专利名称：电路板散热体及其应用的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电路板的散热技术，具体涉及一种电路板散热体及其应用。
背景技术：
随着电子技术的飞速发展，电路设计趋于微小化、复杂化。基于此目的，单板电路中运用了大量的集成芯片，这不仅节约了成本，而且减小了设计的复杂度。但是在愈来愈小的空间中放置大量的器件，尤其是对于某些大功率器件，则电路板的散热问题就成为一个较大的设计难题。
为了解决电路板的散热问题，通常设计者会采用在PCB(印刷电路板)印制板上大面积铺铜、优化风道、增加风扇等方法。这些方法对于大功率、高热量器件来说并不能起到良好的改善作用。特别是使用大面积铺铜时，可能还会产生负面影响，其较高的温度通过PCB印制板的布线和铜皮扩散到整个PCB印制板上，将导致某些耐高温值低的器件物理性损坏，如芯片内部硅片老化或自燃等，使得整个单板可靠性降低甚至失效。优化风道和增加风扇的方法不仅会增加设备整机的成本，而且在设计PCB的时候，不仅要考虑器件布局，而且还要优化风道，增加了PCB设计的难度，在一些小型或微型设备中往往是不可行的。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电路板散热体，以使带有大功率器件的电路板达到较好的散热效果，提高电路可靠性。
本实用新型的另一个目的是提供一种内置有电路板散热体的设备，以提高设备的散热性能，尤其是大功率器件电子设备的散热性及可靠性，节约设备成本。
为此，本实用新型提供如下的技术方案一种电路板散热体，用以安装电子元器件，所述散热体支撑于电路板上，与电路板保持一定间隔以形成一散热空间，并具有通孔，所述电子元器件置于散热体上并通过所述通孔与电路板建立电连接。
优选地，所述散热体是具有可塑性的材质制成的金属板。
优选地，所述散热体通过螺柱支撑于所述电路板上。
所述螺柱的高度及横截面积的大小由所述设备机箱的高度和所述大功率器件的功耗大小决定。
所述散热体的面积与安装的电子元器件的个数及功耗大小成正比。
优选地，在面积为140mm×80mm的散热体上放置4至6个功率为12W的大功率器件。
可选地，所述设备机箱的两侧开有一个或多个通风孔，用于将机箱内的热量通过所述通风孔散发到机箱外。
可选地，所述装置还包括至少一台风扇，置于所述设备机箱内的一侧，并靠近电路板与散热体的中间位置，用于将机箱内的热空气抽到机箱外。
优选地，所述电路板上靠近散热体的位置不放置任何其他器件。
一种内置有电路板散热体的设备，所述设备包括机箱、功能模块、电路板散热体，所述电路板散热体用以安装电子元器件，所述散热体支撑于电路板上，与电路板保持一定间隔以形成一散热空间，并具有通孔，所述电子元器件置于散热体上并通过所述通孔与电路板建立电连接。
由以上本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型针对电子设备上经常使用的大功率器件，利用散热性能优良、且具有可塑性的材质制成的金属板作为散热体，将设备所需的大功率器件固定在这些散热体上，再通过螺柱将散热体固定在电路板上，使导热面积仅仅为螺柱的横截面积，大大减少了散热体和电路板之间的导热面积，避免了电路板上某些器件因电路板的过热造成的损坏，提高了电路的可靠性。
通过固定散热体的螺柱的长度决定了散热体和电路板之间的散热通道，使设计者可以根据设备机箱的高度和大功率器件的功耗大小决定所选螺柱的型号，而且还可以根据大功率器件的个数及尺寸设计散热体的大小、及个数，方便了PCB板的设计；使用铝板作为散热体，为大功率器件进行散热，成本低廉，设备性价比高。
图1是本实用新型的第一实施例结构示意图；图2是本实用新型的第二实施例结构示意图；图3是应用本实用新型进行测试的电路板的设计示意图；图4是带有电路板散热体的设备结构示意图；图5是本发明设备的应用实例结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心在于针对大功率设备上使用的大功率器件，利用散热性能优良、且具有可塑性的材质制成的金属板作为散热体，将设备所需的电子元器件，主要是大功率器件，固定在这些散热体上，再将散热体支持在电路板上，使其与电路板保持一定间隔以形成一散热空间。比如，通过螺柱固定散热体，这样，散热体和电路板之间的导热面积仅仅为螺柱的横截面积。螺柱的高度及横截面积的大小由设备机箱的高度和大功率器件的功耗大小决定。散热体的面积与安装的电子元器件的个数及功耗大小成正比。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
