CN101825936A - 工业计算机之机壳散热结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业计算机之机壳散热结构及其制作方法，其通过以低温焊接方式将导热元件焊接于机壳上，藉以减少散热元件的使用，并且可以有效的减少热阻，同时也可以降低制造成本，藉此可以达到降低散热热阻以及降低制造成本的技术功效。

Description

工业计算机之机壳散热结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种工业计算机之机壳散热结构及其制作方法。

背景技术

随着科技的进步，电子装置之效能日益增强，然而由于电子装置运作时，皆会产生热能，如果这些热能不加以适当地散逸，会导致电子装置效能降低，更甚至于会造成电子装置的烧毁，因此散热结构已成为现令电子装置中不可或缺的配备之丨。

以往的散热结构皆为针对个别发热元件进行设计，在较低工作频率的发热元件而言，发热元件的发热量可以简单的使用散热鳍片来满足迅速散热的需求，以「图1」为例，「图1」为已知散热结构侧视图。在「图1」中，是以设有复数个鳍片状之高热传导系数散热鳍片63，紧贴于印刷电路板61上之发热元件62，散热鳍片63会将发热元件62以热传导的方式加以吸收，并且通过复数个散热鳍片63增加与空气接触之散热面积，通过自然对流的方式，使高导热系数散热鳍片63接触冷空气，将发热元件62所产生的热能散逸，进而达到迅速散热的功效。

但是，现在许多的电子产品均逐渐朝向轻薄短小、快速化、高功能化以及高频化的需求下进行设计，其中，工业计算机由于工作环境需要，其机体的尺寸也较办公用或家用计算机来的精致、小巧。

因此，需要将上述的散热结构加以改良，以满足轻薄短小的设计目的，并请参照「图2A」以及「图2B」所示，「图2A」为已知工业计算机之散热结构立体分解图；「图2B」为已知工业计算机之散热结构侧视示意图。

已知之工业计算机之散热结构是于机壳71内配置具有至少一发热元件721之至少一电路板72，并于各个发热元件721上配置相对应之第一导热垫731，在于第一导热垫731上配置相对应之导热元件74，导热元件74是通过固定元件75固定于相对应之电路板72，在于导热元件74上再配置相对应之第二导热垫732，最后通过第二导热垫732与机壳71贴合，并且透过机壳71通过上述的迭层架构将发热元件721所产生的热能加以传导并散逸。

从「图2B」中可以清楚知道，先前技术所提出的散热结构为发热元件721所产生的热能，经过第一导热垫731、导热元件74以及第二导热垫732才能将发热元件721所产生的热能传导到机壳71并加以散逸，在不同元件之间热能传递上依然会存在热阻，而热阻会造成热能传递的困难，并且由于使用元件越多会造成制造成本的增加，亦为已知散热结构的缺点。

综上所述，可知先前技术中长期以来一直存在使用过多的散热元件造成过多的热阻以及制造成本增加的问题，因此有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工业计算机之机壳散热结构及其制作方法，解决了先前技术存在使用过多的散热元件造成过多的热阻以及制造成本增加的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种工业计算机之机壳散热结构，包含：至少一导热元件以及机壳。

其中，于各个导热元件之第一导热表面及第二导热表面以电镀方式涂布一层第一导热层；以及各个电路板设置于机壳内，并于机壳之至少一内表面以电镀方式涂布一层第二导热层，及低温锡膏涂布于第二导热层之至少一焊接区，以形成锡膏层，通过低温焊接方式将各个导热元件焊接于焊接区，第一导热层与第二导热层通过锡膏层固接整合为一层导热层，各个导热元件与机壳形成一体成型。

