TWI272891B - Vibration and shock resistant heat sink assembly - Google Patents
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1272891 A7 B7 五、發明説明(彳) 發明之背景 本發明一般係有關於冷卻產生熱之物件,諸如電子固態 及積體電路元件。更特定言之,本發明係有關於針對將藉 由該等元件產生之熱消散的裝置。 在電子與電腦工業中,廣爲熟知地使用數種類型的電子 元件封裝與積體電路晶片,諸如由英特爾(Intel)公司所生產 之奔騰(PENTIUM)中央處理單元晶片(CPU),以及隨機存取 記憶體(RAM)晶片。該等積體電路晶片具有針形閘陣列 (PGA)封裝,並係典型地安裝入一軟焊至電腦電路板之插座 内。該等積體電路元件(特別是中央處理單元(CPU)微處理 器晶片)在操作期間產生大量之熱,必需加以去除以防止對 該等元件所安裝之系統的操作產生不利的影響。例如,包 含百萬個電晶體的奔騰(PENTIUM)微處理器係高度地易受 到過熱的影響,會對微處理器元件本身或是其他接近微處 理器的元件造成損·或毀壞。 除了以上所論及的奔騰(PENTIUM)微處理器外,例如, 具有多種其他類型的半導體元件封裝,通常其係於電腦設 備中使用。近來,數種類型的表面安裝封裝,諸如球形閘 陣列(BGA)及岸面閘陣列(LGA)類型的半導體封裝,對於用 在電腦的半導體封裝選擇而言變得越來越受歡迎。例如, 由摩托羅拉(Motorola)公司所製造在蘋果(Apple)電腦公司生 產的電腦中使用的數種微處理器係使用球形閘陣列(BGA)型 式封裝。不同的是3奔騰(PENTIUM)微處理器係以針形閘陣 列(PGA)封裝,針係安裝入一接收插座中,球形閘陣列 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) l272891 A7 B7 五、發明説明 (BGA)及岸面閘陣列(LGA)半導體封裝在其之底部表面包括 一電氣接點陣列,直接與位在電路板、插座或類似元件上 的接收電氣接點陣列嚙合。過往在該等半導體元件封裝係 直接地軟焊至電路板或插座。然而,該等直接焊接係使半 導體元件封裝之更換及/或升級更爲困難,因爲作該等更換 或升級必需自電路板或插座中分開。 與以上所論及之奔騰(PENTIUM)型式的半導體元件相似 <疋件’球形閘陣列(BGA)及岸面閘陣列(LGA)以及相關之 元件封裝同樣地遭受到產生過度熱量的問題。假若該等熱 量無法適當地排散,晶片最後將會故焯。因此,已有提供 散熱構件之成果(諸如散熱片),與半導體元件封裝(諸如球 形閘陣列(BGA)及岸面閘陣列(LGA)晶片)之矽部分產生熱量 流通。由於完成散熱的需求以及維持插座連接之壓力,問 題因而產生。特別地,簡單地將散無片構件夾住在球形閉 陣列(BGA)插座的頂部部分,必需將壓力維持在足以維持插 座之私軋互連的裎度’·然而,該一高壓對於封裝之矽部分 產生了損害的風險。 偟官以上形式針對最有效的熱傳遞係爲有益的,但其典 型地遭党到不良之防振動與防震。例如,-種非常複雜斑 的散熱片設計,針對將熱傳遞最有效處理而言係爲理 相、的 1 /口旦二工 il. L. ^ 但是該-散熱片設計典型地導致不良的防振動虚防 :c此狀況對於通常係併入電腦之中的產生熱量之物件(諸 1處理器^係需經長距離運送至顧客處而言相當地重要 。因而提南了針對參熱片總成之防振動與防震解決之道的 -5- 1272891 五、發明説明( 需求。 ^考慮到以上所述,具有對於能狗獲得高 煞片總成(需求。