TWI482578B - 散熱組件及其與晶片組之組合結構 - Google Patents

散熱組件及其與晶片組之組合結構 Download PDF

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Description

散熱組件及其與晶片組之組合結構
本案係關於一種散熱組件，尤指一種可固定於各種不同厚度的晶片組之散熱組件以及該散熱組件與晶片組之組合結構。
隨著電子裝置內部晶片組運算速度的提升以及消耗功率的增加，其於運作時所產生的熱量亦相應地增加，若無法及時且有效率地將該些熱量移除，則會影響到晶片組運作的效能，甚至造成晶片組損壞而無法運作。為使晶片組能維持於正常的溫度下運作，通常會將散熱器貼附於晶片組的表面，且利用一扣具將散熱器固定並使其能夠緊密地貼合於晶片組，藉此可提供具較低熱阻的熱傳路徑而實現對晶片組的散熱。
散熱器與晶片組的結合除了利用有黏性的導熱墊片外，如能在散熱器上施加適當的壓力則導熱效果會更好。然而，由於晶片組的厚度(或晶片組加導熱墊片的總厚度)不盡相同，且隨不同需求與產品亦會有不同的厚度設計，習用技術須設計多種具不同彈臂與彈點之扣具才能扣緊各種不同厚度的晶片組，意即每種扣具尺寸只能滿足一種晶片組厚度，因而增加備料與庫存的成本以及庫存管理的負擔。此外，習用的扣具無法因應各種晶片組厚度的差異 而適應性調整散熱器與晶片組接觸壓力，因此容易因公差設計不良而造成散熱器與晶片組接觸壓力不足及不均而影響散熱效能或是接觸壓力過大而造成晶片組的損壞。
再者，習用扣具之彈臂與彈點空間保留勢必會犧牲一些散熱器的散熱面積，如此散熱效能自然會降低，對已經相當有限的散熱空間極為不利。此外，晶片組的接腳，例如球閘陣列(BGA)晶片組的錫球，過於接近基板邊緣，如果以金屬彈性片所製成之扣具勾住基板邊緣的方式來增加散熱器與晶片組接觸壓力，則會有導電的風險且有造成電路載板短路的可能。如果使用塑膠所製成之扣具作為散熱器與晶片組間結合的固定元件，則雖可解決短路的問題但其彈力與彈距明顯不足。
本案之目的為提供一種散熱組件，其可以單一組件固定於各種不同厚度之晶片組，且其結構簡單易於組裝及拆卸，可增加散熱面積與效能，並且可達到節省備料與庫存成本之功效。
本案之另一目的為提供一種散熱組件，其可依據各種晶片組厚度的差異而適應性調整散熱器與晶片組間接觸壓力並且固定於晶片組上，藉此可解決習用技術因公差設計不良而造成散熱器與晶片組接觸壓力不足及不均而影響散熱效能或是接觸壓力過大而造成晶片組的損壞等問題。
本案之又一目的為提供一種散熱組件，其可以固定於各種不同厚度之晶片組，且可避免導電或短路的問題發生。
本案之再一目的為提供一種散熱組件與晶片組之組合結構，其可 解決習用技術之問題並實現前揭功效。
為達上述目的，本案提供一種散熱組件，包括散熱器、扣合裝置及至少一彈性元件。散熱器包括底板及複數個散熱柱。扣合裝置包括一矩形框體，其中該矩形框體之相對兩側下方分別延伸設置第一側板，該二個第一側板之相對內側面下緣分別具有至少一扣鉤，以及該矩形框體包括至少一抵頂部。彈性元件具有第一部分抵頂於散熱器之底板以及第二部分抵頂於矩形框體之抵頂部。
為達上述目的，本案提供一種散熱組件與晶片組之組合結構，包括晶片組以及散熱組件。晶片組包括基板及晶片。散熱組件係與晶片組相組合，且包括散熱器、扣合裝置及至少一彈性元件。散熱器包括底板及複數個散熱柱。扣合裝置包括一矩形框體，其中該矩形框體之相對兩側下方分別延伸設置第一側板，該二個第一側板之相對內側面下緣分別具有至少一扣鉤，以及該矩形框體包括至少一抵頂部。彈性元件具有第一部分抵頂於散熱器之底板以及第二部分抵頂於矩形框體之抵頂部。其中，該扣合裝置之該二個第一側板之該扣鉤係卡扣於該晶片組之該基板之相對兩邊緣的底面。
1‧‧‧散熱組件
11‧‧‧散熱器
12‧‧‧扣合裝置
13‧‧‧彈性元件
111‧‧‧底板
112、112a‧‧‧散熱柱
121‧‧‧矩形框體
1211‧‧‧第一側
1212‧‧‧第二側
1213‧‧‧第三側
1214‧‧‧第四側
