TW538666B - Structural frame of thermally conductive material - Google Patents

Description

538666 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 曼股^景 ::明案概括有關電子裝置、積體電路組件及用於 廷些組件之結構安裝框架。 、·、农 此姑w Y 木〜把而a，本發明有關製造這 所料結構組件，該等結構线亦具有消散❹裝 L-内所發熱量之功能。 在」j、型電子及電腦業中，已熟知採用各種電子組件封壯 =體電路晶譬如行動電話内所用的中央處理晶片以 土私細（¾'如卡西歐製造的内所用的中央 處理單元(CPU)。這些積體電路晶片具有一種梢柵陣列 (’封裝且通常安裝在插座内或直接焊接在電腦電路板上 ,泛些晶片操作時大量發熱，必須移除這些熱量以免捐及 安裝此裝置的系統之運作。譬如，Cassl0pel “的CPU爲 包含數百萬個電晶體的微處理器且極易受到過熱影響，過 煞可把破壞微處理器裝置本身或與微處理器相鄰的其他組 件。 fe 了上述的Cassiopela微處理器之外，亦具有常用在其他 種小型私子裝置之多種其他類型的半導體裝置封裝。近來 ，已日藏晋遍使用譬如BGA (球柵陣列）及LgA (陸脊柵陣列） 型半導體封裝等各種表面焊接封裝作爲小型電子裝置的半 導體封裝選擇。 上述的電子組件常用於譬如電腦及行動電話等電子裝置 中，這些裝置體積做得愈來愈小且其中包括愈來愈快速的 電子組件，所以當裝置尺寸變小時，發熱及過熱一直是嚴 重問；4。因此，產生如何有效冷卻位於裝置中的狹小擁播 -4- 本纸張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） .丨—----------裝--------訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 538666

五、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 袤兄内之小型電子组件的問題，譬如散熱片及風扇等一般 =冷部万式因爲體積大而在擁擠的電子裝置殼體内佔據大 里工間所以並不理想。此外，因爲這些小型裝置（譬如行動 包居或膝上型電腦）必須在相關的電力限制及整體的裝置殼 體尺寸情形下於較高電力需求與較小電池尺寸之間作取捨 ’所以不適合譬如電扇之類的主動冷卻方式。 這二小型的電子裝置首先由一種基座結構框架所製造， 所有的積體電路裝置均附接至此基座結構框架，且將覆蓋 件安裝在基座結構框架上產生完成的產品。傳統方式以一 種金屬材料（如鋁或鎂）對於這些小型電子裝置製造結構底座 ，逞些材料雖然可傳熱，但不像塑膠一樣輕且難以製成小 型見子裝置所需要的不佔體積且複雜的形狀。這些金屬钟 構框架使用於裝置中之前時常需要多次銑製操作。 此外，常需要電磁干擾遮蔽以確保電子裝置能夠適當運 作但疋’金屬結構框架並未提供遮蔽，並且使用傳統的 EMI遮蔽（電子組件常包覆在裝置内受到保護）時將妨礙適當 安裝並妨礙採取有效方式來冷卻該電子組件。因此，EM!遮 蔽以及電子裝置内有效的熱傳方式具有互相衝突的需求， 特別是在具有寶貴空間需求的裝置殼體中。 由上文可知，需要一種電子裝置用之結構框架，此結構 框架具有輕重量及低扁狀輪廓、且可由一種熱傳導材料以 淨形狀模製方式成爲具有最佳冷卻構造之複雜的幾何形狀 。亦需要一種電子裝置用之結構框架，其可對於所冷卻的 發熱電子組件提供被動式散熱。進一步需要—種電子裝冒 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — Μ---------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) yc 6 6 8 3 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -----------B7 _ 五、發明說明（3 ) 用 < 結構框架，其可同時作爲結構框架及裝置殼體。另外 進一步需要一種電子裝置用之結構框架，其提供EMI遮蔽及 優良的散熱。 發明概論 本發明保留了習知技藝中電子裝置的散熱總成、結構框 采及A又I優點，此外提供了現有的總成前所未見之新優 點並克服此類現有的總成之許多缺點。 本發明概括針對一種新型獨特的電子裝置構造，其中採 用一種結構框架，此結構框架包括一個改良的散熱系統， 此政;^系統用以冷卻發熱裝置及所附接的電路板。本發明 的結構框架可以合乎成本效益方式冷卻電子裝置，同時實 現優良的熱傳導性並提供改良的電磁遮蔽作用。 根據本無明’提供一種用於消散來自電子裝置的熱量之 、、口構框采，弘子裝置包括一個安裝有一發熱電子組件且安 取土本發明的框架之電子電路板，電路板上的發熱組件的 安农方式可與框架呈熱導通，故可經由框架將所發熱量消 散退離電子裝置。此外，外覆蓋件或殼體組件係安裝至結 構框架以保護内部組件並構成裝置完成時的形狀。 結構框架係由一種可淨形狀模製熱傳導聚合物成份所射 出成形，框架的部份表面係位於裝置的外表面上，以在經 由熱傳導框架從裝置内部導熱時提供一個有效散熱點。若 本發明的結構框架由塑膠材料製成，則比先前使用的結構 材料更輕。此外，本發明亦具有可淨形狀模製的優點，代 表射出成形程序所生成的部份在移除模之後及用於完成的 -6- 本纸張^度適用中國國家標準忙㈣八4是格χ 297公)---- ϋ I PM— aan *1·— ι_ϋ 1· ·ϋ i an· LLVBP—6U^A-^， · ϋ I ϋ— ·11 n ϋρ 1 ，e n ί ·ϋ i n in n I I (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 538666 A7 B7 4 五、發明說明（ 装置中之前並不需要任何進一步的加工步驟。較輕的重量 以及淨形狀模製能力係爲優於習知技藝之顯著優點，習知 技藝中必須以數項步驟加工金屬元件以達成所^的元^ 何形狀。 本發明的另-項特徵係爲提供電磁干擾（EMi)遮蔽，通常 將-個分離的EMI遮蔽部安裝在_電子m遮蔽部作爲 電子組件周圍之-個罩幕以遮蔽電磁干擾。但是，此迷蔽 部因爲有效包覆電子组件而無法靠近或很難靠近進行散孰 。並且，讀遮蔽包覆可防止空氣流至電子組件進行冷卻: 因馬結構框架由熱傳導聚合物構成，所以不需鎮 件原本即可吸收EMI波並避免傳輸至裝置内的電：對 於EMI波可能妨礙到裝置正常 ' ，此特徵特別重要。因此如订動電話等) 相干擾之分離的_遮蔽元件 I::的熱傳互 =:發的熱量，對於:二=有效 爲結構框架=外^除了對於電子裝置作 成取置外表面的一個顧签 :裝置提供-個完成的外表面，而提供了可二=對 消散通過的較大表面。 使所傳运熱量 因此本發明之_目 ，其可加強所安裝的菸、；子裝置提供-種結構框架 本㈣ 裝的發熱電子組件之散熱作用。 本I月 < —目的係對於電子裝置 對於所安裝的笋飫$ 匕疋—種結構框架，其 本發明另“子組件直接提供散熱作用。 尽t月另~目的係對於兩 、Ο裝置殼體提供-種結構框架 (210 x 297 公釐） 訂 # ;纸張尺度適用中國國飞 五 蛵濟部智慧財產局員工消費合作社印製

