CN102159052A - 无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，包括机壳及外壳体，其中机壳内部形成有可收容电路基板的容置空间，而电路基板上设有具不同高度的多个发热源，且各发热源周围分别设有二个或二个以上可供弹性定位件穿过的透孔及位于透孔外侧角落处的多个接合孔，俾将外壳体为结合于机壳侧边处，使其散热座内侧壁面上的多个凸起部分别与发热源形成的预定间隙间设有导热介质，并以凸起部外侧角落处多个定位部分别穿设于电路基板上的接合孔内，再利用弹性定位件锁入于凸起部周围对应的固定部内成为一体，并通过导热介质可为导热垫片或散热膏使发热源与散热座上的凸起部间形成良好弹性抵贴、密合状态，以有效降低其热阻，可提高整体热传导的效果。

Description

无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构

技术领域

本发明提供一种无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，尤指外壳体为结合于机壳侧边处，使其散热座壁面上的多个凸起部与电路基板各不同高度发热源的预定间隙设有导热介质，并形成良好弹性抵贴、密合状态，辅以有效降低热阻而提高整体热传导的效果。

背景技术

现今多元化信息时代的来临，使各式各样电子产品充斥在生活环境周遭，随着科技不断创新与进步，同时亦使电子产品朝向多功能、用途以及附加更多的硬设备迈进，而许多电子产品皆会以计算机来控制其动作或执行功能，因此计算机占有极为重要的地位。

一般无风扇计算机的外壳设计，其外壳通常就是一个大的散热器，且在电路板上有多个主要的发热源需要散热，包括有中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、图形与内存控制中枢(Graphic and Memory Controller Hubs，简称GMCH)、输入/输出控制中枢(I/O Controller Hubs，简称ICH)等，若要同时让多个发热源的芯片可接触到散热器表面上，一般的设计是采用具弹性的导热垫片(Thermal pad)，并在电路板与散热器之间采用固定高度的金属螺柱来控制其设计高度，换言之，电路板与散热器间为刚性固定，而于锁附后，通过导热垫片作适当的压缩，即可将芯片热耗传导至计算机外壳辅助散热。

然而，对于此种多重热源导热结构，在面对需使用厚度较薄(热阻系数低、压缩量小)的导热垫片或厚度更薄的散热膏，常见因为计算机外壳公差(如制程、材料等)所造成的不平整表面或微小缺陷等问题，以致使导热垫片或散热膏接触不到芯片表面上，或是无法做良好抵贴密合所引起的导热效率不良，甚至是组装过程中，使用者强压作用下接触力过大而造成电路板产生变形、破坏或是芯片的损坏情况发生，从而导致此种热源导热结构则受限于必须使用厚度较厚(热阻系数高、压缩量大)的导热垫片，且于实际使用上仍会有相关结构稳定性不佳、散热不良的问题，而有待从事于此行业者进行重新设计来加以解决。

发明内容

发明人有鉴于上述现有的不足与缺点，乃搜集相关资料，经由多方评估及考虑，方以从事此行业多年经验通过不断的试作、修改，始设计出此种无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构的发明专利诞生。

本发明的主要目的乃在于机壳内部收容的电路基板上设有具不同高度的多个发热源，且各发热源周围分别设有二个或二个以上可供弹性定位件穿过的透孔及位于透孔外侧角落处的多个接合孔，便将外壳体为结合于机壳侧边处，使其散热座内侧壁面上的多个凸起部分别与发热源形成的预定间隙间设有导热介质，并以凸起部外侧角落处多个定位部分别穿设于电路基板上的接合孔内，再利用弹性定位件锁入于凸起部周围对应的固定部内成为一体，并通过导热介质可为导热垫片或散热膏使发热源与散热座间形成良好弹性抵贴、密合定位状态，辅以有效降低其热阻，避免因公差造成接触不到或无法良好抵贴的导热效率不良，以及接触力过大而损坏发热源、电路基板等问题，且可提高整体热传导的效果。

本发明的次要目的乃在于散热座内侧壁面上的凸起部周围为锁附固定有多个固定部所具的螺柱，使其高度设计低于凸起部高度而不会接触到电路基板，并分布在凸起部周围三点形成一接合面，且因导热介质可为导热垫片而其厚度设计上皆大于发热源与凸起部间的预定间隙，或是可通过散热膏均匀涂布于发热源表面上，填补发热源与凸起部制造过程中所造成的不平整表面或微小缺陷等，则可确保其良好的抵贴接触，并利用弹性定位件所具螺丝上套接的弹簧抵持于电路基板相对发热源的另侧表面上产生的弹性作用力，从而达到平衡定位状态，且可保持较佳的稳定性。

