TWI444131B - 散熱結構及其所使用的背板 - Google Patents

Description

散熱結構及其所使用的背板

本發明係關於一種散熱模組，特別是指一種散熱底板與背板固定的結構。

隨著科技進步，許多可攜式電子產品，如：筆記型電腦，越來越趨向於輕量化及薄型化，以符合使用者便於攜帶的需求。眾所皆知電子產品內部的中央處理晶片(CPU)在運作中，會大量產生熱能而使溫度升高，因此，電子產品薄型化之後，如何在有效的空間將晶片中的大量積熱快速散離，是本技術領域人員積極研發的重點。

請參照圖1，在一般筆記型電腦中，散熱模組1包括一電路板10、一背板11及一散熱裝置12。散熱裝置12至少包括一散熱底板120、一風扇組121、一散熱鰭片組122及一熱管123。熱管123一端埋入散熱底板120中，另一端則延伸並組裝於散熱鰭片組122，風扇組121則與散熱鰭片組件122固定。

電路板10上設有一晶片100，散熱底板120固定於電路板10上表面，並貼合於發熱的晶片100，以將晶片100所產生的熱傳導至散熱底板120，經熱管123傳遞到所述的散熱鰭片組122，再利用風扇組121所產生的氣流將熱量迅速散離。

其中，散熱底板120與電路板10固定時，多是藉由螺絲13來鎖固。為了避免鎖固時，施加於電路板10的壓力造成電路板10變形，而損壞電路板10上的線路。因此，散熱底板120與電路板10鎖固時，通常會在電路板10背面，再加鎖一背板11，來保護電路板10。

其中，散熱底板120設有第一組定位孔1201，電路板10設有第二組定位孔101，習知的背板11則會設有複數個螺柱111，分別穿過第二組及第一組定位孔101、1201，再使用附帶彈簧133的螺絲13，將散熱底板120、電路板10及背板11鎖固在一起。

此種固定方式的優點在於可以利用彈簧133均勻的施加壓力在晶片100上，壓力誤差值較小，結構較穩固。並且，不會對晶片100造成過大的壓力，又可以和晶片100緊密貼合。然而，此種散熱模組的缺點在於產線組裝過程繁瑣，需要花費較多的人力與工時，同時，要用到大量的零件，因此使整體的成本提高。

另一種方式請參照圖2，為習知散熱底板120另一實施例的示意圖。散熱底板120上，設置三至四個彈片1202，每一彈片1202上具有一定位孔1201。由於彈片1202可以取代彈簧的功效，所以不需要再使用彈簧螺絲。可以一般螺絲施壓於彈片1202造成彈片形變，而產生對晶片100的壓力。

此種組裝優點在於以彈片取代彈簧螺絲，可以降低成本，因為彈片的價格較彈簧螺絲低。缺點在於彈片施壓於晶片時，壓力較不平均，且組裝過程中，彈片容易因過壓而產生變型。

不管以何種方式來結合散熱底板與背板，皆需使用到螺絲或彈簧螺絲等鎖附元件。整體來說，習知的技術尚有下列缺點需要改進：(1)需要組裝的零件數量多，組裝方式較為複雜，除了增加組裝者組裝散熱模組的時間，也需耗費大量零件的成本；(2)需人工進行組裝，耗費人力成本；(3)組裝力道控制不易；及(4)當晶片或散熱模組需要更換或維修時，拆裝不易。

本發明之目的係提供一種散熱結構，與一電路板結合，用以散熱電路板上表面的一晶片，其中，在晶片周圍，設有複數個定位孔，散熱結構包括：一背板，設於電路板下表面，包括複數個支撐柱，該些支撐柱每一個具有一卡合機構，卡合機構選自一卡勾、一卡槽或一卡合孔，並且，至少其中一支撐柱具有一彈性卡合機構；及一散熱底板，設於電路板上表面，包括一本體反複數個延伸腳，該些延伸腳一一對應該些支撐柱的位置上，具有與卡勾、卡槽或卡合孔相配合的元件，使該些支撐柱穿過電路板的該些定位孔後，散熱底板與背板以卡合方式定位。

本發明之另一目的係提供一種背板，係以卡合方式與一散熱底板結合，將散熱底板定位於一電路板上表面，其中，電路板上表面具有一晶片，在晶片周圍設有複數個定位孔，散熱底板貼合於晶片上，背板包括：複數個支撐柱，該些支撐柱每一個具有一卡合機構，卡合機構選自一卡勾、一卡槽或一卡合孔，並且，至少其中一支撐柱具有一彈性卡合機構，該些支撐柱自電路板下表面穿過該些定位孔向上突出，卡合時，散熱底板由上而下卡合於支撐柱。

