具有散熱結構的電子設備的製作方法
2023-12-02 16:22:56
具有散熱結構的電子設備的製作方法
【專利摘要】公開一種具有散熱結構的電子設備（100）。電子設備（100）包括：電路板（110）；以及熱傳導板（132；142），被布置用於面向電路板（110）。電子設備（100）基本上僅在與熱傳導板（132；142）平行的方向上耗散電路板（110）生成的熱。電子設備（100）具體適合於如下應用，其中電子設備（100）將堆疊於另一電子設備上並且無需任何強制對流布置、比如風扇。
【專利說明】具有散熱結構的電子設備
【技術領域】
[0001 ] 本發明主要地涉及散熱技術，並且更具體地涉及一種具有散熱結構的電子設備。【背景技術】
[0002]通常，電子設備包括將在操作期間生成熱的許多電子部件。因此，需要在電子設備中採取散熱措施以釋放這些電子部件生成的熱。散熱措施通常可以劃分成兩個類型、即自然對流和強制對流。一般而言，自然對流由於它的高可靠性、低成本、無噪聲等優點而在例如電信領域中是比強制對流更優選的選項。
[0003]圖1示意地圖示電子設備、具體為電信設備的常規自然對流散熱結構。如圖1中所示，電信設備包括罩，在該罩中至少容納至少一個電路板。電路板具有在其上布置的各種部件，這些部件將在它們的操作期間生成熱量。為了耗散從那些部件生成的熱，在設備中使用自然對流散熱措施。在這樣的設備中，將首先主要通過空氣對流向罩傳遞(具體為其頂側和低側)、然後經由罩向環境散熱。罩也可以例如如圖所示在兩個相反側具有多個通風口以提高熱傳遞。然而對於這一結構，主要通過空氣傳遞熱，因此在從那些部件到罩的熱傳遞中有大的熱阻。因此，這樣的對流散熱結構僅適合於具有低功率消耗的設備。在其中設備將由於高功率消耗而生成大量熱的一些應用中，對流散熱結構不能提供高效散熱。
[0004]在標題為 「Telecommunication device including a housing having improvedheat conductivity」的歐洲專利申請公開EP1284592中，公開如圖2中所示另一自然對流散熱結構。如在這一幅圖中所示，結構包括殼10，該殼具有提高的熱傳導率和熱輻射。殼10包括內壁16、外壁15和在它們之間形成的並且用於接收製冷劑19的空心空間17。殼10接收多個單元23，每個單元在其上裝配多個集成電路或者內部電路24。為了高效熱傳導，熱傳導片25設置於每個集成電路24與殼10的內壁16的內表面之間。從電路向內壁傳導的熱將被製冷劑19吸收且循環製冷劑19，而且熱被導向外壁15，並且最終從殼10的外壁15的外表面向環境散熱。因此,在這一所不結構中，大量減少從內部電路24到殼10的外壁15的熱阻，因此提聞設備的散熱。
[0005]根據現有技術的以上描述，清楚的是這兩種對流散熱結構將首先向罩的頂和底表面傳遞部件生成的熱或者至少大部分熱、然後從這些表面向環境散熱。也就是說，罩的頂和底表面在散熱中發揮很重要作用。
[0006]然而可能在實際應用中遇到一些問題。作為示例，在用於電子設備、比如電信設備的一些具體應用中，為了節省空間以及其它目的，將通常需要在彼此上面堆疊若干設備以在機櫃中裝配。在這樣的情況下，設備的頂表面通常被另一設備的底表面覆蓋，並且設備的底部通常將覆蓋又一設備的頂表面，這造成設備的頂和底表面的散熱效率顯著減少。因而這些設備的散熱將大量變得更差。
【發明內容】
[0007]鑑於在現有自然對流散熱結構中的前述問題，需要一種用於電子設備的改進結構。因而，本發明的目的是提供一種迴避或者至少減輕以上問題中的至少部分問題的、具有散熱結構的電子設備。
[0008]在一個方面中，提供一種具有散熱結構的電子設備，該電子設備包括電路板和熱傳導板。熱傳導板可以被布置用於面向電路板並且基本上僅在與熱傳導板平行的方向上耗散電路板生成的熱。具有這樣的熱傳導板，電子設備將適合於其中若干電子設備堆疊於彼此上面的應用。
[0009]在本發明的實施例中，將首先向熱傳導板傳遞、然後基本上僅在與熱傳導板平行的方向上向外部環境耗散從潛在熱點生成的熱。因此，如在本發明中提供的電子設備特別適合於其中需要在彼此上面堆疊若干設備的應用。具體而言，在一個優選實施例中，除了熱對流和熱輻射之外，還通過熱傳導向熱傳導板直接傳遞熱，因此可以更高效地傳遞熱。在另一優選實施例中，可以通過在電子設備的表面中的從其散熱的至少一個表面上提供的熱伺服器和/或通風口向環境傳遞熱，因此可以向環境高效散熱。因此，優選實施例可以甚至適合於具有相當高功率消耗的電子設備。
