TWI546013B - 電子基板散熱結構 - Google Patents

Description

電子基板散熱結構

本發明係有關於一種電子基板，尤指一種具有達到提升散熱效率及節省空間的電子基板散熱結構。

由於現行手持式行動裝置(如手機、平板電腦、PDA)隨著科技進步，在使用者其傾愛輕薄與運算及效能越來越高之要求下，導致手持式行動裝置的內部元件，例如中央處理器、積體電路等元件，運作時因裝置或機構內空間極為有限(因輕薄的要求)與執行或運算速度太快下皆會產生極高熱量，因此必須首要先將元件的熱量散去，方才能維持元件的運作效率及使用壽命。
　 而目前具有散熱結構的手持式行動裝置，係包含一殼體、一發熱元件及金屬材質所構成的一導熱板，該殼體內部設有一容腔，該發熱元件(如中央處理器或積體電路或其他電子構件)係容設在該容腔內，該導熱板是直接貼在相對該發熱元件一側上，所以透過該導熱板貼設在等發熱元件上，使發熱元件產生的熱量傳導至所述導熱板上，被用以達到散熱的功效。雖習知手持式行動裝置藉由導熱板貼設發熱元件來達到散熱效果，但其散熱效果明顯不彰，因習知之導熱板貼設在發熱元件上，會使熱量容易累積在導熱板鄰近發熱元件的局部位置（即高溫區），亦即令熱量容易囤積在發熱元件的周圍處，進而無法有效透過整個導熱板來散熱，以致於造成散熱效果不佳的問題。
　 是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，又能在不增加厚度下符合輕薄的要求，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的在提供一種透過熱管嵌埋（或嵌設）在基板中結合為一體，藉由基板其上熱管將吸收到發熱元件的熱量傳導至基板之低溫區上散熱，令其得在不增加結構厚度（高度）之前提下以有效達到提升散熱效率的電子基板散熱結構。
　 本發明之另一目的係提供一種具有達到節省空間的電子基板散熱結構。
　 本發明之另一目的係提供一種具有效避免熱量累積(或囤積)在發熱元件周邊處，以有效提升發熱元件的運作效率及使用壽命的電子基板散熱結構。
　 為達上述目的，本發明係提供一種電子基板散熱結構，係包括一基板及至少一熱管，該基板係包括一佈線層、一接地層及一絕緣層，該佈線層具有一第一端面、一相反該第一端面之第二端面及一容設孔，該第一端面上設置有至少一發熱元件，該容設孔係從相鄰對應所述發熱元件的佈線層上朝遠離該發熱元件的方向延伸凹設構成，且其貫穿該第一、二端面，並前述接地層的一側係貼設相對該第二端面上，其另一側則與相對該絕緣層的一側相貼設，而該熱管係嵌埋在該容設孔內，且其一側貼設在對應該接地層的一側上，並該熱管具有一吸熱段及一從該吸熱段向外延伸的傳熱段，該吸熱段係嵌設於相鄰對應該發熱元件的容設孔內，該傳熱段則嵌設於遠離該發熱元件的容設孔內；透過本發明此電子基板散熱結構的設計，得有效避免熱量累積(或囤積)在發熱元件周邊處，以達到均溫、提升散熱效率及節省空間的效果。
　 本發明另提供一種電子基板散熱結構，係包括一基板及至少一熱管，該基板係包括一佈線層、一接地層及一絕緣層，該佈線層具有一第一端面及一相反該第一端面之第二端面，該第一端面上設置有至少一發熱元件，該接地層的一側係貼設相對該第二端面上，其另一側則與相對該絕緣層的一側相貼設，並該絕緣層具有一容設孔，該容設孔係從對應該發熱元件的絕緣層上朝遠離該發熱元件的方向延伸凹設構成，且其貫穿該絕緣層，而所述熱管係嵌埋（設）在該容設孔內，且其一側貼設在對應該接地層的另一側上，並該熱管具有一吸熱段及一從該吸熱段向外延伸的傳熱段，該吸熱段係嵌埋(或嵌設)於對應該發熱元件的容設孔內，該傳熱段係嵌埋(或嵌設)於遠離該發熱元件的容設孔內；透過本發明此電子基板散熱結構的設計，得有效避免熱量累積(或囤積)在發熱元件周邊處，以達到均溫、提升散熱效率及節省空間的效果。