本發明之所使用的背板，使得背板與散熱底板固定時，以卡合方式取代以往的鎖固方式。由於不需要螺絲、彈簧等其他元件，需要組裝的零件減少，可降低零件成本。且組裝方式簡單，拆裝容易。此外，組裝時不一定要利用人工來進行組裝，可節省人力成本。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文依本發明之散熱結構及其使用的背板，特舉較佳實施例，並配合所附相關圖式，作詳細說明如下。

請參照圖3A，為本發明實施例之散熱結構3。散熱結構3，以卡合方式固定於一電路板4，用以散熱電路板4上表面40a的一晶片400，在晶片400周圍，設有一第一定位孔41、一第二定位孔42及一第三定位孔43。所述的散熱結構3包括一背板31及一散熱底板32。

背板31係用以設置於電路板4下表面40b，並以卡合方式與一散熱底板32結合，防止散熱底板32固定於晶片400上時，電路板4變形而損壞線路。背板31包括一貼合面310及複數個支撐柱311~313。

本實施例中，貼合面310大致成一水平面，以貼合於電路板下表面40b。支撐柱311~313凸出設置於貼合面310。為了在不使用螺絲及螺柱的狀況下，就可以使散熱底板和背板固定，該些支撐柱311~313的每一個具有一卡勾、一卡槽或一卡合孔。並且，為了使散熱底板與組裝於背板更快速及方便，至少其中一支撐柱313具有一彈性卡合機構3130。在一最佳實施例中，彈性卡合機構3130使用一彈性鋼材。另一較佳實施例中，支撐柱313的材質也使用上述彈性鋼材，且與彈性卡合機構3130一體成型。

本實施例中，彈性卡合機構係為一彈性勾，可以選自一ㄑ型彈性勾或一叉型彈性勾。在較佳實施例中，支撐柱313的彈性卡合機構3130係為一ㄑ型彈性勾。其中，支撐柱313更包括一肩部3132，設置於ㄑ型彈性勾下方，使支撐柱313的寬度大於ㄑ型彈性勾之寬度而形成。

而另外二支撐柱311~312的卡合機構係為一卡槽3111，3121，且ㄑ型彈性勾之開口方向，及二卡槽3111，3121的開口方向相同。

在本發明較佳實施例中，請參照圖3B，為本發明實施例之背板側視圖。圖3B顯示，設有ㄑ型彈性勾3130的支撐柱313，與背板31之貼合面310的法線方向形成一夾角傾斜設置。較佳實施例中，夾角大約1~3度，並且，支撐柱313傾斜方向與卡槽3111的開口方向相反。

此外，在一較佳實施例中，支撐柱311之卡槽3111，3121的下槽壁3111a係為一斜面，有助於使散熱底板32向上傾斜一角度，再卡入固定。

支撐柱311~313自電路板40下表面40b分別穿過第一至第三定位孔41~43向上突出，卡合時，散熱底板32由上而下卡合於該些支撐柱311~313。

所述的散熱底板32包括一本體320及複數個延伸腳321~323，該些延伸腳321~323對應該些支撐柱311~313的位置上，則具有與卡合機構或彈性卡合機構相配合的元件，使散熱底板32與背板31以卡合方式定位。

本體320內通常具有一凹槽，以容置一熱管(未圖示)，在將熱管與本體320以機械加工鉚平後，覆蓋於晶片400上，以將晶片400所產生的熱能導出。

所述的第一至第三延伸腳321~323，自本體320周緣，分別向電路板4之第一至第三定位孔41~43所在位置方向延伸。延伸腳321~323和本體320是否一體成型皆不影響本發明。本實施例的散熱底板32的延伸腳，分別配合前述背板31所使用的卡槽3111，3121及ㄑ型彈性勾，而設有相對應的結構。在一較佳實施例中，延伸腳321~323皆為彈性鋼材。

請參照圖3A，第一及第二延伸腳321~322側邊也各設有一反向卡槽3210、3220，以配合支撐柱311~312之卡槽3111、3121。而第三延伸腳323則開設一卡合孔3230，以配合支撐柱313之彈性卡合機構3130。

