TWI471718B - 導熱結構及應用其之電子裝置 - Google Patents

Description

導熱結構及應用其之電子裝置

本發明是有關於一種導熱結構及應用其之電子裝置，且特別是有關於一種具有彈性之導熱結構及應用其之電子裝置。

傳統的導熱結構設於發熱源與散熱件之間。由於發熱源及散熱件會因為熱脹冷縮關係而改變其間的間隔尺寸。因此，為了使導熱結構穩定地設於發熱源與散熱件之間，導熱結構多採用軟性可變形的材質，例如是矽膠。

然而，軟性材質的散熱係數甚低(矽膠的導熱係數約只有3~5)，其導熱效果甚差。

本發明係有關於一種導熱結構及應用其之電子裝置，導熱結構的導熱係數高，使電子裝置的導熱效果甚佳。

根據本發明之一實施例，提出一種導熱結構。導熱結構包括一導熱件及一彈性件。導熱件之導熱係數(coefficient of thermal conductivity)實質上等於或大於50。導熱件包括一第一導熱部及一第二導熱部。第一導熱部鄰近於一發熱源。第二導熱部鄰近於一散熱件。彈性件連接第一導熱部與第二導熱部，彈性件提供彈性力於第一導熱部及第二導熱部。

根據本發明之一實施例，提出一種電子裝置。電子裝置包括一散熱件、一發熱源及一導熱結構。導熱結構包括一導熱件及一彈性件。導熱件之導熱係數實質上等於或大於50。導熱件包括一第一導熱部及一第二導熱部。第一導熱部鄰近於發熱源。第二導熱部鄰近於散熱件。彈性件連接第一導熱部與第二導熱部，彈性件提供彈性力於第一導熱部及第二導熱部。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之電子裝置的剖視圖。電子裝置100例如是數位相機、數位攝影機、行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等。本實施例之電子裝置100係以數位相機為例說明。

電子裝置100包括發熱源110、散熱件120及導熱結構130。發熱源110例如是光感測器，如互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)或電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device,CCD)。散熱件120例如是導熱支架，散熱件120可將發熱源110之熱量傳導至電子裝置100之外。

電子裝置100更包括電路板140，發熱源110設於電路板140上。此外，電路板140更包括數個電性元件141，如主動元件或被動元件。

請同時參照第2A及2B圖，第2A圖繪示第1圖中發熱源、散熱件及導熱結構的放大圖，第2B圖繪示第2A圖中導熱件的立體圖。導熱結構130包括導熱件131及彈性件132。導熱件131之導熱係數(coefficient of thermal conductivity)例如是等於或大於50(W/m-K)。導熱件131包括第一導熱部1311及第二導熱部1312。第一導熱部1311鄰近於發熱源110。第二導熱部1312鄰近於散熱件120。彈性件132連接第一導熱部1311與第二導熱部1312，彈性件132提供彈性力於第一導熱部1311及第二導熱部1312。

彈性件132例如是泡棉(sponge)、橡膠或矽膠。彈性件132係被壓縮地設於第一導熱部1311與第二導熱部1312之間，以提供彈性力給第一導熱部1311與第二導熱部1312，使第一導熱部1311接觸發熱源110及使第二導熱部1312接觸散熱件120。

一實施例中，彈性件132之自由狀態的厚度約為1.2公釐(mm)，其設於第一導熱部1311與第二導熱部1312之間的厚度約為1.0 mm。也就是說，彈性件132被壓縮2 mm。然而，彈性件132之壓縮量不受本發明實施例所限制。

由於導熱件131例如是導熱性能佳之導熱元件，故可將發熱源110的熱量快速地傳導至散熱件120。本實施例中，導熱件131的導熱係數例如是實質上等於或大於50。導熱件131可以是金屬材質，其可選自銅、鋁、鐵、鉑、金、銀、鎂、鉬、鋅、鋼、鎳、錫至少其中之一及其組合所構成的群組。另一實施例中，導熱件131的材質也可以是非金屬。只要導熱件131的導熱係數等於或大於50即可，導熱件131的材質並不受本發明實施例所限制。

第一導熱部1311連接於第二導熱部1312。第一導熱部1311具有第一自由端1311a，第二導熱部1312具有第二自由端1312a，第一自由端1311a鄰近於第二自由端1312a。第一導熱部1311之第一自由端1311a及第二導熱部1312之第二自由端1312a可形變，使導熱件131具備彈性，其形同彈性元件。

