CN108074592B - 热扩散式电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热扩散式电子装置，包括一主热源集成电路组件，偏心地装配在系统连接板上并具有一第一发热面。多个次热源集成电路组件装配在系统连接板上并位于主热源集成电路组件的一侧，次热源集成电路组件具有一第二发热面，主热源集成电路组件与次热源集成电路组件之间具有一间隔。一可挠性热扩散贴片具有一垂直厚度向导热率与一顺从于表面的表面向导热率，表面向导热率大于厚度向导热率五倍以上，该可挠性热扩散贴片整片式延伸方地盖过该间隔而同时贴附于第一发热面与第二发热面，以使第二发热面转换为受热表面。本发明中主热源集成电路组件不会有局部积热的现象，用以改善薄型电子产品的组件固着以避免组件剥离与系统崩溃问题。

Description

热扩散式电子装置

技术领域

本发明有关于电子装置，特别有关于一种热扩散式电子装置，可运用于产品厚度受到规格限制的电子装置，例如固态硬盘(Solid State Disk, SSD)、可携式数据储存装置等。

背景技术

随着集成电路制程的演进，电子装置也朝着厚度薄化与重量轻便化持续发展。当电子装置为扁平化，内部特定组件在运算时产生热量将变得更不容易散发。传统地，电子装置会加装金属散热鳍片或热管(heat pipe)等散热机构，不仅会增加电子装置的高度与重量，并且电子装置的主电路板需要增设散热机构的安装孔，影响了主电路板的线路布局。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的主要目的在于提供一种热扩散式电子装置，所包括的主热源集成电路组件不会有局部积热的现象，用以改善薄型电子产品的组件固着以避免组件剥离与系统崩溃问题。

本发明的次一目的在于提供一种热扩散式电子装置，所包含的主热源集成电路组件的安装位置不受到限制，当该主热源集成电路组件偏心地装配在一系统连接板上，亦可达到有效的横向水平面导热，使得组件安装布置能有更大的设计弹性。

本发明的再一目的在于提供一种热扩散式电子装置，除了可以省略散热鳍片，也可以省略热界面材料或减少热界面材料的使用量。并且，系统连接板也不需要配置散热机构的安装孔。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明揭示一种热扩散式电子装置，包含一系统连接板、一主热源集成电路组件、至少一第一次热源集成电路组件以及一可挠性热扩散贴片。该系统连接板具有一组件接合面。该主热源集成电路组件偏心地装配在该系统连接板的该组件接合面上，该主热源集成电路组件具有一第一发热面。该第一次热源集成电路组件装配在该系统连接板的该组件接合面上并位于该主热源集成电路组件的一侧，该第一次热源集成电路组件具有一第二发热面，该主热源集成电路组件与该第一次热源集成电路组件之间具有一间隔。该可挠性热扩散贴片具有一贴附面与一相对于该贴附面的热扩散面，该贴附面接触至该第一发热面与该第二发热面，该可挠性热扩散贴片还具有一由该贴附面至该些热扩散面方向的厚度向导热率与一顺从于该热扩散面的表面向导热率，该表面向导热率大于该厚度向导热率五倍以上，该可挠性热扩散贴片整片式延伸方地盖过该间隔而同时贴附于该主热源集成电路组件的该第一发热面与该第一次热源集成电路组件的该第二发热面，以使该第二发热面转换为受热表面。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在前述热扩散式电子装置中，该表面向导热率更具体地大于该厚度向导热率十倍以上，而介于450-1700 W/m K，以加快横向水平面的热扩散。

在前述热扩散式电子装置中，该第一发热面至该系统连接板可具有一第一高度，该第二发热面至该系统连接板可具有一第二高度，较佳地该第二高度不相同于该第一高度，并且该可挠性热扩散贴片悬浮于该间隔上的一区段为柔软可复位。因此，该可挠性热扩散贴片可以跨过组件横向导热且不受制于组件安装的高度差而需要添加导热膏等热界面材料。

