CN101887873B - 一种散热器安装结构及方法 - Google Patents

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Abstract

一种将散热器(10)安装至印刷电路板(12)上的结构及方法。所述印刷电路板上钎焊安装有集成电路封装(13)。所述结构包括：至少一个连接件(21a，21b)，将散热器(10)固定至印刷电路板(12)上，使散热器(10)的吸热部分(101)与集成电路封装(13)的表面相接触；至少一个粘合件(25)，其位置与所述至少一个连接件不同，将散热器(10)粘合至印刷电路板(12)。根据本发明，由于采用具有粘性的粘合件将散热器(20)进一步地固定至印刷电路板(22)，可以限制散热器(20)与印刷电路板(22)之间的相对运动，从而减小施加在焊料球上的应力，防止其受到破坏。

Description

一种散热器安装结构及方法
技术领域
本发明涉及一种在印刷电路板上安装散热器的结构及方法。
背景技术
电子装置中采用的电路元件，例如采用球栅阵列(BGA)方式钎焊安装在印刷电路板上的集成电路(IC)封装(下文称为BGA IC封装)，在运转过程中会产生热量。大量集聚的热量有可能损坏电路元件，甚至造成设备故障。为了解决这个问题，通常在电路元件的表面上安装散热器以进行散热。
散热器通常包括用于吸收电路元件产生的热量的吸热部分以及用于将吸收的热量散发出去的散热部分。
图1A、1B、1C和1D显示了一种将散热器安装至PCB的传统结构。图1A是该安装结构的透视图。如图1A所示，散热器10包括吸热部分101，吸热部分101的两个对角的拐角处分别设有安装部分102a和102b。螺栓11a和11b分别穿过安装部分102a和102b上的孔将吸热部分101固定在印刷电路板(PCB)12上并与印刷电路板12上安装的BGA IC封装13相接触，以吸收BGA IC封装13产生的热量。螺栓11a和11b上还分别设置了弹簧14a和14b，以在相对于PCB 12的垂直方向上分别弹性地支撑螺栓11a和11b并使吸热部分101与BGA IC封装13相接触。散热器10还包括散热部分103，用于将吸热部分101吸收的热量散发至空气中。在图1A，散热部分103由多个散热片构成。
图1B是图1A所示安装结构的截面图。如图1B所示，BGA IC封装13包括芯片131和基底132，图中标记15表示钎焊安装的其中一个焊料球。由于散热器10的重量作用于PCB 12一侧上的BGA IC封装13上，可能会使PCB 12产生弯曲变形，进而在将BGA IC 13封装安装在PCB 12上的焊料球上产生应力。在整个组件受到撞击的情况下(例如坠落到地面上)，弹簧14a和14b由于弹性而会收缩和舒张，分别如图1C和1D所示，从而可能沿相反的方向在焊料球上产生更大的应力，这有可能使焊料球破裂，从而破坏BGA IC封装13以及PCB 12。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的实施例提供了一种在印刷电路板上安装散热器的结构及方法。
本发明的一个实施例提出了一种将散热器安装至印刷电路板上的结构，印刷电路板上钎焊安装有集成电路封装，所述结构包括：至少一个连接件，将散热器固定至印刷电路板上，使散热器的吸热部分与集成电路封装的表面相接触；至少一个粘合件，其位置与所述至少一个连接件不同，将散热器粘合至印刷电路板。
本发明的另一个可实施例提出了一种将散热器安装至印刷电路板上的方法，印刷电路板上钎焊安装有集成电路封装，所述方法包括：使用至少一个连接件将散热器固定至印刷电路板上，使散热器的吸热部分与集成电路封装的表面相接触；在散热器与印刷电路板之间不具有所述至少一个连接件的位置使用至少一个粘合件将散热器粘合至印刷电路板。
附图说明
结合附图考虑下面的详细说明更容易理解本发明：
图1A是一种将散热器安装至PCB的传统结构的透视图；
图1B是图1A所示安装结构的截面图；
图1C和图1D示出了传统安装结构在受到外力作用时的缺点；
图2是根据本发明实施方式的散热器安装结构的透视图；
图3A和图3B分别是图2所示安装后的组件的俯视图和仰视图；
图4是图2所示安装结构的截面图；
图5是根据本发明另一实施方式的散热器安装结构的透视图；
图6A和图6B分别是图5所示安装后的组件的俯视图和仰视图；
图7是根据本发明另一实施方式的散热器安装结构的透视图；
图8A和图8B分别是图7所示安装后的组件的俯视图和仰视图；
图9是根据本发明实施方式的散热器安装方法的流程图。
具体实施方式
图2是根据本发明实施方式的散热器安装结构的透视图。如图2所示，散热器20包括吸热部分201，散热部分201的两个对角的拐角处分别设有安装部分202a和202b。螺栓21a和21b分别穿过安装部分202a和202b上的孔将吸热部分201固定在PCB 22上并与印刷电路板22上安装的BGA IC封装23相接触，以吸收BGA IC封装23产生的热量。螺栓21a和21b上还分别设置了弹簧24a和24b，以在相对于PCB 22的垂直方向上分别弹性地支撑螺栓21a和21b并使吸热部分201与BGA IC封装23相接触。散热器20还包括散热部分203，用于将吸热部分201吸收的热量散发至空气中。
如图2所示，在吸热部分201未设有安装部分的两个对角的拐角位置，用粘合件将散热器20进一步地固定至PCB 22。所述粘合件25可以是胶粘剂，进一步而言可以是环氧胶。图2中只是示意性地示出了一个拐角处设置的粘合件25的位置，另一个对角拐角处的粘合件25未示出。
