自然散熱設備及提高設備散熱能力的方法

2023-05-08 17:23:51

專利名稱：自然散熱設備及提高設備散熱能力的方法
技術領域：
本發明涉及自然散熱設備技術，具體涉及一種自然散熱設備及提高設備散熱能力
的方法。
背景技術：
自然散熱產品通常採用ID/MD (Industry Design/Machine Design,工業設計/結構設計)，並需要與PCB (Printed Circuit Board,印刷電路板)、屏蔽盒相配合。
如圖1所示，是現有的一些自然散熱產品熱流密度的橫向對比示意圖。
由圖1可見，1U(U為英制高度單位)盒式插框設備、無線網關、UMTS/CDMA(Universal Mobile Telecommunications System/Code DivisionMultiple Access,通用移動通信系統/碼分多址)手機、USB Modem(數據機)，USB STICK數據卡的熱流密度驚人地增加，尤其是USB STICK數據卡，在最大發射功率下(P。ut = PMX)可以達到200W/L。後續的HSPA+/LTE (Highspeed Downlink Packet Access+/Long Term Evolution,高速下行分組接入/長期演進)系統中，熱流密度將繼續攀升，超過250W/L。因此，如何進行熱設計成為行業挑戰和難題。 為了保證產品的表面平均換熱係數為定值，在產品體積一定的情況下，通常的做法是在產品上開孔，加大對流換熱能力。 但是，自然對流的啟動需要一定的條件，即判斷對流是否發生的瑞利數Ra(在自然對流傳熱中傳熱係數關聯的無量綱參數)需要超過一定的門限值Ra 才能產生自然對流，起到對流換熱的作用。對小體積類產品，單板、結構件間隙通常不超過2mm，在這種情況下，無法達到自然對流啟動條件，因而也就無法達到對流換熱的效果。

發明內容
本發明實施例提供一種自然散熱設備及提高設備散熱能力的方法，以使自然散熱
產品具有較強的自然散熱能力，提高產品性能。 為此，本發明實施例提供如下技術方案 —種自然散熱設備，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，所述屏蔽盒和外殼開設有孔，所述屏蔽盒和外殼的開孔與所述高溫器件或發熱體相對。 —種提高設備散熱能力的方法，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，所述方法包括將所述高溫器件或發熱體產生的紅外熱輻射通過設於所述屏蔽盒和外殼上、並與所述高溫器件或發熱體相對的開孔散出。 本發明實施例提供的自然散熱設備及提高設備散熱能力的方法，針對自然散熱產品的結構設計，充分利用高溫發熱器件的強紅外熱輻射能力，通過在其高溫器件或發熱體
3對應的結構件上設置開孔，從而可以在同等體積和散熱面積下，有效提高設備的自然散熱能力，降低設備的表面溫升。


圖1是現有的自然散熱產品熱流密度的橫向對比示意 圖2是本發明實施例自然散熱設備的一種結構示意 圖3是本發明實施例自然散熱設備的另一種結構示意圖。
具體實施例方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明實施例的方案，下面結合附圖和實施方式對本發明實施例作進一步的詳細說明。 本發明實施例自然散熱設備及提高設備散熱能力的方法，對於自然散熱設備，通
過在其高溫器件或發熱體對應的結構件上設置開孔，從而可以在同等體積和散熱面積下，
有效提高設備的自然散熱能力，降低設備的表面溫升。 如圖2所示，是本發明實施例自然散熱設備的一種結構示意圖。 在該實施例中，所述設備包括外殼30、PCB板10和位於PCB板10上的高溫器件
或發熱體11、12、13、14，在高溫器件或發熱體11外圍設置有屏蔽盒21，在高溫器件或發熱
體13外圍設置有屏蔽盒22，外殼30圍設屏蔽盒21、屏蔽盒22、 PCB板10以及高溫器件或
發熱體11、12、13、14，其中，屏蔽盒21和外殼30分別開設有孔24和34，該屏蔽盒21和外
