TWI435423B - 用於封裝元件的雙向散熱器及其組裝方法 - Google Patents

Description

用於封裝元件的雙向散熱器及其組裝方法

本發明係有關一種散熱器，尤指一種用於封裝元件的雙向散熱器及其組裝方法。

積體電路(Integrated Circuit，IC)元件被現代電氣產品廣泛使用，隨著資訊類電子產品的普遍應用，研發設計技術能力也日益提高。以資訊類電子產品為例，IC元件的集合程度日趨提高，其功能線腳很多且細小。IC元件製造商從不間斷減小IC元件面積使其體積獲得縮小，以提高產品性能和價格比，因此IC元件這種高性能、高功耗元件，首要解決的就是其組裝加工及散熱問題。

傳統的組裝方式，主要由IC元件製造商提供的解決方案，其中第一圖是採用薄片成型金屬夾1a來提供夾持力以夾持IC元件4a，並利用螺絲2a來進行鎖固。第二圖則是採用塑膠夾1b壓緊IC元件4b於散熱器3b，並利用螺絲2b來進行鎖固。前述的兩種組裝方案，待將散熱器3a、3b分別與IC元件4a、4b鎖固成單一工件後，再分別裝插在印刷電路板5a、5b(Printed Wiring Board，PWB)上。最后經過焊錫作業而固定在印刷電路板5a、5b上。

以上兩種IC元件4a、4b之組裝方式，均需要透過金屬夾1a或塑膠 夾1b輔助，並利用螺絲2a、2b與散熱器3a、3b來裝配，先行鎖固後再以單一工件裝插在印刷電路板5a、5b，但因IC元件4a、4b屬於高集成度小體積電子零件，其結構精密小巧且耐壓強度較差，故採用上述傳統方式組裝的產品存在有如下的問題：

一.容易受到外加施力造成可見及不可見的破損及潛在的品質風險，直接導致IC元件4a、4b的損壞及產品的壽命受到嚴重影響，且不易品質檢測及管控。

二.IC元件4a、4b僅安裝面接觸散熱器3a、3b，這樣IC元件4a、4b僅通過單邊接觸面進行傳導散熱，難以取得理想的散熱效果，會影響到電氣產品的品質及功能穩定性。

三.因需要夾具輔助並用螺絲來裝配，需投入較高的材料成本及人力工時。當同時有多個電晶體零件及IC元件4a、4b鎖固在散熱器3a、3b上，由於線腳很多難以全部對準印刷電路板5a、5b的孔位，使得裝插在印刷電路板5a、5b變得相當困難。一旦經過焊錫作業後，測試過程中發現有線腳沒有對準印刷電路板5a、5b孔時則難以修補。

本發明之一目的，在於提供一種用於封裝元件的雙向散熱器及其組裝方法，其係可增加散熱器與封裝元件接觸的散熱表面積，而提高散熱效率，並且具有組裝穩固和結合快速。

為了達成上述之目的，本發明提供一種用於封裝元件的雙向散熱器，包括一第一散熱板、一第二散熱板及多數散熱片，該第一散熱板開設有一槽道，並在該槽道的兩側形成有二分隔壁，所述封 裝元件是嵌設在該槽道中並與該二分隔壁接觸；該第二散熱板自該第一散熱板的一端延伸；各該散熱片分別自該第二散熱板朝遠離該第一散熱板的方向延伸而出。

為了達成上述之目的，本發明提供一種封裝元件與雙向散熱器的組裝方法，其方法步驟包括：a)提供一電路板和一封裝元件，將該封裝元件插接在該電路板上；b)提供一雙向散熱器，該雙向散熱器具有一槽道和形成在該槽道兩側的二分隔壁；c)將該雙向散熱器之該槽道套接在該封裝元件而組合成一半成品；以及d)備具一加熱設備，將經步驟c)後的半成品送入該加熱設備內進行焊接結合。

