一种板载功率器件的散热系统

摘要

本发明提出一种一种板载功率器件的散热系统，包括散热器、冷板、壳体、风机；功率器件底部加装导热绝缘衬垫，并通过冷板安装于PCB印制板上，并且在安装时将冷板与壳体相连接，形成热传导方式散热；所述PCB印制板为单面焊盘，防止冷板与焊盘发生短路现象；功率器件顶部加装散热器，形成热辐射方式散热；风机提供垂直于PCB印制板安装方向的强迫送风，形成热对流方式散热。本发明采用传导、对流、辐射相结合的方法实现板载功率器件的良好散热，使系统具有良好的散热性、工作效率高、可靠性高以及寿命周期长等优点。

权利要求

1.一种板载功率器件的散热系统，其特征在于：包括散热器、冷板、壳体、风机；

功率器件底部加装导热绝缘衬垫，并通过冷板安装于PCB印制板上，并且在安装时将冷板与壳体相连接，形成热传导方式散热；所述PCB印制板为单面焊盘，防止冷板与焊盘发生短路现象；

单个冷板上布置有多个功率器件，每个功率器件顶部加装散热器，形成热辐射方式散热；

风机提供垂直于PCB印制板安装方向的强迫送风，形成热对流方式散热。

说明书

一种板载功率器件的散热系统

技术领域

[0001] 本发明属于元器件散热技术领域，涉及板载功率器件的散热系统。

背景技术

[0002] 目前，随着功率器件功率的增大，功率与散热之间的矛盾日益成为功率电子元器件装配重要技术问题。一般说来，功率器件工作时消耗的电能会有相当一部分转化为热量。要让功率器件的工作温度保持在合理的范围内，除了保证功率器件的工作环境温度在合理范围之内，还必须要对其进行散热处理。在元器件的散热系统中，一般热传递采用三种方式：传导、对流、辐射。功率器件为了保证良好的散热性，目前多采用直接安装于散热器上，散热器根据器件工作时的发热量进行设计。但在某些设计场合，由于功率器件本身体积较小，若直接安装于散热板，造成产品体积大，重量重。

发明内容

[0003] 为了提高功率器件的散热效果，无论采取哪种散热方式，都要首先解决如何高效地将热量从热源迅速转移到散热本体上的问题，为此，本发明提出一种板载功率器件的散热系统，采用传导、对流、辐射相结合的方式实现板载器件的良好散热。

[0004] 本发明的技术方案为：

[0005] 所述一种板载功率器件的散热系统，其特征在于：包括散热器、冷板、壳体、风机；

[0006] 功率器件底部加装导热绝缘衬垫，并通过冷板安装于PCB印制板上，并且在安装时将冷板与壳体相连接，形成热传导方式散热；所述PCB印制板为单面焊盘，防止冷板与焊盘发生短路现象；

[0007] 功率器件顶部加装散热器，形成热辐射方式散热；

[0008] 风机提供垂直于PCB印制板安装方向的强迫送风，形成热对流方式散热。

[0009] 在功率器件工作时，热量不断地散发出来，一方面通过功率器件顶部散热器以热辐射方式散热，另一方面通过与功率器件紧密接触的冷板以热传导的方式，将热量传导至壳体，最后通过风机进行强迫通风将热量送走。这样将传导、对流、辐射三种热传递方式结合起来，整个散热过程包括4个环节：第一是功率器件，即热源产生者；第二是散热器、冷板，即热的传导者；第三是风机，即增加热传导和指向热传导的媒介；第四是空气，即热交换的最终流向。

[0010] 有益效果

[0011] 本发明的有益效果在于：采用传导、对流、辐射相结合的方法实现板载功率器件的良好散热，使系统具有良好的散热性、工作效率高、可靠性高以及寿命周期长等优点。

[0012] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0013] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0014] 图1是实现板载功率器件散热示意图。其中，1——散热器；2——功率管；3——冷板；4——印制板；5——壳体。

具体实施方式

[0015] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0016] 附图1描述了一种板载功率器件的散热示意图。系统包括功率管、散热器、冷板、壳体、风机等。

[0017] 首先将功率管整个底部加装导热绝缘衬垫，并通过冷板安装于PCB印制板上，这里PCB印制板的制板时，将PCB板制作为单面焊盘，防止冷板与焊盘发生短路现象。功率管的顶部加装散热器，增大散热面积，冷板最后在安装时与产品的壳体相连接。最后通过风机将热量送走。这样将热传导、热辐射及对流三种热传递方式结合起来。

[0018] 根据热传导的基本公式Q＝K×A×△T/△L，其中Q代表热量，K为材料的热传导系数，△T代表两端的温度差，△L则是两端的距离。因此，从公式可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。所以，选择热传导系数高的材料、增大热传递面积、缩短传输距离，热传导的能量就会越高，也就越容易带走热量。

[0019] 根据热辐射的传导公式Q＝E×S×F×△(Ta-Tb)，其中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物体为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行阳极化并着黑色后，其表面热辐射系数值就会提升。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，△(Ta-Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小及温度之间都存在正比关系。

[0020] 本发明采用传导、对流、辐射相结合的方法实现板载功率器件的良好散热，使系统具有良好的散热性、工作效率高、可靠性高以及寿命周期长等优点。

[0021] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。