TWI815109B - 散熱檢測方法以及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本案揭示一種散熱檢測方法,包括下列步驟。感測一電子裝置的一發熱元件的一核心溫度。若核心溫度大於或等於一警戒溫度,感測發熱元件的一當前功率。若當前功率小於發熱元件的一熱設計功率,發出一檢查組裝提醒以及啟動一溫度控制電路。本案更提出一種電子裝置,以執行上述之散熱檢測方法。
Description
本發明是有關於一種散熱檢測方法。
一般來說,電子裝置進行超頻運作時需要較高的工作電壓,而很容易導致其溫度大幅上升。當電子裝置的溫度超過其可承受的溫度範圍時,可能會導致當機或裝置受損的情形發生。因此,一般可調整工作頻率的電子裝置上普遍會內建有溫度控制電路,其具有自動降頻機制。以中央處理單元(Central Processing Unit;CPU)為例,假設中央處理單元因為例如長時間的超頻運作等因素而導致其自身的溫度過高時,此時根據自動降頻機制的設定,中央處理單元會自動地調低其工作頻率,以避免當機或裝置受損等情形發生。
然而,上述自動降頻機制會使得中央處理單元在進行超頻運作時無法有效地固定其工作頻率,導致中央處理單元的工作效率降低。此外,導致電子裝置的溫度大幅上升仍可能有其他的因素,若只是溫度超標就一昧地降頻,會大幅影響電子裝置的工作效率。
本案提供一種散熱檢測方法,其包括下列步驟:感測一電子裝置的一發熱元件的一核心溫度。若核心溫度大於或等於一警戒溫度,感測發熱元件的一當前功率。若當前功率小於發熱元件的一熱設計功率,發出一檢查組裝提醒以及啟動一溫度控制電路。
本案提供一種電子裝置,其包括一溫度感測器、一功率感測器以及一處理器。溫度感測器設置於電子裝置的一發熱元件內,並經配置以感測發熱元件的一核心溫度。功率感測器設置於電子裝置的一發熱元件內,並經配置以感測發熱元件的一當前功率。處理器,耦接溫度感測器以及功率感測器並包括一溫度控制電路,處理器用以:判斷核心溫度是否大於或等於一警戒溫度,若核心溫度大於或等於警戒溫度;控制功率感測器感測當前功率;判斷當前功率是否小於發熱元件的一熱設計功率;以及若當前功率小於發熱元件的熱設計功率,發出一檢查組裝提醒以及啟動一溫度控制電路。
基於上述,本案的散熱檢測方法及使用其之電子裝置在感測到發熱元件的核心溫度大於警戒溫度時,處理器會先判斷發熱元件的當前功率是否小於發熱元件的熱設計功率,若是,則可同時發出檢查組裝提醒以及啟動溫度控制電路,因而能減少處理器被不必要地降頻的次數,改善系統效能。並且,處理器發出檢查組裝提醒可警示技術人員檢查例如散熱膠的設置量是否足夠或散熱片是否與發熱元件熱耦合等裝配問題,以有效排除裝配不當導致系統過熱的因素。
請參考圖1及圖2,在一實施例中,電子裝置100可包括發熱元件110以及設置於發熱元件上的散熱元件120。電子裝置100可包括但不限於筆記型電腦、智慧型手機、桌上型電腦、控制台遊戲裝置、平板電腦等手持式裝置之其他型態的個人電腦。在本實施例中,電子裝置100可為筆記型電腦來做舉例說明,但是,在此應了解的是其他電子裝置也可適用於此。
在某些實施例中,電子裝置100的發熱元件110可包括系統上晶片(system on chip;SOC)、中央處理器(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、微處理器(MPU)、微控制器(MCU)等在運作時易產生高熱的元件。在本實施例中,發熱元件110為系統上晶片,但本實施例並不侷限於此。在本實施例中,發熱元件110可接合並電性連接至封裝基板140上。具體而言,發熱元件110可例如先設置於中介板130上,其中,中介板130具有相對之置晶側132、相對於置晶側132的轉接側134以及連通置晶側132與轉接側134的多個導電矽穿孔(Through-silicon via;TSV)(未繪示),且轉接側134上可具有線路重佈層(Redistribution layer;RDL)(未繪示),如此,間距較小之發熱元件(晶片)110的電極墊可藉由多個導電凸塊電性結合至置晶側132上,並於線路重佈層上藉由多個如凸塊之導電元件電性結合至間距較大的封裝基板140。在某些實施例中,封裝基板140可為電路板或主機板。當然,本實施例並不限定發熱元件110與其他元件之間的配置。
