TWM504439U - 散熱組件 - Google Patents

Description

散熱組件

本創作有關於一種散熱組件之架構，尤指一種具熱傳導及熱輻射功能之散熱組件。

隨著電子裝置的高度發展，電子裝置內部的電子元件的運算效能要求越來越高，導致電子元件的溫度容易升高，進而產生散熱之問題。另外，也隨著電子裝置的設計趨勢朝向輕薄化的設計，易導致其極度壓縮的空間設計而造成散熱上的困難。

一般來說，習知的作法乃藉由在熱源附近設置風扇、散熱鰭片等元件達成散熱的效果。然而，針對輕薄的電子產品，比如超薄的筆記型電腦、平板電腦，甚至是智慧型手機則無法如此設置風扇。因此，容易導致前述筆記型電腦、平板電腦及智慧型手機因過熱而導致其系統不穩定進而當機。

此外，一般而言，散熱鰭片通常以面接觸的方式裝設在會產生高熱量的電子元件上，透過散熱鰭片之高表面積將電子元件所產生的熱逸散到空氣環境中。惟，散熱鰭片的表面因製程之限制無法如預期般平整，使散熱鰭片與電子元件之間存在有間隙，讓散熱效能大幅降低(因空氣的導熱係數較差)。

鑒於以上之問題，本創作提供一種散熱組件，可通過將薄型散熱片設置於一板材上的結構性設計，先以熱傳導(heat conductive)的方式把晶片單元所產生的熱依序通過板材及薄型散熱片而從局部區域向周緣均勻散逸，再以熱輻射(heat radiation)的方式把熱藉 由薄型散熱片移除至外界環境中，達到大面積均勻散熱之功效。

為了達到上述之目的，本創作之其中一實施例係是提供一種散熱組件，其用以散逸一設置於一承載板上的晶片單元所發出的熱，所述散熱組件包括一板材及一薄型散熱片。所述板材設置於所述承載板上，且所述板材位於所述晶片單元的上方，其中所述板材具有一散熱區域。所述薄型散熱片設置於所述板材上，且所述薄型散熱片設置於所述散熱區域上。其中，所述晶片單元所發出的熱依序通過所述板材及所述薄型散熱片而散逸。

本創作之另外一實施例係是提供一種散熱組件，其用以散逸一設置於一承載板上的晶片單元所發出的熱，所述散熱組件包括一板材及一薄型散熱片。所述板材設置於所述承載板上，且所述板材位於所述晶片單元的上方，其中所述板材具有一散熱區域。所述薄型散熱片設置於所述板材上，且所述薄型散熱片設置於所述散熱區域上。其中，所述晶片單元所發出的熱依序通過所述薄型散熱片及所述板材而散逸。

本創作的有益效果可以在於，本創作實施例所提供的散熱組件，可通過將薄型散熱片設置於一板材上的結構性設計，先以熱傳導(heat conductive)的方式把晶片單元所產生的熱依序通過板材及薄型散熱片而從局部區域向周緣均勻散逸，再以熱輻射(heat radiation)的方式把熱藉由薄型散熱片移除至外界環境中，達到大面積均勻散熱之功效。此外，可藉由固定件將板材及承載板緊密的結合，避免用來承載薄型散熱片之板材無法有效的與晶片單元緊密貼合之問題產生。進一步來說，本案薄型散熱片中所提供的熱擴散輻射層可由一樹脂材料、一碳複合材料及導熱性填充粉體所組成，其中碳複合材料為鑽石顆粒、人造石墨顆粒、碳黑顆粒、碳纖維顆粒、石墨烯片、奈米碳管或其群組，而導熱性填充粉體其為金屬粒子、氧化物粒子、氮化物粒子或其群組，因而熱擴散輻射層可具有導熱及熱輻射的能力。藉此，能夠有效並快速地將 晶片單元所產生的熱移除至外界環境中，達到快速散熱之功效。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