122‧‧‧第一側板
123‧‧‧扣鉤
124‧‧‧抵頂部
1241‧‧‧穿孔
125‧‧‧中空區域
126‧‧‧第二側板
1261‧‧‧斜邊
131‧‧‧第一部分
132‧‧‧第二部分
2‧‧‧晶片組
21‧‧‧基板
22‧‧‧晶片
23‧‧‧接觸部
221‧‧‧斜面
d‧‧‧厚度
3‧‧‧散熱組件與晶片組之組合結構
4‧‧‧導熱墊片
第1圖係為本案較佳實施例之散熱組件之結構分解圖。
第2圖係為第1圖所示散熱組件之組合圖。
第3圖係為第2圖所示散熱組件與晶片組之組合結構圖。第4A圖係第3圖所示組合結構於其AA’截面之剖面圖。
第4B圖係為第3圖所示組合結構於其BB’截面之剖面圖。第4C圖 係為第3圖所示組合結構於其CC’截面之剖面圖。
第5圖係為本案散熱組件與晶片組之另一組合結構之示意圖。
第6A、6B、6C及6D圖係為本案之散熱組件應用於各種不同厚度之晶片組之截面結構圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第1圖及第2圖，其係分別為本案較佳實施例之散熱組件之結構分解與組合圖。本案之散熱組件1可實現以單一組件固定於各種不同厚度之晶片組上，且包括散熱器11、扣合裝置12及一或複數個彈性元件13。其中，散熱器11包括底板111及複數個散熱柱112。扣合裝置12包括矩形框體121，其中矩形框體121的相對兩側，例如第一側1211與第二側1212，分別向下垂直延設有第一側板122，且該二個第一側板122的相對內側面之下緣分別設有一或複數個扣鉤123。矩形框體121更具有一抵頂部124。彈性元件13具有一第一部分131抵頂於散熱器11之底板111以及一第二部分132抵頂於矩形框體121之抵頂部124。其中，彈性元件13之第一部分131與第二部分132分別以第一端部與第二端部為較佳，但不以此為限。
散熱器11之複數個散熱柱112係分別與底板111連接，且散熱器11之底板111與複數個散熱柱112以一體成型為較佳。複數個散熱柱 112係為陣列排列，但不以此為限。散熱器11可由高導熱係數之金屬材料或導熱塑膠所製成，其中金屬材料可為例如但不限於鋁、銅或其合金。
扣合裝置12之矩形框體121包括一中空區域125，該中空區域125可於扣合裝置12與散熱器11組合時供散熱器11之複數個散熱柱112穿設。扣合裝置12之矩形框體121之抵頂部124係相對於散熱器11之複數個散熱柱112之至少一個散熱柱112a，且彈性元件13係套設於與抵頂部124相對之該散熱柱112a上。扣合裝置12之抵頂部124具有一穿孔1241，且彈性元件13所套設之該散熱柱112a係穿設於抵頂部124之穿孔1241。於一些實施例中，扣合裝置12之矩形框體121的另外相對兩側，例如第三側1213與第四側1214，分別向下垂直延設有至少一第二側板126，該二個第二側板126的相對內側角端分別形成有斜邊1261；當然，該二個第二側板126的相對內側角端亦可以不設置所述斜邊，而設為直角。於本實施例中，扣合裝置12可由塑膠材料製成，但不以此為限。
彈性元件13可為彈簧或彎曲之彈片，且彈性元件13以由金屬材料製成為較佳。於本實施例中，散熱柱112a除可提供散熱路徑外，更可架構為彈性元件13之定位元件，如此即可簡化散熱組件1之結構。於一些實施例中，扣合裝置12可包括一個抵頂部、二個抵頂部、三個抵頂部或四個抵頂部，因此散熱組件1可相對地包括一個彈性元件，二個彈性元件、三個彈性元件或四個彈性元件。其中，當扣合裝置12包括二個抵頂部，且散熱組件1包括二個彈性元件時，該二個抵頂部以設置於矩形框體121之兩對角區域或相對兩側為較佳，但不以此為限。其中，當扣合裝置12包括四個 抵頂部，且散熱組件1包括四個彈性元件時，該四個抵頂部以設置於矩形框體121之四個邊角區域或四側為較佳，但不以此為限。其中，當扣合裝置12包括一個抵頂部，且散熱組件1包括一個彈性元件時，該抵頂部以延伸設置於矩形框體121之中間區域為較佳，但不以此為限。