殼30開設的孔24、34與高溫器件或發熱體11相對。屏蔽盒22和外殼30分別開設有孔23
和33，該屏蔽盒22和外殼30開設的孔23、33與高溫器件或發熱體13相對。優選地，開孔
率大於等於30%，所述開孔率是指孔的面積與孔所在的屏蔽盒或外殼的面積的比值。 由上可以看出，本發明實施例自然散熱設備，充分利用高溫器件或發熱器件的強
紅外熱輻射能力，通過在其高溫器件或發熱體外圍設置的屏蔽盒以及外殼上開設一定範圍
內孔，並保證一定的開孔率，從而可以降低紅外熱輻射熱阻，避免和降低常見設計中的溫室
效應，提高直接熱輻射能力，降低設備表面溫度。 更進一步，屏蔽盒22和外殼30開孔的範圍在所述高溫器件或發熱體垂直於所述屏蔽盒22或外殼30的投影並沿投影四周向外擴展的預定範圍之內。同樣，屏蔽盒21和外殼30開孔的範圍在所述高溫器件或發熱體垂直於所述屏蔽盒22或外殼30的投影並沿投影四周向外擴展的預定範圍之內。這樣，開孔範圍延伸到沿投影四周向外擴展，這樣可以更好的降低高溫器件或發熱體的表面溫升。 其中，所述預定範圍之內可以根據高溫器件或發熱體的發熱量確定。本發明實施例中並不對此作具體限定。 更進一步，為了更好的降低高溫器件或發熱體的表面溫升，開孔率可以為50%以上。 由於高溫器件或發熱體的電磁兼容或射頻能力不同，使其工作時的發熱量也會有所不同，因此，在設置開孔時，可以使開孔的孔徑與所述高溫器件或發熱體所需的電磁兼容或射頻需求相適應，以便對不同的高溫器件或發熱體散熱，達到最佳的散熱效果。比如，可以使開孔略大於所述高溫器件或發熱體的投影面積。
其中，對於外圍設有屏蔽盒的高溫器件或發熱體，為了保證屏蔽盒的屏蔽效果，還
可以在所述屏蔽盒上開設多個較小的孔，具體開孔的數量可根據結構件的形狀、大小，以及
高溫器件或發熱體的電磁兼容或射頻能力來設定，如圖2屏蔽盒21、22所示。 總之，本發明實施例自然散熱設備，充分利用高溫器件或發熱器件的強紅外熱輻
射能力，通過在其高溫器件或發熱體外圍設置的屏蔽盒以及外殼上開設一定範圍內孔，並
保證一定的開孔率，從而可以降低紅外熱輻射熱阻，避免和降低常見設計中的溫室效應，提
高直接熱輻射能力，降低設備表面溫度。 如圖3所示，是本發明實施例自然散熱設備的另一種結構示意圖。
與圖2所示實施例相比，在該實施例中，所述設備還包括與高溫器件或發熱體12相接的高導熱部件41，以及與高溫器件或發熱體14相接的高導熱部件42。其中，高導熱部件41用於將所述高溫器件或發熱體12產生的熱量引到對應該高溫器件或發熱體12的開孔之外，以進行自由熱輻射或減少遮擋，高導熱部件42用於將所述高溫器件或發熱體14產生的熱量引到外殼30的一個開孔處，以進行紅外熱輻射換熱。 其中，該外殼30的開孔可以是對應該高溫器件或發熱體14的一個開孔，也可以是
對應其他高溫器件或發熱體的一個開孔或任意設置的一個開孔。 所述高導熱部件可以是管狀、片狀等。 在本發明實施例中，通過設置高導熱部件引出高溫器件或發熱體產生的熱量，使其能夠進行自由熱輻射，進一步強化了設備的熱輻射能力，可以有效地降低設備表面溫度。
在上述本發明各實施例中，為了進一步提高熱輻射能力，還可以對所述金屬屏蔽盒的內表面和/或外表面進行一定的工藝處理，比如陽極氧化處理，以提高其表面黑度和對外熱輻射能力。 同樣，對於所述設備中的高溫器件或發熱體，也可以對其做同樣的處理。 除此之外，在結構設計時，可以將所述高溫器件或發熱體及其外圍的屏蔽盒，與外
殼設置有l-2mm的間隙，以避免引起設備表面局部高溫。 實驗證明，本發明實施例提供的自然散熱設備，在同等體積和發熱量下，可以降低器件溫度> 5°C，降低設備表面溫度> 3°C。 當然，本發明實施例自然散熱設備，並不僅限於上述這兩種結構，根據實際應用需要，可以有不同的結構變形。 相應地，本發明實施例還提供一種提高設備散熱能力的方法，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，所述方法包括將所述高溫器件或發熱體產生的紅外熱輻射通過設於所述屏蔽盒和外殼上、並與所述高溫器件或發熱體相對的開孔散出。 優選地，所述屏蔽盒和/或外殼上的開孔率大於等於30%。
