专利名称：用于电磁屏蔽和消散电子元件释放热量的装置以及相应的电子电路的制作方法
技术领域：
发明的领域为电子电路，更具体地为包括电力电子元件的电路。更具体地讲，本发明涉及用于屏蔽和消散此类电子元件释放热量的技术。本发明可尤其应用于无线电通信领域，其中无线电通信装置采用放出大量热量的 功率放大器。因此，本发明可尤其但非排他性地应用于第三代(3G)无线电通信装置所采用的 功率放大器。
背景技术：
下文将通过无线电通信装置，例如无线电话或个人数字助理(PDA)所用功率放大 器的特例对现有技术的缺点进行讨论。当设计无线电通信装置时，尤其追求的是对以下目标的至少一些进行协调-装置的安全性，尤其要检查功率放大器的电磁兼容性(EMC)。根据普遍接受的定 义，术语“电磁兼容性”应理解为是指，一件硬件或系统在其电磁环境下顺利工作并且自身 不产生使处于此环境中的任何人无法忍受的电磁干扰的能力。-热控制效率，功率放大器的温度必须尽可能低以改善温度特性且增加装置的使 用寿命。-装置的致密性，因为装置各部件的印刷电路的表面积必须尽可能小。-制造简单、成本低。图1示出第二代QG)无线电通信装置的电子电路100。电子电路100具有可呈金 属锅形式的屏蔽壳体，该金属锅完全覆盖印刷电路12的正面1，正面1上嵌入不同的元件 (例如，无线电通信模块、一个或多个功率放大器等)。在现有技术中，此类屏蔽壳体11基 本上被设计为防止一个或多个功率放大器辐射的能量(以电磁辐射传递的谐波的形式)从 装置中逸出，并防止装置的其他功能块或相邻设备受到干扰。第二代QG)无线电通信装置通常采用高效非线性功率放大器。图2为图1电子电路100的局部示意性剖视图。在此实例中，功率放大器200安 装在印刷电路12的背面2上。功率放大器200包括封装在由模制塑料制成的包装22中的 放大器构件21。包装22具有金属底板23，金属底板23包括被设计为接纳放大器构件21 的第一表面和被设计为固定接合至印刷电路12的背面2的第二表面。通常，独立使用功率 放大器200(高效非线性功率放大器)的包装22，被用于释放大部分由放大器构件21释放 的热量。从而使热量Cl辐射在印刷电路12的背面2上。如图3所示，可使用散热器31获得更佳的散热。实际上，散热器31用于通过金属 底板23收集一部分由放大器构件21释放的热量，然后将收集的热量C2进行传递并辐射在 印刷电路12的正面1侧上。在该示出的实例中，散热器31具有被设计为固定接合至金属底板23的金属底座311和延伸垂直于金属底座311并被设计为啮合在印刷电路12中的两个金属臂213和313。 金属臂213和金属臂313通过印刷电路12的背面2并出现在印刷电路12的正面1上。因 此，金属底座311用于收集一部分由放大器构件21释放的热量，而金属臂312和金属臂313 能够通过印刷电路12的正面1的镀铜部分使此收集的热量C2排放在印刷电路12的正面 1侧上。第三代(3G)无线电通信装置通常采用低效线性功率放大器。目前，将用于2G功率放大器散热的传统技术(上文参照图1至图3所述)应用于 3G功率放大器。发明人注意到，上文提及的传统技术并不适于3G功率放大器，因为随2G功率放大 器的输出功率而升高的温度与随3G功率放大器输出功率而升高的温度相比相差甚远。换 句话讲，上文提及的传统技术不能用于充分并快速消散由3G功率放大器释放的热量。此外，虽然散热器通过将一部分由功率放大器产生的热量排放在印刷电路的正面 侧上而改善了散热，但仍存在温室效应的风险。实际上，屏蔽壳体防止散热器向印刷电路的 外部进行热量排放(即，从屏蔽壳体排出)。从而将此热量C2限制在屏蔽壳体和印刷电路 的正面之间限定的区域内。因此，需要优化3G功率放大器的热控制，尤其是需要最大化无线电通信装置的温 度特性和使用寿命。发明目的本发明在至少一个实施例中的目的尤其在于克服现有技术的这些缺点。更具体地讲，本发明在至少一个实施例中的目的之一在于提供一种有效且易于实 施的散热技术。本发明在其至少一个实施例中的另一目的在于提供一种消除或至少限制由屏蔽 壳体引起的温室效应的此类技术。本发明在至少一个实施例中的又一目的在于提供一种不需要增加印刷电路表面 积的此类技术。本发明在至少一个实施例中的又一目的在于提出一种尤其非常适于第三代(3G) 无线电通信装置所采用的功率放大器的此类技术。本发明至少一个实施例的又一目的在于提供一种成本小且与所有放热电子元件 兼容的此类技术。