P,P’,P”,P’’’‧‧‧散熱組件

1‧‧‧承載板

2‧‧‧晶片單元

21‧‧‧上表面

22‧‧‧下表面

3,3’‧‧‧板材

31‧‧‧上表面

32‧‧‧下表面

33‧‧‧容置槽

34‧‧‧貫穿孔洞

4,4’ 4”,4’’’‧‧‧薄型散熱片

41‧‧‧基材

411‧‧‧上表面

412‧‧‧下表面

413‧‧‧第一基板

413a‧‧‧中央區域

413b‧‧‧熱擴散區

414‧‧‧第二基板

414a‧‧‧接觸區域

414b‧‧‧熱擴散區

42‧‧‧熱擴散輻射層

421‧‧‧樹脂材料

422‧‧‧碳複合材料

423‧‧‧導熱性填充粉體

43‧‧‧貼合層

44‧‧‧散熱孔

5‧‧‧黏著層

6‧‧‧導熱介質層

7‧‧‧固定件

8‧‧‧彈性元件

H‧‧‧散熱區域

F‧‧‧固定區域

圖1為本創作第一實施例的散熱組件的側視示意圖。

圖2為本創作實施例之薄型散熱片之一態樣的剖視示意圖。

圖3為本創作實施例之薄型散熱片另一態樣的剖視示意圖。

圖4為本創作實施例之薄型散熱片又一態樣的剖視示意圖。

圖5為本創作第二實施例的散熱組件的側視示意圖。

圖6為本創作第三實施例的散熱組件的側視示意圖。

圖7為本創作第四實施例的散熱組件的側視示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作所揭露「散熱組件」的實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示的內容輕易瞭解本創作的其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。又本創作的圖式僅為簡單說明，並非依實際尺寸描繪，亦即未反應出相關構成的實際尺寸，先予敘明。以下的實施方式係進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但並非用以限制本創作的技術範疇。

〔第一實施例〕

首先，請參閱圖1所示，圖1為本創作第一實施例的散熱組件的側視示意圖。本創作第一實施例提供一種散熱組件P，用以散逸一設置於一承載板1上的晶片單元2所發出的熱，其包括一板材3及一薄型散熱片4。舉例來說，承載板1可為一電路基板，晶片單元2可電性連接於該電路基板且設置於該電路基板上，然本創作不以此為限。換言之，晶片單元2也可以直接設置於承載板1 上，並通過導線與其他電子元件相互連接，抑或是被該承載板1所圍繞。

接著，以本創作第一實施例而言，晶片單元2可具有一上表面21及一下表面22，晶片單元2的下表面22可設置於承載板1上。同時，板材3也設置於承載板1上，板材3位於晶片單元2的上表面21的上方。舉例來說，板材3的成分可以是一具有鋁材質或是銅材質的板材3，然本創作不以此為限。如圖1所示，板材3可具有一散熱區域H，而晶片單元2則位於散熱區域H的下方，藉此，晶片單元2通過散熱區域H將晶片單元2所發出的熱散逸而出。薄型散熱片4可設置於板材3上，且薄型散熱片4設置於散熱區域H上，藉此，晶片單元2所發出的熱依序通過板材3及薄型散熱片4而散逸。

承上述，舉例來說，以本創作第一實施例而言，板材3可具有一上表面31及一下表面32，可進一步將一黏著層5設置於板材3的上表面31與薄型散熱片4之間，以將薄型散熱片4及板材3相互貼合，而黏著層5之材質可以例如是雙面膠、導熱膠或滲透劑。另外，可進一步將一導熱介質層6設置於晶片單元2與板材3之間，以增加晶片單元2的熱傳遞效率。舉例來說，導熱介質層6可以是一軟性導熱介質材料(Thermal Interface Material)例如導熱膏、導熱膠等，然本創作不以此為限。例如板材3與晶片單元2之間也可以不具有一黏著層5，板材3與晶片單元2之間可藉由一氣體層(圖未繪示)將晶片單元2的熱傳遞至設置於板材3上的薄型散熱片4。換言之，即板材3與晶片單元2之間可具有一間隙(圖未繪示)。另外，值得一提的是，薄型散熱片4可以是一具有石墨烯材質的薄型散熱片4，然本創作不以此為限。

