CN1662127A - 电子装置散热机构 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种电子装置的散热机构，利用一导热金属片的一端连接电子装置中的发热元件，另一端贴合至壳体的散热开孔区，使发热元件产生的热量有效地传导至壳体表面，透过散热开孔散逸出去。此散热机构亦适合于小型的、可携带的电子装置，可有效解决小型电子装置散热不易的问题。

Description

电子装置散热机构

技术领域

本发明有关于一种散热机构，特别是一种利用导热金属片将热能传导至电子装置外作热交换的散热机构。

背景技术

一些电子装置元件，如电脑中的中央处理单元、北桥芯片等，在传输或处理电信号过程，会因为阻抗消耗电能而产生大量热量，若这些热量未有效地散选出去，会影响电子装置的效能、损耗使用寿命，更甚者会损坏而无法使用。因此若一电子装置具有上述会产生大量热能的元件，在设计时，必须考量其散热问题以确保装置运作效能，延长装置的寿命。目前有许多散热方法应用于各种不同领域、装置中，根据需求与装置客观条件限制，设计时可搭配不同的散热方法以达到散热目的。

一般为保护电子装置、保护使用者或是为美观的目的，常将其电子元件置于一壳体内，如电脑、电视、随身听…等，多数元件都包覆于塑胶外壳中。然而这样一来，电子元件产生的热量容易囤积于壳体内而伤害电子装置。具有此类结构的电子装置(如电脑)常见的散热方法是，于电子装置发热元件上设置一散热装置，如风扇、散热鳍片等，让热能先由发热元件转移到壳体的空气中，再在壳体上开设数个散热开孔，让热量能经热对流方式散逸至壳体外面。而为了增加热对流效率，还可增加一风扇，让风扇产生强制对流以加速壳体内热能的排除。

散热鳍片、散热开孔、风扇等，皆为一种散热方法，系依不同需求而配合使用。散热开孔的散热方法通常需配合其他装置以增加热对流效率，例如上述的风扇。然而使用风扇必须消耗电能，同时也占据空间，在某些电子装置上并不适用(例如拇指碟、无线网络卡等产品)。但若仅单纯使用散热开孔时，其散热效率又不佳。故本发明提出一种电子装置的散热机构，虽亦是透过散热开孔让热量散逸至壳体的外，但是却具更佳的散热效率。

发明内容

本发明的一目的，在于提出一种电子装置的散热机构，使电子装置发热元件的热量有效地透过壳体的散热开孔散逸出去。

本发明的另一目的系提出适合于小型的、可携带的电子装置的散热机构，以有效地散逸产生的热量。而针对使用上的考量，为防止人体皮肤被散热机构的元件烫伤，散热开孔区设计上作了部分限制，使人体皮肤不会陷于开孔内触及导热金属片而烫伤。

本发明的散热机构包含：一基板、一壳体以及一导热金属片。其中，基板上固定一个或多个发热元件，壳体上具有至少一散热开孔区，散热开孔区范围内包含复数个贯通壳体的开孔、导热金属片连接上述发热元件，并贴合于一个或一个以上的散热开孔区，将热量由发热元件上传导至散热开孔区，透过该开孔与外界冷空气作热交换以散热。

附图说明

图1A与图1B为本发明揭示的散热机构的一较佳实施例的外视图与剖面图；

图1C为一种固定元件卡栓的结构示意图；

图1D为另一固定元件螺丝的结构示意图；

图1E为一种固定导热金属片的结构的示意图；

图1F为一具有凹陷部的结构示意图；

图1G为一片状的导热金属片的结构示意图；

图1H为另一片状的导热金属片的结构示意图；

图2为一般小型电子装置的结构示意图；及

图3A与图3B为应用于小型电子装置的散热开孔区设计示意图与从3B-3B方向观看机构内部的示意图。

具体实施方式

本发明的一些实施方式会详细描述如下。然而，除了详细描述的内容外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围不受限定，其以后附的权利要求所限定的范围为准。

另外，为使图式更为简洁明确地显示发明特征，相关图式省略了一些与外部作信号传输的接头，也省略了一些与散热无关的机构部分，而着重于说明散热机构的结构。

图1A与图1B为本发明揭示的电子装置散热机构的一较佳实施例的外视图与从1B-1B切面向内看的剖面图。基板100上固定至少一发热元件102，是电子装置内主要的热量产生来源，以及包含其他元件103。在本实施例中，基板100的较佳材质为一印刷电路板(PCB)。基板100、发热元件102与其他元件103是置于壳体104中，壳体104上开设了复数个开孔分布于在不同区域，这些开孔可让热能由电子装置内对流至装置外。为方便说明，将每一较为密集的开孔群称为散热开孔区，壳体104上包含一个以上的散热开孔区(如106、107)。当然散热开孔区亦可只含一个开孔，本发明并不限制开孔数量。

