CN203466179U - 电热片传导于芯片加热的堆叠结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是提供一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其于电路模块具有电路板及电路板上的芯片单元，并于芯片单元相对于电路板的另侧表面上抵贴定位有散热装置，且散热装置所具的散热座底面处凸设有抵贴于芯片单元上的导热块，而散热座上位于导热块周围处设有抵贴于芯片单元上的导热层及导热层相对于芯片单元另侧表面上的电热片，并于电热片与散热座之间抵贴定位有隔热元件，当侦测出电路模块的芯片单元温度为低于0℃时，便可通过电源导线对电热片进行供电，使电热片通电后产生的热量可通过导热层均匀的传导至芯片单元上，直到达到允许工作温度范围内便会控制电热片自动断电，使电脑设备处于低温或寒冷的户外环境能够正常的开机启动或运作。

Description

电热片传导于芯片加热的堆叠结构

技术领域

本实用新型是提供一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，尤指电路模块的芯片单元温度为低于0℃时，可利用电热片通电后产生的热量通过导热层均匀传导至芯片单元上，直到达到0℃以上时自动断电，使电脑设备处于低温环境能够正常的开机启动或运作。

背景技术

现今电子科技以日新月异的速度成长，使电脑、笔记型电脑等电脑设备皆已普遍存在于社会上各个角落中，并朝运算功能强、速度快及体积小的方向迈进，而随着电脑、笔记型电脑等电脑设备的应用皆趋向于高速发展，其中央处理器、影像处理器等运作时所产生的温度也相对大幅提高，故要如何利用散热结构确保在允许温度下正常工作，已被业界视为所亟欲解决的课题。

再者，目前业界普遍的作法，是将散热器抵贴于电路板上的芯片单元（如中央处理器、影像处理器等），或是可将风扇进一步结合于散热器上，而使风扇与散热器搭配形成最佳化的散热结构，不过一般电路板上的芯片单元常温的环境下使用时，其仅具有运作速度过高所造成温度上升而引发过热的问题，若处于温度极端变异的气候、湿度和强烈日照与严峻的户外环境下，对于所有电脑设备而言，都是极为严苛的考验，而在昼夜温差非常大的环境（如沙漠）中，其虽可利用散热器、风扇于白天温度高时达到散热的效果，但是电脑设备在夜晚温度较低或处于温度极低、寒冷的户外环境（如雪地），则使电路板上的芯片单元便会因温度过低而造成无法正常的开机启动或运作的情况发生。

然而，电脑设备应用在对于宽温有需求的产业与严苛环境的工作温度范围为介于－40℃～＋80℃之间，但因一般电路板上的电子元件（主动或被动元件）正常运作温度约为0℃～＋75℃，因此在温度为0℃以下的寒冷户外环境中，若欲使电脑设备能够正常的运作，便必须使电脑设备内部维持在一定的温度范围内，传统的作法是将保温材料包覆于电脑设备内部，以防止外部冷空器进入而达到保温的效果，使电路板上的电子元件不易因温度过低而无法正常开机启动或运作，不过随着电脑设备发展趋势皆趋向于轻薄短小的设计，加上电脑设备上具有很多的接头及控制按键等，造成保温材料难以将电脑设备内部完全的包覆，整体维持温度效果相当有限而不合于实用。

而为了解决上述保温材料的问题，便有厂商在电脑设备内部的电路板上设置有一加热装置，现有加热装置包括有一加热层、直流电源及电流调整器，其中该加热层设置于电路板内的多个绝缘层之间，并于加热层上具有加热电路，且该加热电路是由具有预定电阻值的导电材料所制成，即可通过直流电源提供电流至加热层的加热电路内，电流调整器调节加热电路的电流大小，其虽可通过电流流通于加热层的加热电路中产生热量，并由电路板上的金属电路层将热量传导至电子元件进行加热至正常的工作温度范围内，但因电路板必须配合电脑设备的体积予以缩小，使电路板上单位面积的电子元件数量变多且更为密集，造成加热装置的加热层设置于电路板上的多个绝缘层及金属电路层之间，整体制造程序变得相当复杂且困难度增加，从而导致使电路板制造成本无法有效降低，也不符合经济效益上的考量。