舉例來說，請參閱圖2所示，圖2為本創作實施例之薄型散熱片之一態樣的剖視示意圖。以本創作實施例而言，薄型散熱片4’包括一基材41及一熱擴散輻射層42，熱擴散輻射層42設置於基 材41上，基材41設置於板材3的上表面31上。舉例來說，熱擴散輻射層42可利用貼附或塗佈的方式結合於基材41的上表面411上。藉此，晶片單元2所產生的熱可通過基材41的下表面412傳導到其上表面411附近，並經由熱擴散輻射層42有效地散散到外部。另外，基材41可以是(但不限於)金屬基板例如鋁、鐵或銅基板。

承上述，熱擴散輻射層42可由一樹脂材料421、一碳複合材料422及導熱性填充粉體423所組成。舉例來說，樹脂材料421可為(但不限於)環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對環二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂及聚醯亞胺樹脂所組成群組的至少一種。碳複合材料422可為(但不限於)鑽石、人造石墨、石墨烯、奈米碳管、碳黑、碳纖維或是任何上述之碳料所組成的群組，其形狀包含顆粒狀、薄片狀及/或啞鈴狀。另外，導熱性填充粉體423可包含(但不限於)金屬顆粒、氧化物顆粒、氮化物顆粒或是任何上述之顆粒所組成的群組。其中，金屬顆粒可為(但不限於)金、銀、銅、鎳或鋁顆粒，氧化物顆粒可為(但不限於)氧化鋁或氧化鋅顆粒，氮化物顆粒可為(但不限於)氮化硼或氮化鋁顆粒。

接著，請參閱圖3所示，圖3為本創作實施例之薄型散熱片另一態樣的剖視示意圖。以本創作實施例而言，在另外一實施態樣中，基材41可包括一第一基板413及一第二基板414，熱擴散輻射層42可設置於第一基板413與第二基板414之間。舉例來說，熱擴散輻射層42可藉由一貼合層43而結合於第一基板413及第二基板414之間，貼合層43之材質可以例如是雙面膠、導熱膠或滲透劑。藉此，熱擴散輻射層42可分別與第一基板413和第二基板414保持有良好的接觸性，使得薄型散熱片4”之散熱效果更好。另外，第一基板413和第二基板414可以是(但不限於)金屬基板例如鋁、鐵或銅基板。而熱擴散輻射層42可由一樹脂材料421、 一碳複合材料422及導熱性填充粉體423所組成。須說明的是，圖3所示的熱擴散輻射層42結構與組成物與前述圖2所示的熱擴散輻射層42相同，在此容不再贅述。

接著，請參閱圖4所示，圖4為本創作實施例之薄型散熱片又一態樣的剖視示意圖。以本創作實施例而言，在另外一實施態樣中，為能更快速地把晶片單元2所產生的熱排除至外界環境中，薄型散熱片4’’’的第一基板413及第二基板414的其中之一上可開設有多數個呈均勻分布或非均勻分布的散熱孔44。如圖4所示，以本創作實施例而言，第一基板413及第二基板414上可開設有多數個散熱孔44，第一基板413可具有一中央區域413a及兩分別位於中央區域413a之相對二側的熱擴散區413b。而第二基板414可具有一接觸區域414a及兩分別位於接觸區域414a之相對二側的熱擴散區414b，而第一基板413之中央區域413a係與第二基板414之接觸區域414a相對應設置。值得一提的是，散熱孔44所設置於第一基板413或第二基板414上的密度也可以隨需求而調整，舉例來說，遠離第二基板414之接觸區域414a之散熱孔44的密度可高於鄰近第二基板414之接觸區域414a之散熱孔44的密度。同樣地，遠離第一基板413之中央區域413a之散熱孔44的密度可高於鄰近第一基板413之中央區域413a之散熱孔44的密度。