发明内容本发明的一个特定实施例提出一种用于电磁屏蔽和消散电子元件释放热量的装 置，所述元件包括被设计为通过散热器固定接合至印刷电路第一表面(称为背面)，所述散 热器通过印刷电路的背面并出现在印刷电路的第二表面(称为正面)上。根据本发明，该装置包括安装在印刷电路正面并限定电磁屏蔽壳体的金属结构或 金属化结构，所述金属结构包括明显延伸以面向所述散热器的第一放热孔。该装置具有至 少一个热连接器，其具有固定接合至所述金属结构的第一末端和接合至所述散热器和/或 接合至所述散热器附近的印刷电路正面的第二末端。因此，本发明提出一种同时具有“屏蔽”功能和“热辐射”功能的结构。本发明的结构能够使元件散热器处释放的热量从印刷电路排出。更具体地讲，热量通过对流或通过辐 射排放。实际上，本发明的结构包括有利于印刷电路正面和印刷电路内部之间空气交换的 热空气排放孔。在一个优选实施例中，该孔延伸以面向散热器。当然，在另一个实施例中， 可设想孔并未完全面向散热器。因此，由散热器传递至印刷电路的正面镀铜部分的热量通 过自然对流从该孔排出。此外，本发明的结构包括在元件的散热器和结构之间形成热连接 的一个或多个热连接器。因此，本发明的一个或多个连接器能够将一部分由散热器释放的 热量收集并传递至负责将该热量排出印刷电路的结构。因此，本发明提出使用所有或部分 结构表面将散热器的热量通过辐射和对流排放。正如应从下文看出，某些连接器可与结构 壁重合。因此，本发明改善了电子元件的冷却，从而改善了温度特性和其使用寿命。有利地，该装置包括形成将热量从散热器排放至所述第一个孔的通道的元件。因此，本发明提供一种用于将由散热器释放的热量引导至孔的系统。从而使形成 排放通道的元件最大化对流现象。有利地，所述形成排放通道的元件包括所述连接器或连接器中的至少一个。在一个特定实施例中，连接器为管，其第一末端被设计为啮合在孔内，第二末端固 定接合至散热器。在另一个特定实施例中，一组连接器分布在散热器周围，每个连接器形成排放通 道的一部分。有利地，各连接器由金属材料制成。这些连接器具有高导热性。从而获得元件散热器和结构之间的有效热连接。根据本发明的一个有利方面，所述结构包括至少一个位于所述第一个孔附件的第 二个孔。因此，本发明提出最大化冷却元件。实际上，由于第二个孔可彼此连通且与第一个 孔连通，因此其不仅增加了结构的辐射潜力而且增加了其对流潜力。有利地，该元件为功率放大器。因此，本发明尤其非常适于2G或3G无线电通信装置采用的功率放大器。在另一个实施例中，本发明涉及一种电子电路，其包括本文上述用于电磁屏蔽和 散热的装置。
通过以下对以简单示例性和非限制性实例给出的优选实施例的说明以及附图，本 发明的其他特征和优点应变得更加显而易见，在附图中-图1示出无线电通信装置的电子电路(已结合现有技术论述)；-图2示出图1电子电路的局部示意性剖视图(也已结合现有技术论述)；-图3提供图2放大器所用散热器的示意图(也已结合现有技术论述)；-图4示出电子电路，其包括根据本发明特定实施例的用于电磁屏蔽和散热的装 置；-图5示出图4电子电路的局部示意性剖面图；-图6a和6b示出本发明用于电磁屏蔽和散热的装置的第一个实施例；-图7a和7b示出根据本发明用于电磁屏蔽和散热的装置的第二个实施例；和
-图和8b示出本发明用于电磁屏蔽和散热的装置的第三个实施例。