此外，亦有厂商在电路板上设置有一加热模块，现有加热模块为包括有金属氧化物半导体场效晶体管、直流电源、电流感测器及通态电阻控制器，其中该金属氧化物半导体场效晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）设置于电路板表面上，并由直流电源提供稳定电压至金属氧化物半导体场效晶体管，即可通过通态电阻控制器根据电流感测器所侦测到的电流强度调整金属氧化物半导体场效晶体管的通态电阻值，使金属氧化物半导体场效晶体管恒处于导通与未导通的临界状态而持续产生热量，便可利用散热片将金属氧化物半导体场效晶体管产生的热量散发至外部，使电路板上的电子元件维持正常运作，但此种电路板表面上设置有多个金属氧化物半导体场效晶体管将会影响其整体电路布局，且因电路板上可利用的空间相当有限而不易妥善安排整体空间配置，使得靠近电子元件的金属氧化物半导体场效晶体管加热效果较佳，而远离电子元件的金属氧化物半导体场效晶体管加热效果不良，另因使用金属氧化物半导体场效晶体管配合通态电阻控制器或其它宽温元件所需的成本高昂，使整体成本仍然无法有效降低，即为从事于此行业者所亟欲研究改善的方向所在。

故，本实用新型创作人有鉴于现有电路板的加热装置或模块于使用上的问题与缺失，乃搜集相关资料经由多方评估及考量，并利用从事于此行业的多年研发经验不断试作与修改，始设计出此种电热片传导于芯片加热的堆叠结构新型诞生。

发明内容

本实用新型的主要目的乃在于提供一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，该电路模块具有电路板及芯片单元，并于芯片单元相对于电路板另侧表面上抵贴定位有具散热座的散热装置，且散热座底面处凸设有抵贴于芯片单元上的导热块，而散热座上位于导热块周围处设有抵贴于芯片单元上的导热层及导热层相对于芯片单元另侧表面上的电热片，并于电热片与散热座之间抵贴定位有隔热元件，当侦测出电路模块的芯片单元温度为低于0℃时，便可通过多个电源导线对电热片进行供电，使电热片通电后产生的热量可通过导热层均匀的传导至芯片单元上，直到达到允许的工作温度范围（如0℃～＋75℃）内便会控制电热片自动断电，使电脑设备处于低温或寒冷的户外环境能够正常的开机启动或运作，亦可避免运作时产生当机的情况发生。

本实用新型的次要目的乃在于提供一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，当电热片产生热量时，可通过隔热元件与散热座形成一隔离，以有效防止电热片加温时的热量被散热座吸收而排散，并确保电热片对芯片单元整体的加温效果，且可通过导热层有效降低其热阻，提高加热速度与热功率，此种电热片堆叠结构设计，可有效解决使用保温材料不易包覆与维持温度效果有限的问题，亦可避免因电路板上设置具电阻值的加热电路或宽温元件所衍生有制造程序复杂、影响电路布局及成本高昂的缺失，也可妥善安排整体空间配置，进而提高电热片热量传导于芯片单元上的加热效果。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，包括有电路模块、散热装置、导热层、电热片及隔热元件，其中该电路模块具有一电路板及电路板上的芯片单元，并于芯片单元相对于电路板的另侧表面上抵贴定位有具散热座的散热装置，且散热座底面处凸设有抵贴于芯片单元上的导热块，而散热座上位于导热块周围处设有至少一个抵贴于芯片单元上的导热层及导热层相对于芯片单元另侧表面上通过导热层来对芯片单元进行加热的电热片，且位于电热片与散热座之间抵贴定位有至少一个隔热元件。

其中，该电路模块的芯片单元包括有一芯片及可供芯片固着于其上形成电性连接的载板，而散热装置散热座的导热块底面处形成有抵贴于芯片上的接触面，并于导热块上方相邻于散热座处形成有可供隔热元件抵贴定位的抵持面。