本发明的再一目的乃在于利用导热介质可为导热垫片贴附或散热膏涂布贴附于电路基板的不同高度发热源表面上，并与外壳体于散热座内侧壁面上相对的凸起部则形成良好的弹性抵贴且更为密合、有效降低其热阻，辅以发热源运作时产生的热量经由导热介质、凸起部快速热传导至散热座上，便可通过散热座外侧表面上的多个散热鳍片向外排散，提高整体的散热效率，而具有良好降温、散热的效果。

附图说明

图1为本发明的立体外观图。

图2为本发明的立体分解图。

图3为本发明较佳实施例的立体外观图。

图4为本发明图3的局部放大图。

图5为本发明另一较佳实施例的立体外观图。

图6为本发明再一较佳实施例的立体外观图。

【主要元件符号说明】

1、机壳

10、容置空间         141、导轨

11、底座             142、定位架

12、对接壳体         15、上盖体

121、透孔            16、转接电路板

13、外壳体           161、转接插座

131、散热鳍片        17、储存单元

14、辅助架体

2、电路模块

21、电路基板         23、弹性定位件

211、透孔            231、螺丝

212、接合孔          232、弹簧

22、发热源           24、连接端

221、导热介质        25、连接接口

3、外壳体

31、散热座           34、定位部

311、导引轨道        341、定位凸柱

32、凸起部           342、嵌扣体

33、固定部           35、散热鳍片

331、螺柱

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利于完全了解。

请参阅图1、2、3、4所示，分别为本发明的立体外观图、立体分解图、较佳实施例的立体外观图及图3的局部放大图，由图中可清楚看出，本发明为包括有机壳1、电路模块2及外壳体3，故就本案的主要构件及其特征详述如后，其中：

该机壳1为具有底座11，并于底座11一侧垂直设有具多个透孔121的对接壳体12，且对接壳体12一侧朝底座11上方延伸设有外壳体13，而外壳体13远离对接壳体12的另侧设有辅助架体14形成ㄈ形状排列；此外，辅助架体14二侧分别设有导轨141，并以辅助架体14一侧的导轨141嵌入于外壳体13上对应的导引轨道(图中未示出)内活动位移；另，对接壳体12、外壳体13及辅助架体14上方为罩覆有上盖体15，而使机壳1内部形成有容置空间10，再于容置空间10底部的底座11上设有具多个转接插座161的转接电路板16。

该电路模块2为具有电路基板21，并于电路基板21上设有不同高度的多个发热源22，且各发热源22周围处分别设有二个或二个以上可供弹性定位件23穿过的透孔211，及位于透孔211外侧角落处的多个接合孔212，而电路基板21一侧连设有可供电子讯号输入/输出的多个连接端24，再于电路基板21相邻连接端24的另侧设有可由多个金属接点构成的连接接口25。

该外壳体3为具有散热座31，并于散热座31相对电路基板21各发热源22内侧壁面上设有多个凸起部32，且各凸起部32周围分别设有可与透孔211形成对正的多个固定部33及位于固定部33外侧角落处设有可与接合孔212形成对正的多个定位部34，其中固定部33设有螺柱331，而定位部34则可分别为定位凸柱341及嵌扣体342型式；又，散热座31外侧表面上设有呈矗立状的多个散热鳍片35；再者，散热座31内侧壁面上设有可供辅助架体14另侧导轨141嵌入的导引轨道311。

当本发明于组装时，先将外壳体3所具的散热座31组装结合于对接壳体12垂直侧边处，并与底座11一侧上方的外壳体13形成相对正，即可将电路模块2收容于机壳1内部的容置空间10，再以电路基板21一侧所连设的多个连接端24分别嵌设且露出于对接壳体12所具的多个透孔121外，使其另侧的连接接口25则电性插接于转接电路板16上的转接插座161内，同时亦使电路基板21上的各个发热源22分别贴近于散热座31内侧壁面上的多个凸起部32，并形成适当的预定间隙，且各凸起部32外侧角落处多个定位部34所具的定位凸柱341及嵌扣体342分别穿设于电路基板21上对应的接合孔212内后，此时，便可通过发热源22周围的多个弹性定位件23分别由电路基板21相对发热源22的另侧表面穿过透孔211呈一定位，再锁入于固定部33上的螺柱331内锁附固定成为一体，另于辅助架体14内侧壁面上设置有可供储存单元17组装结合的定位架142，并将辅助架体14二侧的导轨141为由外壳体13、散热座31内侧壁面的导引轨道311嵌入，而使导引储存单元17所具的对接插座(图中未示出)可直接电性插接于转接电路板16上的转接插座161内，便完成本发明整体的组装。