在一實施例中,散熱元件120可包括散熱膠122及/或散熱片(heat sink)124。在本實施例中,散熱片124可設置於發熱元件110的背面(晶背)上,並設計成與輸入/輸出電流電性隔絕。散熱膠122可設置於散熱片124與發熱元件110之間,也就是說,散熱片124藉由散熱膠122與發熱元件110熱耦接。在本實施例中,散熱膠122可包括熱介面材料(thermal interface material;TIM),其可由具有高熱傳導性的介電材料所形成,本實施例並不以此為限。一般而言,散熱膠122通常是用於將發熱元件110過量的熱轉移至散熱片124上的熱散佈器。熱介面材料可包括熱油脂、油脂類材料、彈性體膠帶或相變材料等。在其他實施例中,熱介面材料也可為諸如間隙墊及熱墊等元件。在某些情況下。若散熱膠122的塗佈不均、塗佈的量不夠,或是發熱元件110與散熱元件120之間並未適當且緊密地貼合,都可能讓散熱效率下降,進而導致發熱元件110的核心溫度過高,而使電子裝置100為了保持正常運作而啟動不必要的降頻等保護機制來進行降溫。
在一實施例中,電子裝置100可使用如下描述的散熱檢測方法來進行散熱檢測,以確保電子裝置100的散熱元件120裝配得宜,並可減少啟動不必要的保護機制的次數。請同時參照圖2及圖4,在某些實施例中,電子裝置100還可包括溫度感測器150、功率感測器160、顯示器170以及耦接溫度感測器150、功率感測器160以及顯示器170的處理器180。在一實施例中,溫度感測器150以及功率感測器160設置於發熱元件(系統上晶片)110內,其中,溫度感測器150可用以感測電子裝置的核心溫度,而功率感測器160則可用以感測電子裝置100的當前功率。在一實施例中,發熱元件110包括處理器180,也就是說,處理器180設置於電子裝置100的發熱元件110內。更具體而言,處理器180即為發熱元件110的發熱源。
在這樣的配置下,散熱檢測方法可包括下列步驟。首先,執行步驟S110,感測電子裝置120的核心溫度。具體而言,可以溫度感測器150感測電子裝置120的發熱元件110的核心溫度。接著,執行步驟S120,判斷核心溫度是否大於或等於警戒溫度。在某些實施例中,若溫度感測器150所感測到的核心溫度小於警戒溫度時,則可回到步驟S110,溫度感測器150繼續感測(監控)電子裝置120的核心溫度。若核心溫度大於或等於警戒溫度時,則可執行步驟S130,感測電子裝置120的當前功率。具體而言,當溫度感測器150所感測到的核心溫度大於或等於系統預設的警戒溫度時,處理器180即可控制功率感測器160感測電子裝置120的發熱元件110的當前功率。在某些實施例,處理器更可依據發熱元件110的當前功率得到發熱元件110的功耗。功耗在這裡指的是發熱元件110在單位時間中所消耗的能源量。在某些實施例中,處理器180接收到功率感測器160所感測到的發熱元件110的當前功率後,可據以計算出發熱元件110的當前功耗,也就是計算出發熱元件110在單位時間中所消耗的能源量(W)。
接著,執行步驟S140,處理器180判斷當前功率是否小於發熱元件110的熱設計功率。在某些實施例中,熱設計功率(thermal design power;TDP)又稱熱設計功耗,其一般是指發熱元件110在工作(例如執行實際應用程式)時所可產生的最大熱量。據此,若處理器100判斷出發熱元件110的當前功率等於其熱設計功率,也就是表示散熱元件120應該有能力可以排散發熱元件110當前所產生的熱量,而不需要啟動溫度控制電路190來啟動降頻等保護機制,則可回到步驟S110,溫度感測器150繼續感測(監控)電子裝置120的核心溫度。
若處理器180判斷發熱元件110的當前功率小於熱設計功率,處理器180據以發出檢查組裝提醒(步驟S150)並啟動溫度控制電路(thermal control circuit;TCC)190(步驟S160)。具體而言,若溫度感測器150所感測到的核心溫度大於或等於警戒溫度,但發熱元件110的當前功率卻小於熱設計功率,則代表系統已啓動高溫保護機制(例如降頻)但,此時,處理器180除了啟動溫度控制電路190防止發熱元件110受到損害以外也會同時發出檢查組裝提醒,因為發熱元件110的溫度過高也有可能是散熱元件120與發熱元件110之間的裝配出了問題而導致發熱元件110的熱量無法透過散熱元件120而有效排散,因此,處理器180可據此發出檢查組裝提醒,以提醒技術人員(例如散熱檢測或燒機(burn-in)測試機台的技術人員)對電子裝置的元件組裝進行檢查。