如上所述，本創作第一實施例所提供的散熱組件P，可通過將薄型散熱片(4,4’ 4”,4’’’)設置於一板材3上的結構性設計，先以熱傳導(heat conductive)的方式把晶片單元2所產生的熱依序通過板材3及薄型散熱片(4,4’ 4”,4’’’)而從局部區域向周緣均勻散逸，再以熱輻射(heat radiation)的方式把熱藉由薄型散熱片(4,4’ 4”,4’’’)移除至外界環境中，達到大面積均勻散熱之功效。

〔第二實施例〕

首先，請參閱圖5所示，圖5為本創作第二實施例的散熱組 件的側視示意圖。由圖5與圖1的比較可以得知，第二實施例與第一實施例的差別在於：第二實施例所提供的散熱組件P’可通過一固定件7將承載板1及板材3彼此相互結合。具體來說，本創作第二實施例提供一種散熱組件P’，用以散逸一設置於一承載板1上的晶片單元2所發出的熱，其包括一板材3及一薄型散熱片4。

接著，以本創作第二實施例而言，晶片單元2可具有一上表面21及一下表面22，晶片單元2的下表面22可設置於承載板1上。同時，板材3也設置於承載板1上，板材3位於晶片單元2的上表面21的上方。舉例來說，板材3的成分可以是一具有鋁材質或是銅材質的板材3，然本創作不以此為限。如圖5所示，板材3可具有一散熱區域H及一固定區域F，固定區域F位於散熱區域H的側邊，而晶片單元2則位於散熱區域H的下方，藉此，晶片單元2通過散熱區域H將晶片單元2所發出的熱散逸而出。薄型散熱片4可設置於板材3上，且薄型散熱片4設置於散熱區域H上，藉此，晶片單元2所發出的熱依序通過板材3及薄型散熱片4而散逸。

承上述，散熱組件P’還可進一步包括一固定件7，板材3包括一固定區域F，固定區域F位於散熱區域H的側邊，其中固定件7設置於固定區域F上，承載板1及板材3通過固定件7彼此結合。以本創作第二實施例而言，固定件7可以是一螺絲，然本創作不以此為限，實際固定件7與承載板1及板材3之間的結合方式可因應實際產品的需求而有所改變。舉例來說，固定件7也可以是一扣件，該扣件上可包括有一頂部及一卡鉤，而承載板上可設置有一與前述卡鉤相對應的卡槽，通過將扣件的卡鉤與承載板1上的卡槽相互卡固，以固定板材3與承載板1。

本創作第二實施例提供一種散熱組件P’，可藉由固定件7將板材3及承載板1緊密的結合，避免用來承載薄型散熱片4之板材3無法有效的與晶片單元2緊密貼合之問題產生。此外，由於 晶片單元2與板材3之間設置有一導熱介質層6來增加晶片單元2的熱傳遞效率，而該導熱介質層6可能會因為晶片單元2的溫度變化而有所改變，例如因高溫而蒸發，以及因低溫而固化收縮，進而導致無法滿足產品的耐久性需求，且一旦板材3與晶片單元2相互分離，將會使得其無法有效散逸晶片單元2所產生的熱。

〔第三實施例〕

首先，請參閱圖6所示，圖6為本創作第三實施例的散熱組件的側視示意圖。由圖6與圖1的比較可以得知，第三實施例與第二實施例的差別在於：第三實施例所提供的散熱組件P”中的薄型散熱片4可嵌附或設置於板材3’內，具體來說，板材3’上可具有一容置槽33，薄型散熱片4可設置於容置槽33內。本創作第三實施例提供一種散熱組件P”，用以散逸一設置於一承載板1上的晶片單元2所發出的熱，其包括一板材3’及一薄型散熱片4。

接著，以本創作第三實施例而言，板材3’上可具有一容置槽33，薄型散熱片4可設置於容置槽33內。而薄型散熱片4的上表面可以與板材3’的上表面31相互齊平，或是突出於板材3’的上表面31。藉此，薄型散熱片4可容置於板材3’上的類U型容置槽33中。以將晶片單元2所發出的熱散逸而出。