1‧‧‧電子基板散熱結構
10‧‧‧基板
101‧‧‧佈線層
1011‧‧‧第一端面
1012‧‧‧第二端面
1014、1031‧‧‧容設孔
102‧‧‧接地層
103‧‧‧絕緣層
105‧‧‧高溫區
106‧‧‧低溫區
107‧‧‧開口
12‧‧‧熱管
121‧‧‧吸熱段
122‧‧‧傳熱段
123‧‧‧毛細結構
124‧‧‧工作流體
125‧‧‧腔室
13‧‧‧發熱元件
131‧‧‧接腳
2‧‧‧手持電子裝置
21‧‧‧殼體
211‧‧‧前蓋
212‧‧‧視窗
213‧‧‧背蓋
214‧‧‧空間
23‧‧‧電池件
24‧‧‧顯示觸控螢幕

第1圖係本發明之第一較佳實施例之分解立體示意圖。
第2圖係本發明之第一較佳實施例之組合立體示意圖。
第3圖係本發明之第一較佳實施例之組合剖視示意圖。
第4圖係本發明之第二較佳實施例之分解立體示意圖。
第5圖係本發明之第二較佳實施例之組合立體示意圖。
第6圖係本發明之第二較佳實施例之組合剖視示意圖。
第7圖係本發明之第三較佳實施例之分解立體示意圖。
第8圖係本發明之第三較佳實施例之分解立體示意圖。
第9圖係本發明之第三較佳實施例之組合立體示意圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
　 本發明係提供一種電子基板散熱結構，請參閱第1、2、3圖，係顯示本發明之第一較佳實施例之分解、組合及剖視示意圖；所述電子基板散熱結構1係包括一基板10及至少一熱管12，該基板10於該較佳實施例係以印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）做說明，但並不侷限於此；並該基板10包含一佈線層101、一接地層102及一絕緣層103，該佈線層101具有一第一端面1011及一相反該第一端面1011之第二端面1012及一容設孔1014，該第二端面1012係貼設(或貼合)在相對該接地層102的一側上，該第一端面1011上則設置有至少一發熱元件13，該發熱元件13於該較佳實施例係以處理器做說明，但並不侷限於此；於具體實施時，亦可選擇為積體電路，如金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。
　 而該發熱元件13其半導體本體具有複數接腳131，該等接腳131係設在該發熱元件13的周側，亦即該等接腳131係從該發熱元件13的周側上延伸而出，並貫穿（或不貫穿）過相對該佈線層101之第一、二端面1011、1012，以連接相對前述接地層102的一側上。前述佈線層101上於該發熱元件13之周邊區域形成至少一高溫區105，該佈線層101上遠離該發熱元件13之周邊區域則形成有一低溫區106，就是遠離該至少一高溫區105外的其他區域即為低溫區106。
　 前述容設孔1014係從相鄰對應該發熱元件13的佈線層101上朝遠離該發熱元件13的方向延伸凹設構成，亦即第1圖示，該容設孔1014係從相鄰對應該發熱元件13的佈線層101一側邊處，沿著鄰近該佈線層101遠離該發熱元件13的側邊延伸凹設構成，且所述容設孔1014係貫穿(或貫通)該佈線層101的第一、二端面1011、1012，其用以供容設相對的熱管12。
　 續參閱第1、3圖示，前述接地層102係以金屬材質所構成，如銅材質，且該接地層102的另一側係與相對該絕緣層103的一側相貼設(或貼合)，並該熱管12係嵌埋在對應的容設孔1014內，且其一側係貼設在對應該接地層102的一側上，亦即容設於該容設孔1014內的熱管12之一側係平齊該佈線層101的第二端面1012並共同與相對的接地層102一側相貼合。