[0010]在結合通過示例圖示本發明實施例原理的附圖時也將從具體實施例的以下描述中清楚本發明實施例的其它特徵和優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]參照附圖在示例的意義上呈現本發明的實施例並且以下更具體說明它們的優點，在附圖中:
[0012]圖1是示出現有技術中的常規自然對流散熱結構的圖；
[0013]圖2是示出現有技術中的另一自然對流散熱結構的圖；
[0014]圖3示意地圖示根據本發明的一個實施例的電子設備的截面圖；
[0015]圖4示意地圖示根據本發明的一個實施例的電子設備的分解透視圖；
[0016]圖5示意地圖示根據本發明的一個實施例的上部熱傳導布置的透視圖；
[0017]圖6示意地圖示根據本發明的一個實施例的凸緣(flange)之一的正視圖；
[0018]圖7示意地圖示根據本發明的一個實施例的下部熱傳導布置的透視圖；以及
[0019]圖8示意地圖示根據本發明的一個實施例的電子設備的透視圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明的實施例提供一種具有新穎散熱結構的電子設備，下文將通過示例實施例描述該散熱結構。
[0021]應當理解，儘管本說明書包含許多具體實施細節，但是不應將它們解釋為限制任何發明或者可以要求保護的內容的範圍而實際上描述具體發明的具體實施例可以特有的特徵。也可以在單個實施例中組合實施在單獨實施例的背景中在本說明書中描述的某些特徵。反言之，也可以單獨或者在任何適當子組合中在多個實施例中實施在單個實施例的背景中描述的各種特徵。另外，雖然以上可以描述特徵為在某些組合中作用並且甚至起初這樣要求保護，但是可以在一些情況下從要求保護的組合中去除來自該組合的一個或者多個特徵，並且要求保護的組合可以涉及子組合或者子組合的變化。
[0022]下文將參照圖3至圖8以具體描述本發明的示例實施例。[0023]在圖3中圖示根據本發明的一個實施例的電子設備100的、與電子設備的一側平行並且與設備的前面板垂直截取的示意截面圖。如圖3中所示，電子設備100包括電路板110、殼120、上部散熱布置130、下部散熱布置140和可選熱輻射器150。
[0024]電路板110、比如印刷電路板是電子設備的關鍵功能單元並且具有在其上布置的一個或者多個電子部件。為了簡化，僅示出一個部件114。如上文已經描述的那樣，部件將生成熱，因此電路板110上的與部件對應的區域可以形成潛在熱點112。然而可以理解潛在熱點112可以是電路板110上的將生成大量熱的任何區域並且不限於與一個或者多個部件對應的區域。
[0025]為了耗散從部件生成的熱，散熱部件130、140包括分別在電路板110上和以下設置的上熱傳導板132和下熱傳導板142，每個熱傳導板被布置用於面向電路板110。因此，熱傳導板132、142可以通過熱對流和熱輻射從電路板110吸收熱。此外，熱傳導板132、142可以包括在與熱傳導板的表面基本上垂直的方向上從其延伸的凸緣。這些凸緣中的一個或者多個凸緣被布置用於與環境熱接觸以便向環境中耗散熱傳導板吸收的熱。下文將參照圖5至圖7詳述凸緣。
[0026]為了提高熱傳遞效率，優選地布置分別從上部熱傳導板132和下部熱傳導板142突出的熱傳導元件134、144。熱傳導元件134、144被配置用於在電路板110的兩個相反側上與潛在熱點112進行表面接觸，因此將向熱傳導板直接傳導來自熱點的熱。也就是說，除了熱對流和輻射之外，熱傳導板也可以通過熱傳導從電路板110接收熱。因此，進一步加速從電路板的熱傳遞。此外，如果可以處理熱傳導板132、142的表面以獲得高熱發射率則也是優選的，因為將進一步提聞熱福射。
[0027]另外，可選地並且優選地，熱輻射器150例如布置於電子設備的背面以有助於向環境散熱。然而本領域技術人員將理解熱輻射器150可以布置於電子設備的允許從其散熱的任何其它表面，比如右側、左側或者前側，並且可以布置多於一個熱輻射器以進一步有助於熱耗散。