、勢明說明（5 ) ::月：女：的發熱電子組件提供被動式散熱作用。對於I二':目的料於電子裝置提供-種結構框架，立 、，子级件同時提供電磁遮蔽及教熱作用。 - ^發明另一目的係對於電子裝置提供-種，士構框加甘 熟作用。材科射出成形爲複雜的幾何形狀以加強散 簡單説明 是△1月特放〈新特性係描述於中請專利範B中，但 佳會^照下文的詳細描述及圖式而清楚瞭解本發明的較 :她例及進一步目的及相關優點，其中： 圖1馬頌不本發明的結構框架之電子裝置 - 分解立體圖； 丁又佳灵她例之 圖2爲處於組裝狀態之圖1的裝置之立體圖； 圖3爲清楚起見移去電池及殼體部份之裝置的俯視圖 圖4馬沿圖2之線4-4所取之剖視圖。 致佳實施上之詳細描沭 馬万便圖示在範例中，顯示本發明使用於行動電話中。 ^下文所播述，容易使用本發明電子裝置的結構框架來製 造其他電子裝置，譬如膝上型電腦及個人數位助理裝置。 以=動電話應用詳細描述本發明；但此揭露並不代表=發 明範圍僅限於本發明的此種應用。 本發明的較佳實施例顯示於圖Η中。圖，較佳實施例 的分解立ft圖中包括-個電子裝置，其具有—個行動電話 10型的扣接模组化構造。行動電話10包括—個結構框架U -----—— (請先Μ讀背δ之注意事項再填寫本頁) I 訂"-------- # 本纸張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -8 - 538666 五、發明說明（6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，結構框架12上安裝一個心 ,,, 兒路板M。數個發敎的兩子知丛 16 (譬如微處理器及Ram …的私子砠件 文所詳述，本發明的处播:）係女裝在電路板14上，如下 -# $ t + ° S ^ 12對於這些電子、组件16提供 不曰〜音仃動電話1〇操作之熱冷卻 天線18、一個兩汕9Π 飞亚且，一個 兒’也〇、一組按鍵（未圖示） =心行動咖的結構剛=== 框架‘=Γ10的周圍邊緣24，且其他組件均安裝至 =泛些邊緣24保持外露。電子组件16安 何形狀的凹邵26中，以將泰从％ Α壯上 榀谨乂一壯 知％池文裝在框架12後部上用於 的纽件。框架12提供剛性容納及㈣行動€話 、見所而要的結構，爲了譬如在修理時接近電路板Μ， Γ多除電池2〇及蓋板22,但如圖所示，當裝置全部組裝 成且處於正常操作時，將呈現不佔體積的幾何形狀而不 有可供導熱的空隙及路徑。 圖2顯示處於閉合及完全組裝位置之行動電話1〇，其 覆蓋件22係安裝在結構框架12上且電池2㈣鎖在安裝“ 中-如圖所717，電池20幾乎覆蓋住行動電話1 0的整個後部 ，同時按键（未圖示）及顯示器覆蓋件22幾乎覆蓋住整個前部 ，僅有結構框架12的周圍邊緣24保持外露供散熱之用。 根據本發明，使用結構框架12作爲行動電話1〇内之 散熱結構。具體而言，結構框架12係由—種熱傳導材料"， 製成，較佳，結構框架12由一種熱傳導淨形狀模製聚合物 成份所製成。淨形狀模製的結構框架12代表框架譬如以 出成形加以模製之後，因爲已模製爲實際使用的最終形 完 具 中 置 # 種 所 射 狀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) 538666 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 發明說明（ 及構造，所以不需將該部份進— 、巧k 、步加工。較佳的聚合物成 伤Ο括一種聚合物基體，嬖如 说叩聚合物1合物較佳装 滅寸^料’譬如碳纖維、銅r氮化獨粉及舞似物。 圖3以俯視圖顯示熱傳導結構框㈣具有成形凹部％，在 凹部26中*裝有位在一個電路板Μ上之電子組件16。當電 路板Μ安裝在熱傳導框架12上時，兩個組件呈執導通。自 €子组件16所發的熱量係散人周圍的結構框架12中，並往 外通過行動電話1G的結構框架12周圍邊緣結果，電子 装置内的電子組件16可達成被動式散熱。 圖4顯示通過行動電話裝置1〇之剖視圖，此圖顯示完全組 冬勺取置1 〇之小型幾何形狀以及有限的散熱路徑，如上述 ，私池20幾乎芫全覆蓋裝置後部，且按鍵22幾乎完全覆蓋 刖部，所以需在結構框架12的周圍邊緣24將裝置内所產生 的熱f散除。 參照圖3及4，顯示本發明較佳實施例的另一特徵，數個 電子組件16係安裝在行動電話1〇的一電路板“上。如上述 ，時¥而要EMI遮蔽以確使電子組件ι6及整個電子裝置適當 運作，因爲已熟知此種EMI遮蔽方法，此處不需描述£1^1遮 蔽的操作細節。可知若將EMI遮蔽部安裝及定位在電子組件 16周圍時，會妨礙到接近電子組件16以附接散熱裝置（譬如 散熱片及其他冷卻裝置）。並且，將電子組件16包覆在EMI 遮蔽部内時，會妨礙到電子組件16暴露於空氣或裝置内的 其他组件，這種暴露爲常用以冷卻電子組件丨6的方法。 如圖3及4所示，譬如以扣件將電路板丨4安裝在結構框架 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i7--------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. 538666