再者,具有對於散她性的散 與防震同時能獲得高熱量傳導 =〜成⑯夠防振動 此 片 能夠容易安裝並可以低成本製造之二:有對於 外,具有在有所需要時能夠 動的而木。 總成移除的f求。 &吨動與防震散熱 璧概要諸 =明保存了料㈣電路元件(諸如微處理 技蟄散熱片總成的優點。此外,其係提供了於目白知 又總成中未被發現的新優點,並且克服了數 /J尸、用 用之總成的缺點。 i克服了數種孩目前所適 本發明一般係針對新式的並爲獨特的散熱片總成,並係 :應用在冷卻產生熱量之物件,諸如微處理器積體電路 疋件’包括以球形閘陣列㈣八)及岸面閘陣列(LGA)之半導 體疋件封裝。本發明之散熱片總成係能夠簡單、容易及價 廉的使用與保養同時實現極佳的散熱。本發明' 成同時係爲防振動及防震的。 …、片〜' 本發明之防振動及防震散熱裝置包括一定位夾,係具有 中〜構件以及一對懸垂向下的腳件。一孔係配置貫穿該 ,構件並足出一中心構件孔而該孔中並構成有母螺紋。 成對之腳件的自由端部係相對於會產生熱之物件而加以固 疋。一散熱構件其係具有一帶螺紋的底座部分,而底部表 面係大體上爲平坦的,該散熱構件係設計成以旋緊地受納 . * 6 - 本紙永用中國®家標準(CNS) A4規格(21G X 297公釐) I272891 A7
:中心構件孔+,因此散熱構件之平坦的底部表面 熱::!件齊平作熱量交流。棘輪構件係嶋 :、〈間’ ^控制定位夾中具螺紋底座部 > 的具螺紋 〈收納邵分。棘輪構件僅容許底座部分向内以螺咬安 旋入中心構件孔中,同時能夠防止底座位 脱開移除。利田, 1上爽處 開移除。、 U能夠將底座部分自定位夾處脱 於操作S中’將定位夬安裝在_待冷卻的物件上,諸如 微處理器或是半導體封裝。中心、構件孔係配置在待冷卻 的表囬上。散熱構件之具螺紋的底座声分係以旋入中心構 件孔,因此散熱構件之具螺紋的底座部分的平坦底部表面 與待冷卻的表面接觸。於以螺紋旋人安裝期間,_自散熱 構件所產生電線卡爪與一位在定位夾之頂部表面上之一徑 向的溝槽形式嚙合。電線卡爪係以相對於定位夾之頂部表 面足一角度加以配置,容許具螺紋之底座部分僅在向内旋 入的安裝方向上以螺紋方式轉動。事實上將具螺紋之底座 部分自定位夾中旋出或退出係爲不可能的。因此,具螺紋 、底座4刀經以螺紋旋入方式安裝在定位夾中,振動與 震動無法致使散熱片構件自定位夾中旋出或,,退出”,會導 致非所欲的不良散熱。 因此本發明之一目的在於提供一種散熱片總成,其係可 容納大量的產生熱量之物件。 本發明之另一目的在於提供一種散熱片總成,其係爲價 廉並易於安裝與製造。 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 1272891 A7 B7 五、發明説明( 本發明之進一步的目的在於提供一種散熱片總成,其係 可防振動及防震。 本發明之進—步的目的在於提供-種散熱片總成,其係 可防止散熱片總成與待冷卻之物件有害地脱開。 簡要説明 本發月之新頑的特性係於附加的申請專利範圍中提出。 然而’本發明之較佳具體實施例連同進一步的目的與伴隨 的k點,將藉由參考以下之詳細說明連同伴隨之圖式可 最佳的瞭解,其中·· 圖1係局本發明〈散熱片總成安裝在一產生熱量物件上之 分解透視圖; 一圖2係馬圖}中所不之散熱片總成的側視圖,其係完全地 士裝在一產生熱量之物件上; 之 圖3係馬圖!中所示之散熱片總成於早先的安裝過程中 特寫的側視圖; 寫的側 圖4係馬圖2中所示之散熱片總成完全地安裝之 視圖; 圖係爲本I明〈散熱片總成之可交替的具體 解透視圖; 圖6係爲本發明之 ^ πΆ. « 之種私除工具的透視圖,·及 圖7係爲圖6中户斤+ > # 1 圖 ’、夕出工具的使用方式之特寫的側視 良例之詳細齧明 首先參考圖1,顯示本發 賞<散熱片總成10之分解透視圖 :297公釐) 1272891 A7
