CN201104378Y - 屏蔽和散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种屏蔽和散热装置，将散热器的底部或顶部设成导电面，该导电面代替原屏蔽盒的上盖，使散热器导电面与屏蔽盒其余部分导通，形成有效的屏蔽腔室，即将散热器的导电面作为屏蔽盒的一部分，使散热器在充分散热的同时还能发挥电磁屏蔽的作用。

Description

屏蔽和散热装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，尤其指一种屏蔽和散热装置。

背景技术

在电子领域，新的功能和新的零部件的使用量都在不断的增长。由于向更高的处理能力和更广阔的应用方向的发展，设备产生的热量也迅速增长；而器件的集成度还在不断增加，电子设备的体积在向小型化发展。一方面电子设备的体积不断减小，另一方面电子设备的体积热流密度不断增加，由此导致的直接问题是设备热流密度不断提高，散热难度和成本迅速加大，成为设计的瓶颈。因此，在实际产品中的诸多制约条件下，如何将单板上高密度的器件产生的热量有效扩散出去就成了目前急切需要解决的问题。

我们通常所说的散热途径包括：热传导、热对流和热辐射这三种，目前为电子器件设计的散热方式有很多，大都是围绕这三种散热途径展开的。一种常用的散热方式是在器件上方安装散热器，如图1所示，发热器件7与PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)5之间有热焊盘6，用来传递热量；散热器2与发热器件7表面有导热层4，用来降低散热器2与发热器件7之间的界面热阻。对于自然散热，一般采用铝挤型散热器。铝挤型散热器表面需要做表面处理，例如阳极处理。表面处理后的铝挤型散热器由于表面黑度提高，增加了辐射散热能力，也不容易腐蚀。此种散热方式可以有效扩散发热量大器件的热量，降低器件温度。

在很多应用领域，如无线终端中，射频和基带芯片都需要电磁屏蔽。现有的屏蔽方式需要在被屏蔽的器件附近的PCB上焊接不锈钢或其他金属片，和PCB地层铜皮一起构成一个完整的导电金属腔室，器件位于金属腔室内部，根据屏蔽的需要，金属腔室可以做成单腔或多腔。在实现本实用新型的过程中，发明人发现以下问题，安装散热器的散热方式虽然可以有效扩散发热量大器件的热量，降低器件温度，但却难以应用于屏蔽腔内部器件的散热，主要原因在于：

首先，由于屏蔽盒的存在，散热器不能和器件直接接触。若要安装散热器，则需在屏蔽盒与散热器之间填充热界面材料，以降低屏蔽盒与散热器之间的界面热阻。如此以来，需要在屏蔽盒与散热器之间、屏蔽盒与发热器件之间使用两次热界面材料，使得散热器与器件之间的热阻变得很大，散热器散热的效果大打折扣。

其次，若取消屏蔽盒上盖，在散热器与器件之间填充热界面材料，则导致屏蔽问题无法解决，电气指标不合格。由于经过表面处理的铝挤散热器表面不导电，不能和屏蔽腔的其他部分构成一个完整的导电屏蔽腔室，容易造成严重的EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)问题。

另外，采用导电的散热器时，既要保证散热器与器件紧密接触，又要保证散热器与屏蔽盒其他部分导电连接，会有安装上的困难。而且，散热器的热辐射能力较低，容易被腐蚀。

实用新型内容

本实用新型的实施例要解决的问题是提供一种屏蔽和散热装置，以解决现有技术中发热电子元件采用屏蔽盒后，难以达到较好的散热效果的问题。

为达此目的，本实用新型的实施例提供了一种屏蔽和散热装置，包括：导电支架和散热器，所述支架围绕被屏蔽的发热电子元件设置于印刷电路板上，且所述支架与印刷电路板的导电层电性导通；所述散热器设置于所述发热电子元件上，且具有导电面，所述导电面与所述导电支架电性连接。如此，散热器的导电面，导电支架和印刷电路板的导电层构成一个完整的屏蔽腔。

本实用新型的实施例，散热器与发热电子元件能够充分接触，从而达到良好的散热效果。同时，散热器的导电面作为屏蔽腔的一部分，与导电支架、印刷电路板的导电层构成一个完整的屏蔽腔，达到良好的屏蔽效果。

附图说明

图1是现有技术中利用散热器散热的内部结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的一种内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例二的一种内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例三的一种内部结构示意图；