图式中导热金属片108是作成长条状而两端折曲，其中一端连接上述发热元件102，另一端则连接并贴合散热开孔区106。在此必须说明，本发明并不限制导热金属片108的外观形状，亦不限于仅可连接一发热元件或一散热开孔区。例如，导热金属片108可设计如Y字型，其一端连接至发热元件，另两端则分别连接至不同散热开孔区。即，导热金属片108可贴合至多个散热开孔区。

为清楚分别，特别将贴合导热金属片的散热开孔区称为热交换区，如散热开孔区106为一热交换区。导热金属片108是以一具高导热性的金属材质所组成，通常是如铜、铝或是其他合金材质。导热金属片108与发热元件102间可通过导热胶等具黏性的导热物质黏贴固定住。而连接至散热开孔区106的另一端则利用一些固定元件，例如图1C的卡栓140，配合作成如附图所示结构的导热金属片前端141，可以插入卡栓140以固定导热金属片108于壳体104的下方，或是用一螺丝150以固定导热金属片108(参考图1D)。当然亦可特别设计导热金属片108的形状，使其与壳体104组装结合时，让导热金属片108贴合散热开孔区106的一端恰好位于散热开孔区106的下方并自然贴合于散热开孔区106，而免除了使用螺丝、卡栓等固定元件；或更进一步如图1E所示于导热金属片108一端作复数个凸出部1081，同样不需利用固定元件而将凸出部1081对准并塞入散热开孔区106的开孔，而使导热金属片108结构形状恰可密合固定于散热开孔区，以固定导热金属片108；甚或如图1F所示，可设计让壳体104具有一凹陷部1041，以固定导热金属片108。当然，凹陷部1041的结构并不仅限于图中所示，亦可依需求而作出适当变化。或是使用片状的导热金属片108(如图1G)，于组装时夹在散热开孔区106与发热元件102之间而用导热胶、黏胶固定，可使导热金属片108的结构简单化并降低电子装置的厚度。另外若将导热金属片108整个贴合于壳体104内，并于组装时让发热元件102直接夹着导热金属片108，而使导热金属片结构形状恰可密合固定于壳体104，则更可减去导热胶、固定元件而完全不需要额外装置来固定导热金属片108。

此外，可留下数个散热开孔区而不使其贴合导热金属片，纯粹作为热对流用，亦即，本发明并不限制热交换区的数目，散热开孔区亦非必定贴合一散热金属片而形成热交换区。

当电子装置中发热元件102产生大量热量时，导热金属片108与发热元件102接触的处，相对于导热金属片108于散热开孔区106与外界冷空气接触的处的温度为高。依据热传导原理，热量将由高温处向低温方向传递。当热量传递至热交换区106，通过上面复数个开孔使得外界冷空气与导热金属片108接触，即可进行热交换而达成散热目的。

另外必须说明的是，发明揭示的散热机构是可通过导热金属片连接至壳体的散热开孔区，以作为主要的散热之处，而且散热开孔区并非如图1B所示，只能位于发热元件102或基板100的正上方；所以不论是在壳体104的任何一个方向、区域等都可依需要而开设有散热开孔区，而且使其成为主要的散热区域。

另外，本发明提出的结构亦适于小型的、可携带式的电子装置，如拇指碟、无线网络卡等，以有效改善此类装置散热不易的问题。如图2为目前常见小型电子装置的结构示意图，基板200上有一发热元件202，其密封于壳体204内。发热元件202产生的热量是与壳体204内空气作热交换，并作装置内部对流而分散至壳体204不同区域。由于装置内部空间狭小，不若大型电子装置作内部对流时可将热量分散至各区域而降温，故其热量容易囤积于狭小的空间中。

另外，若仅借由设置散热开孔散热，仅能少量地散去壳体内热量。小型电子装置可以开设的散热开孔较小，空气流通对流相对不易。而囿于内部空间与电源供应限制，大部分不允许设置风扇以加强对流。下表为不同散热方法应用于图2的小型电子装置，经模拟得到的散热效果比较表，其中最后一项应用本发明的散热机构，为设置一具多个开孔的散热开孔区与一导热金属片的散热结果。

散热方法	芯片表面温度(摄氏)
		完全密封	98.39
在发热元件上加上一铜片(不具散热开孔)	96.12
		在壳体上开一开孔(不具散热金属片)	96.29
在壳体上开多个开孔(不具散热金属片)	96.05
		本发明的散热机构	61.78

