专利名称：间隙式印刷电路板散热布局的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板的设计布局，尤其是涉及变压器附近的散热设计布局。
背景技术：
在电源类电子产品中，变压器和功率开关元件等发热元器件在工作中会产生大量热量，为了保证产品的正常运行，发热元器件需要进行散热设计，通常是直接将发热元器件设在完整的一块铺铜等金属材质制成的散热布局上，为了更好的散热，发热元器件需要设计非常大面积的散热布局，但所述散热布局如果设置在变压器附近，就会在该金属材质和变压器的铁芯之间会形成另外一个磁路，增加变压器的负载，使变压器温度升高很多，效率会降低，而同时也会因为形成的磁路在散热布局上形成涡流，产生热量，直接影响散热布局的散热效果。为了保证电子产品可以正常使用，需要提升变压器和发热元器件的设计余量，这样会增加相应成本和能耗，所以现有技术中在空间允许的情况下通常不会在变压器的相邻周边及下面尤其是初级侧下面设计铺铜等金属材质的散热布局，而且还要确保发热元器件的散热布局离开变压器有一定的距离，这就为PCB板机构尺寸较小或者布局时需要充分利用空间的情况造成技术障碍，不适应电子产品小型化的发展趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种对变压器的效率影响小，适应于高密度安装要求的间隙式散热设计布局。
本发明的技术解决方案是一种间隙式印刷电路板散热布局，其发热元器件的散热布局为条栅结构且位于所述变压器的周边或下方。
变压器的损耗分为磁芯损耗和线圈损耗，磁芯损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，线圈损耗包括直流损耗和高频损耗。现有技术中分离设计的散热设计布局不适应密集化设计的需要，如果将散热布局设置在变压器附近，会使变压器产生涡流损耗，导致温度升高很多，采用条栅结构散热布局后，可以增加涡流路径材料的电阻率，在相同的感应电势下涡流会大大减少，这样一来可以在发热元器件的周边或下方直接布置散热布局，充分利用现有PCB板空间，提高PCB的空间利用率，再者可以减少变压器的温升，提高功率密度和效率。
作为一种优化方案，所述散热布局为平行直线式条栅结构或者为曲线式条栅结构，根据不同的设计要求选择相应的散热布局，以提高适用性。
所述散热布局为金属材质，优选为铜箔，可以充分利用现有印刷电路板技术，方便制造。
所述散热布局的条栅上分别设有焊锡层，以增加散热面积，进一步提高散热效率。
所述发热元器件根据电路配置的实际需要，可以为场效应晶体管、双极型晶体管、快速晶闸管、可关断晶闸管或者绝缘栅双极型晶体管中的至少一种。
本发明的优点是结构简单，可以增大变压器和发热元件的设计余量并充分利用PCB的空间，符合集成化设计的需要。
附图1为作为对比样品的型号为PWB-IVC74116T的印刷电路板底层和顶层设计示意图；附图2为本发明的型号为PWB-IVC74116T的印刷电路板底层和顶层设计示意图；附图3为用以测试图1和2中的印刷电路板的测试回路图；1、变压器，2、发热元器件，3、散热布局，4、散热布局。
具体实施例方式
实施例参阅图2，为本发明实施例的型号为IV74116-Z-LF品名为1554Z002的冷阴极管驱动模块的印刷电路板的底层和顶层设计，该电路板的制作可由现有的电路板制造技术实现。其中设计在底层两侧上的散热布局4为呈直线条栅状的铜箔，且其对应电路板内部的铜箔结构同样为直线条栅结构。发热元器件2包括分别与两侧散热布局4相连的Q23、Q24、Q25和Q26，其均为MOS(场效应晶体管)，在顶层两侧分别设置两台变压器1，代号分别为T1、T2，MOS的散热布局在变压器的正下面。
参阅图1，其为和本发明实施例采用的元件和电路布局以及制造工艺完全一致的冷阴极管驱动模块(以下称“对比品”)，其和本实施例唯一不同的地方是散热布局3的结构采用了现有技术的整块铜箔的结构。
为了更好的说明本发明实施的有益效果，以下以实测本实施例的冷阴极管驱动模块以及对比品中的变压器的输出电流Iout、一次绕线和二次绕线的表面温度、磁心的表面温度，以及MOS的表面温度的手段，通过对比的方式作进一步的说明一、测试方式输出电流Iout利用图3所示的连接方式测试，其中Vin＝28V，Load＝lamp，R1＝100Ω，测试原理为I(lamp)＝Vf/R1。
变压器一次绕线和二次绕线的表面温度、磁心的表面温度，以及MOS的表面温度用指定的温度计直接测量。
所有的测试均使用相同的人员、相同的设备、相同的测试原理和方法，在相同的室温环境下进行，并以4次测试数据的平均值作为最终确认值。
二、测试仪器电源为GW GPC-3030D直流电源供应器；(固纬电子有限公司)FLUKE 45型双显示多用表；(美国福禄克FLUKE)HT-22C型点温度计。(柯尼卡美能达)三、实验结果测试记录表一
测试记录表二
测试记录表三
测试记录表四
测试记录平均值
从表一至表四中的测试结果可以看出，本发明的散热设计布局和对比品的散热设计布局相比，输出电流略有提高，变压器和MOS的温度则都明显降低。而通过四次测试数据的平均值进一步分析可以得出，采用本发明技术的印刷电路板中每支灯管的输出电流比对比品中的高0.153mA，12支灯管总共高出1.836mA，在输入功率相同的情况下，变压器效率的提高率为5.83％，而变压器和MOS的温度比对比品的散热布局降低5.5-9.5度。因此可以结论性地得出，在变压器的周边和下方设置发热元器件的本发明的散热布局，在实现散热布局的散热功能、增大变压器和发热元件的设计余量的同时，还满足了密集化安装的需要。
通过进一步实验可以看出，散热布局的条栅不论采用直线是还是曲线式，发热元器件使用双极型晶体管Tr、快速晶闸管SCR、可关断晶闸管GTO、场效应晶体管MOSFET或者绝缘栅双极型晶体管TGBT中的任一种或几种的组合，变压器的周边和下方可以设置发热元器件的散热布局，而且温度均比现有技术使用整块散热布局要低，同样可以实现密集化安装的目的。
以上是针对本发明可行实施例之一的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，例如对本发明限定以外的发热元器件采用金属材质的间隙散热布局的技术方案均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
1.一种间隙式印刷电路板散热布局，包括变压器及设置在散热布局上的发热元器件，其特征在于所述散热布局为条栅结构，且位于所述变压器的相邻周边或下方。
2.根据权利要求1所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述散热布局为平行直线式条栅结构。
3.根据权利要求1所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述散热布局为曲线式条栅结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述散热布局的条栅上分别设有焊锡层。
5.根据权利要求4所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述散热布局为金属材质。
6.根据权利要求5所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述散热布局为铜箔。
7.根据权利要求4所述的间隙式印刷电路板散热布局，其特征在于所述的发热元器件为双极型晶体管、快速晶闸管、可关断晶闸管、场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管中的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种间隙式印刷电路板散热布局，其为分布在变压器周边或下方的条栅结构。本发明的优点是结构简单，可以在增大变压器和发热元件的设计余量的同时，还满足了密集化安装的需要。
文档编号H05K7/02GK1937906SQ20061014265
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者刘伟庆 申请人:胜美达电机(香港)有限公司