在一實施例中,發出檢查組裝提醒可包括提醒技術人員檢查散熱元件120與發熱元件110之間的接合狀態,例如發熱元件110是否與散熱膠122及散熱片124充分與緊密地貼合,以形成良好的熱耦接,降低散熱元件120與發熱元件110之間的熱阻。在某些實施例中,發出檢查組裝提醒更可包括提醒技術人員檢查所述散熱膠的設置量是否足夠或所述散熱片是否與所述發熱元件熱耦合。
在一實施例中,啟動溫度控制電路190包括降低發熱元件110的運作頻率(S170)。詳細而言,溫度控制電路190包括兩種工作狀態:啟動(activated)狀態及非啟動狀態。當溫度控制電路190啟動時,溫度控制電路190採取抑制任務週期(Throttle duty Cycle)的方式使發熱元件110有效頻率下降(即,降頻),從而達到降低功耗的目的。啟動溫度控制電路190後可回到步驟S110,使溫度感測器150繼續感測(監控)電子裝置120的核心溫度。當發熱元件110的核心溫度降低後(例如低於警戒溫度1℃以上),溫度控制電路190即可回到非啟動狀態,發熱元件110也可恢復到標稱頻率以讓電子裝置100正常運行。
圖3是依照本案的一實施例的一種散熱檢測方法的流程方塊示意圖。圖5是依照本案的一實施例的一種電子裝置的功率與時間的關係示意圖。在此必須說明的是,本實施例的散熱檢測方法與前述的散熱檢測方法相似,因此,本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例的散熱檢測方法與前述實施例的散熱檢測方法的差異做說明。
請同時參照圖3至圖5,在某些實施例中,在處理器180判斷發熱元件110的當前功率小於熱設計功率(步驟S140)之後,可接續執行步驟S180,處理器180判斷發熱元件110的功率是否曾達到一警戒功率檔位。在某些實施例中,具體而言,發熱元件110可大致分成四級的功率檔位,如圖5所示分別為第一功率檔位PL1、第二功率檔位PL2、第三功率檔位PL3以及第四功率檔位PL4。其中,第一功率檔位PL1為平均功率,它的功率最為接近發熱元件110的熱設計功率,因此,發熱元件110允許一直保持在這個功率級別中運行。而第二功率檔位PL2則要高於第一功率檔位PL1。由圖5可知,發熱元件110可以在第二功率檔位PL2的功率下保持約100秒,加速(boost)狀態一般就是處於第二功率檔位PL2的狀態。第三功率檔位PL3則又比第二功率檔位PL2更高一級,發熱元件110可以在第三功率檔位PL3中保持約10毫秒。第四功率檔位PL4則是極限功率檔位,不允許被逾越。在本實施例中,警戒功率檔位可例如設計為第二功率檔位PL2或是第三功率檔位PL3,其會大於發熱元件110的熱設計功率。
在一實施例中,由於發熱元件110的熱設計功率會隨發熱元件的不同(例如系統晶片的型號不同)而有所改變,而前述的四級的功率檔位(PL1、PL2、PL3、PL4)的標準則是不變的。因此,本實施例除了確認發熱元件110的當前功率小於熱設計功率以外,更進一步判斷發熱元件110的功率是否曾達到(更高階的)警戒功率檔位,若處理器180判斷出發熱元件110的功率曾達到警戒功率檔位(例如第二功率檔位PL2或第三功率檔位PL3),則代表發熱元件110的功率確實已在警戒狀態,處理器即據以發出檢查組裝提醒(步驟S150)以及啟動溫度控制電路190(步驟S160)。若是處理器180判斷出發熱元件110的當前功率未達到警戒功率檔位,則回到步驟S130,由功率感測器160繼續感測(監控)發熱元件110的當前功率。
在某些實施例中,判斷發熱元件110的功率是否曾達到警戒功率檔位的方法可舉例說明如下。電子裝置更可包括暫存器,其耦接處理器180並用以儲存至少一旗標(flag)。在本實施例中,旗標為發熱元件110的功率是否曾達到警戒功率檔位的依據,例如若發熱元件110的功率曾達到警戒功率檔位,則旗標值為1,若發熱元件110的功率未曾達到警戒功率檔位,則旗標值為0。如此,在處理器180判斷發熱元件110的當前功率小於熱設計功率之後,處理器便可查詢暫存器中所儲存的旗標值來判斷發熱元件110的功率是否曾達到警戒功率檔位,並據以發出檢查組裝提醒及啟動溫度控制電路190,或是繼續感測(監控)發熱元件110的當前功率。