具体实施方式本发明的普遍原理依赖于使用屏蔽壳体消散由电路的一个或多个电子元件释放 的热量。应注意到，在本文的所有附图中，相同的元件用相同的数字基准来指定。出于简单性考虑，本说明(遍及本文其他部分)应限于组装图的特例，其中电子元 件(例如2G或3G功率放大器)安装在印刷电路的其中一个末端附近。本领域的技术人员 可轻易将此教导内容推及任何其他组装图(例如，一个或多个功率放大器安装在印刷电路 中央的图)。图4示出包括印刷电路500的电子电路400，印刷电路上安装有根据本发明的用于 电磁屏蔽和散热的装置600。本发明的装置600包括安装在印刷电路500的正面51并限定屏蔽壳体的金属结 构61。在另一个实施例中，结构61由具有高导热性的合金构成。金属结构61具有金属板611，其形成屏蔽壳体的顶部以及被设计为固定接合至印 刷电路500的金属壁612a和612b。金属壁(例如)焊接至印刷电路500。金属板611具有在功率放大器71的散热器72上完全开放的孔613 (下文也称为 放热孔)。在另一个实施例中，孔613可在散热器72的一部分上向外开放。在示出的实施例中，孔613具有矩形形状。在另一个实施例中，可设想正方形、圆 形、三角形、椭圆形的孔或豆形或星形的孔。正如应从下文更详细地看出，狭槽能够使散热 器72释放的热量通过对流排出印刷电路500(即，排出金属结构61)。如图所示，本发明的装置600包括第一热连接器614、第二热连接器615、第三热连 接器616、第四热连接器617。这些连接器由具有低热阻的金属材料制成。因此，其协助印 刷电路500的电磁屏蔽。每个连接器具有固定接合至金属板611的第一末端El和固定接 合(例如通过焊接)至散热器72附近的印刷电路500的正面21。正如应从下文详细看出， 这些连接器形成散热器72和金属板611之间的热桥。因此，本发明能够用金属板611的表 面将散热器72释放的热量通过辐射排向印刷电路500的外部(即，排出金属结构61)。可 注意到，如果各连接器的第二末端E2直接固定接合至散热器72，则可有利地减弱此辐射现 象。在示出的实例中，第一热连接器614与金属结构61的壁612b的一部分重合。因此，此 第一连接器614通过金属板611将散热器72释放的热量快速有效地排放。图5为图4电子电路400的局部示意性剖视图。在此示例性实施例中，功率放大 器71安装在印刷电路500的背面52上。功率放大器71具有封装在由模制塑料制成的包 装712中的放大器构件711。包装712具有金属底板713，金属底板713包括被设计为接纳 放大器构件711的第一表面和被设计为固定接合至散热器72的第二表面。通常，功率放大 器71的包装712用于排放一部分由放大器构件711释放的热量。从而使热量Cl辐射在印 刷电路500的背面52上。如图所示，散热器72穿过印刷电路500的背面52且出现在印刷电路500的正面 51上。通常，散热器72通过金属底板713收集一部分由放大器构件711释放的热量。根据本发明，由散热器72释放的热量通过对流或通过辐射排放。实际上，一部分由散热器72释放的热量通过自然对流从孔613排放。可注意到，热连接器614、615、616和 617限定用于将热量C3导向孔613的排放通道800。因此，此排放通道800使对流现象最 大化。热连接器614、615、616和617用于收集一部分由散热器72释放的热量C4，然后传 递至随后将其辐射的金属板611。可注意到，这些连接器自身辐射一部分由散热器72释放 的热量C5。图6a和图6b示出根据本发明的用于电磁屏蔽和散热的装置600的第一个实施 例。图6a为本发明装置600的正面(即，环境空气侧的表面)的透视图，而图6b为本发明 装置600的背面(即，印刷电路侧的表面)的透视图。在此第一个实施例中，本发明装置 600由单块组成。金属壁61 和金属壁61 和热连接器614、615、616、617通过折叠金属 板611的操作获得。在另一实施例，金属壁和热连接器可以是元件区别或独立于金属板611。在这种情 况下，可将这些元件(例如)焊接或螺接在金属板611上，以形成本发明的金属结构61。图7a(正面)和图7b(背面)示出根据本发明的用于电磁屏蔽和散热的装置600 的第二个实施例。在此第二个实施例中，本发明装置600由两块组成。