承上述，晶片單元2可具有一上表面21及一下表面22，晶片單元2的下表面22可設置於承載板1上。同時，板材3’也設置於承載板1上，板材3’位於晶片單元2的上表面21的上方。如圖6所示，板材3’可具有一散熱區域H及一固定區域F，固定區域F位於散熱區域H的側邊，而晶片單元2則位於散熱區域H的下方，藉此，晶片單元2通過散熱區域H將晶片單元2所發出的熱散逸而出。薄型散熱片4可設置於板材3’上，且薄型散熱片4設置於散熱區域H上，藉此，晶片單元2所發出的熱依序通過板材3’及薄型散熱片4而散逸。須說明的是，第三實施例所提供的散熱組件P”，其承載板1、晶片單元2固定件7及薄型散熱片4之結構 與前述實施例相仿，在此容不再贅述。

進一步來說，如圖6所示，固定件7上可進一步設置一彈性元件8，例如彈簧，彈性元件8可設置於板材3’上，且固定件7穿過彈性元件8。藉此，彈性元件8設置於固定件7上，且位於其頂部與板材3’之間。當固定件7與板材3’及承載板1相互結合時，彈性元件8會位於板材3’的上表面31上，以施加一力量於板材3’上，使板材3’與晶片單元2緊密貼合。同時也可以藉由該彈性元件8所具有的彈力，避免過大的壓力直接施加於晶片單元2上，以防止晶片單元2的損壞。

另外，值得一提的是，如圖6所示，板材3’上可開設有多數個呈均勻分布或非均勻分布的貫穿孔洞34，以進一步有效散逸晶片單元2所產生的熱。須說明的是，貫穿孔洞34可開設於板材3’上散熱區域H或固定區域F，也可以同時將貫穿孔洞34設置於散熱區域H及固定區域F。

本創作第三實施例提供一種散熱組件P”，可藉由固定件7將板材3’及承載板1緊密的結合，避免用來承載薄型散熱片4之板材3’無法有效的與晶片單元2緊密貼合之問題產生。此外，通過將薄型散熱片4設置於板材3’上的容置槽33中，可使得薄型散熱片4與晶片單元2之間的距離更為接近，如此更能有效散逸晶片單元2所產生的熱。

〔第四實施例〕

首先，請參閱圖7所示，圖7為本創作第四實施例的散熱組件的側視示意圖。由圖7與圖5的比較可以得知，第四實施例與第二實施例的差別在於：第四實施例所提供的散熱組件P’’’中設置在板材3上的薄型散熱片4可顛倒設置，使得薄型散熱片4接觸於晶片單元2上，以散逸晶片單元2所產生的熱。

具體來說，本創作第四實施例提供一種散熱組件P’’’，用以散逸一設置於一承載板1上的晶片單元2所發出的熱，其包括一板 材3及一薄型散熱片4。晶片單元2可具有一上表面21及一下表面22，晶片單元2的下表面22可設置於承載板1上。同時，板材3也設置於承載板1上，板材3位於晶片單元2的上表面21的上方。另外，黏著層5設置於板材3的下表面32與薄型散熱片4之間，以將薄型散熱片4及板材3相互貼合。藉此，薄型散熱片4可通過設置在晶片單元2上表面21的導熱介質層6而與晶片單元2相互接觸，以散逸晶片單元2所產生的熱。板材3可具有一散熱區域H及一固定區域F，固定區域F位於散熱區域H的側邊，而晶片單元2則位於散熱區域H的下方，藉此，晶片單元2通過散熱區域H將晶片單元2所發出的熱散逸而出。薄型散熱片4可設置於板材3上並位於板材3的下表面32上，且薄型散熱片4設置於散熱區域H上，藉此，晶片單元2所發出的熱依序通過薄型散熱片4及板材3而散逸。須說明的是，本創作第四實施例所提供的種散熱組件P’’’其他細部結構特徵與前述實施例相仿，在此容不再贅述。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本創作的有益效果可以在於，本創作實施例所提供的散熱組件(P,P’,P”,P’’’)，可藉由固定件7將板材(3,3’)及承載板1緊密的結合，避免用來承載薄型散熱片4之板材(3,3’)無法有效的與晶片單元2緊密貼合之問題產生。此外，本案薄型散熱片4中所提供的熱擴散輻射層42可由一樹脂材料421、一碳複合材料422及導熱性填充粉體423所組成，其中碳複合材料為鑽石顆粒、人造石墨顆粒、碳黑顆粒、碳纖維顆粒、石墨烯片、奈米碳管或其群組，而導熱性填充粉體423其為金屬粒子、氧化物粒子、氮化物粒子或其群組，因而熱擴散輻射層可具有導熱及熱輻射的能力。藉此，能夠有效並快速地將晶片單元2所產生的熱移除至外界環境中，達到快速散熱之功效。