而前述熱管12於本發明中係為薄型平板式為最佳選擇，該熱管12係設有一腔室125，並具有一吸熱段121、一從該吸熱段121向外延伸之傳熱段122及一設於腔室125內壁之毛細結構123，於較佳實施例中該毛細結構123係以燒結粉末體做說明，但並不侷限於此；亦可為編織結構、多孔隙結構、溝槽或其他具毛細力結構者，並該熱管12之腔室125內填充有一工作流體124。前述熱管之吸熱段121係嵌埋於相鄰（或鄰近）對應該發熱元件13之容設孔1014內，亦即該吸熱段121係嵌埋(或嵌設)於相鄰對應該發熱元件13之一側邊處的容設孔1014內，該傳熱段122係嵌埋(或嵌設)於遠離該發熱元件13的容設孔1014內；並該吸熱段121係位於高溫區105的容設孔1014內，該傳熱段122則位於低溫區106的容設孔1014內，令該熱管12嵌埋於該基板10之佈線層101的容設孔1014內，以與該基板10結合成為一體。其中前述熱管12於該較佳實施例係以1隻熱管12做說明，但並不侷限於此，於具體實施時，所述容設孔1014與熱管12的數量係匹配對應的發熱元件13的數量。
　 所以透過前述基板10之佈線層101上嵌埋的所述熱管12係由對應於發熱元件13的高溫區105朝向相對低溫區106方向延伸的結構設計，使得能在不增加空間或結構厚度之條件下達到整體散熱結構薄型化的效果。
　 並前述吸熱段121與傳熱段122的一側係共同貼設相對該接地層102的一側上，該吸熱段121與傳熱段122的另一側則得平齊或約低於該佈線層101的第一端面1011，所以當發熱元件13產生熱量時，其中大部分熱量會經由該發熱元件13的複數接腳131傳導到接地層102上，令位於高溫區105的熱管12之吸熱段121將接收到所述接地層102其上的熱量，迅速傳導至位於低溫區106的傳熱段122上，同時該吸熱段121也會一倂將前述佈線層101其上發熱元件13之周圍的些許熱量傳遞至傳熱段122上，並透過所述傳熱段122將接收到的熱量迅速傳遞到基板10的低溫區106上散熱，藉以讓發熱元件13的熱量可均勻傳導至整個基板10上，相對的便獲得較大的散熱面積來散熱，以避免熱量累積於發熱元件13上，故可達到提升發熱元件13的運作效率及使用壽命的效果。
　 因此，藉由本發明之熱管12嵌埋在基板10上結合為一體的設計，得有效達到提升散熱效率以及節省空間薄化的效果者。
　 請參閱第4、5、6圖示，係顯示本發明之第二較佳實施例之分解、組合及剖視示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例之相同，故在此不重新贅述，該本較佳實施例主要是將前述第一較佳實施例之位於該佈線層101上的容設孔1014改設計在所述絕緣層103上，並該熱管12隔著該接地層102對應該發熱元件13做說明，亦即前述絕緣層103具有一容設孔1031，該容設孔1031係從對應該發熱元件13的絕緣層103上朝遠離該發熱元件13的方向延伸凹設構成，且其貫穿該絕緣層103，換言之，就是第4圖示，該容設孔1031係從對應該發熱元件13之正下方處的絕緣層103上，沿著鄰近該絕緣層103遠離對應發熱元件13的側邊延伸凹設構成，並所述容設孔1031係從絕緣層103相對該接地層102的一側垂直貫通過該絕緣層103的另一側，其用以供容設相對的熱管12。
　 而前述熱管12的一側係貼設(或貼合)在對應該接地層102的另一側上，該熱管12之吸熱段121係嵌埋(或嵌設)於對應該發熱元件13的容設孔1031內，該傳熱段122係嵌埋(或嵌設)於遠離該發熱元件13的容設孔1031內，亦即該吸熱段121係隔著該接地層102嵌埋於相對該發熱元件13之正下方處或鄰近處的容設孔1031內，該傳熱段122係隔著該接地層102嵌埋於遠離該發熱元件13的絕緣層103其上容設孔1031內；並該熱管12之吸熱段121係位於該高溫區105，其傳熱段122則位於低溫區106，亦即所述吸熱段121位於對應高溫區105的容設孔1031內，該傳熱段122則位於對應低溫區106的容設孔1031內，令該吸熱段121與傳熱段122的一側共同貼設在相對該接地層102的另一側上，該吸熱段121與傳熱段122的另一側則平齊或約低於該絕緣層103的另一側，所以透過該熱管12嵌埋於該基板10之絕緣層103的容設孔1031內，以與該基板10結合成為一體。