導熱件131具有弧形結構C。第一導熱部1311之第一自由端1311a及第二導熱部1312之第二自由端1312a之間具有開口133，開口133的位置係相對於弧形結構C。

導熱件131例如是一開放環狀結構，其一剖面外形為開放環形(第2A圖)。本實施例中，導熱件131之相對二側例如是開口133及弧形結構C，而導熱件131之另相對二側例如是開口131a1及131a2。

導熱件131可透過折彎工法形成，使導熱件131之折彎部形成弧形結構C。其它實施例中，導熱件131可透過切削加工或鑄造方式形成。

導熱件131之上表面131u的面積小於或等於發熱源110的下表面110b面積，故從第2A圖之俯視方向觀看導熱件131，導熱件131之上表面131u被發熱源110完全覆蓋。由於導熱件131之上表面131u的面積小於或等於發熱源110的下表面110b面積，使導熱件131不致往水平二側方向(電路板140的延伸方向)電性接觸發熱源110周遭的電性元件141，如此可避免短路發生。

請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之導熱件的立體圖。導熱件231係一封閉環狀結構，其一剖面外形係封閉環形。本實施例中，導熱件231具有相對二弧形結構C。

導熱件231可採用折彎方式形成，使導熱件231之折彎部形成弧形結構C。其它實施例中，導熱件131可透過切削加工或鑄造方式形成。

導熱件231之剖面外形可以是圓形、橢圓形、四邊形(如梯型、矩形或稜形等)或不規則外形，本實施例對導熱件231之剖面外形不作任何限制。

請參照第4圖，其繪示依照本發明又一實施例之導熱件的立體圖。

導熱件331係一封閉環形結構，其一剖面外形係封閉環形。導熱件331包括第一導熱部3311及第二導熱部3312。第一導熱部3311包括第一子導熱部3311c及二第一彈性部3311d。第一子導熱部3311c例如是平板狀，其可接觸於發熱源110。第一彈性部3311d連接於第一子導熱部3311c。第二導熱部3312包括第二子導熱部3312c及二第二彈性部3312d。第二子導熱部3312c例如是平板狀，其可接觸於散熱件120。第二彈性部3312d連接第二子導熱部3312c與第一彈性部3311d。另一實施例中，導熱件331亦可省略其中一第一彈性部3311d與對應之第二彈性部3312d，使導熱件331具有類似於導熱件131之開口133。

第一子導熱部3311c與第一彈性部3311d之間夾第一鈍角A1，第二子導熱部3312c與第二彈性部3312d之間夾第二鈍角A2，而第一彈性部3311d與第二彈性部3312d間夾銳角A3。如此一來，導熱件331具備彈性，其形同彈性元件。此外，第一彈性部3311d與第一子導熱部3311c之連接處與第二彈性部3312d與第二子導熱部3312c之連接處皆形成明顯的轉折，如此，可增加導熱件331的可撓性或彈性。

請參照第5A及5B圖，第5A圖繪示依照本發明一實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖，第5B圖繪示第5A圖中導熱件的立體圖。

導熱件431包括第一導熱部4311及第二導熱部4312。第一導熱部4311具有第一自由端4311a，而第二導熱部4312具有第二自由端4312a，第一自由端4311a鄰近於第二自由端4312a。本實施例中，第一自由端4311a之端面與第二自由端4312a之端面係相對。

第一導熱部4311之第一自由端4311a及第二導熱部4312之第二自由端4312a之間為一開口433，開口433係鄰近於發熱源110或散熱件120，本實施例之開口433係以鄰近於發熱源110為例說明。

請參照第6A及6B圖，第6A圖繪示依照本發明再一實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖，第6B圖繪示第6A圖之導熱件的立體圖。

導熱結構530更包括絕緣片534，絕緣片534例如是聚脂薄膜(Myla)。絕緣片534設於導熱件531之外側面531s1上並具有第一開孔534a1及第二開孔534a2，第一開孔534a1及第二開孔534a2露出導熱件531。

如第6A圖所示，彈性件132的彈性力作用於導熱件531上，使導熱件531之第一部分531a1形變而透過第一開孔534a1接觸於發熱源110，以及使導熱件531之第二部分531a2形變而透過第二開孔534a2接觸於散熱件120。

