CN101873784B - 电子元件的散热模块及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子元件的散热模块及其组装方法，其中电子元件的散热模块包含：散热装置；电子元件，其具有多个导接脚；导热黏着界面，其设置于散热装置与电子元件之间，用以使电子元件固定于散热装置上；电路板，其具有多个孔洞，用以供电子元件的多个导接脚插设连接。本发明可以自动化生产的方式将电子元件固定于散热装置上，使电子元件可准确地与电路板上的孔洞定位，采用自动化生产可节省生产成本以及增加工艺速度，另外可解决公知技术的螺丝的头部结构会与周围其它电子元件接触的问题。

Description

电子元件的散热模块及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种散热模块，尤其涉及一种电子元件的散热模块及其组装方法。

背景技术

随着计算机工业迅速发展，在电子装置要求多元化及小型化的趋势下，电路板上电子元件的集成度日益增加，使得电子元件的绝缘与散热问题更加重要，尤其是在许多电源供应装置、控制设备、测量仪器、电器设备、计算机外设设备等装置中必须使用的功率晶体管，因为其主要功能为信号处理或功率驱动，且通常是处理较大功率的信号，因此所发出的热量较大，更需要处理绝缘与散热的问题。

一般来说，功率晶体管通常会被锁固在散热片上以提高功率晶体管的散热效果。请参阅图1及图2，其分别为公知功率晶体管元件锁固于散热片的结构爆炸图及侧剖面图。如图1所示，于公知技术中，功率晶体管13通过螺丝11、垫圈15及螺帽16将其锁固于散热片14上，并利用结构中的塑料衬套12将功率晶体管13与螺丝11及散热片14阻隔开来，借此阻绝了产生火花效应的路径，也避免了其间产生电压击穿现象。

公知功率晶体管13锁固于散热片14上时必须完全依靠人工，作业人员必须先将螺丝11套设于塑料衬套12中，再将组合后的构件依序对应穿过功率晶体管13的绝缘封装结构131的孔洞132及散热片14的贯穿通道141，以使螺丝11的部分结构贯穿通过功率晶体管13的另一侧面，最后与垫圈15及螺帽16相锁固，需组装的元件众多且随着小型化的趋势下功率晶体管13及所有组装元件的尺寸将会随着缩小，公知使用人工组装的困难度将提升且组装过程复杂。

功率晶体管13锁固于散热片14上后需借由其引脚133对应插植于电路板的孔洞(未图示)中，但是由于公知使用螺丝11配合螺帽16锁固的方式会因作业人员锁固时施工的力量不平均而造成功率晶体管13倾斜，造成引脚133偏移而无法与电路板的孔洞对应设置，进而使引脚133无法正确插植入所对应的孔洞中，且公知以人工组装的方式须增加人力成本，且无法自动化生产。

随着电子装置日趋小型化的情形下，电路板上电子元件的数量将更多，彼此之间排列也更为紧密，而于公知技术中，当组装完成时螺丝11的头部结构111裸露在塑料衬套12外而不被任何绝缘元件所保护(如图2所示)，因此容易使螺丝11外露的头部结构111与相邻的其他电子元件接触，进而于使用电子装置时发生短路甚至造成元件损坏。

为防止上述情形发生，公知的改善方法是于螺丝11外以人工方式放置一绝缘片，以阻绝其他电子元件与螺丝11发生任何接触，不过由于传统的人工放置方式并没有将绝缘片定位，一旦电子装置不慎摇晃或碰撞将容易使绝缘片脱离原来放置的位置而无法达到阻绝其他电子元件与螺丝11发生接触，因此公知以人工放置绝缘片的方式须增加人力成本、程序及风险，又无法有效使螺丝11与相邻的其他元件绝缘，故其改善效果也不明显。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺失的电子元件的散热模块及其组装方法，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电子元件的散热模块及其组装方法，以解决公知以人工配合螺丝与螺帽将功率晶体管锁固于散热片上的组装方式，组装不易、功率晶体管的引脚与电路板的孔洞对位不易、增加人力成本以及螺丝与周围其它电子元件容易接触而发生短路或故障等缺点。

为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种电子元件的散热模块，其包含：散热装置；电子元件，其具有多个导接脚；导热黏着界面，其设置于散热装置与电子元件之间，用以使电子元件固定于散热装置上；以及电路板，其与该散热装置垂直设置且具有多个孔洞，用以供电子元件的多个导接脚插设连接。