图5是本实用新型实施例四的一种内部结构示意图。

主要元件符号说明如下：

1   弹性金属片

2   散热器

3   发热电子元件

4   导热层

5   PCB

6   热焊盘

7   发热器件

8   散热器金属凸台

9   屏蔽盒

10  螺钉

11  螺母

具体实施方式

本实用新型的实施例提供了一种屏蔽和散热装置，对于表面导电的散热器，在散热器和PCB的导电层之间用可导电支架连接，该导电支架围绕被屏蔽的发热电子元件设置于PCB上，并且该导电支架与PCB的导电层电性连接，使支架与散热器和PCB的导电层构成一个完整的屏蔽腔，从而使得散热器能够参与对电子元件的电磁屏蔽；对于表面不导电的散热器，则在散热器上设有导电面，该导电面可设置于散热器的底部或顶部，并在散热器的导电面和PCB的导电层之间用导电支架连接，使导电支架与散热器和PCB的导电层构成一个完整的屏蔽腔，从而使得散热器在散热的同时还能发挥电磁屏蔽的作用。以上导电支架可以为弹性金属片或弹性导电泡棉等，可同时起到支撑和导电屏蔽的作用。

本实用新型实施例一的一种内部结构示意图，如图2所示，图中采用弹性金属片1做支架，并结合现有技术中屏蔽盒的结构，将屏蔽盒9的顶端设成开口状，且弹性金属片1和屏蔽盒9为一体化的结构，弹性金属片1作为屏蔽盒9的一部分，位于屏蔽盒9的腔体内，围绕发热电子元件3设置。屏蔽盒9的安装则和现有技术相同，是焊接于PCB 5上，且屏蔽盒9的底部和PCB 5的导电层之间电性连接。散热器2采用铝挤型散热器，表面可导电，把散热器2的底部作为导电面，则可将散热器2上除底部的其余部分进行阳极处理，保留底部的导电特性；也可先将散热器2进行阳极处理，然后在散热器2的底部镀上一层导电金属，使散热器2的底部具有导电特性。对散热器2进行阳性处理是为了提高散热器2的表面黑度，增加散热能力，散热器2上做阳极处理的部分不能导电。

PCB 5的导电层可为PCB 5的地层铜皮。由于弹性金属片1本身具有弹性，所以可将散热器2直接压在弹性金属片1上，使弹性金属片1由于弹性而抵顶于散热器2的底部，轻松实现弹性金属片1与散热器2底部的电性连接。如此以来，散热器2的底部作为屏蔽盒9的顶部，和屏蔽盒9一起构成一个完整的屏蔽腔体，而屏蔽盒9内围绕发热电子元件3设置的弹性金属片1，则将散热器2和屏蔽盒9构成的大屏蔽腔体分成了若干个小的屏蔽腔，用来屏蔽单个发热电子元件3的电磁辐射。

但是散热器2仅靠自身重力压在弹性金属片1上，会使散热器2和弹性金属片1之间的物理连接不牢固，而且对散热器2的固定也不能达到稳定。因此可在散热器2和PCB 5的对应位置上分别设置定位孔，当散热器2压在弹性金属片1上，并使散热器2和PCB 5的定位孔分别对应后，将螺钉10插入散热器2和PCB 5的定位孔中，在螺钉10的另一端旋入螺母11拧紧，以保证一定的顶紧力，使弹性金属片1和散热器2的底部充分接触。如此以来，散热器2即能很好的固定在PCB 5上。

除了利用上述的螺栓固定散热器2之外，还有其他多种固定散热器2的方式，例如在PCB 5上设置若干个卡座，利用卡簧将散热器2固定在PCB 5上，也为一种较常见的固定方式，此处不加以赘述。

另外，在散热器2和发热电子元件3之间的微小空气间隙内可填充导热层4，导热层4采用热界面材料，如导热垫或导热胶，以降低散热器2和发热电子元件3之间的界面热阻，从而更好的发挥散热器2的散热能力。对于高度不同的发热电子元件3，导热层4可为厚度不同，也可为厚度相同的可压缩柔软热界面材料。发热电子元件3所产生的部分热量通过导热层4传导到散热器2上，散热器2通过热辐射和空气对流将热量扩散到周围环境中。这样以来，发热电子元件3的热量就被最终扩散到周围环境中，发热电子元件3本身的温度下降。

本实用新型实施例一，只需在散热器2和发热电子元件3之间填充一层导热层4，比现有技术中需要在屏蔽盒与散热器之间、屏蔽盒与发热器件之间分别使用导热层4有更好的散热效果。