<習知>

1a‧‧‧金屬夾

1b‧‧‧塑膠夾

2a、2b‧‧‧螺絲

3a、3b‧‧‧散熱器

4a、4b‧‧‧IC元件

5a、5b‧‧‧印刷電路板

<本發明>

1、1'‧‧‧雙向散熱器

10‧‧‧第一散熱板

101‧‧‧底面

102‧‧‧第一表面

11‧‧‧槽道

12、13‧‧‧分隔壁

14‧‧‧缺口

16‧‧‧段差

20‧‧‧第二散熱板

201‧‧‧第二表面

30‧‧‧散熱片

31‧‧‧散熱通道

40‧‧‧導熱介質

5‧‧‧封裝元件

6‧‧‧電路板

第一圖係習知散熱器應用在封裝元件組合剖視圖。

第二圖係另一習知散熱器應用在封裝元件組合剖視圖。

第三圖係本發明雙向散熱器與封裝元件立體分解圖。

第四圖係本發明雙向散熱器與封裝元件組合示意圖。

第五圖係本發明雙向散熱器與封裝元件組合剖視圖。

第六圖係本發明另一實施例與封裝元件立體分解圖。

第七圖係本發明另一實施例與封裝元件組合示意圖。

第八圖係本發明雙向散熱器與封裝元件組裝方法流程圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第三圖至第五圖所示，本發明係提供一種用於封裝元件的雙向散熱器，此雙向散熱器1為以鋁、銅或其合金等金屬材料所製成，其主要包括一第一散熱板10、一第二散熱板20及多數散熱片30。

本實施例的第一散熱板10大致呈一縱向矩形體，但不以此種形狀為限，其亦可為其他各種不同幾何造型，在第一散熱板10的中間位置開設有一槽道11，而第一散熱板10於此槽道11的兩側形成有二分隔壁12、13。

第二散熱板20是自第一散熱板10的頂端延伸，其大致呈一橫向矩形體，此第二散熱板20與第一散熱板10彼此相互垂直配設，以組合出一「T」字狀。另外第一散熱板10在各分隔壁12、13遠離第二散熱板20的一端係設有一缺口14。

各散熱片30係分別自第二散熱板20朝遠離第一散熱板10的方向延伸而出，且與前述的第一散熱板10和第二散熱板20一體成型，各散熱片30之間為間隔且平行排列，並在任二相鄰散熱片30之間形成有一散熱通道31。

組合時是將第一散熱板10的槽道11直接套設在一封裝元件5上(如第四圖所示)，此封裝元件5是固定在一印刷電路板6上，封裝元件5的前、後表面分別與各分隔壁12、13的內表面直接熱接觸， 第一散熱板10的缺口14恰位在封裝元件5之接腳的位置，而使第一散熱板10之底面101貼接在電路板6上，以形成穩固安裝結構。再者，本發明的封裝元件5為單邊直插式封裝，此單邊直插式封裝元件5為封裝的引腳只位於封裝元件5的一面；同時，此類封裝元件5具有兩平行的主功能散熱面積大於其封裝引腳所在面的面積。

此外，本發明的雙向散熱器，可在各分隔壁12、13與封裝元件5的各表面之間填入一導熱介質40，此導熱介質40是用以填補分隔壁12、13和封裝元件5表面間的孔洞或縫隙，藉以增加各分隔壁12、13與封裝元件5的密貼性，而提高傳熱效能。

請參閱第六及七圖所示，本發明另一實施例的雙向散熱器1'，其中第一散熱板10的各分隔壁12、13係具有一垂直於其底面101之第一表面102，第二散熱板20係具有一平行於第一表面102之第二表面201，第一表面102之高度係不同於第二表面201之高度，而使第一散熱板10之第一表面102與第二散熱板20之第二表面201之間形成有一階梯狀段差16，在雙向散熱器1'套接在封裝元件5時，可使第二散熱板20之第二表面201能夠貼接在電路板6上(如第七圖所示)，以形成穩固安裝結構。

請參閱第八圖所示，本發明另提供一種封裝元件與雙向散熱器的組裝方法，其方法步驟包括：a)提供一電路板6和一封裝元件5，將封裝元件5插接在電路板6上；b)提供一雙向散熱器1，此雙向散熱器1具有一槽道11和形成在槽 道11兩側的二分隔壁12、13；c)將雙向散熱器1之槽道11套接在封裝元件5而組合成一半成品；以及d)設置一加熱設備，將經步驟c)後的半成品送入加熱設備內進行焊接結合。

