[发明专利]冷却印刷电路板上发热元件的电子组件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却印刷电路板(PCB)上元件的装置和方法。特别地，该本发明涉及用于冷却印刷电路板上一个或多个发热元件的电子组件以及采用该组件冷却发热元件的方法。本发明进一步还涉及一种能够与使用所述冷却印刷电路板上发热元件的电子组件一同使用的印刷电路板。

背景技术

电子元件在有电流通过时会产生热量。当许多电子元件安装在印刷电路板上时，产生的热量会相对集中，若未能有效散热，则这些元件会由于过热、短路等问题具有被损坏的风险。

人们设计了多种冷却电子元件的方法。典型情况下，会采用一个或多个冷却风扇以产生流向元件的气流。图1演示了采用现有技术中的方法来冷却印刷电路板上的电子元件的例子。印刷电路板10包含多个电子发热元件(在本例中，为电容12)。风扇14安装在印刷电路板10的一端和连接器18相邻，并把气流16吹向电容12。由于每个电容12上的、具有不同阴影部分的部分A和部分B，元件表面只有有限的一部分面积暴露在来自风扇14的气流16下。特别地，电容12仅部分A得以冷却，而部分B几乎没有接收到来自风扇14的气流16，这样在气流16的路径上，几乎没有热量从电容12表面散去。

若需要增加制冷容量，一个典型的解决方案是采用额外的风扇。尽管可以采用多个风扇或空气导流器从各个不同点以及不同方向产生气流以最大化冷却元件，这样虽然可以获得冷却效果，但需要增加不必要的成本。进一步，采用更多风扇还会增加故障率。因此需要提供一种更有效的方法冷却印刷电路板上的元件。本发明旨在解决此问题并克服现有技术的缺点。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种冷却印刷电路板上散热元件的电子组件，包括结构件以及连接到该结构件以形成风道的印刷电路板。所述印刷电路板包括第一侧面和第二侧面，且所述第一侧面用于容纳一个或多个发热元件。所述印刷电路板上包含一个或多个孔。该电子组件进一步包含气流产生装置，用来沿着所述风道和所述印刷电路板的第二侧面产生气流，这样气流可被强制通过所述一个或多个孔。

该结构件有多种形式，例如外壳、结构支撑或一些其它能够结合的、耦合的、固定的或连接到印刷电路板的物理装置。该印刷电路板应包括可以安装电气元件或电气触点的任何平台或板件。由印刷电路板互连组成的风道且所述结构件具有不同的形状及尺寸。该风道可被拉伸，形状或截面为长方形，或可能会在印刷电路板下形成一个仓。所产生的气流和印刷电路板平行，且在其它实施例中，空气会以与印刷电路板成一定角度的方向流动。发热元件可以是任何可以发热的元件。它们一般是电子元件，但本发明也考虑了其它发热源。上述印刷电路板的第一侧面可背向所述风道，换而言之，印刷电路板第一侧面在风道的外部或外面。特别地，印刷电路板的第一侧面可背向所述风道，这样印刷电路板的第一侧面的发热元件处于所述风道外部。印刷电路板的第二侧面面向所述风道并成所述风道的侧壁或顶板。开孔中包括一部分孔不是为了通过气流，例如，可能包括一些孔为了走线或用于固定装置，不过气流也可通过。气流产生装置包含一些装置，例如风扇，用于顺着风道传送气流并随后通过一个或多个孔，在其它实施例中可能是用来顺着风道吸取空气的真空装置，从而通过一个或多个开孔吸取空气。这样，上述气流产生装置会产生气流，然后该气流通过一个或多个开孔被推出或传送。由印刷电路板和结构件互连而组成的风道可能被大致地密封，这样可更有效地通过一个或多个孔传送气流。该组件可以是模块化的，这样它可以从一个系统、设备或装置中被拆除然后安装在另一个系统、设备或装置中。

通过在印刷电路板下行成一个风道并允许气流被强制通过该印刷电路板上的开孔，可获得对印刷电路板上的元件更有效的冷却效果。例如，可定制开孔位置这样特定的元件或元件的特定部分可通过开孔暴露在气流中。更进一步，印刷电路板的第二侧面的电子触点会暴露在沿着风道流动的冷却气流中。所述电子组件进一步包括一个风扇(如图1所示)用来把空气直接吹向印刷电路板上的元件，而风道则可以把气流导向印刷电路板下方。采用这种方法可提高冷却效率。应该注意的是，若风扇或其它气流产生装置被用来沿着印刷电路板的第一侧面产生气流，该气流不应该对所述风道中的气流产生反作用。这可以通过调节沿着印刷电路板第一侧面的气流的强度或调节气流的方向等来实现。