图3A和图3B分别是图2所示安装后的组件的俯视图和仰视图，其中示出了两个粘合件25的位置。
根据本实施方式，由于采用具有粘性的粘合件将散热器20进一步地固定至PCB 22，可以限制散热器20与PCB 22之间的相对运动，从而减小施加在焊料球上的应力，防止其受到破坏。
图4是图2所示安装结构的截面图。如图4所示，BGA IC封装23包括芯片231和基底232，附图标记26表示钎焊安装的其中一个焊料球。在图4中，环氧胶设置在吸热部分201未设有安装部分的两个对角的拐角位置处，将散热器20的吸热部分201、基底232和PCB 12都粘合固定在一起。但本领域普通技术人员可以理解，也可以只将散热器20的吸热部分201与PCB 12粘合在一起。
图5示出了本发明的另一个实施方式。与图2所示实施方式不同的是，图5所示实施方式中，在散热器20的吸热部分201的四个拐角处都设置了粘合件25。
图6A和图6B分别是图5所示安装后的组件的俯视图和仰视图，其中示出了粘合件的位置。即，在用螺栓安装的两个拐角处也同样使用了粘合件。
图7示出了本发明的另一个实施方式。与图2和图5所示实施方式不同的是，图5所示实施方式中，在散热器20的吸热部分201的四个拐角处以及四个边的预定位置处都设置了粘合件25。
图8A和图8B分别是图7所示安装后的组件的俯视图和仰视图，其中示出了粘合件的位置。即，除了在四个拐角处，在吸热部分201的四个边的某些位置也同样使用了粘合件25，具体位置和数量可以根据需要选择，但应留出一定空间，从而不影响散热性能。
图9是根据本发明实施方式的散热器安装方法的流程图。如图9所示，所述方法包括下述步骤：
步骤900：安装开始
步骤910：将IC封装采用BGA方式钎焊安装在PCB上；
步骤920：将散热器放置在PCB上，吸热面与IC封装接触；
步骤930：用螺栓将散热器固定在PCB上；
步骤940：在散热器与PCB之间设置环氧胶，位置可以如图2、5或7所示；
步骤940：安装结束。
在上述方法中，由于在设置环氧胶之前已经用螺栓将散热器固定在PCB上，环氧胶的数量和设置位置很容易精确实现。
上面以BGA IC封装为例对本发明进行了说明，本领域普通技术人员可以理解，对于其他类型的IC封装，例如QFN(四侧无引脚扁平封装)、SOP(小外形封装)和CSP(芯片级封装)等，都可以采用本发明。
本发明实施方式中所述粘合件可以是任何类型的胶粘剂，只要其不与IC封装和PCB发生化学反应而造成损坏即可。
在上述实施方式中，采用具有矩形轮廓的吸热部分的散热器为例进行了说明。本领域普通技术人员可以理解，对于具有其他形状的吸热部分的散热器，例如圆形、多边形等，也可以采用本发明。例如，对于具有圆形吸热部分的散热器，除了在吸热部分的圆周某些点用螺栓进行固定外，在未采用螺栓固定的位置处可以设置粘合件。
在上述实施方式，以螺栓为例对本发明进行了说明，但本领域普通技术人员可以理解，其他本领域常用的连接元件，例如螺钉、销钉等，都可以采用。
尽管已经参考附图描述了示意性实施例，然而可以理解，本发明不限于这些特定的实施例，在不背离本发明的范围或精神的前提下，相关技术领域中的技术人员可以实现各种改变和修改。所有这些改变和修改都将被看作落入所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种将散热器(10)安装至印刷电路板(12)上的结构，印刷电路板上钎焊安装有集成电路封装(13)，所述结构包括：
至少一个连接件(21a，21b)，将散热器(10)固定至印刷电路板(12)上，使散热器(10)的吸热部分(101)与集成电路封装(13)的表面相接触，所述连接件是螺栓，其上设置弹簧(24a，24b)；
至少一个粘合件(25)，其位置与所述至少一个连接件不同，将散热器(10)粘合至印刷电路板(12)，以限制散热器与印刷电路板的相对运动。
2.根据权利要求1所述的结构，还包括在所述至少一个连接件的其中一个或多个的位置上设置的所述粘合件。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其中所述粘合件是胶粘剂。
4.根据权利要求3所述的结构，其中所述胶粘剂是环氧胶。
5.根据权利要求1或2所述的结构，其中所述集成电路封装是球栅阵列(BGA)封装、四侧无引脚扁平(QFN)封装、小外形封装(SOP)和芯片级封装(CSP)其中之一。
6.一种将散热器安装至印刷电路板上的方法，印刷电路板上钎焊安装有集成电路封装，所述方法包括：
使用至少一个连接件将散热器固定至印刷电路板上，使散热器的吸热部分与集成电路封装的表面相接触(920，930)，所述连接件是螺栓，并在其上设置弹簧(24a，24b)；
在散热器与印刷电路板之间不具有所述至少一个连接件的位置使用至少一个粘合件将散热器粘合至印刷电路板(940)，以限制散热器与印刷电路板的相对运动。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括在散热器与印刷电路板之间具有所述至少一个连接件的位置使用至少一个粘合件将散热器粘合至印刷电路板。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述粘合件是胶粘剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述胶粘剂是环氧胶。
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