在前述热扩散式电子装置中，可另包含一辨识图案，形成于该可挠性热扩散贴片的该热扩散面上，该辨识图案在该可挠性热扩散贴片上的占据面积大于该第一发热面。因此，该辨识图案不会受到表面温度不均匀的影响而剥离。

在前述热扩散式电子装置中，该系统连接板的一第一侧边具体地设有多个接触指，该系统连接板的一第二侧边具体地相对于该第一侧边设有一定位凹槽，该可挠性热扩散贴片遮盖住该主热源集成电路组件与该第一次热源集成电路组件而显露该多个接触指与该定位凹槽，借此该可挠性热扩散贴片不干扰该系统连接板的对外电性连接与板材机械固定。

在前述热扩散式电子装置中，可另包括至少一被动组件与一电源模块，装配在该系统连接板的该组件接合面上，该可挠性热扩散贴片至少局部遮盖住该被动组件与该电源模块，以达到防尘保护效果。

在前述热扩散式电子装置中，具体地该主热源集成电路组件为一控制器芯片封装件，该第一次热源集成电路组件包含一非挥发性内存芯片封装件。

在前述热扩散式电子装置中，可还包括至少一第二次热源集成电路组件，装配在该系统连接板的该组件接合面上并位于该主热源集成电路组件的一相对侧，而使该主热源集成电路组件间隔在该第一次热源集成电路组件与该第二次热源集成电路组件之间，该第二次热源集成电路组件具有一第三发热面，该可挠性热扩散贴片亦同时贴附于该第二次热源集成电路组件的该第三发热面。

在前述热扩散式电子装置中，具体地该第二次热源集成电路组件包含一挥发性内存芯片封装件。

在前述热扩散式电子装置中，较佳地该可挠性热扩散贴片包含一金属核心以及夹合该金属核心的一上热扩散层与一下热扩散层，该上热扩散层的一外表面覆盖一包覆膜，用以提供该热扩散面，该下热扩散层的一底面覆盖一黏着层，用以提供该贴附面。

在前述热扩散式电子装置中，较佳地该包覆膜还延伸包覆至该金属核心的一第一周缘、该上热扩散层的一第二周缘与该下热扩散层的一第三周缘，用以防止该上热扩散层与该下热扩散层的碎屑脱落并避免该金属核心的侧缘外露。

在前述热扩散式电子装置中，具体地该上热扩散层与该下热扩散层包含多个层叠设的平面结晶体，用以增加该表面向导热率相对于该厚度向导热率的相差倍数。

借由上述的技术手段，本发明提供一种热扩散式电子装置，利用该可挠性热扩散贴片的该表面向导热率大于该厚度向导热率五倍以上，并且该可挠性热扩散贴片整片式延伸方式地盖过该间隔而同时贴附于该主热源集成电路组件的该第一发热面与该第一次热源集成电路组件的该第二发热面，以使该第一次热源集成电路组件的该第二发热面转换为受热表面，用以改善薄型电子产品的组件固着以避免组件剥离与系统崩溃问题。

