而,如果產(chǎn)生高溫熱量的半導體裝置例如IPS裝置安裝在下部PCB 12上,則需要通過將吸熱和散熱金屬板20疊層和裝配在散熱和保護金屬殼10以及下部PCB 12之上,以使散熱(即冷卻)性能最大。例如,可讓上部PCB22座接和裝配于吸熱和散熱金屬板20之上,從而吸收和排放下部PCB 12中的熱。下部PCB12和上部PCB 22可被折疊以在其間導電,并且可分別安裝在散熱和保護金屬殼10以及吸熱和散熱金屬板20之上。例如,如圖6所示,折疊部分可以是包含柔性材料的絕緣膜60,其中導電金屬圖案(pattern) (58,例如銅箔)被圖案化以便可自由折疊。
[0052]在此將參照圖1至圖3更加詳細地描述吸熱和散熱金屬板20的示例性結(jié)構(gòu)。
[0053]吸熱和散熱金屬板20可被制造成具有比散熱和保護金屬殼10小的面積,其四邊側(cè)板24和底板26被模制成一體。用于從下部PCB 12吸熱并將熱散布到外部的吸熱和散熱裝置30可形成于吸熱和散熱金屬板20的四邊側(cè)板24和底板26上。
[0054]更具體地,作為吸熱和散熱裝置的一個示例性構(gòu)造,可形成穿過吸熱和散熱金屬板20的底板26的多個孔(hole),并且可形成自由地穿透孔間表面的上/下槽32、左/右槽34、和/或斜槽36。與下部PCB 12接觸以便對下部PCB 12傳熱的傳熱凸部38可插入和嚙合到各個槽32、34、以及36中,以便在位置之間移動。
[0055]如圖3所示,例如,在形成于底板26上的各個槽32、34、和36的內(nèi)壁上可以是滑動突出端46,其沿著內(nèi)壁的縱向與內(nèi)壁整體形成。傳熱凸部38的外徑表面上可以形成有滑動凹槽48,以便滑動突出端46以滑動接觸的方式插入滑動凹槽48中,從而可以夾持傳熱凸部38并使其沿著各個槽32、34、和36被移動至期望位置。
[0056]例如,為了在傳熱凸部38移動至期望位置,優(yōu)選鄰近于IPS半導體裝置的位置時固定傳熱凸部38,其中IPS半導體裝置自附裝在下部PCB 12上的半導體裝置產(chǎn)生高度熱,傳熱凸部38的上表面可形成有緊固螺旋槽,這樣可將墊片42應用至緊固螺旋槽,從而允許緊固螺釘40插入到緊固螺旋槽中并與之嚙合。
[0057]更具體地,在傳熱凸部38移動到鄰近于IPS半導體裝置的位置之后,可將緊固螺釘40插入到傳熱凸部38的緊固螺旋槽中然后緊固,以便傳熱凸部38的下端(底部)表面牢固地接觸下部PCB 12的表面。
[0058]在示例性實施方式中,可在與下部PCB 12接觸的傳熱凸部38的下部上涂覆導熱脂56,以便使熱量從下部PCB 12傳至傳熱凸部38。
[0059]如圖1所示,在本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式中,裝配端54可進一步與吸熱和散熱金屬板20四邊側(cè)板24的各個角部位置整體形成,其中裝配端54具有裝配孔52,用于與散熱和保護金屬殼10連接。因此,通過將金屬螺栓嚙合至裝配端54的裝配孔52中,可由相同金屬材料形成的吸熱和散熱金屬板20與散熱和保護金屬殼10彼此接觸以便相互傳熱。
[0060]此外,為了將從下部PCB 12通過傳熱凸部38傳遞的熱以及來自上部PCB 22的熱散布到外部,可以形成多個散熱肋50,其以相同間隔從吸熱和散熱金屬板20的四邊側(cè)板24的外表面突出。優(yōu)選地,為了使多個散熱肋50與空氣之間的接觸面積達到最大,散熱肋50取向為跨越四邊側(cè)板24的高度(B卩,垂直于下部PCB 12),并且散熱肋50在四邊側(cè)板24的外表面上密集地布置,寬度為2mm且厚度為1.6mm。
[0061]參考圖4和圖5,將對根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的上述結(jié)構(gòu)的接線盒PCB散熱裝置的熱吸收和散熱流進行描述。
[0062]首先,對于新一代智能接線盒,包括用于高強度電流的IPS半導體裝置的下部PCB12可座接和裝配在散熱和保護金屬殼10上,之后可將金屬螺栓嚙合至吸熱和散熱金屬板20的裝配端54的裝配孔52中,以便使吸熱和散熱金屬板20與散熱和保護金屬殼10以相互傳熱的方式彼此接觸。
[0063]接著,在將上部PCB 22座接和裝配到吸熱和散熱金屬板20上之前,傳熱凸部38可沿著形成于吸熱和散熱金屬板20的底板26之上的上/下槽32、左/右槽34、和/或斜槽36移動至期望位置。換言之,在傳熱凸部38移動至鄰近于IPS半導體裝置的位置之后,其中IPS半導體裝置自附裝至下部PCB 12的半導體裝置產(chǎn)生高度熱,可將緊固螺釘40插入到傳熱凸部38的緊固螺旋槽中然后將其緊固,同時,可對與下部PCB 12接觸的傳熱凸部38的下部涂覆導熱脂56,從而有助于熱量從下部PCB 12朝著傳熱凸部38傳遞。然后,可將上部PCB 22按下部PCB 12折疊,從而座接和裝配至吸熱和散熱金屬板20上。
[0064]因此,盡管附裝到下部PCB 12的IPS半導體裝置等所產(chǎn)生的熱量可以通過散熱和保護金屬殼10而部分散布,但大部分熱可通過鄰近于IPS半導體裝置的傳熱凸部38而快速地傳遞到吸熱和散熱金屬板20并散布到外部,特別是通過散熱肋50排放到外部,其中散熱肋50形成于吸熱和散熱金屬板20的四邊側(cè)板24的外表面上。
[0065]這樣,接線盒能夠適當?shù)夭贾煤桶惭b在車輛有限的小空間內(nèi),并且傳熱凸部38可沿著形成于吸熱和散熱金屬板20的底板26上的各個槽32、34和36被移動至鄰近于產(chǎn)生高溫熱量的IPS半導體裝置的位置,以引起快速散熱,從而提供能夠防止接線盒熱關斷的新一代智能接線盒。
[0066]因此,本發(fā)明提供以下效果。
[0067]根據(jù)本發(fā)明,當其上安裝有IPS半導體裝置的PCB被應用到車輛接線盒時,其上安裝有IPS半導體裝置的大面積PCB可被安裝成雙層結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包括上部和下部可折疊PCB,從而能夠容易地在小空間內(nèi)安置PCB,通常車輛上有這樣的小空間。