上述之低温焊接方式还包含下列步骤：首先，将各个导热元件施以压力，以使得导热元件之第一导热表面之第一导热层贴合于与导热元件相对应之焊接区上之锡膏层；最后，低温加热锡膏层，使锡膏层与第一导热层及第二导热层的接触面熔解为液态，并于停止低温加热冷却后使第一导热层以及第二导热层与锡膏层形成固接，即可以将导热元件焊接于焊接区，而第一导热层与第二导热层整合为层导热层，将导热元件与机壳形成一体成型。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种工业计算机之机壳散热结构的制作方法，其包含下列步骤：于至少一导热元件之第一导热表面及第二导热表面以电镀方式涂布一层第一导热层；于一机壳之至少一内表面以电镀方式涂布一层第二导热层；以低温锡膏涂布于所述第二导热层之至少一焊接区，以形成一锡膏层；将所述导热元件施以压力，以使得该些导热元件之第一导热表面之第一导热层贴合于与该些导热元件相对应之所述焊接区上之所述锡膏层；及低温加热所述锡膏层，使该锡膏层与所述第一导热层及所述第二导热层的接触面熔解为液态，并于停止低温加热冷却后使该第一导热层以及该第二导热层与该锡膏层形成固接，以将所述导热元件焊接于所述焊接区，该第一导热层与该第二导热层整合为一层导热层，该些导热元件与所述机壳形成一体成型。

与现有技术相比，应用本发明，于导热元件以及机壳上以电镀方式电镀一层导热层并通过低温焊接方式将导热元件焊接固定于机壳上，藉以减少散热元件的使用，并且可以有效的减少热阻，同时也可以降低制造成本。通过上述的技术手段，本发明可以达到降低散热热阻以及降低制造成本的技术功效。

附图说明

图1为已知散热结构侧视图；

图2A为已知工业计算机之散热结构立体分解图；

图2B为已知工业计算机之散热结构侧视示意图；

图3A为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热元件及机壳立体分解示意图；

图3B为本发明之工业计算机之机壳散热结构侧视示意图；

图3C为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热层放大示意图；

图3D为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热元件及机壳立体组合示意图；

图4为本发明之工业计算机之机壳散热结构立体分解图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明之实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

首先介绍本发明所提供之工业计算机之机壳散热结构制作方法，并请参照「图3A」所示，「图3A」为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热元件及机壳立体分解示意图。

如「图3A」所示，本发明的工业计算机之机壳散热结构是由至少一导热元件10以及机壳20通过焊接方式加以形成，藉此可以达到导热元件10与机壳20形成一体成型。其中，导热元件10与机壳20配置的位置则是依照工业计算机中所存在的发热元件位置对应设置。

接着，请参照「图3B」以及「图3C」所示，「图3B」为本发明之工业计算机之机壳散热结构的侧视示意图；「图3C」为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热层的放大示意图，并请配合「图3A」进行说明。

如「图3B」所示，于至少一导热元件10的第一导热表面11及第二导热表面12以电镀方式涂布一层第一导热层51(请参考「图3C」所示)，而第二导热表面12是位于第一导热表面11的背面，第一导热层51为导热性良好的金属材质，例如：铜、银、镍...等，亦即通过镀化铜、镀化银、镀化镍等方式，在导热元件10的第一导热表面11及第二导热表面12形成一层第一导热层51，在此仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴。

接着，于机壳20之至少一内表面21(图式仅以单一内表面作为示意，并不以此局限本发明的应用范畴)以电镀方式涂布一层第二导热层52(请参考「图3C」所示)，同样的第二导热层52为导热性良好的金属材质，例如：铜、银、镍...等，亦即透过镀化铜、镀化银、镀化镍等方式，在机壳20之内表面21形成一层第二导热层52，在此仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴。

在完成各个导热元件10第一导热表面11及第二导热表面12的第一导热层51，以及机壳20之各个内表面21(请参考「图3A」所示)的第二导热层52电镀的过程后，接着，在机壳20各个内表面21的第二导热层52上，分别规划至少一焊接区22(请参考「图3A」所示)，各个焊接区22是分别与电路板30上之发热元件31相互对应，并且于焊接区22上分别涂布低温锡膏，藉以形成一层锡膏层53(请参考「图3C」所示)。

接着，分别于各个导热元件10之第二导热面12向施加压力，以使得各个导热元件10之第一导热表面11之第一导热层51贴合于与各个导热元件10相对应之焊接区22上之锡膏层53。