1272891 A7 _________B7 五、發明説明(7 ) 加以牢固並且相對於半導體封裝1 2而加以固定。上述論及 之特定的連接方法以及其他之形式,係視特定的應用與手 邊4安裝環境而加以使用。爲能容易論述,本發明將於以 下討論懸垂向下的腳件28以及面向内具有凸緣的自由端30 之運用’孩腳件及自由端係與半導體元件封裝12之邊沿部 分3 2續合。 於圖2中係清楚可見,散熱片構件丨丨之具公螺紋底座丨斗係 旋入具母螺紋之中心構件孔26中,因此底座部分14之平坦 的底邵表面16與待冷卻之半導體封裝12的頂部表面34接觸 。使在定位夾22内底座部分丨4旋緊致使將定位夾22的自由 端凸緣30向内旋轉夾在半導體元件12之底部邊緣部分32上 ,用以將整個總成1 〇、丨2夾緊並牢固在適當的位置。 如上所述,針對散熱片總成1〇而言防振動及防震係爲重 要的。與圖1所示之一般形式有關,重要的是無論是在行進 期間抑或疋使用超過時間,具螺紋之底座部分丨4係可退出 定位夾2 2。 然而,藉由結合電線卡爪棘輪構件2〇與位在定位夾22上 之對應的溝槽或凹口 36,本發明係可應用於特定之防振動 及防展如圖1中所示’棘輪構件係較佳地爲一電線卡爪連 接至散熱片構件丨丨之底部鳍狀構件18a,同時溝槽36係配置 在定位夾22之頂部表面24。如以下之詳細說明,根據本發 明電線卡爪20與在定位夾22上之溝槽36嚙合提供了防振動 及防震。 現參考圖3及4,詳細地顯示了散熱片構件n安裝於定位 -10- 1272891 A7
1272891 五、發明説明( ,工具200,其係可於本發明之較佳的具體實施例⑺以及可 二辜的具貫施例1 00中使用。移除工具2〇〇大體上係爲一 ^面構件帶有-柄接受切口 2G2。移除工具2嶋嵌入於散 熱片構件11、112之底部鰭狀構件18a、n〇與定位夾U、 1〇6之頂部表面之間’如圖7中所示。移除工具謂致使電線 卡爪20、1G2提升脱離溝槽36、1()8與棘輪手、統脱開。因此 ,政熱片構件U、112係可自由地自定位夫22、⑽退出而 容易地移除。散熱片總成u、"2一經移除,定位夾22、 106係可自產生熱量之物件12上輕易地移除。 定位夾22、106係較佳地以塑膠材料製成,諸如一種耐高 溫並係爲高潛變抵抗塑膠,係可抵抗在其與產生熱量之物 件(諸如微處理器)結合所產生之高溫。例如,針對在高溫散 熱片應用中使用1位夹所使用之塑膠材料係可爲咖 VERTON UF魯10_HS(p.p.A5()%長纖維^視應用而定, 定位夾22、106可交替地以金屬製成,諸如鋁。此外,散熱 片構件11、112係較佳地爲金屬製品(諸如銘),係可自產生 熱量之物件12得到最佳的熱量傳遞與散熱。可交替地,散 熱片構件11、112視應用所需係可以具熱傳導性之塑膠製二 。散熱片構件η、112係、較佳地包括_徑向的鳍狀構件形式 ’但是數種其他散彝片鰭狀構件形式(諸如針狀閘陣列)亦可 使用。 應瞭解的是本發明之所有具螺紋之元件係可包括數種螺 紋類型並認爲係包含在本發明之範缚之内。數種螺紋設計 包括連續以及中斷之螺紋。較佳的是至少—個迴轉以上係 -13- 本纸張尺度適用中國國家搮準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) 1272891 A7 B7 五、發明説明(12 ) 34 .·頂部表面 3 6 :溝槽或凹口 38 :第一孔 40 :第二孔 42 :自由端 100:可交替的具體實施例 102:電線卡爪 104:頂部表面 10 6:定位夬 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
Claims (1)