[0028]用於容納電路板110的殼120包括頂蓋122、前面板124和底蓋126。熱傳導板的凸緣的部分也可以用作側板或者背板，或者可選地，電子設備也可以包括側板和背板中的一個或者多個板。如圖3中所示，頂蓋122覆蓋上部熱傳導板122，底蓋126覆蓋下部熱傳導板142，並且前面板124與頂和底蓋122和126 二者對接。以這樣的方式，殼120與散熱布置130和140的部分(具體為熱傳導板的凸緣，這些凸緣用作殼的部分)一起在其中包圍電路板110。
[0029]根據本發明的實施例，上部熱傳導板132和和下部熱傳導板142中的每個熱傳導板被配置用於基本上僅在與熱傳導板平行的方向上耗散電路板生成的熱。在所示設備的情況下，向殼的外圍表面而不是頂和底表面散熱。
[0030]在本發明的一個實施例中，布置有在熱傳導板132與熱傳導板132面向的殼的表面之間的間隙160和在熱傳導板142與熱傳導板142面向的殼的表面之間的間隙162。間隙160、162可以通常為小，因為小間隙將承擔如下功能，該功能為阻止在傳導板與殼120的頂和底內表面之間的熱交換。並且優選地，可以在尺寸上設置間隙，從而可以在其中形成很少或者更優選地無對流氣流。以這一方式，由於基本上無空氣對流和空氣的低熱傳導率，在熱傳導板與殼的頂和底內表面之間的熱傳遞將很少。[0031]為了減少從傳導板132、142向殼的非所需表面的熱福射,可以處理熱傳導板132、142的面向殼的表面以便具有低熱發射率。利用處理的表面，福射熱傳遞將由於這些表面的低熱發射率而很有限。在另一方面，也可以處理殼的面向熱傳導板132、142的表面為具有低熱發射率的表面以進一步減少熱輻射。應當注意僅處理這些表面中的一些表面也是可行的。
[0032]在本發明的一個備選實施例中，可以向在傳導板132、142與殼120的頂和底內表面之間的這些間隙160、162填充熱隔離材料以防止在傳導板與殼120的頂和底內表面之間的熱交換。以這樣的方式，將進一步減少在傳導板132、142與殼120的頂和底內表面之間的熱傳遞，因此可以向殼120的頂和底表面傳遞很有限熱量。當然，如果在恰當設置間隙尺寸時未填充熱隔離材料也是可行的。
[0033]因而，通過外圍表面向環境傳遞幾乎所有熱，並且可以基本上未向殼的頂和底表面傳遞熱量。因此，散熱結構將高效工作，即使若干設備堆疊於彼此上面，對散熱的影響仍然有限。
[0034]為了有助於徹底和完整地理解如在本發明中提供的電子設備的結構，圖4示意地圖示根據本發明的一個實施例的電子設備100的分解透視圖。如從圖4清楚的那樣，電子設備100包括電路板110、兩個熱傳導板132和142、頂蓋122、前面板124、底蓋126和熱輻射器150。示例電路板110具有電子部件114和用於與另一設備接口的連接器113。此外，在電路板110中也有用來將印刷電路板和熱傳導板一起固定的一些孔111 (在這一幅圖中僅示出一個孔)。前面板124也具有開口，可以通過該開口接入連接器113。
[0035]圖5示意地圖示根據本發明的一個實施例的上散熱布置130。如圖5中所示，上部散熱布置130包括可以由具有高熱傳導率的任何材料、比如鋁、銅或者其合金製成的熱傳導板132。熱傳導板132可優選具有凸緣135、136、137。這些凸緣也可以用作如上文陳述的殼的側表面的部分。可以經由這些凸緣向環境耗散熱傳導板132吸收的熱。
[0036]優選地，凸緣135、136和137中的一個或者多個凸緣可以具有與之附著的熱輻射器，並且在圖1和圖8中的所示設備中，用作殼120的背側的凸緣136與熱輻射器150附著。備選地或者附加地，在凸緣中的一個或者多個凸緣中，也可以提供用於有助於熱傳遞的通風口。圖6示意地圖示根據本發明的一個實施例的凸緣之一、例如凸緣135或者137的正視圖，其中凸緣具有提供的大量通風口。利用這些通風口，可以通過它們耗散部分熱，因此將提高熱傳遞的效率。
[0037]此外，熱傳導板132優選地具有從其突出的一個或者多個傳導元件134。在圖5中，僅示出一個熱傳導元件134。然而本領域技術人員可以理解，如果電路板具有多於一個潛在熱點，則熱傳導板132將相應地具有多於一個熱傳導元件。熱傳導元件124被示為熱傳導塊。實際上，熱傳導元件124可以是適合於與潛在熱點接觸的任何其它形狀、例如圓柱體形狀、六邊形形狀等。如以上描述的那樣，熱傳導元件134將與潛在熱點112進行表面接觸並且向熱傳導板132直接傳導從熱點生成的熱。優選地，在熱傳導塊的末端，可以提供由軟熱傳導材料製成的熱軟墊或者片、比如矽樹脂熱軟墊或者片以便具有與熱點的良好接觸。