附图说明

图1：依据本发明的第一具体实施例，一种热扩散式电子装置的截面示意图。

图2：依据本发明的第一具体实施例，该热扩散式电子装置的正面示意图。

图3：依据本发明的第一具体实施例，该热扩散式电子装置在未贴附一可挠性热扩散贴片的前的立体示意图。

图4：依据本发明的第一具体实施例，该热扩散式电子装置在未贴附该可挠性热扩散贴片的前的正面示意图。

图5：依据本发明的第一具体实施例，该热扩散式电子装置的该可挠性热扩散贴片在层次式局部剖切下的立体示意图。

图6：依据本发明的第一具体实施例，该热扩散式电子装置的该可挠性热扩散贴片的局部截面示意图。

图7：依据本发明的第二具体实施例，另一种热扩散式电子装置的截面示意图。

图中：

H1 第一高度； H2 第二高度；

S 间隔 ；

100 热扩散式电子装置；

110 系统连接板； 111 组件接合面；

112 接触指； 113 定位凹槽；

120 主热源集成电路组件； 121 第一发热面；

130 第一次热源集成电路组件； 131 第二发热面；

140 可挠性热扩散贴片； 141 贴附面；

142 热扩散面；

143 金属核心； 143A 第一周缘；

144 上热扩散层； 144A 第二周缘；

145 下热扩散层； 145A 第三周缘；

146 包覆膜； 147 黏着层；

150 辨识图案； 160 被动组件；

170 第二次热源集成电路组件； 171 第三发热面；

180 电源模块；

200 热扩散式电子装置； 221第一发热面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

依据本发明的第一具体实施例，一种热扩散式电子装置100举例说明于图1的截面示意图与图2的正面示意图。该热扩散式电子装置100包含一系统连接板110、一主热源集成电路组件120、至少一第一次热源集成电路组件130以及一可挠性热扩散贴片140。其中，该热扩散式电子装置100在未贴附该可挠性热扩散贴片140的型态可见于图3的立体示意图与图4的正面示意图。图5绘示该可挠性热扩散贴片140在层次式局部剖切下的立体示意图。图6绘示该可挠性热扩散贴片140的局部截面示意图。在本实施例中，该热扩散式电子装置100为一固态硬盘(Solid State Disk, SSD)。

请参阅图1至图4，该系统连接板110具有一组件接合面111。该系统连接板110的具体结构可为一印刷电路板，该组件接合面111上形成有线路与接垫(图中未绘出)。在本实施例中，该系统连接板110的一第一侧边具体地设有多个接触指112，以供插接方式电连接至一计算机装置或是用以沟通一可携式电子产品的一转接连接器或转接盒，该系统连接板110的一第二侧边具体地相对于该第一侧边设有一定位凹槽113。该些接触指112的组合具体可构成一M.2接口，该定位凹槽113可为半圆形，该组件接合面111在该定位凹槽113的周缘设有金属层围绕。

该主热源集成电路组件120偏心地装配在该系统连接板110的该组件接合面111上，该主热源集成电路组件120具有一第一发热面121。在一默认电压的运算下，该主热源集成电路组件120的发热量应大于次热源集成电路组件的单位发热量。在本实施例中，具体地该主热源集成电路组件120为一控制器芯片封装件(controller chip package)。该主热源集成电路组件120的封装型态为球格数组封装件，其包含一控制器芯片，封装件的底面可设置多个焊球。该第一发热面121具体可为一芯片背面；在不同实施例中，该第一发热面121可为一封装材料的顶面或是一内置散热片的顶面。而上述的偏心地装配表示该主热源集成电路组件120的中心点不对准于该组件接合面111的中心点。

该第一次热源集成电路组件130装配在该系统连接板110的该组件接合面111上并位于该主热源集成电路组件120的一侧，该第一次热源集成电路组件130具有一第二发热面131，该主热源集成电路组件120与该第一次热源集成电路组件130之间具有一间隔S。在本实施例中，该第一次热源集成电路组件130包含一非挥发性内存芯片封装件，例如：第一次热源集成电路组件130的内部可密封多个NAND flash芯片。该第一次热源集成电路组件130的封装型态亦可为球格数组封装件。然而，非限定地，上述装配方式在本较佳实施例中是利用焊球连接的表面接合(surface mounting)；但在不同变化例中，装配也可以是直接晶粒贴附(direct die attaching)。基于各式集成电路组件的规格不同或是芯片堆栈、芯片厚度、模封厚度的差异，该第二发热面131与该第一发热面121可不位于同一水平面。在本实施例中，该第一发热面121至该系统连接板110可具有一第一高度H1，该第二发热面131至该系统连接板110可具有一第二高度H2，较佳地该第二高度H2不相同于该第一高度H1，具体地，该第一高度H1小于该第二高度H2。此外，在一截面形成的上述间隔S应不大于该主热源集成电路组件120在同一截面形成的宽度二分之一。