請參照圖4A至4C，為散熱底板32組裝於背板31之流程圖。首先參照圖4A，當散熱底板32組裝於背板31時，第一及第二延伸腳321~322藉由反向卡槽3210、3220，分別卡入支撐柱311~312的卡槽3111、3121。

接著，參照圖4B，按壓第三延伸腳323，使卡合孔3230邊緣，迫使支撐柱313往卡槽3111開口方向，產生彈性變形。在本實施例中，彈性卡合機構3130選用ㄑ型彈性勾，更有利於引導卡合孔3230套入並定位。

請參照圖4C，當卡合孔3230套入彈性卡合機構3130後，支撐柱313會回復原狀，並卡掣於第三延伸腳323，同時，提供與卡槽3111開口反向的彈性恢復力，防止第一及第二延伸腳321~322自卡槽3111中退出，以固定散熱底板32。

請參照圖4D，為散熱底板與背板組裝後之立體圖。由圖中可以看出，卡合孔3230套入彈性卡合機構3130後，使第三延伸腳323被承載於前述的肩部3132。肩部3132與卡槽3111距離貼合面310的高度一致，使散熱底板32整體可以平貼於晶片。

使用者只要反向操作上述步驟，即可將散熱底板32由背板31上拆卸下來，便於維修或重工(rework)，需要反覆拆裝散熱底板32的狀況。

本發明另一背板與散熱底板結合實施例，請參照圖5A至5B。其中，背板31的每一支撐柱311~314皆具有彈性卡合機構3110~3140，並且，本實施例中，彈性卡合機構3110~3140係為一叉型彈性勾，而散熱底板32則相對應此結構，設有複數個卡合孔3200。本實施例雖然以具有至少四個定位孔的電路板為例，但也可以用於具有三個定位孔的電路板。

請參照圖5B，該些支撐柱311~314分別自電路板下表面穿過定位孔，該些叉型彈性勾3110~3140變形穿過該些卡合孔3200後，原本交叉的端部會被卡合孔3200撐開，卡掣於散熱底板32。

本發明所舉之實施例，僅是舉例背板所使用的卡勾如何搭配，並非用來限制本發明。假如每一支撐柱都具有彈性卡合機構時，使用兩個叉型彈性勾，搭配一ㄑ型彈性勾也是可以的。或者是其中二支撐柱的卡合機構選擇卡合孔，彈性卡合機構選擇叉型彈性勾，再改變散熱底板延伸腳之卡合結構，皆可使背板與散熱底板以卡合方式固定，達到本發明之目的。

本發明另一實施例請參照圖6A及6B，分別為本發明另一較佳實施例之散熱結構組裝前後之立體圖。

背板31其中二支撐柱311~312的卡合機構係為一卡合孔3112、3122，另一支撐柱313則具有彈性卡合機構3130。在本發明較佳實施例中，彈性卡合機構3130係為一彈片，並與支撐柱313一體成型。彈片可以選擇設有一卡合孔或一卡槽。本發明實施例中，係於彈片設有一卡合孔3132。

但在另一實施例中，彈性卡合機構3130與支撐柱313不一定要一體成型，也可以利用結合元件或結合結構，如：在支撐柱及彈性卡合機構上分別設有插孔及插銷、公螺紋及母螺紋等，將彈性卡合機構3130固定於支撐柱313。

而散熱底板32的每一延伸腳321~323則具有與卡合孔3112~3132相對應的卡勾3211~3231，且該些延伸腳材質係為一彈性鋼材。請再參照圖6B，組裝時，藉由按壓散熱底板32的卡勾3211~3221，使其變形卡入背板31之卡合孔3112~3122後，只要按壓支撐柱313的彈片，使卡合孔3132邊緣迫使延伸腳323的卡勾3231變形，即可使卡勾3231迅速扣入於卡合孔3132中。之後，卡勾3231回復原狀而卡掣固定散熱底板32。

拆卸時，藉由按壓延伸腳323的卡勾3231，迫使彈片變形，即可使卡勾3231由卡合孔3132中脫出。本發明之實施例，使散熱底板與背板，不論拆裝都相當方便。

本實施例中，卡勾3211~3231之開口向上，並由支撐柱311~313內側向外卡入卡合孔3112~3132。另一較佳實施例，參照圖7A及7B，背板的結構與前一實施例相同。不同於前一實施例的是，散熱底板32的卡勾3211~3231開口朝內。

組裝時，先將卡勾3211及3221由外而內卡入卡合孔3112~3122之後，藉由按壓延伸腳323之卡勾3231，使其迫使支撐柱313的彈片3130變形，即可順利卡入卡合孔3132中固定。