接着，采用低温加热方式对各个导热元件10以及机壳10进行加热(即为对锡膏层53进行加热)，即可以将锡膏层53与第一导热层51互相接触的接触面54，以及将锡膏层53与第二导热层52互相接触的接触面54之锡膏熔解为液态，举例来说，低温加热温度约为170度(为摄氏温度)，并且加热时间约为30分钟后完成上述制作过程，上述的低温加热温度以及加热时间仅以此作为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴。

最后，将各个导热元件10以及机壳20停止低温加热并进行冷却后，即可以通过锡膏层53将第一导热层51以及第二导热层52形成固接，即可以将各个导热元件10焊接于焊接区22上，并且使得第一导热层51与第二导热层52整合为一层导热层54，各个导热元件10与机壳20即形成一体成型，完成之结果请参照「图3D」所示，「图3D」为本发明之工业计算机之机壳散热结构导热元件及机壳立体组合示意图。

上述即为本发明所公开之工业计算机之机壳散热结构的制作方法，以下将说明本发明的工业计算机之机壳散热结构，并请参照「图4」所示，「图4」为本发明之工业计算机之机壳散热结构立体分解图。

如「图4」所示，本发明的工业计算机之机壳散热结构，其包含：至少一导热元件10以及机壳20。

通过上述制作过程即可以将各个导热元件10焊接于机壳20上，藉以形成各个导热元件10与机壳20的一体成型，在机壳20中更可以设置具有至少一发热元件31的至少一电路板30，并且各个导热元件10是分别与电路板30上之发热元件31相互对应，一般而言，发热元件即为具备运算功能的晶片，例如：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，在此仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴。

因此，在电路板30上的各个发热元件31更可以贴合有相对应的至少一导热垫40，一体成型的各个导热元件10与机壳20即可以通过各个导热元件10的第二导热表面(图中未绘示)贴合于相对应之导热垫40上，并且可以将导热元件10分别固定于相对应之电路板30上，藉此可以达到固定效果之外，更可以将导热元件20、导热垫40以及发热元件31更为的贴合，增加传热效率。

如「图4」所示，导热元件20、导热垫40以及发热元件31是通过固定元件24将导热元件10固定于电路板30上，图中仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴，任何可以将导热元件10固定于电路板30的技术手段皆应包含于本发明内。

藉此，电路板30上的各个发热元件31即可以通过相对应的导热垫40，以及与导热垫40相贴合的导热元件10，将电路板30上的各个发热元件31所产生的热能通过导热垫40以及导热元件10的传导，将发热元件31的热能传导至机壳20，并且透过机壳20将热能加以散逸。

上述的导热垫40软性热塑性聚合物混合导热性良好的半导体材质所制成，以及机壳20以及导热元件10亦为导热性良好的材质所制成，例如：铝、铁...等，在此仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴，藉此可以使得导热垫40分别贴合于发热元件31以及导热元件10，并且具备良好的导热性。

值得注意得是，由于电路板30可以依照电路板所配置的一般电子元件以及具有运算功能的电子元件的不同组合，以达到不同功能的电路，而在工业计算机中配置不同功能电路的电路板10时，即可以扩展工业计算机的多功能性，因此，在机壳20内可以设置至少一电路板30，并且透过机壳20不同的内表面21所焊接的导热元件10，即可以将配置于机壳20内不同的电路板30上的发热元件31的热能加以散逸。

并且，在机壳20的外表面23，更可以设有复数个散热鳍片(图中未绘示)，藉此可以增加散热面积，以加快机壳20的散热效率，除此之外，为了节省材料成本，可以直接于机壳20对应于导热元件10的外表面23处，设置复数个散热鳍片，藉此可以节省材料成本之外，更可以加强局部性的散热效率。