请参阅图1、图2、图5、图6，该可挠性热扩散贴片140具有一贴附面141与一相对于该贴附面141的热扩散面142，该贴附面141接触至该第一发热面121与该第二发热面131，该可挠性热扩散贴片140更具有一由该贴附面141至该多个热扩散面142方向的厚度向导热率与一顺从于该热扩散面142的表面向导热率，该表面向导热率大于该厚度向导热率五倍以上，换言之，该可挠性热扩散贴片140在纵向导热速度应大于表面向导热速度五倍以上。在本实施例中，该表面向导热率更具体地大于该厚度向导热率十倍以上，而介于450-1700 W/m K，以加快横向水平面的热扩散。通常该厚度向导热率约介于5-15 W/m K。该表面向导热率至少应大于纯铜的导热率(约介于350-400 W/m K)。

并且，该可挠性热扩散贴片140整片式延伸方式地盖过该间隔S而同时贴附于该主热源集成电路组件120的该第一发热面121与该第一次热源集成电路组件130的该第二发热面131，以使该第二发热面131转换为受热表面。较佳地，该可挠性热扩散贴片140悬浮于该间隔S上的一区段为柔软可复位。在此所称的柔软可复位表示在手指外力下，该可挠性热扩散贴片140的上述悬浮区段为受力变形；并且其后在无外力下，上述悬浮区段将弹性复位至贴附时初始状态。因此，该可挠性热扩散贴片140可以跨过组件横向导热且不受制于组件安装的高度差而需要添加导热膏等热界面材料。该主热源集成电路组件120的运算热量不会局部积热在该主热源集成电路组件120，而是将该主热源集成电路组件120与所有次热源集成电路组件的运算热量总合平均分散在该主热源集成电路组件120与所有次热源集成电路组件，大幅降低热冲击产生的缺陷。此外，如图2所示，该可挠性热扩散贴片140的长宽尺寸可为接近但不大于该系统连接板110的长宽尺寸。特别是该可挠性热扩散贴片140的宽度可介于该系统连接板110的宽度80%-100%，而该可挠性热扩散贴片140由朝向该多个接触指112的一侧至朝向该定位凹槽113的另一侧的长度应大于该可挠性热扩散贴片140的宽度。即是，该可挠性热扩散贴片140相对于该系统连接板110的宽度比值介于0.8-1.0，且大于该可挠性热扩散贴片140相对于该系统连接板110的长度比值，以使该可挠性热扩散贴片140不遮盖该些接触指112与该定位凹槽113，并且该可挠性热扩散贴片140又具有足够大的热扩散面积，而在经由该系统连接板110输送与固定该热扩散式电子装置100的过程中，该可挠性热扩散贴片140的用以计算宽度两侧不会受到磨擦接触。

如图1、图5、图6所示，该可挠性热扩散贴片140为多层复合结构。在本实施例中，较佳地该可挠性热扩散贴片140包含一例如铜层的金属核心143以及上下夹合该金属核心143的一上热扩散层144与一下热扩散层145，该上热扩散层144的一外表面覆盖一包覆膜146，用以提供该热扩散面142并作为贴片的外露保护层。该下热扩散层145的一底面覆盖一黏着层147，用以提供该贴附面141并具有导热性。该金属核心143为该可挠性热扩散贴片140的中间层，用以增强结构。该金属核心143的厚度约可介于1.5-5 密尔(mil)。在本实施例中，具体地该上热扩散层144与该下热扩散层145包含多层叠设的平面结晶体，例如可水平结晶的石墨层，用以增加该表面向导热率相对于该厚度向导热率的相差倍数。该可挠性热扩散贴片140的整体厚度可介于0.02-0.1 mm，具体为0.05 mm。