其中，该电路模块芯片单元的芯片与散热装置散热座的导热块间进一步设有一导热介质，且导热介质为芯片表面上所贴附的导热片或涂布形成的导热膏。

其中，该电路模块的芯片单元为一中央处理器。

其中，该导热层为抵贴定位于芯片单元的载板上。

其中，该电路模块的芯片单元具有一芯片组，而散热装置散热座的导热块底部形成有抵贴于芯片组上的接触面，并于导热块相邻于散热座处形成有抵贴于隔热元件上的抵持面。

其中，该电路模块芯片单元的芯片组与散热装置散热座的导热块间进一步设有导热介质，且导热介质为芯片组表面上贴附的导热片或涂布形成的导热膏。

其中，该电路模块的芯片组为平台控制器、图形与存储器控制器中枢、输入／输出控制器中枢或固态硬盘内部电路板上的快闪存储器。

其中，该导热层抵贴定位于芯片单元的芯片组上。

其中，该散热装置的散热座相对于导热块的另侧顶部表面上设有可供至少一个导热管定位的凹部。

其中，该导热层为一硅胶、橡胶或陶瓷所制成。

其中，该电热片上包括有发热区及可供电路模块电路板上所具电源电路或预设电源供应装置相连接的多个电源导线。

其中，该隔热元件中央处设有可供散热装置散热座的导热块向下穿过并与电路模块的芯片单元形成抵贴的穿孔。

其中，该隔热元件为一橡胶、硅胶、聚酯薄膜、泡棉、云母片或氧化铝陶瓷片所制成。

本实用新型可提高电热片热量传导于芯片单元上的加热效果。

附图说明

图1为本实用新型的立体外观图。

图2为本实用新型的立体分解图。

图3为本实用新型另一视角的立体分解图。

图4为本实用新型的前视剖面图。

图5为本实用新型加热时的使用状态图。

图6为本实用新型运作时的使用状态图。

图7为本实用新型另一较佳实施例的前视剖面图。

图8为本实用新型另一较佳实施例加热时的使用状态图。

附图标记说明：1-电路模块；11-电路板；12-芯片单元；121-芯片；122-载板；123-芯片组；13-导热介质；2-散热装置；21-散热座；211-导热块；212-接触面；213-抵持面；214-凹部；22-导热管；3-导热层；31-通孔；4-电热片；40-发热区；41-电源导线；42-透孔；5-隔热元件；51-穿孔。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本实用新型的较佳实施例详加说明其构造与功能如下，以便完全了解。

请参阅图1至4所示，分别为本实用新型的立体外观图、立体分解图、另一视角的立体分解图及前视剖面图，由图中可清楚看出，本实用新型包括有电路模块1、散热装置2、导热层3、电热片4及隔热元件5，其中该电路模块1具有一电路板11及电路板11上的芯片单元12，并于芯片单元12相对于电路板11的另侧表面上抵贴定位有具散热座21的散热装置2，且散热座21底面处凸设有抵贴于芯片单元12上的导热块211，而散热座21上位于导热块211周围处设有至少一个抵贴于芯片单元12上的导热层3及导热层3相对于芯片单元12另侧表面上通过导热层3来对芯片单元12进行加热的电热片4，且位于电热片4与散热座21之间定位有至少一个隔热元件5。

再者，电路模块1的芯片单元12较佳实施可为中央处理器（CPU），并包括有芯片121（Ｄｉｅ）及载板122，即可将芯片121固着于导线架（图中未示出）或载板122上形成电性连接，再灌胶封装后成为一体，而散热装置2的散热座21呈一板体状，并于导热块211底面处形成有抵贴于芯片121上的平整状接触面212，且导热块212相邻于散热座21处形成有抵贴于隔热元件5上的平整状抵持面213；另，散热装置2的散热座21相对于导热块211另侧顶部表面上设有可供至少一个导热管22结合定位的凹部214仅为一种较佳的实施状态，亦可依需求或结构设计的不同省略导热管22设计，并在散热座21顶部设有矗立状的多个散热片（图中未示出），也可在多个散热片上方处为进一步结合有一风扇（图中未示出），用以对电路模块1的芯片单元12辅助进行散热。