　 故藉由前述基板10之絕緣層103上嵌埋的前述熱管12係由對應於發熱元件13的高溫區105朝向相對低溫區106方向延伸的結構設計，使得能達到節省空間，以及達到整體散熱結構薄型化的效果。
　 該本較佳實施例之發熱元件13的結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例之發熱元件13相同，都是該發熱元件13具有的複數接腳131設在該發熱元件13的周側上，且貫穿或可不貫穿過該佈線層101之第一、二端面1011、1012，以連接在相對該接地層102的一側上。而所述接地層102的一側係貼設(或貼合)相對該佈線層101之第二端面1012上，其另一側則與相對該絕緣層103的一側相貼設。
　 所以當發熱元件13產生熱量時，該發熱元件13及其周邊區域的熱量(即高溫區的熱量)會傳導到相對的接地層102上，並透過位於對應高溫區105的熱管12之吸熱段121將接收到相對該接地層102的另一側上的熱量，傳導至遠端位於對應低溫區106的傳熱段122上，然後於該絕緣層103其上的傳熱段122將接收到的熱量迅速傳遞到基板10的低溫區106上散熱，藉以讓發熱元件13的熱量可均勻傳導至整個基板10上，相對的便獲得較大的散熱面積來散熱，以避免熱量累積於發熱元件13上，故可達到提升發熱元件13的運作效率及使用壽命的效果。
　 因此，透過本發明之熱管12的吸熱段121嵌埋在基板10之絕緣層103上，且間隔著該接地層102位於該發熱元件13的正下方或鄰近處，以藉由該熱管12之傳熱段122將熱量均勻傳導至整個基板10上散熱的結構設計，得有效達到提升散熱效率以及節省空間的效果，進而還有效達到提升發熱元件13的運作效率及使用壽命的效果者。
　 請參閱第7、8、9圖示，係顯示本發明之第三較佳實施例之分解與組合示意圖；該本較佳實施例主要是將前述第一、二較佳實施例之電子基板散熱結構1應用於手持電子裝置2(如手機、平板電腦、PDA、IPAD)上，且於該較佳實施例係以手持電子裝置2為一手機做說明，但並不侷限於此，於本發明實際實施時，本發明的電子基板散熱結構1也可應用於一電子裝置上(如桌上型電腦、筆記型電腦)或，合先陳明。
　 前述手持電子裝置2包含一殼體21、一電池件23、一顯示觸控螢幕24及前述電子基板散熱結構1，該殼體21係由一前蓋211與一背蓋213組成，該前蓋211與背蓋213之間界定一容設該基板10之空間214，該前蓋211開設有一視窗212裝設有前述顯示觸控螢幕24。並該基板10具有一容設該電池件23之開口107，該開口107係開設於該基板10上，且位於該熱管12與相對基板10邊緣之間。
　 所以透過本發明此電子基板散熱結構1應用於手持電子裝置2上，除了能將手持電子裝置2內的發熱元件13的熱量迅速均勻傳導至整個基板10上，以藉由基板10具有較大散熱面積以輻射方式散發至殼體21上對外快速散熱，進而有效避免熱量累積於發熱元件13上，因此使得達到提升散熱效率及節省空間的效果，及提升發熱元件13的運作效率及使用壽命的效果。
以上所述，本發明相較於習知具有下列之優點：
1.可避免熱量累積於發熱元件上，以有效提升散熱效率。
2.節省空間具有薄化功效。
3.具有提升發熱元件的運作效率及使用壽命的效果。
　 惟以上所述者，僅係本發明之較佳可行之實施例而已，舉凡利用本發明上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化，皆應包含於本案之權利範圍內。