虽然在机壳20的制作过程上，可以通过铝挤型(Aluminum Extrusion)方式(在此仅为举例说明，并不以此局限本发明的应用范畴)加以直接一体成型导热元件10以及机壳20，但是，对于设计较为复杂的电路板30而言，将无法适用于一次性形成导热元件10以及机壳20的一体成型，导热元件10以及机壳20会产生制造上的干涉，因此，通过本发明所提出的方式可以有效的对应不同的电路板进行焊接区22的设计，以避免制造干涉的情况。

同时，通过本发明的散热结构，可以有效的降低导热元件10与机壳20之间的热阻，并且由于导热元件10与机壳20进行电镀的过程，可以防止导热元件10与机壳20的表面氧化，同时具有增强硬度及有抗腐蚀的功能，以及同时降低导热垫40的使用，更进一步的节省成本。

综上所述，可知本发明与先前技术之间的差异在于本发明于导热元件以及机壳上以电镀方式电镀一层导热层并通过低温焊接方式将导热元件焊接固定于机壳上，藉以减少散热元件的使用，并且可以有效的减少热阻，同时也可以降低制造成本，有效的改善先前技术使用过多的散热元件造成过多的热阻以及制造成本增加的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，包含：

至少一导热元件，该导热元件之第一导热表面及第二导热表面以电镀方式涂布一层第一导热层；及

一机壳，电路板设置于该机壳内，并于该机壳之至少一内表面以电镀方式涂布一层第二导热层，及低温锡膏涂布于该第二导热层之至少一焊接区，以形成一锡膏层，通过低温焊接方式将所述导热元件焊接于该焊接区，所述第一导热层与该第二导热层通过该锡膏层固接整合为一层导热层，该些导热元件与该机壳形成一体成型。

2.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述第一导热层及所述第二导热层为导热性良好的金属材质。

3.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述电镀方式为镀化镍。

4.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述第二导热面是位于所述第一导热面之背面。

5.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述机壳之外表面更设有复数个散热鳍片。

6.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述机壳对应于所述焊接区之外表面更设有复数个散热鳍片。

7.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述机壳为导热性良好的金属材质。

8.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述导热垫为软性热塑性聚合物混合导热性良好的半导体材质所制成。

9.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

更包含至少一导热垫贴合于所述第二导热表面之第一导热层贴合。

10.如权利要求9所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

更包含具有至少一发热元件之至少一电路板，且所述导热垫贴合于该些发热元件上。

11.如权利要求1所述的工业计算机之机壳散热结构，其特征在于，

所述导热元件分别固定于相对应之所述电路板上。

12.一种工业计算机之机壳散热结构的制作方法，其包含下列步骤：

于至少一导热元件之第一导热表面及第二导热表面以电镀方式涂布一层第一导热层；

于一机壳之至少一内表面以电镀方式涂布一层第二导热层；

以低温锡膏涂布于所述第二导热层之至少一焊接区，以形成一锡膏层；

将所述导热元件施以压力，以使得该些导热元件之第一导热表面之第一导热层贴合于与该些导热元件相对应之所述焊接区上之所述锡膏层；及

低温加热所述锡膏层，使该锡膏层与所述第一导热层及所述第二导热层的接触面熔解为液态，并于停止低温加热冷却后使该第一导热层以及该第二导热层与该锡膏层形成固接，以将所述导热元件焊接于所述焊接区，该第一导热层与该第二导热层整合为一层导热层，该些导热元件与所述机壳形成一体成型。

13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，

所述以电镀方式涂布一层第一导热层及以电镀方式涂布一层第二导热层之步骤为以镀化镍涂布一层第一导热层及以镀化镍涂布一层第二导热层之步骤。

14.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，

更包含设置复数个散热鳍片于所述机壳之外表面之步骤。

15.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，

更包含设置复数个散热鳍片于所述机壳对应于所述焊接区之外表面之步骤。

16.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，

更包含于所述第二导热表面之第一导热层贴合至少一导热垫之步骤。

17.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于，

更包含将所述导热垫贴合于至少一电路板上之至少一发热元件上之步骤。

18.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，

更包含将所述导热元件固定于相对应之所述电路板上之步骤。

Images