上述电路基板21最高热耗的发热源22(如CPU、GMCH、ICH等)表面上为可涂布有非常薄的导热膏(Grease)，并依发热源22不同高度各别贴近于相对外壳体3所具的散热座31内侧壁面上凸起部32而形成有预定间隙，且该凸起部32可为铝或铜材质散热块所制成，并与散热座31可为一体成型，或是利用螺丝锁固分开组构而成；此外，本发明最佳的一具体实施例是在发热源22与凸起部32间的预定间隙设有导热介质221，且该导热介质221可为具弹性功能的导热垫片或散热膏型式，但于实际应用时并非是以此作为局限，而可在最高热耗的发热源22表面上贴附有压缩量可为0.1mm以内的薄导热垫片(Thermal pad)，或是涂布有厚度可为0.2mm以内的导热膏，且第二高热耗的发热源22(如Super IO、Clock Generator、RAM等)表面上贴附有压缩量可为0.2mm以内的薄导热垫片、第三高热耗的发热源22表面上贴附有压缩量可为0.5mm以内的薄导热垫片，另于其它的发热源22表面上贴附有压缩量可为1.0mm以上的薄导热垫片；此外，各凸起部32周围处多个固定部33所具的金属材质螺柱331为锁附固定于散热座31内侧壁面上，使其高度设计为低于凸起部32的高度，不会接触到电路基板21，并分布在凸起部32周围三点形成一接合面，即可利用电路基板21上的弹性定位件23对应锁入于螺柱331内锁附固定成为一体，且因导热介质221可为导热垫片而其厚度设计上皆大于发热源22与凸起部32间的预定间隙，或是可通过散热膏均匀涂布于发热源22表面上，填补发热源22与凸起部32间的预定间隙，以及发热源22、凸起部32制造过程中所造成的不平整表面或微小缺陷等，则可确保其形成良好的弹性抵贴，并利用弹性定位件23所具螺丝231上套接的弹簧232抵持于电路基板21上所产生的弹性作用力，得以控制导热介质221经压缩后与发热源22间的压力，使发热源22与凸起部32之间抵贴更为密合，从而达到平衡定位状态，且可保持较佳的稳定性效果。

另于更高瓦数的无风扇电子装置中，必须使用厚度更薄的导热膏(厚度0.03～0.04mm之间，热传导系数3W/mK)，而相较于现有热源导热结构受限于使用薄导热垫片(厚度0.3mm，热传导系数14W/mK)，本发明无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构热阻R约降低38％，其热阻计算公式＝厚度/(热传导系数×截面面积)，即R＝L/KA，where L isthickness；K is thermalconductivity；A is crossarea，整体导热效果为较现有热源导热结构大幅改善，而具有显著的功效增进，并利用导热介质221可为导热垫片贴附或散热膏涂布于电路基板21具不同高度的发热源22表面上，并与外壳体3于散热座31内侧壁面上相对的凸起部32则形成良好的弹性抵贴、密合定位状态，以有效降低热阻，辅以发热源22运作时产生的热量可经由导热介质221、凸起部32快速热传导至散热座31上，便可通过散热座31外侧表面上的多个散热鳍片35向外排散，提高发热源22整体的散热效率，而具有良好的降温、散热效果。

再者，机壳1与外壳体3的外壳体13、散热座31可分别为铝、铜或其它金属材质所制成，亦可通过金属材质或铝挤型方式成型外壳体13、散热座31及多个散热鳍片35，而不需在电路基板21上装设过多的风扇、散热器，以减少电路基板21承载的重量及其所占用空间位置；且该电路基板21一侧连设的多个连接端24可为通用序列总线(USB)、RJ45型连接端、RS232型连接端、RS482型连接端、RS485型连接端、音源连接端、电源连接端口等可供电子讯号输入/输出的连接端；另，电路基板21相邻于连接端24另侧的连接接口25上多个金属接点也可为符合PCI规格的连接接口，而转接电路板16上的多个转接插座161可分别为连接接口25电性插接的适配卡连接器，或是可供储存单元17对接插座电性插接的序列先进附加技术连接器(如SATA、eSATA等)，举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。