如图1所示，在本实施例中，较佳地该包覆膜146还延伸包覆至该金属核心143的一第一周缘143A、该上热扩散层144的一第二周缘144A与该下热扩散层145的一第三周缘145A，用以防止该上热扩散层144与该下热扩散层145的碎屑脱落并避免该金属核心143的侧缘外露。

如图1及图2所示，该可挠性热扩散贴片140遮盖住该主热源集成电路组件120与该第一次热源集成电路组件130而显露该些接触指112与该定位凹槽113，借此该可挠性热扩散贴片140不干扰该系统连接板110的对外电性连接与板材机械固定。在本实施例中，该热扩散式电子装置100可另包含至少一被动组件160与一电源模块180，装配在该系统连接板110的该组件接合面111上，该可挠性热扩散贴片140至少局部遮盖住该被动组件160与该电源模块180，以达到防尘保护效果。该可挠性热扩散贴片140可更贴附至该电源模块180。当该电源模块180的高度过低时，该可挠性热扩散贴片140可不贴附至该电源模块180与该被动组件160。

在本实施例中，该热扩散式电子装置100可还包括一辨识图案150，形成于该可挠性热扩散贴片140的该热扩散面142上，该辨识图案150在该可挠性热扩散贴片140上的占据面积大于该第一发热面121。因此，该辨识图案150不会受到表面温度不均匀的影响而剥离。具体地，该辨识图案150的表现意义可为一品牌标志，亦可为产品规格。该辨识图案150的结构型态可为一黏贴标签，亦可为一印刷层。

在本实施例中，该热扩散式电子装置100可另包含至少一第二次热源集成电路组件170，装配在该系统连接板110的该组件接合面111上并位于该主热源集成电路组件120的一相对侧，而使该主热源集成电路组件120间隔在该第一次热源集成电路组件130与该第二次热源集成电路组件170之间，该第二次热源集成电路组件170具有一第三发热面171，该可挠性热扩散贴片140亦同时贴附于该第二次热源集成电路组件170的该第三发热面171。在本实施例中，具体地该第二次热源集成电路组件170包含一挥发性内存芯片封装件，例如包含动态随机存取内存芯片(DRAM chip)。该第二次热源集成电路组件170的封装型态亦可为球格数组封装件。

依据本发明的第二具体实施例，另一种热扩散式电子装置200举例说明于图7的截面示意图。该热扩散式电子装置200包含一系统连接板110、一主热源集成电路组件120、至少一第一次热源集成电路组件130以及一可挠性热扩散贴片140。除了第一高度与第二高度的变化，第二具体实施例的组件细部结构大致相同于第一具体实施例的组件细部结构，故沿用相同图号并不再赘述。

该主热源集成电路组件120具有一第一发热面221。该第一发热面221具体可为一封装材料的顶面。该第一次热源集成电路组件130具有一第二发热面131。在本实施例中，该第一发热面221至该系统连接板110可具有一第一高度H1，该第二发热面131至该系统连接板110可具有一第二高度H2，该第二高度H2不相同于该第一高度H1。具体地，该第一高度H1大于该第二高度H2。

借由上述的技术手段，本发明提供一种热扩散式电子装置100、200，例用该可挠性热扩散贴片140整片式延伸方地盖过该间隔S而同时贴附于该主热源集成电路组件120的该第一发热面121、221与该第一次热源集成电路组件130的该第二发热面131，并且该表面向导热率大于该厚度向导热率五倍以上，以使该第一次热源集成电路组件130的该第二发热面131转换为受热表面，用以改善薄型电子产品的组件固着以避免组件剥离与系统崩溃问题。

本发明提供的一种热扩散式电子装置100、200具有以下优点：

一、所包含的主热源集成电路组件120不会有局部积热的现象，用以改善薄型电子产品的组件固着以避免组件剥离与系统崩溃问题。

二、所包含的 主热源集成电路组件120的安装位置不受到限制，当该主热源集成电路组件120偏心地装配在一系统连接板110上，亦可达到有效的横向水平面导热，使得组件安装布置能有更大的设计弹性。