为达上述目的，本发明还提供一种电子元件的散热模块的组装方法，包含步骤：提供散热装置；于散热装置上设置导热黏着界面；将电子元件黏着于导热黏着界面上，以使电子元件固定于散热装置上，其中电子元件具有多个导接脚；以及提供电路板，其中电路板具有多个孔洞，使电子元件的多个导接脚设置于多个孔洞中。

本发明可以自动化生产的方式将电子元件固定于散热装置上，使电子元件可准确地与电路板上的孔洞定位，采用自动化生产可节省生产成本以及增加工艺速度，另外可解决公知技术的螺丝的头部结构会与周围其它电子元件接触的问题。

附图说明

图1：其为公知功率晶体管元件锁固于散热片的结构爆炸图。

图2：其为图1组装完成后的结构侧剖面图。

图3：其为本发明优选实施例的电子元件的散热模块的分解结构示意图。

图4A：其为图3所示的结构与电路板分解的结构示意图。

图4B：其为图4A组装完成后的结构侧剖面图。

图5A：其为本发明导热黏着界面的一示范性结构示意图。

图5B：其为本发明导热黏着界面的另一结构示意图。

图6：其为本发明电子元件的散热模块的组装流程图。

其中，附图标记说明如下：

11：螺丝             111：头部结构

12：塑料衬套         13：功率晶体管

131：绝缘封装结构    132：孔洞

133：引脚            14：散热片

141：贯穿通道        15：垫圈

16：螺帽             2：电子元件的散热模块

21：散热装置         211：本体

212：散热鳍片        213：插接部

22：导热黏着界面     221：黏着层

222：导热层          223：金属层

23：电子元件         231：导接脚：231

24：电路板           241、242：孔洞

221a：第一黏着层    221b：第二黏着层

25：焊料

S61-S64：电子元件的散热模块的组装流程

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其均不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图3，其为本发明优选实施例的电子元件的散热模块的分解结构示意图，如图所示，本发明的电子元件的散热模块2至少包含散热装置21、导热黏着界面22、电子元件23以及电路板24(如图4A所示)，其中电子元件23具有多个导接脚231，电路板24上则具有多个孔洞241，且导热黏着界面22设置于散热装置21与电子元件23之间，可使电子元件23借由导热黏着界面22固定于散热装置21上，以将电子元件23所发出的热量经由导热黏着界面22传递到散热装置21。如图4A所示，当电子元件23固定于散热装置21上时，电子元件23的导接脚231将与电路板24上的孔洞241对应设置(如图4A所示)，使得多个导接脚231可插植入对应的孔洞241中，以使电子元件23与电路板24连接(如图4B所示)。

请参阅图4B，于一些实施例中，电路板24的孔洞241可为例如导孔(viahole)，当电子元件23的导接脚231经由孔洞241贯穿电路板24后，可借由过锡炉的方式利用焊料25将电子元件23的导接脚231与电路板24连接。

请再参阅图3，散热装置21可为但不限于散热片，于一些实施例中，散热装置21与电路板24垂直设置。另外，散热装置21的本体211的顶部可具有多个交错设置的散热鳍片212，以增加散热面积，另外，于一些实施例中，本体211底部的左右两侧边可分别设置一插接部213，主要用来插设于电路板24的孔洞242中，以使散热装置21固定于电路板24上。于一些实施例中，电子元件23可为但不限为一固态电子元件，例如：功率晶体管。

请再参阅图3，导热黏着界面22为一具有导热、耐热、绝缘以及黏着功效的物质，除了可使电子元件23固定于散热装置21外，还可将电子元件23所产生的热量传导至散热装置21，且可以承受电子元件23所产生的高温。于一些实施例中，导热黏着界面22的耐热温度为例如150度以上，且以介于150度至300度间为较佳。导热黏着界面22可作为电子元件23与散热装置21之间隔绝的媒介，借此阻绝了产生火花效应的路径，也避免其间产生电压击穿现象。

图5A为本发明导热黏着界面的一示范性结构示意图。如图3以及图5A所示，于一些实施例中，导热黏着界面22可为但不限为一双面胶，其双面分别黏贴散热装置21与电子元件23，且包含多个黏着层221以及至少一导热层222，其中导热层222设置于多个黏着层221之间。于一些实施例中，多个黏着层221包含第一黏着层221a以及第二黏着层221b，该第一黏着层221a以及第二黏着层221b为导热黏着界面22的两相对外表层，且分别用于与散热装置21及电子元件23黏贴。此外，导热黏着界面22可借由导热层221将电子元件23所产生的热量传递至散热装置21。请参阅图5B，于一些实施例中，导热黏着界面22还可包含至少一金属层223，其设置于多个黏着层221之间且与至少一导热层222相连接，以增加导热黏着界面22导热的效果。