图2中的实施例一，是将屏蔽盒9中的弹性金属片1与散热器2的底部电性连接。为了达到更好的电磁屏蔽效果，本实用新型的实施例二在图2的基础上，将散热器2的侧面增设为导电面，即散热器2的底部和侧面都为导电面。如图3所示，弹性金属片1与散热器2的侧面电性连接，弹性金属片1和屏蔽盒9为一体化的结构，屏蔽盒9焊接在PCB 5上，并且屏蔽盒9与PCB5的导电层之间电性连接。与散热器2侧面电性连接的弹性金属片1需要根据散热器2的大小设置在屏蔽盒9的对应位置，使得散热器2插入屏蔽盒9顶部的开口中，向下挤压时，利用与散热器2侧面电性连接的弹性金属片1的弹性，将散热器2向内压紧。但是，只靠弹性金属片1的弹性力无法将散热器2固定牢固，因此可在散热器2和PCB 5的对应位置上分别设置定位孔，当散热器2和弹性金属片1之间电性连接，并使散热器2和PCB 5的定位孔分别对应后，将螺钉10插入散热器2和PCB 5的定位孔中，在螺钉10的另一端旋入螺母11并拧紧，以保证一定的顶紧力，使弹性金属片1和散热器2的底部充分接触。如此以来，散热器2即能很好的固定在PCB 5上。另外，可对散热器2的顶部做阳性处理，以提高散热器2的表面黑度，增加散热能力。

本实用新型实施例三，对图3所示实施例二中与散热器2侧面电性连接的弹性金属片1进行改进，如图4所示，在屏蔽盒9的侧壁上设置弹性金属片1，该弹性金属片2和屏蔽盒9也为一体化的结构。当散热器2插入屏蔽盒9顶部的开口中，向下挤压时，屏蔽盒9侧壁上的弹性金属片1被向外挤压，受迫变形，由于弹性金属片1具有弹性，会给散热器2施加一个向内的挤压力，利用该挤压力，弹性金属片1将散热器2向内压紧，使弹性金属片1和散热器2侧面的电性接触良好。但是只靠弹性金属片1的挤压力，无法将散热器2固定牢固，因此可采用与以上实施例一、二中相同的螺栓或卡簧等固定方式将散热器2固定在PCB 5上。

以上为本实用新型实施例利用弹性金属片作支架的情况，当然，除了利用弹性金属片，还有其他很多种替代方式，同样可以实现本实用新型实施例的目的。例如：采用弹性导电金属泡棉代替弹性金属片，利用导电金属泡棉自身的弹性，来连接PCB和散热器上的导电面，充分导通，实现电磁屏蔽腔体的构架。

另外，为减小发热电子元件3与散热器2之间的导热热阻，散热器2下表面可设计成金属凸台状。如图5所示，为本实用新型实施例四的一种内部结构示意图，由于发热电子元件3的高度各不相同，有些高度较低的电子元件和散热器2之间的空隙比较大，导致其空隙中间填充的导热层4的厚度较大，影响散热效果，为解决这一问题，可以在散热器2的下表面设计散热器金属凸台8，对应发热电子元件3不同的高度，散热器金属凸台8的高度可调节。其目的是减少散热器2和导热层4之间的空隙，以降低空隙间填充的导热层4的厚度，使散热效果更好。

本实用新型实施例四是在以上实施例的基础上进行改进，其散热器2采用特殊的结构设计，使散热器2和发热电子元件3之间填充的导热层4的厚度得到降低，散热效果更好。

本实用新型的实施例，其特殊的内部结构设计，在对现有技术中的电子元件散热结构不做改动的情况下，较好的解决了散热器发挥散热和电磁屏蔽双重功能的问题，并且其结构简单，解决了安装上的麻烦。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1. 一种屏蔽和散热装置，其特征在于，包括：

导电支架，所述支架围绕被屏蔽的发热电子元件设置于印刷电路板上，且所述支架与印刷电路板的导电层电性连接；

散热器，设置于所述发热电子元件上，且所述散热器具有导电面，所述导电面与所述导电支架电性连接。

2. 如权利要求1所述屏蔽和散热装置，其特征在于，对所述散热器上除导电面的部分进行表面处理。

3. 如权利要求2所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述表面处理为阳极处理。

4. 如权利要求1所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述导电支架包括弹性金属片或导电金属泡棉。

5. 如权利要求4所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述弹性金属片与屏蔽盒为一体化结构。

6. 如权利要求1所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述散热器底部设有金属凸台。

7. 如权利要求1至6中任一项所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述散热器和所述发热电子元件之间设有导热层。

8. 如权利要求7所述屏蔽和散热装置，其特征在于，所述导热层为导热垫和/或导热胶。

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