請參照第7A及7B圖，其繪示第6A圖之導熱結構的製造過程圖。

如第7A圖所示，絕緣片534設於導熱件531之外側面531s1上。絕緣片534設於導熱件531的方式例如是黏貼。

如第7B圖所示，放置彈性件132於導熱件531之內側面531s2上。

然後，以例如是折彎工法，折彎導熱件531及絕緣片534，以形成第6A圖之導熱結構530。

另一實施例中，絕緣片534亦可應用於導熱件131、231、331及431上。

請參照第8圖，其繪示本發明其它實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖。

絕緣片634具有開孔634a，其可露出發熱源110，且覆蓋發熱源110周遭的電性元件141。如此，藉由絕緣片634之阻隔，可避免導熱結構130(圖未示)電性接觸到電性元件141而造成短路。

雖然圖未繪示，然導熱件131的尺寸可大於發熱源110的尺寸。詳細而言，由於絕緣片634覆蓋電性元件141，故即使導熱件131的尺寸大於發熱源110的尺寸，導熱件131會受到絕緣片634的阻隔而不致電性接觸到發熱源110周遭的電性元件141。

雖然上述實施例之導熱結構之第一導熱部與第二導熱部係以直接連接為例說明，然第一導熱部與第二導熱部亦可透過另一元件連接，以下係舉例說明。

請參照第9圖，其繪示本發明其它實施例之導熱結構的剖視圖。導熱結構730包括導熱件731及至少一彈性件732。導熱件731包括第一導熱部7311及第二導熱部7312。彈性件732例如是彈簧。本實施例中，第一導熱部7311與第二導熱部7312被彈性件732隔離。彈性件732可設於導熱件731的邊緣區域；或者，彈性件732平均地設於第一導熱部7311與第二導熱部7312之間，例如，該些彈性件732之任相鄰二者的間隔係相同。

另一實施例中，導熱結構730可更包括彈性件132(圖未示)，其設於第一導熱部7311與第二導熱部7312之間。

由於彈性件732的配置，使發熱源110至散熱件120的熱傳路徑縮短，如此可快速地將發熱源110的熱量透過彈性件732(提供短傳導路徑)傳導至散熱件120。

彈性件732之材質較佳但非限定是導熱係數高的材質，例如是導熱係數大於50的材質。一實施例中，彈性件732之材質可與導熱件731相同。

請參照第10圖，其繪示本發明其它實施例之導熱結構的剖視圖。導熱結構830包括導熱件731、絕緣片834及835。絕緣片834具有第一開孔834a，而絕緣片835具有第二開孔835a。

彈性件732可對應絕緣片834之第一開孔834a及絕緣片835之第二開孔835a的位置配置，如此一來，彈性件732之彈性力作用於導熱件731上，使導熱件731之一部形變而透過第一開孔834a接觸於發熱源110，以及使導熱件731之另一部分形變而透過第二開孔835a接觸於散熱件120。

上述導熱件231、331、431、531及731的材質可係選自銅、鋁、鐵、鉑、金、銀、鎂、鉬、鋅、鋼、鎳至少其中之一及其組合所構成的群組。一實施例中，上述導熱件131、231、331、431、531及731例如是銅箔。

上述導熱件131、231、331、431、531及731的厚度約介於0.1至0.05 mm之間。

本發明上述實施例所揭露之導熱結構及應用其之電子裝置，導熱結構的導熱係數高，使電子裝置導熱效果甚佳。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電子裝置

