背景技术
一些电子装置元件,如电脑中的中央处理单元、北桥芯片等,在传输或处理电信号过程,会因为阻抗消耗电能而产生大量热量,若这些热量未有效地散选出去,会影响电子装置的效能、损耗使用寿命,更甚者会损坏而无法使用。因此若一电子装置具有上述会产生大量热能的元件,在设计时,必须考量其散热问题以确保装置运作效能,延长装置的寿命。目前有许多散热方法应用于各种不同领域、装置中,根据需求与装置客观条件限制,设计时可搭配不同的散热方法以达到散热目的。
一般为保护电子装置、保护使用者或是为美观的目的,常将其电子元件置于一壳体内,如电脑、电视、随身听…等,多数元件都包覆于塑胶外壳中。然而这样一来,电子元件产生的热量容易囤积于壳体内而伤害电子装置。具有此类结构的电子装置(如电脑)常见的散热方法是,于电子装置发热元件上设置一散热装置,如风扇、散热鳍片等,让热能先由发热元件转移到壳体的空气中,再在壳体上开设数个散热开孔,让热量能经热对流方式散逸至壳体外面。而为了增加热对流效率,还可增加一风扇,让风扇产生强制对流以加速壳体内热能的排除。
散热鳍片、散热开孔、风扇等,皆为一种散热方法,系依不同需求而配合使用。散热开孔的散热方法通常需配合其他装置以增加热对流效率,例如上述的风扇。然而使用风扇必须消耗电能,同时也占据空间,在某些电子装置上并不适用(例如拇指碟、无线网络卡等产品)。但若仅单纯使用散热开孔时,其散热效率又不佳。故本发明提出一种电子装置的散热机构,虽亦是透过散热开孔让热量散逸至壳体的外,但是却具更佳的散热效率。
具体实施方式
本发明的一些实施方式会详细描述如下。然而,除了详细描述的内容外,本发明还可以广泛地在其他的实施例施行,且本发明的范围不受限定,其以后附的权利要求所限定的范围为准。
另外,为使图式更为简洁明确地显示发明特征,相关图式省略了一些与外部作信号传输的接头,也省略了一些与散热无关的机构部分,而着重于说明散热机构的结构。
图1A与图1B为本发明揭示的电子装置散热机构的一较佳实施例的外视图与从1B-1B切面向内看的剖面图。基板100上固定至少一发热元件102,是电子装置内主要的热量产生来源,以及包含其他元件103。在本实施例中,基板100的较佳材质为一印刷电路板(PCB)。基板100、发热元件102与其他元件103是置于壳体104中,壳体104上开设了复数个开孔分布于在不同区域,这些开孔可让热能由电子装置内对流至装置外。为方便说明,将每一较为密集的开孔群称为散热开孔区,壳体104上包含一个以上的散热开孔区(如106、107)。当然散热开孔区亦可只含一个开孔,本发明并不限制开孔数量。
图式中导热金属片108是作成长条状而两端折曲,其中一端连接上述发热元件102,另一端则连接并贴合散热开孔区106。在此必须说明,本发明并不限制导热金属片108的外观形状,亦不限于仅可连接一发热元件或一散热开孔区。例如,导热金属片108可设计如Y字型,其一端连接至发热元件,另两端则分别连接至不同散热开孔区。即,导热金属片108可贴合至多个散热开孔区。
为清楚分别,特别将贴合导热金属片的散热开孔区称为热交换区,如散热开孔区106为一热交换区。导热金属片108是以一具高导热性的金属材质所组成,通常是如铜、铝或是其他合金材质。导热金属片108与发热元件102间可通过导热胶等具黏性的导热物质黏贴固定住。而连接至散热开孔区106的另一端则利用一些固定元件,例如图1C的卡栓140,配合作成如附图所示结构的导热金属片前端141,可以***卡栓140以固定导热金属片108于壳体104的下方,或是用一螺丝150以固定导热金属片108(参考图1D)。当然亦可特别设计导热金属片108的形状,使其与壳体104组装结合时,让导热金属片108贴合散热开孔区106的一端恰好位于散热开孔区106的下方并自然贴合于散热开孔区106,而免除了使用螺丝、卡栓等固定元件;或更进一步如图1E所示于导热金属片108一端作复数个凸出部1081,同样不需利用固定元件而将凸出部1081对准并塞入散热开孔区106的开孔,而使导热金属片108结构形状恰可密合固定于散热开孔区,以固定导热金属片108;甚或如图1F所示,可设计让壳体104具有一凹陷部1041,以固定导热金属片108。当然,凹陷部1041的结构并不仅限于图中所示,亦可依需求而作出适当变化。或是使用片状的导热金属片108(如图1G),于组装时夹在散热开孔区106与发热元件102之间而用导热胶、黏胶固定,可使导热金属片108的结构简单化并降低电子装置的厚度。另外若将导热金属片108整个贴合于壳体104内,并于组装时让发热元件102直接夹着导热金属片108,而使导热金属片结构形状恰可密合固定于壳体104,则更可减去导热胶、固定元件而完全不需要额外装置来固定导热金属片108。