参照图1所示本实用新型的结构示意图本实用新型电路板散热体中的电路板11可被定位置放在一个设备机箱内，比如，电子设备或通信设备等机箱内，电子元器件S1和S2为大功率器件。在使用状态中，这些大功率器件会产生较高的温度，必须随时散热。
为了防止这些大功率器件的散热对电路板上其他器件产生影响，并保证这些大功率器件本身使用的可靠性，在本实用新型中，增加了散热体12。散热体12可以是用散热性能优良、且具有可塑性的材质制成的金属板。比如，铝板或铜板。当然，也可以使用满足散热性和可塑性的其他材质。
金属板的形状、大小可根据设计需要来选择。
通常大功率器件都有固定端，比如通过螺钉固定。在本实用新型中，将电路板11所带的大功率器件固定于散热体12上。由耐高温导线将其引脚连接到电路板上。
为了便于连接，可根据所需放置的大功率器件的个数、形状等在散热体上打一些较大的通孔，将耐高温导线穿过这些通孔，连接大功率器件的引脚和电路板。
为了解决散热体和电路板之间的散热问题，并方便拆卸和安装，可以将散热体12通过螺柱13固定于电路板11上，并使其与电路板保持一定间隔。当然，也可以通过其他常用的固定方式连接。比如，在不需要拆卸的情况下，可以将散热体12通过铆接固定于电路板11上。具体固定方式可以根据实际应用需要选择。这样，不仅可以大大减少散热体和电路板之间的导热面积，而且为散热体留出了一定的散热空间，增强了整个设备的散热效果。
由于螺柱的长度决定了散热体和电路板之间的散热通道，所以在设计时，可以根据设备机箱的高度和大功率器件的功耗大小决定所选螺柱的型号。
散热体的大小、个数和放置的器件数可以根据大功率器件的体积以及其功率来确定。一般为了达到更好的散热性能，不能将大功率器件紧密的安放在一起。通常会在面积为140mm×80mm的散热体上放置4至6个功率为12W的大功率器件为宜。
如果电路中使用的大功率器件比较多，可设置多个散热体，以方便电路设计。而且在电路板上，最好将普通器件的分布电路与这些大功率器件分离开，也就是说，散热体下面最好不要放置任何其他器件。一是防止散热体对器件产生干扰；二是使普通器件尽量远离热源，保证普通器件使用时的性能稳定性。
为了达到更好的散热效果，可在安装有这种电路板散热体的设备机箱的两侧开有一个或多个通风孔，以将机箱内的热量通过通风孔散发到机箱外。当然，在机箱体积允许的情况下，还可以外加风扇，如图2所示。将风扇14置于设备机箱内的一侧，并靠近电路板与散热体的中间位置，通过抽风将机箱内的热空气抽到机箱外。
所需的风扇数目可根据具体的产品情况而定。
下面通过一个具体实例的测量结果进一步说明本实用新型能够达到的散热效果。
参照图3，为一个实际的电路板设计图，其中用到了三块140mm×80mm×2mm的铝板作为散热体，每块铝板用3个一阴一阳的六角螺柱固定，铝板上共分布200Ω/25W的大功率电阻16个。外部电源的供电电压为48V，高速风扇3个。
为了验证铝板的散热效果，在这个实际的电路板上设置了四个温度测试点A、B、C、D。其中，A和B点测试的是大功率电阻的温度，C点测试的是电路板的温度，D点测试的是铝板的温度。
在不同测试条件下的测量结果如下 由以上测试数据可见，本实用新型通过增加散热体(铝板)，对电路板所需的大功率器件起到了良好的散热效果。并通过增加风扇，可进一步提高散热效果。
本实用新型电路板散热体可以应用于多种需要使用大功率器件的设备。比如，电力设备、电子设备、通信设备等。
参照图4，为本实用新型电路板散热体的一种应用示例，内置有电路板散热体的设备。
该设备包括机箱20、电路板散热体12、电路板11、功能模块15。电路板11上分布有电子元器件，这些电子元器件可以组成各种功能电路。
电路板散热体12用以安装电子元器件，主要是大功率元器件，比如功率为12W以上的大功率电阻。电路板散热体通过螺柱13支撑于电路板11上，与电路板保持一定间隔以形成一散热空间。