[0038]另外，如圖5中所示，熱傳導板132也可以具有在其上提供的用來將熱傳導板和電路板一起固定的若干空心立柱133。
[0039]圖7示意地圖示根據本發明的一個實施例的下部熱傳導布置140的透視圖。如圖7中所示，下部熱傳導布置140具有與上部熱傳導布置130相似的結構、即包括熱傳導板142、三個凸緣145、146、147、熱傳導元件144和其中具有孔148的若干立柱143。然而，頂熱傳導板和底熱傳導板的部件的位置相反，並且它們可以具有不同大小。下部熱傳導板140適合於布置於電路板以下並且從電路板110的背側傳導熱。由於背側通常具有少數顯著突出電子部件的事實，下部熱傳導布置140的對應部分的高度可以小於上部熱傳導布置130的對應部分的高度。然而本領域技術人員將理解，底部熱傳導板140的對應部分的高度可以根據電路板的部件的布置條件而等於或者大於頂部熱傳導板130的對應部分的高度。
[0040]圖8圖示根據本發明的一個實施例的電子設備的透視圖，該電子設備已經被一起組裝並且已經被切割以示出內部部件。如圖8中所示，頂部熱傳導板132、電路板110、底部熱傳導板142由在頂部和底部熱傳導板132和142上提供的空心立柱、在電路板110中提供的孔以及若干緊固器一起組裝。頂蓋122和底蓋126與頂部熱傳導板132和底部熱傳導板142相配而分別在它們之間提供間隙160和162。
[0041]例如由板和從兩個相反側延伸的兩個凸緣形成的前面板124在電子設備的正面相配(在圖8中圖示正面朝著左上)。如圖8中所示，兩個凸緣分別與頂蓋122和底蓋126鄰接以便與頂蓋122和底蓋126 —起分別形成平坦頂表面和平坦底表面。
[0042]熱輻射器或者散熱器150裝配於電子設備的背側上，熱輻射器包括基部和多個耗散元件、比如從其突出的耗散鰭，並且基部附著到電子設備100的背側上。注意僅出於示例的目的而圖示熱伺服器150並且也可以使用任何其它適當散熱器、比如包括方形形狀、六邊形形狀等的散熱立柱的熱輻射器。
[0043]利用這樣的布置，將通過熱傳導元件134、144向頂部熱傳導板132或者底部熱傳導板142傳導從熱點112生成的熱，並且也可以經由熱輻射和熱對流二者向熱傳導板傳遞熱，而且又通過熱輻射器向環境散熱。如果在一側或者多側中提供通風口，則可以進一步提高散熱。因此，本發明可以實現高效散熱而無風扇，因此有可能在堆疊若干電子設備時採用自然對流散熱結構。
[0044]應當理解，雖然兩個熱傳導布置130、140在以上實施例中用來散熱，但是更少或者更多熱傳導布置也將是可行的。另外，在以上實施例中，描述熱輻射器為布置於電子設備的背側。然而也有可能將它布置於設備的除了不希望從其散熱的位置之外的任何位置匕如前面板、電子設備的兩側等)。
[0045]此外，也有可能的是背面朝著電路板的、熱傳導板的表面可以用作罩的頂蓋或者底蓋。在這樣的情況下，可以省略頂蓋122和/或底蓋126。
[0046]在例如如圖4和圖6中所示實施例中，熱傳導板的凸緣朝著僅一側延伸。然而本發明不限於此，並且凸緣也可以按照需要在兩個相反側上延伸。
[0047]注意電子設備可以是電信設備、比如交換機、路由器等。然而本發明不限於此，並且本發明適用於的任何其它電子設備也是可能的。
[0048]在本發明的詳述的描述中闡述其中若干電子設備將堆疊於彼此上面的應用。然而本發明不限於此。通過略微修改設備，也可以在其中並排布置若干電子設備的應用中使用電子設備。
[0049]在以上描述的實施例中，上和下熱傳導板由空心立柱、孔和緊固器組裝。然而本領域技術人員已知的其它手段也是可能的。[0050]此外，希望僅在與熱傳導板平行的方向上散熱。然而在實際應用中，由於各種因素而難以達到這樣的理想條件。可能有向頂側或者底側傳遞的少量熱，但是它微少並且可忽略。因此，可以考慮這樣的情況，其中基本上僅在與熱傳導板(132 ;142)平行的方向上耗散電路板(I 10)生成的熱。