除此之外，依據本實施例，可以想見改變卡勾3112~3132開口方向，使之朝下、朝左或右也是可以的。

綜上所述，本發明之散熱結構及其使用的背板，相較於習知技術，具有下列優點：

(1)降低成本。不需要使用任何彈簧或螺絲，即可使散熱底板定位電路板上，並貼合於晶片。需要組裝的零件減少，可降低零件成本。並且，以支撐柱及卡合機構取代習知的螺絲柱設置於背板上，也可以降低背板加工製作的成本。

(2)組裝流程簡化，可以節省大量組裝背板與散熱底板所費的時間。相較於習知所使用的螺絲，本發明之背板及散熱底板以卡合方式組裝，更加省時。

(3)組裝方式簡單，拆裝容易。背板至少有一支撐柱具有彈性卡合機構，使散熱底板與背板拆裝時，不需費力將散熱底板其中一延伸腳扳起，而是藉由彈性卡合機構與延伸腳兩方機構的彈性，使之相互卡掣時，更為迅速及省力。

(4)有利於重工、維修及反覆使用。散熱底板多次使用後，容易因延伸腳用來卡合的結構變形，無法與背板固定而鬆脫。本發明之背板因具有彈性卡合機構，不容易使散熱底板或背板的卡合結構，因反覆拆裝而變形，而可延長散熱底板及背板的使用次數。

(5)不一定要利用人工來進行組裝，可節省人力成本。

本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本發明精神與發明實體僅止於上述實施例。凡熟悉此項技術者，當可輕易了解並利用其它元件或方式來產生相同的功效。是以，在不脫離本發明之精神與範疇內所作之修改，均應包含在下述之申請專利範圍內。

1．．．習知散熱模組

10、4．．．電路板

11、31．．．背板

100、400．．．晶片

111．．．螺絲柱

101．．．第二組定位孔

12．．．散熱裝置

120、32．．．散熱底板

1201．．．第一組定位孔

121．．．風扇組

122．．．散熱鰭片組

123．．．熱管

13．．．螺絲

133．．．彈簧

1202．．．彈片

3．．．散熱結構

41~43．．．定位孔

311~314．．．支撐柱

310．．．貼合面

3111a．．．下槽壁

320．．．本體

3132．．．肩部

3210、3220．．．反向卡槽

321~323．．．第一至第三延伸腳

3111、3121．．．卡槽

3211~3231．．．卡勾

3230、3200、3112~3132．．．卡合孔

3110~3140．．．彈性卡合機構

圖1習知的散熱結構之立體圖；

圖2習知的散熱底板；

圖3A本發明實施例散熱結構之立體圖；

圖3B本發明實施例背板之側視圖；

圖4A至4C散熱底板裝設於背板之流程示意圖；

圖4D散熱底板裝設於背板後之立體圖；

圖5A本發明散熱結構之另一實施例之立體圖；

圖5B本發明散熱結構之另一實施例結合後另一實施例之側視圖；

圖6A及6B分別顯示本發明散熱底板與背板另一實施例結合前後之立體圖；及

圖7A及7B別顯示本發明散熱底板與背板另一實施例結合前後之立體圖。

3‧‧‧散熱結構

4‧‧‧電路板

31‧‧‧背板

400‧‧‧晶片

41~43‧‧‧定位孔

32‧‧‧散熱底板

310‧‧‧貼合面

311~313‧‧‧支撐柱

320‧‧‧本體

3130‧‧‧彈性卡合機構

3210、3220‧‧‧反向卡槽

3132‧‧‧肩部

3111、3121‧‧‧卡槽

321~323‧‧‧第一至第三延伸腳

40a‧‧‧上表面

40b‧‧‧下表面

3230‧‧‧卡合孔

Claims (16)