[0068]具體地,通過將其上安裝有上部PCB的吸熱和散熱金屬板沉積和裝配至其上安裝有下部PCB的散熱和保護金屬殼上,由雙層結(jié)構(gòu)PCB的IPS半導體裝置所產(chǎn)生的高溫熱量可以通過其上安裝有上部PCB的吸熱和散熱金屬板以及通過散熱和保護金屬殼而有效地散布/排放,從而使散熱(即,冷卻)效果最大化。
[0069]另外,傳熱凸部可以可移動地安裝在吸熱和散熱金屬板上,以便傳熱凸部可被移動至鄰近于IPS半導體裝置的位置,從而快速地將熱量從IPS半導體裝置中散布至外部,其中IPS半導體裝置在PCB的整個區(qū)域產(chǎn)生高溫熱量。
[0070]因此,可提供新一代智能接線盒,其可以適當?shù)匕惭b在車輛的有限的小空間內(nèi),并且可以在由于車輛運轉(zhuǎn)(例如,電氣/電子負載)而導致電子裝置例如IPS裝置的溫度急劇增加時通過快速散熱而防止熱關斷。
[0071]盡管已詳細地描述了本發(fā)明的示例性實施方式,但是本發(fā)明并不局限于上述實施方式,而且本領域的技術人員應當理解,使用所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明基本構(gòu)思的各種改變和改進同樣也包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于接線盒印刷電路板(PCB)的散熱裝置,包括: 金屬殼; 下部PCB,其安裝在所述金屬殼上; 金屬板,其安裝在所述下部PCB上并被配置為傳熱;以及 上部PCB,其被配置為與所述下部PCB導電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其中所述金屬板包括四個側(cè)邊以及底板,所述底板包括多個槽,其各自被配置為容納一個或多個傳熱凸部,所述傳熱凸部與所述下部PCB接觸以便傳熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中所述多個槽包括滑動突出端,其與各個所述槽的內(nèi)壁的下部周邊整體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱裝置,其中所述一個或多個傳熱凸部包括滑動凹槽,其被配置為與各個所述槽的滑動突出端相配。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中在各個所述傳熱凸部的上表面上形成有緊固螺旋槽,并且對所述緊固螺旋槽應用墊片從而讓緊固螺釘插入到所述緊固螺旋槽中并與其口四合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱裝置,其中所述墊片與所述底板的上表面接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中在所述金屬板的四個側(cè)邊中的一個或多個上形成有多個散熱肋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱裝置,其中所述多個散熱肋沿著所述金屬板的各個側(cè)邊以相同的間隔隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱裝置,其中所述多個散熱肋為大約2mm寬和大約1.6mm厚。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱裝置,其中所述多個散熱肋取向為跨越所述金屬板的各個側(cè)邊的高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其中所述金屬板還包括一個或多個裝配孔,用于將所述金屬板與所述金屬殼連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱裝置,其中所述一個或多個裝配孔位于所述金屬板的一個或多個相應的角部。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中在所述一個或多個傳熱凸部的下端涂覆導熱脂,以改進所述下部PCB與所述一個或多個傳熱凸部之間的傳熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中所述金屬板還包括一個或多個裝配夾,用以安裝所述上部PCB。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱裝置,其中所述多個散熱肋中的一個或多個可以比所述金屬板的一個或多個側(cè)邊的高度長。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱裝置,其中所述一個或多個傳熱凸部在所述多個槽內(nèi)可移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的散熱裝置,其中所述一個或多個傳熱凸部位于所述多個槽內(nèi),從而靠近位于所述下部PCB上的一個或多個發(fā)熱源。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其中所述上部PCB包括絕緣膜和金屬圖案。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其中所述上部PCB被折疊。
【文檔編號】H05K7/20GK103533808SQ201210478755
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】李英宗, 姜秉官, 李種猿 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社, 裕羅有限公司