當組合散熱組件1時，首先將彈性元件13設置於散熱器11之對應散熱柱112a上。然後，將扣合裝置12套設於散熱器11。此時，扣合裝置12之框體結構121之二個第一側板122之扣鉤123係位於散熱器11之底板111之一底面且卡扣於散熱器11之底板111之底面的兩相對邊緣；散熱器11之複數個散熱柱112係穿設於扣合裝置12之中空區域125；彈性元件13所套設之熱熱柱112a係穿設於矩形框體121之抵頂部124之穿孔1241；彈性元件13套設於與抵頂部124相對之該散熱柱112a上，且彈性元件13之第一部分131抵頂於散熱器11之底板111以及第二部分132抵頂於矩形框體121之抵頂部124，藉此以組合成散熱組件1。
第3圖係為第2圖所示散熱組件與晶片組之組合結構圖；第4A圖係第3圖所示組合結構於其AA’截面之剖面圖；第4B圖係為第3圖所示組合結構於其BB’截面之剖面圖；以及第4C圖係為第3圖所示組合結構於其CC’截面之剖面圖。如第1、2、3、4A、4B及4C圖所示，本案之散熱組件與晶片組之組合結構3可實現以單一散熱組件1固定於各種不同厚度d之晶片組2上，其中該晶片組2係設置於一系統電路板上(未圖示)。於本實施例中，晶片組2可包括基板21、晶片22及複數個接觸部23，其中晶片組2可為但不限於球閘陣列晶片組，複數個接觸部23可為球閘陣列(BGA)接觸部，晶 片22之周緣可形成一斜面221。當散熱組件1與晶片組2欲組合為組合結構3時，可先將散熱組件1對準晶片組2，然後對散熱組件1施力，使其扣合裝置12的二個第一側板122的扣鉤123進一步越過晶片組2之基板21並且卡扣於晶片組2之基板21之底面的相對兩邊緣。此時，彈性元件13則因應晶片組2的厚度d而適當地彈性變形，藉此可適應性地依據晶片組2的厚度d而調整扣鉤123至散熱器11之底板111之間的距離，如此散熱組件1便可直接設置與固定於晶片組2上方，使得其散熱器11之底板111與晶片組2之晶片22的表面貼附，並且散熱組件1之散熱器11與晶片組2之晶片22間可以存在適當之接觸壓力，而可適用於具有不同厚度d之晶片組2。
於本實施例中，如第4C圖所示，扣合裝置12之二個第二側板126之斜邊1261係對應於晶片組2之晶片22周邊的斜面221，因此扣合裝置12之二個第二側板126下端與其斜邊1261可壓掣於晶片組2之晶片22的斜面221，藉此可使散熱組件1與晶片組2間無法產生相對滑動，俾達到定位之功能。
於一些實施例中，如第5圖所示，本案之散熱組件與晶片組之組合結構3更可包括一導熱墊片4，其係設置於散熱器11之底板111與晶片組2之晶片22之間，藉由導熱墊片14即可使散熱器11與晶片組2緊密地熱接觸，俾提高熱傳導效能，進而提升散熱功效。
第6A、6B、6C及6D圖係為本案之散熱組件應用於各種不同厚度之晶片組之截面結構圖。如第6A~6D圖所示，本案之散熱組件1可適用之晶片組2的厚度範圍以介於1mm~5mm為較佳。彈性元件13可依據晶片組2的各種不同厚度，例如d1=1mm、d2=2mm、d3=3mm、d4=5mm，適應性地調整第一側板122之扣鉤123至散熱器11之底板 111之間的距離，藉此散熱組件1即可實現以單一散熱組件固定於各種不同厚度之晶片組2上。
綜上所述，本案提供一種散熱組件及其與晶片組之組合結構，其係將彈性元件抵頂於扣合裝置及散熱器，藉此可實現以單一組件固定於各種不同厚度之晶片組，且其結構簡單易於組裝及拆卸，可避免導電或短路的問題發生，並且可達到節省備料與庫存成本之功效。此外，本案之散熱組件所使用之扣合裝置的邊框較窄，相對於習用技術可減少佔用散熱器的面積，如此可增加散熱面積與效能。再則，本案之散熱組件所使用之彈性元件可套設於散熱器之散熱柱，因此可以節省空間及簡化結構。更甚者，本案之散熱組件可依據各種晶片組厚度的差異而適應性調整散熱器與晶片組間接觸壓力並且固定於晶片組上，藉此可解決習用技術因公差設計不良而造成散熱器與晶片組接觸壓力不足及不均而影響散熱效能或是接觸壓力過大而造成晶片組的損壞等問題。
本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1‧‧‧散熱組件