 

1‧‧‧電子基板散熱結構

10‧‧‧基板

101‧‧‧佈線層

102‧‧‧接地層

103‧‧‧絕緣層

105‧‧‧高溫區

106‧‧‧低溫區

12‧‧‧熱管

121‧‧‧吸熱段

122‧‧‧傳熱段

13‧‧‧發熱元件

131‧‧‧接腳

Claims (7)

1. 一種電子基板散熱結構，係包括：一基板，係為一印刷電路板，該基板包含一佈線層、一接地層及一絕緣層，該佈線層具有一第一端面、一相反該第一端面之第二端面及一容設孔，該第一端面上設置有至少一發熱元件，該容設孔係從相鄰對應該發熱元件的佈線層上朝遠離該發熱元件的方向延伸凹設構成，且其貫穿該第一端面與該第二端面，並該接地層的一側係貼設相對該第二端面上，其另一側則與相對該絕緣層的一側相貼設；及至少一熱管，係嵌埋在該佈線層的容設孔內，且其一側貼設在對應該接地層的一側上，並該熱管具有一吸熱段及一從該吸熱段向外延伸的傳熱段，該吸熱段係嵌埋於相鄰對應該發熱元件的容設孔內，該傳熱段係嵌埋於遠離該發熱元件的容設孔內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子基板散熱結構，其中該佈線層上相鄰該發熱元件之周邊區域形成至少一高溫區，該佈線層上遠離該發熱元件之周邊區域形成一低溫區，並該熱管之吸熱段係位於該高溫區，其傳熱段則位於該低溫區。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電子基板散熱結構，其中該吸熱段係嵌埋於相鄰對應該發熱元件之一側邊處的容設孔內，且該吸熱段與該傳熱段的一側係共同貼設在相對該接地層的一側上。
4. 一種電子基板散熱結構，係包括：一基板，係為一印刷電路板，該基板包含一佈線層、一接地層及一絕緣層，該佈線層具有一第一端面及一相反該第一端面之第二端面，該第一端面上設置有至少一發熱元件，該接地層的一側係貼設 相對該第二端面上，其另一側則與相對該絕緣層的一側相貼設，並該絕緣層具有一容設孔，該容設孔係從對應該發熱元件的絕緣層上朝遠離該發熱元件的方向延伸凹設構成，且其貫穿該絕緣層；及至少一熱管，係嵌埋在該絕緣層的容設孔內，且其一側貼設在對應該接地層的另一側上，並該熱管具有一吸熱段及一從該吸熱段向外延伸的傳熱段，該吸熱段係嵌埋於對應該發熱元件的容設孔內，該傳熱段係嵌埋於遠離該發熱元件的容設孔內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電子基板散熱結構，其中該佈線層上相鄰該發熱元件之周邊區域形成至少一高溫區，該佈線層上遠離該發熱元件之周邊區域形成一低溫區，並該熱管之吸熱段係位於該高溫區，其傳熱段則位於該低溫區。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子基板散熱結構，其中該吸熱段係隔著該接地層嵌埋於相對該發熱元件之下方處的容設孔內，且該吸熱段與該傳熱段的一側共同貼設在相對該接地層的另一側上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電子基板散熱結構，其中該發熱元件具有複數接腳，該等接腳係設在該發熱元件的周側上，且貫穿過該佈線層之第一、二端面，以連接在相對該接地層的一側上。