以上所述僅為本創作的較佳可行實施例，非因此侷限本創作 的專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的保護範圍內。

P’‧‧‧散熱組件

1‧‧‧承載板

2‧‧‧晶片單元

21‧‧‧上表面

22‧‧‧下表面

3‧‧‧板材

31‧‧‧上表面

32‧‧‧下表面

4‧‧‧薄型散熱片

5‧‧‧黏著層

6‧‧‧導熱介質層

7‧‧‧固定件

H‧‧‧散熱區域

F‧‧‧固定區域

Claims (11)

1. 一種散熱組件，其用以散逸一設置於一承載板上的晶片單元所發出的熱，所述散熱組件包括：一板材，所述板材設置於所述承載板上，且所述板材位於所述晶片單元的上方，其中所述板材具有一散熱區域；以及一薄型散熱片，所述薄型散熱片設置於所述板材上，且所述薄型散熱片設置於所述散熱區域上；其中，所述晶片單元所發出的熱依序通過所述板材及所述薄型散熱片而散逸。
2. 如請求項1所述之散熱組件，還進一步包括：一黏著層，所述黏著層設置於所述板材與所述薄型散熱片之間。
3. 如請求項1所述之散熱組件，還進一步包括：一導熱介質層，所述導熱介質層設置於所述晶片單元與所述板材之間。
4. 如請求項1所述之散熱組件，其中所述薄型散熱片包括一基材及一熱擴散輻射層，所述熱擴散輻射層設置於所述基材上，所述基材設置於所述板材上。
5. 如請求項4所述之散熱組件，其中所述基材包括一第一基板及一第二基板，所述熱擴散輻射層設置於所述第一基板與所述第二基板之間。
6. 如請求項5所述之散熱組件，其中所述第一基板及所述第二基板兩者的其中之一開設有多數個呈均勻分布或非均勻分布的散熱孔。
7. 如請求項1所述之散熱組件，其中所述薄型散熱片包括一碳複合材料，其中所述碳複合材料為鑽石、人造石墨、石墨烯、奈米碳管、碳黑及碳纖維所組成群組中的其中一種。
8. 如請求項1所述之散熱組件，還進一步包括：一固定件，所述板材包括一固定區域，所述固定區域位於所述散熱區域的側 邊，其中所述固定件設置於所述固定區域，所述承載板及所述板材通過所述固定件彼此結合。
9. 如請求項8所述之散熱組件，還進一步包括：一彈性元件，所述彈性元件設置於所述板材上，且所述固定件穿過所述彈性元件。
10. 如請求項1所述之散熱組件，其中所述板材上開設有多數個呈均勻分布或非均勻分布的貫穿孔洞。
11. 一種散熱組件，其用以散逸一設置於一承載板上的晶片單元所發出的熱，所述散熱組件包括：一板材，所述板材設置於所述承載板上，且所述板材位於所述晶片單元的上方，其中所述板材具有一散熱區域；以及一薄型散熱片，所述薄型散熱片設置於所述板材上，且所述薄型散熱片設置於所述散熱區域上；其中，所述晶片單元所發出的熱依序通過所述薄型散熱片及所述板材而散逸。