此外,可留下数个散热开孔区而不使其贴合导热金属片,纯粹作为热对流用,亦即,本发明并不限制热交换区的数目,散热开孔区亦非必定贴合一散热金属片而形成热交换区。
当电子装置中发热元件102产生大量热量时,导热金属片108与发热元件102接触的处,相对于导热金属片108于散热开孔区106与外界冷空气接触的处的温度为高。依据热传导原理,热量将由高温处向低温方向传递。当热量传递至热交换区106,通过上面复数个开孔使得外界冷空气与导热金属片108接触,即可进行热交换而达成散热目的。
另外必须说明的是,发明揭示的散热机构是可通过导热金属片连接至壳体的散热开孔区,以作为主要的散热之处,而且散热开孔区并非如图1B所示,只能位于发热元件102或基板100的正上方;所以不论是在壳体104的任何一个方向、区域等都可依需要而开设有散热开孔区,而且使其成为主要的散热区域。
另外,本发明提出的结构亦适于小型的、可携带式的电子装置,如拇指碟、无线网络卡等,以有效改善此类装置散热不易的问题。如图2为目前常见小型电子装置的结构示意图,基板200上有一发热元件202,其密封于壳体204内。发热元件202产生的热量是与壳体204内空气作热交换,并作装置内部对流而分散至壳体204不同区域。由于装置内部空间狭小,不若大型电子装置作内部对流时可将热量分散至各区域而降温,故其热量容易囤积于狭小的空间中。
另外,若仅借由设置散热开孔散热,仅能少量地散去壳体内热量。小型电子装置可以开设的散热开孔较小,空气流通对流相对不易。而囿于内部空间与电源供应限制,大部分不允许设置风扇以加强对流。下表为不同散热方法应用于图2的小型电子装置,经模拟得到的散热效果比较表,其中最后一项应用本发明的散热机构,为设置一具多个开孔的散热开孔区与一导热金属片的散热结果。
散热方法 |
芯片表面温度(摄氏) |
完全密封 |
98.39 |
在发热元件上加上一铜片(不具散热开孔) |
96.12 |
在壳体上开一开孔(不具散热金属片) |
96.29 |
在壳体上开多个开孔(不具散热金属片) |
96.05 |
本发明的散热机构 |
61.78 |
由上表结果得知,小型电子装置由于很难借由散热开孔的设置作热对流散热,故其芯片表面温度始终偏高许多。
应用本发明的散热机构于小型电子装置中时,可经特别设计以防止使用者因不慎接触导热金属片108而烫伤,因此可考量防烫伤设计。图3A为应用于小型电子装置的散热开孔区(特别是指热交换区)的设计示意图,图3B则为从3B-3B方向侧视机构内部的示意图。开孔可设计为网状304、圆形307或长条状306,下方可贴合导热金属片308。
热交换区的开孔大小与深度,可依需求而设计成让人体皮肤不至于碰触到导热金属片308,特别是采取如图1E设计以固定导热金属片时。举例来说,壳体通常以射出成型方式成型,其厚度约略大于1毫厘。若热交换区设计成网状(如304)或圆形(如307),开孔尺寸可小于2毫厘;若设计成长条状(如306),宽度可小于1.5毫厘,以防止皮肤陷入开孔中触及散热金属片308而烫伤。当然未贴合导热金属片的散热开孔区307则不一定需要遵守上述限制。另外,壳体302本身可由不易导热、低热导是数的材质所组成,如压克力或塑胶等,以避免烫伤人体皮肤。
上述散热开孔区的设计,特别是热交换区,仅为阐明本发明可行的实施方式,开孔设计可特别以防止人体皮肤(特别是手指)烫伤为原则,并非限定只能以上述例举的尺寸实施。而图1A至图1H中的各种散热机构作为小型的、可携带式电子装置的散热机构时,一些机构组成可如上述内容而加以缩限,其可视为本发明另一较佳实施例。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用以限定本发明的申请专利权利;同时以上的描述,对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施,因此其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在下述的本申请权利要求所限定的范围中。