110．．．發熱源

110b．．．下表面

120．．．散熱件

130、530、730、830．．．導熱結構

131、231、331、431、531、731．．．導熱件

131u．．．上表面

1311、3311、4311、7311．．．第一導熱部

1311a、4311a‧‧‧第一自由端

1312a、4312a‧‧‧第二自由端

1312、3312、4312、7312‧‧‧第二導熱部

132、732‧‧‧彈性件

133、131a1、131a2、433‧‧‧開口

140‧‧‧電路板

141‧‧‧電性元件

3311c‧‧‧第一子導熱部

3311d‧‧‧第一彈性部

3312c‧‧‧第二子導熱部

3312d‧‧‧第二彈性部

534、634、834、835‧‧‧絕緣片

534a1、834a‧‧‧第一開孔

534a2、835a‧‧‧第二開孔

634a‧‧‧開孔

531a1‧‧‧第一部分

531a2‧‧‧第二部分

531s1‧‧‧外側面

531s2‧‧‧內側面

C‧‧‧弧形結構

A1‧‧‧第一鈍角

A2‧‧‧第二鈍角

A3‧‧‧銳角

第1圖繪示依照本發明一實施例之電子裝置的剖視圖。

第2A圖繪示第1圖中發熱源、散熱件及導熱結構的放大圖。

第2B圖繪示第2A圖中導熱件的立體圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之導熱件的立體圖。

第4圖繪示依照本發明又一實施例之導熱件的立體圖。

第5A圖繪示依照本發明一實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖。

第5B圖繪示第5A圖中導熱件的立體圖。

第6A圖繪示依照本發明再一實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖。

第6B圖繪示第6A圖之導熱件的立體圖。

第7A及7B圖繪示第6A圖之導熱結構的製造過程圖。

第8圖繪示本發明其它實施例之發熱源、散熱件及導熱結構的剖視圖。

第9圖繪示本發明其它實施例之導熱結構的剖視圖。

第10圖繪示本發明其它實施例之導熱結構的剖視圖。

110．．．發熱源

120．．．散熱件

130．．．導熱結構

131．．．導熱件

1311．．．第一導熱部

1311a．．．第一自由端

1312a．．．第二自由端

1312．．．第二導熱部

132．．．彈性件

133．．．開口

140．．．電路板

141．．．電性元件

C．．．弧形結構

Claims (16)

1. 一種導熱結構，包括：一導熱件包括：一第一導熱部，具有一第一表面並鄰近於一發熱源；及一第二導熱部，具有一第二表面並鄰近於一散熱件；以及一彈性件，設置於該第一導熱部之該第一表面與該第二導熱部之該第二表面之間，以間隔該第一導熱部與該第二導熱部；其中，該第一導熱部連接該第二導熱部。
2. 一種導熱結構，包括：一導熱件，包括：一第一導熱部，鄰近於一發熱源；一第二導熱部，鄰近於一散熱件，且與該第一導熱部隔離，並該第二導熱部與該第一導熱部之間形成一容置空間；及一連接部，連接該第一導熱部之一端與該第二導熱部之一端；以及一彈性件，設於該容置空間內且連接該第一導熱部與該第二導熱部，該彈性件提供彈性力於該第一導熱部及該第二導熱部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之導熱結構，其中該第一導熱部直接連接於該第二導熱部。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中 該第一導熱部具有一第一自由端，該第二導熱部具有一第二自由端，該第一自由端鄰近於該第二自由端。
5. 如申請專利範圍第4項所述之導熱結構，其中該導熱件具有一弧形結構，該第一導熱部之該第一自由端及該第二導熱部之該第二自由端之間為一開口，該開口的位置係相對於該弧形結構。
6. 如申請專利範圍第4項所述之導熱結構，其中該第一導熱部之該第一自由端及該第二導熱部之該第二自由端之間為一開口，該開口係鄰近於該發熱源或該散熱件。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中該導熱件具有一弧形結構。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中該導熱件之外形係封閉環形。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中該第一導熱部包括：一第一子導熱部；及一第一彈性部，連接於該第一子導熱部；以及該第二導熱部包括：一第二子導熱部；及一第二彈性部，連接該第二子導熱部及該第一彈性部；其中，該第一子導熱部與該第一彈性部夾一第一鈍角，而該第二子導熱部與該第二彈性部夾一第二鈍角，該第一彈性部與該第二彈性部間夾一銳角。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，更 包括：一絕緣片，設於該導熱件之一外側面上並具有一第一開孔及一第二開孔，該第一開孔及該第二開孔露出該導熱件。
11. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中該發熱源完全覆蓋該導熱件。
12. 如申請專利範圍第2項所述之導熱結構，其中該第一導熱部與該第二導熱部被該彈性件隔離。
13. 如申請專利範圍第1項所述之導熱結構，其中該導熱件係一金屬材質。
14. 如申請專利範圍第13項所述之導熱結構，其中該金屬材質係選自銅、鋁、鐵、鉑、金、銀、鎂、鉬、鋅、鋼、鎳至少其中之一及其組合所構成的群組。
15. 如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構，其中該彈性件係泡棉、橡膠、矽膠或彈簧。
16. 一種電子裝置，包括：一散熱件；一發熱源；以及一如申請專利範圍第1或2項所述之導熱結構。