三、除了可以省略散热鳍片，也可以省略热界面材料或减少热界面材料的使用量。并且，系统连接板110也不需要配置散热机构的安装孔。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种热扩散式电子装置，该热扩散式电子装置为一固态硬盘，其特征在于，包括：

一系统连接板，具有一组件接合面；

一主热源集成电路组件，偏心地装配在该系统连接板的该组件接合面上，该主热源集成电路组件具有一第一发热面；

至少一第一次热源集成电路组件，装配在该系统连接板的该组件接合面上并位于该主热源集成电路组件的一侧，该第一次热源集成电路组件具有一第二发热面，该主热源集成电路组件与该第一次热源集成电路组件之间具有一间隔；以及

一可挠性热扩散贴片，具有一贴附面以及一相对于该贴附面的热扩散面，该贴附面接触至该第一发热面与该第二发热面，该可挠性热扩散贴片还具有一由该贴附面至多个该热扩散面方向的厚度向导热率与一顺从于该热扩散面的表面向导热率，该表面向导热率是该厚度向导热率五倍以上，该可挠性热扩散贴片以整片式延伸方式地盖过该间隔而同时贴附于该主热源集成电路组件的该第一发热面与该第一次热源集成电路组件的该第二发热面，以使该第二发热面转换为受热表面；

该可挠性热扩散贴片包含一金属核心以及夹合该金属核心的一上热扩散层与一下热扩散层，该上热扩散层的一外表面覆盖用以提供该热扩散面的一包覆膜，该下热扩散层的一底面覆盖用以提供该贴附面的一黏着层，该包覆膜还延伸包覆至该金属核心的一第一周缘、该上热扩散层的一第二周缘与该下热扩散层的一第三周缘，该上热扩散层与该下热扩散层包含多层叠设的平面结晶体。

2.根据权利要求1所述的热扩散式电子装置，其特征在于，其中该表面向导热率是该厚度向导热率十倍以上，并介于450-1700 W/m K。

3.根据权利要求1所述的热扩散式电子装置，其特征在于，其中该第一发热面至该系统连接板具有一第一高度，该第二发热面至该系统连接板具有一第二高度，该第二高度不相同于该第一高度，并且该可挠性热扩散贴片悬浮于该间隔上的区段为柔软可复位。

4.根据权利要求1所述的热扩散式电子装置，其特征在于，还包括一辨识图案，形成于该可挠性热扩散贴片的该热扩散面上，该辨识图案在该可挠性热扩散贴片上的占据面积大于该第一发热面。

5.根据权利要求1所述的热扩散式电子装置，其特征在于，其中该系统连接板的一第一侧边设有多个接触指，该系统连接板的一第二侧边相对于该第一侧边设有一定位凹槽，该可挠性热扩散贴片遮盖住该主热源集成电路组件与该第一次热源集成电路组件而显露该多个接触指与该定位凹槽。

6.根据权利要求5所述的热扩散式电子装置，其特征在于，还包括至少一被动组件与一电源模块，装配在该系统连接板的该组件接合面上，该可挠性热扩散贴片至少局部遮盖住该被动组件与该电源模块。

7.根据权利要求6所述的热扩散式电子装置，其特征在于，其中该主热源集成电路组件为一控制器芯片封装件，该第一次热源集成电路组件包含一非挥发性内存芯片封装件。

8.根据权利要求1所述的热扩散式电子装置，其特征在于，还包括至少一第二次热源集成电路组件，装配在该系统连接板的该组件接合面上并位于该主热源集成电路组件的一相对侧，而使该主热源集成电路组件间隔在该第一次热源集成电路组件与该第二次热源集成电路组件之间，该第二次热源集成电路组件具有一第三发热面，该可挠性热扩散贴片同时贴附于该第二次热源集成电路组件的该第三发热面。

9.根据权利要求8所述的热扩散式电子装置，其特征在于，其中该第二次热源集成电路组件包含一挥发性内存芯片封装件。

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