然而，芯片单元12的芯片121与散热座21的导热块211间进一步设有导热介质13，且该导热介质13可为芯片121表面上所贴附的导热片或涂布形成的导热膏，用以填补芯片121与导热块211之间所形成的预定间隙、不平整表面或微小缺陷，而导热层3可为一硅胶（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、橡胶、陶瓷或其它导热功能的导热片（Ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｄ）所制成，其导热层3较佳实施为抵贴定位于芯片单元12的载板122上，且导热层3中央处设有对应于芯片单元12的芯片121处的通孔31；又，电热片4为一软质薄型电热片4，该电热片4上包括有发热区40及可供电路模块1电路板11上所具有电源电路或预设电源供应装置相连接的多个电源导线41，并于发热区40中央处设有对应于芯片单元12的芯片121处的透孔42，但是该电热片4各家制造厂商的规格大都不相同，且因电热片4的种类与型式很多，亦可依实际的需求或应用制作出预定面积、各种形状及尺寸的电热片4，但是此部分有关电热片4如何制作出发热区40及发热区40通过多个电源导线41通电后产生热量的方式系为现有技术的范畴，且该细部的构成并非本案的创设要点，兹不再作一赘述。

此外，隔热元件5较佳实施可为橡胶（Ｒｕｂｂｅｒ）材质所制成，但于实际应用时，亦可为一硅胶（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、聚酯薄膜（ＰＥＴ，俗称为Ｍｙｌａｒ片）、泡棉、玻璃纤维、碳纤维等塑胶材质，或是云母片、氧化铝陶瓷片或其它材质所制成，并具有耐高温及良好的电绝缘性，而隔热元件5中央处设有可供散热座21的导热块211向下穿过的穿孔51，即可通过隔热元件5使散热座21的导热块211与芯片单元12的芯片121形成良好的弹性接触，亦可利用隔热元件5使电热片4的发热区40与散热座21的抵持面213形成隔离，以有效防止因电热片4于发热区40产生的热量传导至散热座21上而影响其对芯片单元12整体的加热效果。

请搭配参阅图5、6所示，分别为本实用新型加热时的使用状态图及运作时的使用状态图，由图中可清楚看出，当电路模块1的电路板11或预设板卡（图中未示出）所具的侦测电路或温度感测器侦测出芯片单元12温度低于0℃时，便会控制其电源电路或预设电源供应装置通过多个电源导线41来对电热片4进行供电，并使电热片4通电后发热区40所产生的热量可通过导热层3能够均匀的传导至芯片单元12的载板122上，便可通过载板122进行加热芯片121，直到芯片121达到允许的工作温度范围（如0℃～＋75℃）内正常工作，且该侦测电路或温度感测器侦测出芯片121温度达到0℃以上时，便会控制电热片4自动断电，使电脑设备（如电脑、笔记型电脑等）处于低温或寒冷的户外环境能够正常的开机启动或运作，亦可避免电脑设备于运作时因温度过低所产生当机的情况发生。

当电热片4的发热区40产生热量时，可通过隔热元件5与散热座21的抵持面21形成一隔离，用以有效防止发热区40加温时所产生的热量被散热座21吸收而排散，确保电热片4整体的加温效果，且电热片4通过导热层3对芯片单元12进行加热的速度为取决于导热层3的热传导系数与厚度，即可通过适配的导热层3有效降低其热阻，提高芯片121的加热速度与热功率，此种电热片4堆叠结构设计，可有效解决使用保温材料不易包覆与维持温度效果有限的问题，亦可避免因电路板上设置具有电阻值的加热电路或宽温元件所衍生有制造程序复杂、影响电路布局及成本高昂的缺失，也可妥善安排整体空间配置，进而提高电热片4热量传导于芯片单元12上的加热效果。

当本实用新型电路模块1的芯片单元12于运作时，可利用散热装置2由铝或铜材质制成的散热座21通过导热介质13来吸收芯片单元12所产生的热量，即可通过导热介质13有效降低热阻，并使热量经由导热介质13、导热块211传导至导热管22的吸热端上后，便可通过导热管22内部工作流体对流循环挟带大量热量快速传导至放热端的另一散热装置上增加整体的散热面积，辅助电路模块1的芯片单元12来将运作时所囤积的热量快速带出至外部进行排散，并提高整体散热效率而具有良好的降温与散热效果。

然而，上述导热层3、电热片4及隔热元件5可配合芯片单元12的芯片121、散热座21的导热块211而省略通孔31、透孔42、穿孔51的结构设计，亦可依实际需求或应用变更设置数量、预定面积、各种形状及尺寸组构而成一堆叠结构，举凡运用本实用新型说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利范围内，合予陈明。

