[发明专利]表面贴装元器件的吸热泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子产品中表面贴装元器件的散热装置。 

背景技术

消费类电子产品市场要求在愈来愈小的空间里容纳更加强大的功能。采用表面贴装技术是提高组装密度的有效方法。与以往的矩型扁平封装器件相比较，物理形状和尺寸的大小有着显著的不同，表面贴装元器件更趋小型化、微型化；与以往所采用的通孔器件相比较，表面贴装元器件在印刷电路板上所占的空间更趋紧凑，进一步增加了热密度，从而增加了热设计的复杂性和困难度。众所周知，高温会对电子元器件的性能产生非常有害的影响。按照可靠性理论，元器件的表面温度每升高10℃，寿命将降低一半。因此，发热元器件的降温一直是产品设计的重要任务。 

为了提高表面贴装器件的热性能，可以对器件组装本身进行综合的热设计处理，增加引脚框的面积和增加组件内的传热通道，其它诸如增加管芯尺寸、增加铜材制成的电源线和接地线的面积，以及降低包封塑料的厚等等，也能够改善表面贴装器件的散热性能。然而，所有表面贴装元器件内部所增加的热设计措施，将导致费用增加，也影响到结构的可靠性。 

对于功率型表面贴装元器件的外部散热措施，在一般应用中，主要依靠加大与该元器件相连接的印制电路板铜箔的面积来解决。但是，在高组装密度的条件下，能增大的印制电路板铜箔面积是极其有限的。当有更多的散热需求时，通常会先在该元器件上涂布导热的绝缘硅脂，再加装合适的金属散热器。这种惯常采用的散热方法，不但加工工艺复杂，成本较高，更由于散热装置与元器件的热源之间是间接接触，所引入的热阻导致散热效率降低。热阻的单位是℃/W。热阻愈大，散热愈差。 

表面贴装的功率器件在工作时，通常，管芯的热量先通过封装材料传导到管壳，经管壳传到印制电路板覆铜箔或散热器散热面，再由散热面传到环境空气中。按照这种热的传导路径，如果管芯传导到管壳的热阻θJC，管壳传到印制电路板覆铜箔或散热器的热阻θCS，印制电路板覆铜箔或散热器散热面传到环境空气的热阻θSA，则从管芯到环境空气的总热阻θJA等于热传导过程的热阻之和，即：θJA = θJC + θCS + θSA。减小总热阻意味着散热效率的提高。 

通常的散热思路是设法将元器件在其封装表面的温度有效地散发到周围空间去。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种高效散热的表面贴装元器件的吸热泵，利用热泵效应，使直接贴焊在印制电路板覆铜箔上的表面贴装元器件能高效散热。 

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种表面贴装元器件的吸热泵，包括有散热体和至少一个印制电路板焊点，所述散热体为任意形状的高导热系数的金属线材，金属线材的一端焊接在印制电路板的焊接点上，另一端无接触的裸露于空间，所述印制电路板焊点，位于与表面贴装元器件热源引脚或最接近热源引脚连通的印制电路板覆铜箔上。 

所述的散热体至少有一个端点直接焊接在与表面贴装元器件热源引脚或最接近热源引脚连通的印制电路板覆铜箔上。 

所述的散热体系采用铜，铝或铁具有良好导热性能的金属线材制成。 

所述的散热体裸露于空间部位，采用适当线径的铜丝加工成直线型，或曲线型，或螺旋型，或在圆形金属线表面拉丝，或将其压扁以增加散热体散热的表面积。 

发热体的散热通常有四种途径：（1）通过接触传送给温度较低物体的传导散热；（2）凭借空气流动交换热量的对流散热；（3）以热射线形式传给温度较低的周围环境中的辐射散热以及（4）发热体通过表面的液体蒸发来进行散热的蒸发散热。 

在提高传导散热效率时，除了选用高导热系数的金属材料来制作散热器之外，就是设法降低传导通路的热阻。本发明在实施对直接贴装在印制电路板上的功率型表面贴装的元器件的散热时，并不刻意加大相应部位的印制电路板覆铜箔的厚度和面积，也不采用在发热的元器件本体上通过涂布导热绝缘胶加装散热器，而是将高导热系数的金属线材，例如一段适当直径的铜线，与发热元器件热源或最接近热源的引出脚焊接在印制电路板覆铜箔相通的焊盘上，使散热体近似为零的接触热阻与热源直接连通，发热体的热量通过泵效应毫无阻挡地以最高的效率向温度较低的散热体传导。 

采用这种方式对表面贴装元器件进行散热，散热体只要是导热系数较好的金属线材即可，因此取材十分方便。根据散热量的要求，选取合适的线径和长度。散热体的形状可以是直线型，也可以弯曲成各种曲线型，或加工成螺旋型，二次成型工艺简单。如果要进一步增加散热体的表面积，可以采用在圆形线材表面进行拉丝处理。散热体的安装可以方便地采用机器插件以提高生产效率。