为了便于电路板散热体上大功率器件与电路板的电连接，可在电路板散热体开有一个或多个通孔，将耐高温导线穿过这些通孔，以连接大功率器件的引脚和电路板。
除上述基本构造外，根据需要还可在机箱内设置一个或多个风扇，优化风道设计，并在机箱的侧壁上开设适量通风孔，通过电扇的抽风作用，加快机箱内热量的散发。从而避免了由于使用大功率器件使得设备内部温度过高，对设备工作稳定性的影响，提高了大功率设备运行的可靠性。散热体使用成本较低的铝板，可以节约成本，提高设备性价比。
比如，图5所示为一种交换测试设备中的负载模块结构示意图。
该设备用于对具有POE(Power Over Ethernet)功能的以太网交换机进行测试。在该设备中包括有电源管理模块501，网口连接器502、503，电压转换和信号分离电路504，以及多个负载模块，负载模块主要由负载电阻构成。
其中，网口连接器502、503主要完成供电设备(PSE)和受电设备(PD)之间的连接，并对PD进行电流分离，此连接器输出的-48V的直流电源一方面通过电压转换和信号分离电路504给负载供电，另一方面还可以为网口连接器的指示灯提供供电电源。电压转换和信号分离电路504提供功率等级分类和实时监控等功能。
负载电阻主要是用来模拟用户端的PD设备。POE设备目前单一端口能够提供的最大功率为15.4W，所以为了能够充分验证POE的供电能力，通常为分线器选择200欧姆的大功率电阻作为模拟负载。这样在-48V的供电电压下，负载电阻能够消耗12W左右的功率。
因此，在该模块中，使用了三块铝板53、54、55作为这些大功率电阻的散热体。另外，还设置了两个风扇51、52，以加速热量的散发，保证设备工作的稳定性。
虽然通过实施例描绘了本实用新型，本领域普通技术人员知道，本实用新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本实用新型的精神。
权利要求1.一种电路板散热体，用以安装电子元器件，其特征在于所述散热体支撑于电路板上，与电路板保持一定间隔以形成一散热空间，并具有通孔，所述电子元器件置于散热体上并通过所述通孔与电路板建立电连接。
2.根据权利要求1所述的电路板散热体，其特征在于，所述散热体是具有可塑性的材质制成的金属板。
3.根据权利要求1所述的电路板散热体，其特征在于，所述散热体通过螺柱支撑于所述电路板上。
4.根据权利要求3所述的电路板散热体，其特征在于，所述螺柱的高度及横截面积的大小由所述设备机箱的高度和所述大功率器件的功耗大小决定。
5.根据权利要求1所述的电路板散热体，其特征在于，所述散热体的面积与安装的电子元器件的个数及功耗大小成正比。
6.根据权利要求5所述的电路板散热体，其特征在于，在面积为140mm×80mm的散热体上放置4至6个功率为12W的大功率器件。
7.根据权利要求1所述的电路板散热体，其特征在于，所述设备机箱的两侧开有一个或多个通风孔，用于将机箱内的热量通过所述通风孔散发到机箱外。
8.根据权利要求7所述的电路板散热体，其特征在于，所述装置还包括至少一台风扇，置于所述设备机箱内的一侧，并靠近电路板与散热体的中间位置，用于将机箱内的热空气抽到机箱外。
9.根据权利要求1所述的电路板散热体，其特征在于，所述电路板上靠近散热体的位置不放置任何其他器件。
10.一种内置有电路板散热体的设备，所述设备包括机箱、功能模块、电路板散热体，所述电路板散热体用以安装电子元器件，其特征在于，所述散热体支撑于电路板上，与电路板保持一定间隔以形成一散热空间，并具有通孔，所述电子元器件置于散热体上并通过所述通孔与电路板建立电连接。
专利摘要本实用新型提供了一种电路板散热体，用于对带有大功率器件的电路板进行散热，所述电路板安装于设备机箱内，所述装置包括电路板、大功率器件和至少一个散热体，其中，所述大功率器件固定于散热体的外表面；所述散热体通过螺柱固定于所述电路板上，其内表面与电路板保持一定间隔；所述大功率器件的引脚由耐高温导线连接于所述电路板上。本实用新型还提供了一种带有该电路板散热体的设备。利用本实用新型，可以有效提高大功率设备的可靠性，且成本低廉。
文档编号H05K3/00GK2814916SQ20052010361
公开日2006年9月6日 申请日期2005年8月8日 优先权日2005年8月8日
发明者马梁, 沈明, 吕晗 申请人:杭州华为三康技术有限公司