请继续参阅图7、8所示，分别为本实用新型另一较佳实施例的前视剖面图及另一较佳实施例加热时的使用状态图，由图中可清楚看出，其中该电路模块1的芯片单元12为一中央处理器，并包括有芯片121（Ｄｉｅ）及载板122，便可将导热层3抵贴定位于芯片单元12的芯片121或载板122上仅为一种较佳的实施状态，而芯片单元12上亦可具有芯片组123（Ｃｈｉｐｓｅｔ），且该芯片组123可为平台控制器（ＰＣＨ）、图形与存储器控制器中枢（ＧＭＣＨ）、输入／输出控制器中枢（ＩＣＨ）、固态硬盘（ＳＳＤ）内部电路板11上的快闪存储器（ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ）或其它芯片组123，便可将散热座21导热块211底面处的接触面212及导热层3为直接抵贴定位于芯片组123上，此种省略载板122的结构设计，使电热片4通电后所产生的热量可通过导热层3直接传导至芯片组123上，即可依芯片单元12种类与型式的不同而变更整体堆叠结构的空间配置，以提高电热片4热量传导于芯片组123的加热速度与热功率。

上述详细说明为针对本实用新型一种较佳的可行实施例说明而已，但是该实施例并非用以限定本实用新型的申请专利范围，凡其它未脱离本实用新型所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本实用新型所涵盖的专利范围中。

综上所述，本实用新型上述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构为确实能达到其功效及目的，故本实用新型诚为一实用性优异的创作，符合实用新型专利的申请要件，依法提出申请。

Claims (14)

1.一种电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，包括有电路模块、散热装置、导热层、电热片及隔热元件，其中该电路模块具有一电路板及电路板上的芯片单元，并于芯片单元相对于电路板的另侧表面上抵贴定位有具散热座的散热装置，且散热座底面处凸设有抵贴于芯片单元上的导热块，而散热座上位于导热块周围处设有至少一个抵贴于芯片单元上的导热层及导热层相对于芯片单元另侧表面上通过导热层来对芯片单元进行加热的电热片，且位于电热片与散热座之间抵贴定位有至少一个隔热元件。

2.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块的芯片单元包括有一芯片及可供芯片固着于其上形成电性连接的载板，而散热装置散热座的导热块底面处形成有抵贴于芯片上的接触面，并于导热块上方相邻于散热座处形成有可供隔热元件抵贴定位的抵持面。

3.根据权利要求2所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块芯片单元的芯片与散热装置散热座的导热块间进一步设有一导热介质，且导热介质为芯片表面上所贴附的导热片或涂布形成的导热膏。

4.根据权利要求2所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块的芯片单元为一中央处理器。

5.根据权利要求2所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该导热层为抵贴定位于芯片单元的载板上。

6.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块的芯片单元具有一芯片组，而散热装置散热座的导热块底部形成有抵贴于芯片组上的接触面，并于导热块相邻于散热座处形成有抵贴于隔热元件上的抵持面。

7.根据权利要求6所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块芯片单元的芯片组与散热装置散热座的导热块间进一步设有导热介质，且导热介质为芯片组表面上贴附的导热片或涂布形成的导热膏。

8.根据权利要求6所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电路模块的芯片组为平台控制器、图形与存储器控制器中枢、输入／输出控制器中枢或固态硬盘内部电路板上的快闪存储器。

9.根据权利要求6所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该导热层抵贴定位于芯片单元的芯片组上。

10.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该散热装置的散热座相对于导热块的另侧顶部表面上设有可供至少一个导热管定位的凹部。

11.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该导热层为一硅胶、橡胶或陶瓷所制成。

12.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该电热片上包括有发热区及可供电路模块电路板上所具电源电路或预设电源供应装置相连接的多个电源导线。

13.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该隔热元件中央处设有可供散热装置散热座的导热块向下穿过并与电路模块的芯片单元形成抵贴的穿孔。

14.根据权利要求1所述的电热片传导于芯片加热的堆叠结构，其特征在于，该隔热元件为一橡胶、硅胶、聚酯薄膜、泡棉、云母片或氧化铝陶瓷片所制成。

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