TWM521324U

TWM521324U - 多層熱隔離強化散熱模組

Info

Publication number: TWM521324U
Application number: TW105201532U
Authority: TW
Inventors: ze-yang Liu
Original assignee: Ebn Technology Corp
Priority date: 2016-01-30
Filing date: 2016-01-30
Publication date: 2016-05-01

Description

多層熱隔離強化散熱模組

本創作係有關一種多層熱隔離強化散熱模組，尤指具有緊密接觸低傳導熱組與大散熱接觸面能增進散熱，又具有多層良好的隔熱保護效果，同時又能以金屬支撐彈性防止電路板變形，以達高信賴度大幅提升電路板的壽命。

資訊時代電腦科技日新月異，應用於電子裝置的集成電路功能愈來愈強，運算速度不斷增快，相對也產生溫度急遽升高的問題，以中央處理器CPU為例，如果應用上散熱措施不夠，嚴重時會造成溫度過高而燒毀，即使在不致燒毀自身的高熱運作條件下，也將使其自身成為烘烤其他電子元件的元凶，目前市場上的解決方案，對於中央處理器或類似的高熱元件的散熱解決方案種類很多；然而，對於電路板上其他元件因高發熱元件熱散逸所衍伸壽命劇減的問題，則未見有效的配套方案。

再者，產業用電子產品不同於消費性電子產品，其在使用上必須具有高信賴度，並且高壽命的充分需求，為了滿足此主流需求，產業用電子產品紛紛放棄使用風扇或硬碟等動件(moving parts)，而採用以熱傳導為主的”無風扇”結構為高熱元件散熱的主流設計；因此，傳統熱傳導散所衍伸出的電路板變形，以及電子零件壽命降低的現象，似乎一直成為產業電子整體系統設計所姑息的對象，潛藏在暗處無法有效徹底解決。

如第5圖所示，習式傳導型金屬散熱結構，大都僅用金屬導熱板的接觸面貼靠在CPU發熱表面，再配合導熱管(heatpipe)連接到高導熱金屬機殼上(或散熱片)，將CPU產生的高熱傳導到機殼後經由冷空氣做熱交換而達到散熱目的。然而，當CPU的熱能傳導至金屬機殼上之後，金屬機殼(或散熱片)將取代CPU，而成為新的熱源；此時，電路板上的其他電子元件和新熱源之間的熱對流效應(如第5圖)，將使零件壽命在每增加10度壽命減半的行為模式下，成為新的信賴度受害者。

另外，為求金屬散熱結構和高發熱元件之間的組裝緊配，設計上會將一定程度的應力，局部的施加在CPU附近的電路板上，如此方能讓金屬導熱板的接觸面有效抵壓貼靠CPU的發熱表面，以確保最佳傳導的散熱效果。但一般電路板久用後都會因過力受壓而造成變形(如第5圖的虛線部分)，使得包含CPU的表面黏貼(SMD)元件和電路板之間的焊錫處產生內應力；尤有甚之，在CPU芯片(Die)和CPU基板(Substrate)之間的錫球，因長期內應力的施加而產生錫裂現象，使得整個系統處於接觸不良的不穩定狀況，甚至功能失效。同時，電路板的形變也會產生貼觸間隙導致散熱不良，使得高溫內積持續不散，容易偒及四周電子零件，影響正常工作縮短使用壽命，為其主要缺點。

有鑑於此，本創作之主要目的，在提供一種多層熱隔離強化散熱模組，係分別由銅、鋁、鐵或其合金等所製成，主要包括：一護盒，內部供容置電路板，護盒上設有至少一缺口，以對應於電路板上的高發熱電子元件，如中央處理器CPU、影像處理晶片，繪圖處理晶片或其他高階集成電路…等；一散熱器，具有一大散熱面積與該護盒對置而設，於散熱器上至少凸設有一固定座，以伸入該護盒的缺口內相互結合，並完全接觸於高發熱電子元件表面；一彈性接觸片，設在固定座的前端，以彈性抵壓在高發熱電子元件表面，以及；一複數之導熱管，貼靠設在機殼上，一端並與固定座相結合；藉此，整體組合能達到緊密接觸低傳導熱組的效益，以大散熱面積接觸空氣有效增進散熱、而且又有多層傳導介質及護盒良好的隔熱保護效果，同時並能以金屬支撐彈性來吸收電路板的承受壓力，以防止電路板變形，大幅提升電路板上元件的壽命，以達高信賴度的設計宗旨。