更具体地讲，装置 600具有束带901，其包括金属壁612a和金属壁612b ；热连接器614、615、616和617 ；和孔 613。装置600还具有盖902，其包括金属板611和被设计为与束带901的金属壁61 和金 属壁612b啮合的钩状构件903。图8a(正面)和图8b(背面)示出根据本发明的用于电磁屏蔽和散热的装置600 的第三个实施例。在此第三个实施例中，束带901具有位于孔613附近的孔618和孔619(下 文也称第二个孔)。孔618和孔619彼此连通且与孔613连通。因此，可增加与环境空气交 换的面积，同时增加电子电路的电磁保护电位。
权利要求
1.一种装置(600)，其用于电磁屏蔽和消散由电子元件(71)释放的热量，所述元件包 括被设计为通过散热器(72)固定接合至印刷电路(500)的被称为背面的第一表面(52)的 包装(712)，所述散热器通过所述印刷电路的所述背面且出现在所述印刷电路的被称为正 面的第二表面(51)上，其特征在于所述装置(600)包括安装在所述印刷电路的所述正面并限定电磁屏蔽壳 体的金属结构(61)或金属化结构，所述金属结构包括用于排放热量并明显延伸以面向所 述散热器(72)的第一个孔(613)，并且其特征在于所述装置(600)具有至少一个热连接器(614、615、616、617)，其第一 末端(El)固定接合至所述金属结构(61)，并且其第二末端(E2)固定接合至所述散热器 (72)和/或接合至所述散热器附近的所述印刷电路的所述正面(51)。
2.根据权利要求1所述的装置，特征在于其包括形成通道(800)的元件，所述通道 (800)用于将来自所述散热器(72)的热量排放至所述第一个孔(613)。
3.根据权利要求2所述的装置，特征在于所述形成排放通道的元件包括所述连接器或 所述多个连接器中的至少一者。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的装置，特征在于每个连接器均由金属 材料制成。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的装置，特征在于所述结构包括至少一 个位于所述第一个孔(613)附近的第二个孔(618、619)。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的装置，特征在于所述元件为功率放大器。
7.一种电子电路(400)，其包括具有放热电子元件(71)的印刷电路(500)，所述元件包 括被设计为通过散热器(72)固定接合至所述印刷电路的被称为背面的第一表面(52)的包 装(712)，所述散热器通过所述印刷电路的所述背面且出现在所述印刷电路的被称为正面 的第二表面(51)，其特征在于所述电路(400)包括根据权利要求1至权利要求6所述的用于电磁屏蔽和 散热的装置(600)。
全文摘要
本发明是关于一种装置，用于电磁屏蔽和消散由电子元件(71)释放的热量，所述元件包括被设计为通过散热器(72)固定接合至印刷电路(500)的被称为背面的第一表面(52)的包装(172)，所述散热器通过所述印刷电路的所述背面且出现在所述印刷电路的被称为正面的第二表面(51)上，相应于本发明，所述装置(600)包括安装在所述印刷电路的所述正面并限定电磁屏蔽壳体的金属结构(61)，所述金属结构包括用于排放热量并明显延伸以面向所述散热器(72)的第一个孔(613)，所述装置(600)具有至少一个热连接器(614、615、616、617)，其第一末端(E1)固定接合至所述金属结构(61)，并且其第二末端(E2)固定接合至所述散热器(72)和/或接合至所述散热器附近的所述印刷电路的所述正面(51)。
文档编号H05K7/20GK102138373SQ200980129972
公开日2011年7月27日 申请日期2009年6月19日 优先权日2008年7月31日
发明者亚克斯·杰鲁, 简-皮雷·莫克雷, 阿兰·比罗诺 申请人:施克莱无线公司