[0051]最後也應當理解，以上描述提供示例以描述本發明並且使本領域普通技術人員能夠實現和使用本發明。然而這一以上描述未旨在於使本發明限於闡述的精確措詞。因此，儘管已經參照以上闡述的示例具體描述本發明，但是本領域普通技術人員可以對示例進行變更、修改和變化而未脫離本發明的範圍。
【權利要求】
1.一種具有散熱結構的電子設備(100),包括: 電路板(110);以及 熱傳導板(132 ;142)，被布置用於面向所述電路板(110)並且基本上僅在與所述熱傳導板(132 ;142)平行的方向上耗散由所述電路板(110)生成的熱。
2.根據權利要求1所述的電子設備(100)，還包括: 至少一個熱傳導元件(134 ;144)，所述至少一個熱傳導元件從所述熱傳導板(132 ；142)突出，其中所述熱傳導元件(134 ；144)被配置用於與所述電路板(110)上的潛在熱點(112)進行表面接觸。
3.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，還包括用於覆蓋所述傳導板(132；142)的蓋(122 ; 126)，並且其中在所述傳導板(132 ；142)與所述蓋(122 ; 126)之間提供間隙(160 ;162)。
4.根據權利要求3所述的電子設備(100)，其中設置所述間隙(160;162)尺寸使得在所述間隙(160 ；162)中基本上未形成空氣對流。
5.根據權利要求3所述的電子設備(100)，其中在所述間隙(160;162)中填充熱隔離材料。
6.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中背面朝著所述電路板(110)的、所述熱傳導板(132 ；142)的表面是具有減少的熱發射率的經表面處理的表面。
7.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中所述熱傳導板(132；142)的面向所述電路板(110)的表面是具有增強的熱發射率的經表面處理的表面。
8.根據權利要求2所述的電子設備(100)，其中所述熱傳導元件(134;144)是從所述熱傳導板(132 ；142)突出的熱傳導塊(134 ;144)。
9.根據權利要求8所述的電子設備(100)，其中所述熱傳導元件(134，144)還包括在所述熱傳導塊(134 ；144)的末端上提供的熱傳導墊，並且所述熱傳導墊被布置用於與所述電路板(110 )中的所述潛在熱點(112)直接進行表面接觸。
10.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，還包括在所述熱傳導板上提供空心裝配立柱(133 ;143)，以用於將所述熱傳導板(132 ；142)固定到所述電路板(110)。
11.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中所述熱傳導板(132;142)具有與環境熱接觸的凸緣(135-137 ;145-147)。
12.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中所述設備包括兩個所述熱傳導板(132 ；142)而在它們之間夾入所述電路板(110)。
13.根據權利要求3所述的電子設備(100)，其中所述蓋的面向所述熱傳導板(132；142)的內表面是具有減少的熱發射率的經表面處理的表面。
14.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中所述電子設備(100)包括在所述電子設備的表面中從其進行散熱的至少一個表面上布置的熱輻射器(150)。
15.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，還包括在所述電子設備的表面中從其進行散熱的至少一個表面中布置的通風口(170)。
16.根據權利要求1或者2所述的電子設備(100)，其中所述電子設備(100)是交換機或者路由器。
【文檔編號】H05K7/20GK103650655SQ201180071931
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2011年6月28日 優先權日:2011年6月28日
【發明者】石秀, 殷敏 申請人:瑞典愛立信有限公司