于一些实施例中，导热黏着界面22还可为一液态胶，例如：热固性导热黏着塑料，可借由一自动化机器先将导热黏着界面22黏着于散热装置21上，再进行加热以使电子元件23固定于散热装置21。

于一些实施例中，导热黏着界面22组成成分的实施方式可包含聚亚酰胺(polyimide)、聚酯纤维(polyester)、聚酰亚胺(kapton)、铝(AL)、氢氧化铝、氮化硼，或其组合。

请参阅图6并配合图3及图4A，其中图6为本发明电子元件的散热模块的组装流程图，如图所示，首先，先提供一散热装置21，如步骤S61，接着，利用一自动化机器将导热黏着界面22黏贴于散热装置21的表面上，如步骤S62；后续，同样利用自动化机器将一个或是多个电子元件23黏贴于导热黏着界面22上，以使电子元件23借由导热黏着界面22固定于散热装置21上，其中电子元件23具有多个导接脚231，如步骤S63；于步骤S63之后，提供具有多个孔洞241的电路板24，由于导热黏着界面22及电子元件23由自动化机器定位设置，因此可使散热装置21与电路板24垂直设置，且电子元件23的导接脚231与电路板24上的孔洞241相对应设置，最后，将电子元件23的多个导接脚231插植入电路板24的多个孔洞241中，如步骤S64。

综上所述，本发明的电子元件的散热模块及其组装方法是借由具有导热、耐热、绝缘以及黏着功效的导热黏着界面来作为电子元件与散热装置之间黏着的媒介，可以自动化生产的方式将电子元件固定于散热装置上，使电子元件可准确地与电路板上的孔洞定位，采用自动化生产可节省生产成本以及增加工艺速度，另外电子元件以黏贴的方式固定于散热装置上可解决公知技术的螺丝的头部结构会与周围其它电子元件接触的问题。

本发明可由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然而均不脱离如所附权利要求所希望保护的范围。

Claims (14)

1.一种电子元件的散热模块，其包含：

一散热装置；

一电子元件，其具有多个导接脚；

一导热黏着界面，其设置于该散热装置与该电子元件之间，用以使该电子元件固定于该散热装置上；以及

一电路板，其与该散热装置垂直设置且具有多个孔洞，用以供该电子元件的所述多个导接脚插设连接。

2.如权利要求1所述的电子元件的散热模块，其中该电子元件为一固态电子元件。

3.如权利要求2所述的电子元件的散热模块，其中该电子元件是一功率晶体管。

4.如权利要求1所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面为一双面胶。

5.如权利要求4所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面包含多个黏着层以及至少一导热层，所述至少一导热层设置于所述多个黏着层之间，所述多个黏着层分别与该散热装置及该电子元件黏贴。

6.如权利要求5所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面包含一第一黏着层以及一第二黏着层，该第一黏着层以及该第二黏着层为该导热黏着界面的两相对外表层，且分别与该散热装置及该电子元件黏贴。

7.如权利要求5所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面还包含至少一金属层，其设置于所述多个黏着层之间且与所述至少一导热层相连接。

8.如权利要求7所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面的组成成分包含聚亚酰胺、聚酯纤维、聚酰亚胺、铝、氢氧化铝、氮化硼或其组合。

9.如权利要求1所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面为一液态胶。

10.如权利要求9所述的电子元件的散热模块，其中该液态胶为一热固性导热黏着塑料。

11.如权利要求1所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面的耐热温度为摄氏150度以上。

12.如权利要求11所述的电子元件的散热模块，其中该导热黏着界面的耐热温度范围介于摄氏150度至300度间。

13.如权利要求1所述的电子元件的散热模块，其中该散热装置固定于该电路板上。

14.一种电子元件的散热模块的组装方法，包含步骤：

提供一散热装置；

于该散热装置上设置一导热黏着界面；

将一电子元件黏着于该导热黏着界面上，以使该电子元件固定于该散热装置上，其中该电子元件具有多个导接脚；以及

提供一电路板，使该电路板与该散热装置垂直设置，其中该电路板具有多个孔洞，使该电子元件的所述多个导接脚设置于所述多个孔洞中。

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