發明說明（8 26内的凹部中，結構框架12實質包圍住電路板14及電子奴 :6根據本發明’當結構框架u以一種熱傳導聚合物成 ㈣成時，其固有性質即包括了吸收EMI波的能力，因此這 幾何开/狀可使結構框架12吸收EMI波並避免傳輸至裝冒内 的電子組件，故裝置可運作而不具有麵傳輸的有害=果 本％明同-組的電子組件16可同時達成麵遮蔽及散敎作 用，這在習知技藝的電子裝置結構框架是不可能的。、 並且，框架12可塗有_種金屬才才料（譬如錄），以反射而非 吸收EMI波。本發明特定應用中，此種emi波反射可能較 佳。 下 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、結構框架12較佳由-種熱傳導聚合物或類似材料以一體 成形構件所製成，譬如，可使用—種裝載有傳導螘料物質 (譬如mCH碳纖維）的聚合物基體作爲本發明的材料。此種 -體構造與習知技藝不同且提供顯著的優點，包括低成本 、容易製&、及由於能將總成進行模製而非進行加工所提 供之熱幾何形狀的彈性。 熟悉本技藝者瞭解圖示實施例可作各種變化及修改，而 不背離本發明之猜神’所有此等修改及變化預定均受到申 請專利範圍所涵蓋。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —.丨-------HP裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 538666 第OS91256〇5號專利申請案 令文申請專利範圍修正本(91年11月) A B c D 申請專利範園 公告本j 1. 一種從一電子裝置散熱之結-構框架，包¥ :— ’ 一電子電路板； 一發熱電子組件，其配置於該電路板上；及 一結構;f匡架，該包含該發熱電子組件之電子電路板即 安裝至該結構框架；該結構框架由一種包含熱傳導可淨 形狀模製的聚合物成份之熱傳導材料製成；該框架與該 電子組件呈熱導通，將熱量從該發熱電子組件通過該結 構框架消散。 2. 如申請專利範圍第1項之結構框架，其中該結構框架為射 出成形。 3. 如申請專利範圍第1項之結構框架，其中該結構框架構成 該電子裝置之外殼。 4. 如申請專利範圍第1項之結構框架，其中該結構框架構成 該電子裝置的外殼之一部份。 5. 如申請專利範圍第1項之結構框架，其中該結構框架遮蔽 該電子組件不受電磁干擾。 本紙張尺·度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)