11‧‧‧散熱器
12‧‧‧扣合裝置
13‧‧‧彈性元件
111‧‧‧底板
112、112a‧‧‧散熱柱
121‧‧‧矩形框體
1211‧‧‧第一側
1212‧‧‧第二側
1213‧‧‧第三側
1214‧‧‧第四側
122‧‧‧第一側板
123‧‧‧扣鉤
124‧‧‧抵頂部
1241‧‧‧穿孔
125‧‧‧中空區域
126‧‧‧第二側板
1261‧‧‧斜邊
131‧‧‧第一部分
132‧‧‧第二部分

Claims (12)

  1. 一種散熱組件，包括：一散熱器，包括一底板及複數個散熱柱；一扣合裝置，包括一矩形框體，其中該矩形框體之相對兩側下方分別延伸設置一第一側板，該二個第一側板之相對內側面下緣分別具有至少一扣鉤，以及該矩形框體包括至少一抵頂部；以及至少一彈性元件，該彈性元件具有一第一部分抵頂於該散熱器之該底板以及一第二部分抵頂於該矩形框體之該抵頂部，其中該抵頂部係相對於該複數個散熱柱之至少一者，且該彈性元件係套設於與該抵頂部相對之該散熱柱上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該矩形框體包括一中空區域，且該散熱器之該複數個散熱柱係穿設於該中空區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該抵頂部具有一穿孔，且該彈性元件所套設之該散熱柱係穿設於該抵頂部之該穿孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該扣合裝置係由塑膠材料製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該彈性元件為彈簧且由金屬材料製成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該矩形框體之另相對兩側分別向下垂直延設至少一第二側板，該二個第二側板的相對內側角端分別形成一斜邊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該矩形框體包括複數個該抵頂部，分別設置於該矩形框體之複數個邊角區域。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱組件，其中該散熱組件係架構於與一晶片組相組合，該晶片組包括一基板及一晶片，且該扣合裝置之該二個第一側板之該扣鉤係卡扣於該晶片組之該基板之一底面之相對兩邊緣。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之散熱組件，其中該彈性元件係因應該晶片組之一厚度調整該散熱器之該底板與該扣鉤之間的距離。
  10. 一種散熱組件與晶片組之組合結構，包括：一晶片組，包括一基板及一晶片；以及一散熱組件，與該晶片組相組合，且包括：一散熱器，包括一底板及複數個散熱柱；一扣合裝置，包括一矩形框體，其中該矩形框體之相對兩側下方分別延伸設置一第一側板，該二個第一側板之相對內側面下緣分別具有至少一扣鉤，以及該矩形框體包括至少一抵頂部；以及至少一彈性元件，該彈性元件具有一第一部分抵頂於該散熱器之該底板以及一第二部分抵頂於該矩形框體之該抵頂部，其中該抵頂部係相對於該複數個散熱柱之至少一者，且該彈性元件係套設於與該抵頂部相對之該散熱柱上；其中，該扣合裝置之該二個第一側板之該扣鉤係卡扣於該晶片組之該基板之一底面之相對兩邊緣。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之組合結構，其中該彈性元件係因應該晶片組之一厚度調整該扣鉤至該散熱器之該底板之間的距離。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之組合結構，更可包括一導熱墊片， 設置於該散熱器之該底板與該晶片組之該晶片之間。
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