请同时参阅图2、3、4、5、6所示，分别为本发明的立体分解图、较佳实施例的立体外观图、另一较佳实施例的立体外观图及再一较佳实施例的立体外观图，由图中可清楚看出，其中外壳体3所具的散热座31内侧壁面上为设有多个凸起部32，并于散热座31外侧表面上设有多个散热鳍片35，但于实际应用时，则并非以此作为局限，亦可于机壳1的外壳体13内侧壁面上设有多个凸起部(图中未示出)，且散热座31外侧表面上设有多个散热鳍片131，其仅只需提供电路基板21一个或一个以上不同高度发热源22表面上贴附有导热介质221，而在面对解决高热耗的发热源22热传导问题时，考虑到降低其传导热阻必须使用非常薄的导热膏或薄导热垫片设计，同时也兼顾电路基板21其它发热源22的导热，则可利用电路基板21与外壳体3或机壳1的外壳体13、散热座31间特殊弹性设计(如导热介质221、凸起部32及弹性定位件23)，使无风扇电子装置多个发热源22为与外壳体3或机壳1的外壳体13、散热座31同时做良好的弹性抵贴、密合定位状态，以有效降低热阻，避免因公差(如制程、材料等)所造成的接触不到或无法做良好抵贴的导热效率不良问题，甚至组装过程中接触力过大而损伤、破坏发热源22或电路基板21结构的情况发生，且可提高整体热传导的效果。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，惟该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

综上所述，本发明无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构于使用时，为确实能达到其功效及目的，故本发明诚为一实用性优异的发明，为符合发明专利的申请要求，依法提出申请。

Claims (10)

1.一种无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，包括机壳及外壳体，其特征在于：

该机壳内部为形成有可收容电路基板的容置空间，并于电路基板上设有具不同高度的多个发热源，且各发热源周围分别设有二个或二个以上可供弹性定位件穿过的透孔及位于透孔外侧角落处的多个接合孔；

该外壳体为具有结合于机壳侧边处的散热座，并于散热座相对电路基板各发热源内侧壁面上设有多个凸起部，且各凸起部分别与发热源形成的预定间隙间设有导热介质，而凸起部周围设有可供弹性定位件对应锁附固定的多个固定部，再于固定部外侧角落处设有可分别穿设定位于接合孔内的多个定位部。

2.如权利要求1所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该机壳所具的底座上为设有转接电路板，并于底座一侧设有具多个透孔的对接壳体，且对接壳体一侧朝底座上方延伸设有可与散热座形成对正的外壳体，而电路基板一侧连设有可嵌设且露出透孔外的多个连接端，并相邻于连接端的另侧设有可电性插接于转接电路板上所具转接插座内的连接接口。

3.如权利要求2所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该机壳于外壳体远离对接壳体的另侧设有辅助架体而形成ㄈ形状排列，而辅助架体内侧壁面上设置有可供储存单元结合的定位架，且辅助架体二侧分别设有可嵌入外壳体、散热座内侧壁面所设导引轨道的导轨，并于对接壳体、外壳体及辅助架体上方罩覆有上盖体，而使机壳内部形成有容置空间。

4.如权利要求1所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该机壳与外壳体的散热座可分别为铝、铜材质所制成，并于散热座外侧表面上可通过铝挤型方式成型有多个散热鳍片。

5.如权利要求1所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该机壳位于电路基板上的多个发热源与外壳体所具散热座相对的凸起部间的导热介质厚度为大于预定间隙，且导热介质可为导热垫片或散热膏。

6.如权利要求5所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该发热源表面上贴附有压缩量可为0.1mm以内的导热垫片，或是涂布有厚度可为0.2mm以内的导热膏。

7.如权利要求5所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该发热源表面上贴附有压缩量可为0.2mm以内的导热垫片。

8.如权利要求6所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该发热源表面上贴附有压缩量可为0.5mm以内的导热垫片，并于其它发热源表面上贴附有压缩量可为1.0mm以上的导热垫片。

9.如权利要求1所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该外壳体的凸起部周围多个固定部为设有螺柱以锁附固定于散热座内侧壁面上，且各螺柱高度低于凸起部，并分布凸起部周围三点形成一接合面，而弹性定位件为具有可由电路基板相对发热源的另侧表面锁入于螺柱内的螺丝，并于螺丝上套接有可抵持于电路基板上的弹簧。

10.如权利要求1所述的无风扇电子装置多重热源的弹性导热结构，其特征在于，该外壳体的固定部外侧角落处多个定位部可分别为定位凸柱及嵌扣体，并分别穿设于电路基板上对应的接合孔内呈一定位。

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