1. 一種背板，係以卡合方式與一散熱底板結合，將該散熱底板定位於一電路板上表面，其中，該電路板上表面具有一晶片，在該晶片周圍設有複數個定位孔，該散熱底板貼合於該晶片上，該背板包括：複數個支撐柱，該些支撐柱每一個具有一卡合機構，該卡合機構選自一卡勾、一卡槽，其中，至少一支撐柱具有一彈性卡合機構，該些支撐柱自該電路板下表面穿過該些定位孔向上突出，該散熱底板由上而下，與該些支撐柱之卡合機構卡合，其中該些支撐柱之卡合機構若有不具備彈性卡合機構者先行卡合，而該些支撐柱之具備彈性卡合機構者，一個接一個卡合。
2. 如申請專利範圍第1項所述的背板，其中，該彈性卡合機構係為一彈性勾。
3. 如申請專利範圍第2項所述的背板，其中，該彈性勾選自一ㄑ型彈性勾或一叉型彈性勾。
4. 如申請專利範圍第1項所述的背板，其中，至少二卡合機構係為一卡槽，該彈性卡合機構係為一ㄑ型彈性勾，並且，該ㄑ型彈性勾及該卡槽的開口方向相同。
5. 如申請專利範圍第4項所述的背板，該背板具有一貼合面，該貼合面大致成一水平面，以平貼於該電路板，並且，該支撐柱具有該彈性卡合機構時，該支撐柱與該貼合面法線方向形成一夾角而傾斜設置，其中，該支撐 柱傾斜方向與該卡槽開口方向相反。
6. 如申請專利範圍第1項所述的背板，每一該些卡合機構皆為一彈性卡合機構，並且，該彈性卡合機構係為一叉型彈性勾。
7. 一種背板，係以卡合方式與一散熱底板結合，將該散熱底板定位於一電路板上表面，其中，該電路板上表面具有一晶片，在該晶片周圍設有複數個定位孔，該散熱底板貼合於該晶片上，該背板，包括：複數個支撐柱，該些支撐柱每一個具有一卡合機構，該卡合機構為一卡合孔，其中，至少一支撐柱是一彈片，彈片上具有一卡合孔，其中，該些支撐柱之卡合機構若有不具備彈性卡合機構者先行卡合，而該些支撐柱之具備彈性卡合機構者，一個接一個卡合。
8. 一種散熱結構，與一電路板結合，用以散熱該電路板上表面的一晶片，其中，在該晶片周圍，設有複數個定位孔，該散熱結構包括：一背板，設於該電路板下表面，包括複數個支撐柱，該些支撐柱每一個具有一卡合機構，該卡合機構選自一卡勾、一卡槽或一卡合孔，並且，其中至少一卡合機構係為一彈性卡合機構，且當該支撐柱設有該彈性卡合機構時，與該彈性卡合機構一體成型，且支撐柱材質為彈性鋼材；及一散熱底板，設於該電路板上表面，包括一本體及 複數個延伸腳，該些延伸腳一一對應該些支撐柱的位置上，具有與該卡合機構及該彈性卡合機構相配合的元件，使該些支撐柱穿過該電路板的該些定位孔後，該散熱底板與該背板以卡合方式定位。
9. 如申請專利範圍第8項所述的散熱結構，其中，該彈性卡合機構選自一ㄑ型彈性卡勾或一叉型彈性勾。
10. 如申請專利範圍第8項所述的散熱結構，其中，至少二卡合機構係為一卡槽，該彈性卡合機構係為一ㄑ型彈性勾，並且，該ㄑ型彈性勾及該二卡槽開口方向相同，該散熱底板其中二延伸腳具有一反向卡槽，其中一延伸腳具有一卡合孔，分別與該二卡槽及該ㄑ型彈性勾相配合。
11. 如申請專利範圍第10項所述的散熱結構，該支撐柱更包括一肩部，設置於該ㄑ型彈性勾之下，以在該卡合孔套入該ㄑ型彈性勾後，承載該延伸腳。
12. 如申請專利範圍第10項所述的散熱結構，其中，該二卡槽開口內具有一下槽壁，該下槽壁係為一斜面，以方便該延伸腳卡入。
13. 如申請專利範圍第8項所述的散熱結構，其中，該背板具有一貼合面，該貼合面大致成一水平面，以平貼於該電路板，並且，該支撐柱與該貼合面法線方向形成一 夾角而設置，其中，該支撐柱傾斜方向與該卡槽開口方向相反，以在該ㄑ型彈性勾卡入該卡合孔後，卡掣於該散熱底板。
14. 如申請專利範圍第8項所述的散熱結構，其中，該彈性卡合機構具有一彈片，該彈片具有一卡合孔或一卡槽，且該些延伸腳材質係為一彈性鋼材。
15. 如申請專利範圍第14項所述的散熱結構，該卡合機構係為一卡合孔，並且，該些延伸腳具有與該卡合孔相對應的一卡勾。
16. 如申請專利範圍第8項所述的散熱結構，其中，該些支撐柱至少有三者具有該彈性卡合機構，且該彈性卡合機構係為一叉型彈性勾。