綜上所述,本案的散熱檢測方法及使用其之電子裝置在感測到發熱元件的核心溫度大於警戒溫度時,有別於習知的作法直接啟動處理器中的溫度控制電路來降低有效頻率,處理器會先判斷發熱元件的當前功率是否小於發熱元件的熱設計功率,若是,則可同時發出檢查組裝提醒以及啟動溫度控制電路,因而能減少處理器被不必要地降頻的次數,改善系統效能。並且,處理器發出檢查組裝提醒可警示技術人員檢查例如散熱膠的設置量是否足夠或散熱片是否與發熱元件熱耦合等裝配問題,以有效排除裝配不當導致系統過熱的因素。
100:電子裝置
110:發熱元件
120:散熱元件
122:散熱膠
124:散熱片
130:中介板
132:置晶側
134:轉接側
140:封裝基板
150:溫度感測器
160:功率感測器
170:顯示器
180:處理器
190:溫度控制電路
PL1:第一功率檔位
PL2:第二功率檔位
PL3:第三功率檔位
PL4:第四功率檔位
S110~S180:步驟
圖1是依照本案的一實施例的一種發熱元件與散熱元件的組裝的示意圖。
圖2是依照本案的一實施例的一種散熱檢測方法的流程方塊示意圖。
圖3是依照本案的一實施例的一種散熱檢測方法的流程方塊示意圖。
圖4是依照本案的一實施例的一種電子裝置的方塊示意圖。
圖5是依照本案的一實施例的一種電子裝置的功率與時間的關係示意圖。
S110~S170:步驟
Claims (14)
- 一種散熱檢測方法,包括: 感測一電子裝置的一發熱元件的一核心溫度; 若該核心溫度大於或等於一警戒溫度,感測該發熱元件的一當前功率;以及 若該當前功率小於該發熱元件的一熱設計功率,發出一檢查組裝提醒以及啟動一溫度控制電路。
- 如請求項1所述的散熱檢測方法,其中該電子裝置更包括設置於該發熱元件上的一散熱元件。
- 如請求項2所述的散熱檢測方法,其中該檢查組裝提醒包括檢查該散熱元件與該發熱元件之間的一接合狀態。
- 如請求項2所述的散熱檢測方法,其中該散熱元件包括一散熱膠或一散熱片。
- 如請求項4所述的散熱檢測方法,其中該檢查組裝提醒包括檢查該散熱膠的設置量是否足夠或該散熱片是否與該發熱元件熱耦合。
- 如請求項1所述的散熱檢測方法,其中該啟動溫度控制電路包括降低該發熱元件的一運作頻率。
- 如請求項1所述的散熱檢測方法,更包括: 若該當前功率小於該發熱元件的該熱設計功率,判斷該發熱元件的功率是否曾達到一警戒功率檔位,其中,該警戒功率檔位大於該熱設計功率;以及 若該發熱元件的該功率曾達到該警戒功率檔位,發出該檢查組裝提醒以及啟動該溫度控制電路。
- 一種電子裝置,包括: 一溫度感測器,設置於該電子裝置的一發熱元件內,並經配置以感測該發熱元件的一核心溫度; 一功率感測器,設置於該電子裝置的該發熱元件內,並經配置以感測該發熱元件的一當前功率;以及 一處理器,耦接該溫度感測器以及該功率感測器並包括一溫度控制電路,該處理器用以: 判斷該核心溫度是否大於或等於一警戒溫度,若該核心溫度大於或等於該警戒溫度; 控制該功率感測器感測該當前功率; 判斷該當前功率是否小於該發熱元件的一熱設計功率;以及 若該當前功率小於該發熱元件的該熱設計功率,發出一檢查組裝提醒以及啟動一溫度控制電路。
- 如請求項8所述的電子裝置,更包括耦接該處理器的一顯示器,若該當前功率小於該發熱元件的該熱設計功率,該處理器控制該顯示器顯示該檢查組裝提醒。
- 如請求項8所述的電子裝置,其中該處理器更用以: 若該當前功率小於該發熱元件的該熱設計功率,判斷該發熱元件的功率是否曾達到一警戒功率檔位,其中,該警戒功率檔位大於該熱設計功率;以及 若該發熱元件的該功率曾達到該警戒功率檔位,發出該檢查組裝提醒以及啟動該溫度控制電路。
- 如請求項8所述的電子裝置,其中該電子裝置更包括設置於該發熱元件上的一散熱元件。
- 如請求項11所述的電子裝置,其中該檢查組裝提醒包括檢查該散熱元件與該發熱元件之間的一接合狀態。
- 如請求項11所述的電子裝置,其中該散熱元件包括一散熱膠或一散熱片,且該檢查組裝提醒包括檢查該散熱膠的設置量是否足夠或該散熱片是否與該發熱元件熱耦合。
- 如請求項8所述的電子裝置,其中啟動該溫度控制電路包括降低該發熱元件的一運作頻率。
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