- 1. 一種防振動及防震的散熱裝置,其係用於將熱量自產生 熱量之物件中移除,包括: 一定位夾,其係具有一中心構件以及一對自該中心構件 之個別的相對端部懸垂向下的腳件,未與該中心構件連 接之該成對的腳件之端部係為自由端,一孔係配置貫穿 該中心構件並定出一中心構件孔;而該中心構件孔中係 構成有母螺紋;將該成對之腳件的該自由端部係相對於 该會產生熱之物件加以固定之構件;該中心構件孔係大 體上配置在該產生熱量之物件的上方; 一散熱構件,其係具有一帶螺紋的底座部分,而底部表 面係大體上為平坦的,該散熱構件係設計成以旋緊地受 納於該中心構件孔中,因此該散熱構件之該平坦的底部 表面係與该熱產生構件齊平作熱量交流;及 棘輪構件’其係配置在該定位夾與該散熱構件之間,用 以控制該定位夾之該中心構件孔中該具螺紋底座部分的 具螺紋之收納部分;該棘輪構件僅容許該底座部分向内 以螺紋安裝旋入該中心構件孔中,同時能夠防止該底座 部分自該中心構件孔處脫開移除。 2. 如申請專利範圍第1項之散熱裝置,其中該棘輪構件係為 一段電線卡爪,其係連接至該散熱構件並發源自該散熱 構件與位在該定位夾上之一徑向的溝槽形式相連通。 3. 如申請專利範圍第1項之散熱裝置,其中該棘輪構件係為 一段電線卡爪,其係連接至該定位夾並發源自該定位夾 與位在該散熱構件上之一徑向的溝槽形式相連通。 72726-950912.doc 巧張尺度適财關家標準(CNS)鐵^; 297公爱) 1272891 as B8 C8 _________D8 六、申請專利範園 4. 如申請專利範圍第!項之散熱裝置,其中該定位央係以塑 膠製成。 5. 如申請專利範圍第!項之散熱裝置,其中該定位央係以金 屬製成。 ,其中該定位夾係以具 ,其中該散熱構件係以 6 ·如申凊專利範圍第1項之散熱裝置 熱傳導性的塑膠製成。 7·如申請專利範圍第1項之散熱裝置 金屬製成。 8. 如申請專利範圍第i項之散熱裝置,其中該散熱構件係以 具熱傳導性的塑膠製成。 9. -種防振動及防震的散熱裝置,其係用於㈣量自產生 熱量之物件中移除,包括: 一定位夬,其係具有帶有一頂部表面的一中心構件以及 對自j中〜構件之個別的相對端部懸垂向下的腳件, 未與該中f冓件連接之該成對的腳件之端部係為自由端 孔係配置貫穿該中心構件並定出一中心構件孔;而 該巾Μ件孔巾係構成有母螺紋;將該成對之腳件的該 自由知#係相對於該會產生熱量之物件加以固定之構件 ;、該中心構件孔係大體上配置在該產生熱量之物件的上 方,3疋位夾係足出複數個徑向溝槽,於相關該中心構 件孔周圍區域中,該溝槽係配置在該定位夾之中心構件 的頂邵表面中; 一散熱構件,其係具有一帶螺紋的底座部分以及複數個 散熱鰭狀構件其係包括具有一底部表面的一低鰭狀構件 72726-950912.doc 1272891"亥具螺紋之底座部分包括大體上係為平坦的底部表面 ,其係設計成以旋緊地受納於該中心構件孔中,因此該 散熱構件之該平坦的底部表面係與該熱產生構件齊平^ 熱量交流;及 -彈性的棘輪構件’其係具有―自由料接至該散為構 件之該低鰭狀構件的該底部表面,並朝向該複數個徑向 溝槽作彈力偏壓;該彈性的棘輪構件之該自由端係與該 徑向溝槽嚙合,將該散熱構件之該具螺紋的底座部^旋 入該中心構件孔中。 10.如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該彈性的棘輪構 件之該自由端係與該散熱構件之轉動方向成一角度,將 該散熱構件裝入該中心構件孔中。 11·如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該定位夾係以塑 膠製成。 12. 如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該定位夾係以金 屬製成。 