優選地，所述方法還包括 根據所述高溫器件或發熱體所需的電磁兼容或射頻需求，設置所述開孔的孔徑。
優選地，所述方法還包括 通過高導熱部件將所述高溫器件或發熱體產生的熱量導致所述開孔處，以進行紅外熱輻射換熱，或者導致所述開孔之外，以進行自由熱輻射或減少遮擋。
在本發明實施例中，所述結構件包括金屬屏蔽盒和/或結構外殼； 所述金屬屏蔽盒的內表面和/或外表面是經過陽極氧化處理的，以提高所述內表
面和/或外表面的黑度和對外熱輻射能力。 需要說明的是，上述降低紅外熱輻射的各種手段對屏蔽盒、結構件的材料處理、開孔、高溫引導等可以獨立或綜合採用，從而可以降低紅外熱輻射熱阻，避免和降低常見設計中的溫室效應，提高直接熱輻射能力，有效降低設備表面溫升。 以上對本發明實施例進行了詳細介紹，本文中應用了具體實施方式
對本發明進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及設備；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
一種自然散熱設備，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，其特徵在於所述屏蔽盒和外殼開設有孔，所述屏蔽盒和外殼的開孔與所述高溫器件或發熱體相對。
2. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述屏蔽盒和外殼開孔的範圍在所述高溫器件或發熱體垂直於所述屏蔽盒或外殼的投影並沿投影，四周向外擴展的預定範圍之內。
3. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述屏蔽盒和/或外殼上的開孔率大於等於30%。
4. 根據權利要求1所述的自然散熱設備，其特徵在於，所述開孔的孔徑與所述高溫器件或發熱體所需的電磁兼容或射頻需求相適應。
5. 根據權利要求1至3任一項所述的自然散熱設備，其特徵在於，還包括與所述高溫器件或發熱體相接的高導熱部件，用於將所述高溫器件或發熱體產生的熱量引導到所述外殼的開孔處，或者引導到所述外殼的開孔之外。
6. 根據權利要求1至3任一項所述的自然散熱設備，其特徵在於，所述金屬屏蔽盒的內表面和/或外表面是經過陽極氧化處理的。
7. 根據權利要求1至3任一項所述的自然散熱設備，其特徵在於，所述高溫器件或發熱體外表面是經過陽極氧化處理的。
8. —種提高設備散熱能力的方法，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，其特徵在於，所述方法包括將所述高溫器件或發熱體產生的紅外熱輻射通過設於所述屏蔽盒和外殼上、並與所述高溫器件或發熱體相對的開孔散出。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述屏蔽盒和/或外殼上的開孔率大於等於30% 。
10. 根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括通過高導熱部件將所述高溫器件或發熱體產生的熱量引導到所述外殼的開孔處，以進行紅外熱輻射換熱；或者通過高導熱部件將所述高溫器件或發熱體產生的熱量引導到所述外殼的開孔之外，以進行自由熱輻射或減少遮擋。
全文摘要
本發明涉及自然散熱設備技術領域，公開了一種自然散熱設備，所述設備包括外殼、PCB板、設於PCB板的高溫器件或發熱體，所述高溫器件或發熱體外圍設置有屏蔽盒，所述外殼圍設所述屏蔽盒、PCB板和高溫器件或發熱體，所述屏蔽盒和外殼開設有孔，所述屏蔽盒和外殼的開孔與所述高溫器件或發熱體相對。本發明還公開了一種提高設備散熱能力的方法。利用本發明，可以使自然散熱產品具有較強的自然散熱能力，提高產品性能。
文檔編號H05K7/20GK101707859SQ20091022268
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者靳林芳 申請人:深圳華為通信技術有限公司