1‧‧‧護盒

11‧‧‧缺口

2‧‧‧機殼

21‧‧‧散熱鯺片

22‧‧‧缺口

25‧‧‧長溝槽

3‧‧‧固定座

4‧‧‧彈性接觸片

5‧‧‧導熱管

51‧‧‧導熱膠

52‧‧‧鎖片

7‧‧‧空氣層

8‧‧‧空氣層

9‧‧‧電路板

91‧‧‧高發熱電子元件

92‧‧‧電子元件

R1~R6‧‧‧傳導介質

第1圖為本創作第一實施例之平面圖。

第2圖為本創作第二實施例之平面圖。

第3圖為本創作第一實施例之應用示意圖。

第4圖為本創作模組和電路板之間有多層隔熱之示意圖。

第5圖為習式傳導型散熱結構之平面圖。

為方便了解本創作之內容，及所能達成之功效，茲配合圖式列舉具體實施例，詳細說明如下：請參第1~4圖所示，本創作乃有關多層熱隔離強化散熱模組，係分別由銅、鋁、鐵或其合金等之金屬所製成，主要包括：一護盒1，內部供容置電路板9，護盒1上設有至少一缺口11，以對應於電路板9上的高發熱電子元件91，包含但不限於中央處理器CPU、影像處理晶片，繪圖處理晶片，或其他高階集成電路…等；一散熱器2，具有一大散熱面積與該護盒1對置而設，於散熱器2上至少凸設有一固定座3，以伸入該護盒1的缺口11內相互結合，並完全接觸於高發熱電子元件91表面，其中該散熱器2外觀形狀不受限定，較佳之實施可呈一平板狀(如第2圖)，或直接設為一倒凹形之機殼(如第1圖)，於其外部設有散熱鯺片21，且在相對位上貫穿設有缺口22；一彈性接觸片4，設在固定座3的前端，以彈性抵壓在高發熱電子元件91表面，以及；一複數之導熱管5，貼靠設在散熱器2上，一端並與固定座3相結合；其中較佳之實施，該護盒1係由鐵質材料所製成，該散熱器2為鋁質材料壓鑄件，該固定座3與彈性接觸片4為銅質材料製成，但實際並不以此為限，而該導熱管5為密封銅管內置有揮發性液體，製造時，該導熱管5可設在散熱器2的內側或外側均可，如2圖所示，該導熱管5為內側式，其係在散熱器2內側對應設有長溝槽25，供熱導管5外塗導熱膠51嵌入配置以鎖片52固定，熱導管5的一端再與固定座3相結合，本例之缺口22可採用封實的後壁；如1圖所示，該導熱管5為外側式，其導熱管5安裝上較為簡單，外塗導熱膠51就可以鎖片52固定配置在散熱鯺片21間，並貼靠在散熱器2上，導熱管5一端再與缺口22上的固定座3相結合。

請參第1、3圖所示，以外側式為例，組合時，先將複數之導熱管51設於散熱器2外側，讓導熱管5分佈配置在散熱鯺片21間，緊貼靠在散熱器2上構成導熱相連，一端再與缺口22上的固定座3相結合，於固定座3前端裝有彈性接觸片4；另外，電路板9則先行置放在鐵質的護殼1內，讓高發熱電子元件91正對於護盒1上的缺口11再與散熱器2相對結合，讓固定座3可凸伸到護盒1的缺口11內完全接觸於高發熱電子元件91，並以其上所設之彈性接觸片4抵壓到高發熱電子元件91的表面，而達到緊密貼觸最佳之傳導效果。

應用時，如第3、4圖所示，因為該固定座3的前方設有彈性接觸片4，可用彈性來吸收組裝公差，以確保固定座3、彈性接觸片4與高發熱電子元件91三者間能達到緊密接觸低傳導熱組的效益，將電路板9上高發熱電子元件91所產生的高溫，經由彈性接觸片4傳到固定座3，再經熱導管5傳導到整個散熱器2，透過大散熱面積及散熱鯺片21與空氣對流提供自然散熱，使內部高溫持續有效傳導向外散去，相對也大幅減少高發熱電子元件91的熱，傳導至護盒1內其他部份。

另外，整體組合因為由導熱管5、散熱器2、殼內空氣層7、護盒1、盒內空氣層8等到內置的電路板9，基本上已具有多層傳導介質R1~R6 能大幅增進隔熱效果，再加上本創作重點設計該護盒1內除缺口11處的其餘上方部分均為封實，更可達到和大面積散熱器2的隔離效果，用來有效阻斷散熱器2所散發的輻射熱回流，讓護盒1內維持在最佳的相對低溫環境，以確保電路板9能正常工作，並有效延長各部電子元件92的使用壽命。

而且因為本創作內部採用了護盒1的設計，其電路板9背後受力平均即獲得良好的支撐倚靠，可大幅增加電路板9的承受壓力，同時，又可利用彈性接觸片4抵壓彈力的特性，來減少電路板9承受的內應力，故能有效防止電路板9的變形，以避免接觸時產生間隙，並穩定電路板9上各部電子元件92表面黏貼(SMD)的銲錫完整性，可以達到高信賴度大幅提升電路板9上電子元件92的壽命。

綜上所述，本創作所揭示之模組確實能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合專利要件，爰依法提出新型專利之申請。

以上說明內容僅為本創作一較佳實施例，其並非用來限定本創作實施之範圍，故舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之等同變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。