此外，本發明的方法更可在步驟a)或步驟b)之後提供一導熱介質40並將導熱介質40塗佈在封裝元件5的表面之步驟。

本發明用於封裝元件的雙向散熱器，主要體現在封裝元件與散熱器採用雙面接觸式熱量傳導，在無夾具及螺絲外施力鎖固的條件下，先單獨裝插封裝元件，再裝插散熱器，實現高散熱效率的一種全新組裝方式。

相比傳統的IC元件組裝方式，在生產製程品質管控，提高散熱效率以及降低材料成本，人力工時等方面都有顯著改善。

一.本發明在組裝過程中，無須藉助夾具及外加機械力鎖固，可以將封裝元件的破損及其引發的品質風險降到最低，確保了封裝元件的正常使用壽命。

二.封裝元件通過兩個面(正反面)與散熱器接觸，即可實現雙向傳導散熱，達到最佳的散熱效果。保證高性能高功耗的封裝元件的正常工作環境，對提高產品品質及功能穩定性也大有幫助。

三.免掉了用來裝配封裝元件的輔助夾具，螺絲等材料零件，通過先單獨裝插封裝元件再裝插散熱器這一顯著特點，不僅降低了材料成本，也能滿足多個電子晶體及封裝元件同時與散熱器裝插 印刷電路板的作業需要，大大減小因零件線腳太多造成的裝插困難。

綜上所述，本發明之用於封裝元件的雙向散熱器及其組裝方法，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

1‧‧‧雙向散熱器

10‧‧‧第一散熱板

101‧‧‧底面

11‧‧‧槽道

12、13‧‧‧分隔壁

14‧‧‧缺口

20‧‧‧第二散熱板

30‧‧‧散熱片

31‧‧‧散熱通道

5‧‧‧封裝元件

6‧‧‧電路板

Claims (10)

1. 一種用於封裝元件的雙向散熱器，所述封裝元件為單邊直插式封裝，所述封裝元件具有兩平行的主功能散熱面的面積大於其封裝引腳所在面的面積，該雙向散熱器包括：一第一散熱板，開設有一槽道，並在該槽道的兩側形成有二分隔壁，所述封裝元件是嵌設在該槽道中且所述兩主功能散熱面是與該二分隔壁接觸；一第二散熱板，自該第一散熱板的一端延伸；以及多數散熱片，分別自該第二散熱板朝遠離該第一散熱板的方向延伸而出。
2. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中該雙向散熱器為以鋁、銅或其合金所製成的金屬元件。
3. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中該第一散熱板、第二散熱板及該等散熱片為一體成型。
4. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中該第一散熱板和第二散熱板彼此相互垂直，並合組成一「T」字狀。
5. 如請求項4所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中各該分隔壁遠離該第二散熱板的一端設有一缺口，該缺口對應於所述封裝元件位置配設。
6. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中各該散熱片為間隔且平行排列，並在任二相鄰該散熱片之間形成有一散熱通道。
7. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其更包括一導熱介質，該導熱介質係填入各該分隔壁與所述封裝元件的表面之間。
8. 如請求項1所述之用於封裝元件的雙向散熱器，其中該第一散熱板係具有一底面，且該第一散熱板的各該分隔壁係具有垂直於該底面的一第一表面，該第二散熱板係具有平行於該第一表面的一第二表面，該第一表面的高度係不同於該第二表面的高度，而使該第一散熱板的該第一表面與該第二散熱板的該第二表面之間形成有一階梯狀段差。
9. 一種封裝元件與雙向散熱器的組裝方法，該封裝元件為單邊直插式封裝，該方法步驟包括：a)提供一電路板和一封裝元件，將該封裝元件單邊直立插接在該電路板上；b)提供一雙向散熱器，該雙向散熱器具有一槽道和形成在該槽道兩側的二分隔壁；c)將該雙向散熱器之該槽道套接在該封裝元件的兩平行的主功能散熱面而組合成一半成品；以及d)設置一加熱設備，將經步驟c)後的半成品送入該加熱設備內進行焊接結合。
10. 如請求項9所述之封裝元件與雙向散熱器的組裝方法，其在步驟a)或步驟b)之後，更包括提供一導熱介質並將該導熱介質塗佈在該封裝元件的表面之步驟。