由上表结果得知，小型电子装置由于很难借由散热开孔的设置作热对流散热，故其芯片表面温度始终偏高许多。

应用本发明的散热机构于小型电子装置中时，可经特别设计以防止使用者因不慎接触导热金属片108而烫伤，因此可考量防烫伤设计。图3A为应用于小型电子装置的散热开孔区(特别是指热交换区)的设计示意图，图3B则为从3B-3B方向侧视机构内部的示意图。开孔可设计为网状304、圆形307或长条状306，下方可贴合导热金属片308。

热交换区的开孔大小与深度，可依需求而设计成让人体皮肤不至于碰触到导热金属片308，特别是采取如图1E设计以固定导热金属片时。举例来说，壳体通常以射出成型方式成型，其厚度约略大于1毫厘。若热交换区设计成网状(如304)或圆形(如307)，开孔尺寸可小于2毫厘；若设计成长条状(如306)，宽度可小于1.5毫厘，以防止皮肤陷入开孔中触及散热金属片308而烫伤。当然未贴合导热金属片的散热开孔区307则不一定需要遵守上述限制。另外，壳体302本身可由不易导热、低热导是数的材质所组成，如压克力或塑胶等，以避免烫伤人体皮肤。

上述散热开孔区的设计，特别是热交换区，仅为阐明本发明可行的实施方式，开孔设计可特别以防止人体皮肤(特别是手指)烫伤为原则，并非限定只能以上述例举的尺寸实施。而图1A至图1H中的各种散热机构作为小型的、可携带式电子装置的散热机构时，一些机构组成可如上述内容而加以缩限，其可视为本发明另一较佳实施例。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的本申请权利要求所限定的范围中。

Claims (26)

1.一种电子装置的散热机构，包含：

一基板，至少一发热元件固定于该基板；

一壳体，该基板固定于该壳体，其中，至少一散热开孔区包含复数个开孔贯通该壳体；及

一导热金属片，连接该发热元件与至少一该散热开孔区。

2.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该导热金属片借由一黏性导热物质连接该发热元件。

3.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该导热金属片借由一固定元件固定于该散热开孔区。

4.如权利要求3所述的电子装置的散热机构，其特征在于该固定元件包含一卡栓。

5.如权利要求3所述的电子装置的散热机构，其特征在于该固定元件包含一螺丝。

6.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该导热金属片结构形状恰可密合固定于该散热开孔区。

7.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该导热金属片包含复数个凸出部塞入固定于该散热开孔区的该开孔。

8.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该壳体具有一凹陷部固定该导热金属片。

9.如权利要求1所述的电子装置的散热机构，其特征在于该导热金属片结构形状恰可密合固定于该壳体。

10.一种散热机构，应用于可携带式电子装置，该散热机构包含：

一基板，至少一发热元件固定于该基板；

一壳体，该基板固定于该壳体，其中，至少一散热开孔区包含复数个开孔贯通该壳体；及

一导热金属片，连接该发热元件，且贴合于至少一该散热开孔区；

其中该壳体以一低导热性材质形成。

11.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该导热金属片借由一黏性导热物质连接该发热元件。

12.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该低导热性材质包含压克力。

13.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该低导热性材质包含塑胶。

14.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该复数个开孔设计为网状，该开孔其形状、大小与高度设置成不使人体皮肤陷入该开孔触及该导热金属片。

15.如权利要求14所述的散热机构，其特征在于该开孔厚度约略大于1毫厘且大小小于2毫厘。

16.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该复数个开孔设计为圆形，该开孔其形状、大小、与高度设置成不使人体皮肤陷入该开孔触及该导热金属片。

17.如权利要求16所述的散热机构，其特征在于该开孔厚度略大于1毫厘且大小小于2毫厘。

18.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该复数个开孔设计为长条状，该开孔其形状、大小、与高度设置成不使人体皮肤陷入该开孔触及该导热金属片。

19.如权利要求18所述的散热机构，其特征在于该开孔厚度略大于1毫厘且宽度小于1.5毫厘。

20.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该导热金属片借由一固定元件固定于该散热开孔区。

21.如权利要求20所述的散热机构，其特征在于该固定元件包含一卡栓。

22.如权利要求20所述的散热机构，其特征在于该固定元件包含一螺丝。

23.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该导热金属片结构形状恰可密合固定于该散热开孔区。

24.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该导热金属片包含复数个凸出部，塞入固定于该散热开孔区的该开孔。

25.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该壳体具有一凹陷部固定该导热金属片。

26.如权利要求10所述的散热机构，其特征在于该导热金属片结构形状恰可密合固定于该壳体。

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