13. 如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該定位夾係以具 熱傳導性的塑膠製成。 14. 如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該散熱構件係以 金屬製成。 15. 如申請專利範圍第9項之散熱裝置,其中該散熱構件係以 具熱傳導性的塑膠製成。 16· —種防振動及防震的散熱裝置,其係用於將熱量自產生 熱量之物件中移除,包括: 72726-950912.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CHS) A4規格(210X 297公釐) 1272891 λβ Β8 —-------—___D8 六、申請專利範s 一:t =其係具有帶有一頂部表面的-中心構件以及 喜〃 Θ〜構件之個別的相對端部懸垂向下的腳件, 未^中心構件連接之該成對的腳件之端部係為自由端 ^孔係配置貫穿該中心構件並定出—中心構件孔;而 X ^構件孔中係構成有母螺紋;將該成對之腳件的該 自由场4係相對於該會產生熱量之物件加以固定之構件 、巧中u構件孔係大體上配置在該產生熱量之物件的上 方;該定位夾係定出複數個徑向溝槽,於相關該中心構 件孔周81區域中,該溝槽係配置在該定位夾之中心構件 的頂邵表面中; 一散熱構件,其係具有一帶螺紋的底座部分以及複數個 散熱鰭狀構件其係包括具有一底部表面的一低鰭狀構件 ,為具螺紋之底座部分包括大體上係為平坦的底部表面 ’其係設計成以旋緊地受納於該中心構件孔中,因此該 散熱構件之該平坦的底部表面係與該熱產生構件齊平作 熱量X泥;該定位爽係定出複數個徑向溝槽,於相關該 具螺紋之底座部分之周圍區域中,該溝槽係配置在該散 熱構件之低鰭狀構件的底部表面中;及 一彈性的棘輪構件’其係具有一自由端連接至該定位夾 之該頂部表面,並朝向該複數個徑向溝槽作彈力偏壓; 該彈性的棘輪構件之該自由端係與該徑向溝槽續合, 將該散熱構件之該具螺紋的底座部分旋入該中心構件 孔中。 17.如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該彈性的棘輪 72726-950912.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐; A B c D 1272891 六、申請專利範圍 構件之該自由端係朝向該散熱構件之轉動方向成一角度 ,將該散熱構件裝入該中心構件孔中。 18·如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該定位夾係以 塑膠製成。 19·如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該定位爽係以 金屬製成。 20. 如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該定位夬係以 具熱傳導性之塑膠製成。 21. 如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該散熱構件係 以金屬製成。 22·如申請專利範圍第16項之散熱裝置,其中該散熱構件係 以具熱傳導性之塑膠製成。 72726-950912.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 1272891 第090118311號專利申請案 中文專利圖式替換頁(91年12月)
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