CN104039112A - 散热模块 - Google Patents

Abstract

一种散热模块包含至少一基板及一散热层。基板具有一第一表面及一第二表面。散热层设置于第二表面。其中，至少一发热元件电性连接于第一表面，且散热模块直立式地设置于一主板上。利用本发明可节省过程所需耗费的工时，提高自动化生产的效率，且可降低组装成本，并达到高散热效率的功效。

Description

散热模块

技术领域

本发明关于一种散热模块，特别关于一种具有可节省组装空间并提升散热效果的的散热模块。

背景技术

随着电子产业的发展，使得对电子元件的运作速度及效果的要求日益提升，然其衍生的散热问题亦愈加严重，进而影响到运行时的性能及稳定性，轻则造成电子装置效能变差，重则导致电子装置的烧毁。为使电子装置能够正常运作，一般会于发热电子元件上加装散热器，通过经由散热器将热能导出。

而近年来由于技术的进步，电子装置的体积逐渐缩小以便于携带，其所包含的微电子元件由于面积不断地缩小，单位面积所累积的热量亦相对增加，因此需要散热效率较佳的散热装置；另一方面，由于微电子元件的体积较小，无法设置大型且强度较高的散热装置，另外，散热装置亦会占据电子装置的空间。

目前应用于电子装置的散热器，主要是于主机板或电路板上的功率元件加装散热片做为散热装置，以进行散热动作。然而将散热装置分别设置于具有复杂功率元件的主机板或是具有复杂线路的电路板，在过程上不仅耗时，且其散热效果有限，尤其在元件数目较多或较为复杂的装置中，若需同时考量设置空间以及散热效果，在散热装置的设计及整体设置上会较为复杂，势必会增加整体过程上的时间与成本。另一方面，现有的发热元件与散热装置的连接方式多以螺锁为主，然此连接方式会增加过程及作业时间，且其包含的元件的数量多，会有不易自动化的问题存在。

因此，如何提供一种可通过简易设计及设置方式，即可达到节省工时及组装成本，并有效提升散热速度的散热模块，以增加散热效率，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可通过简易设计及设置方式，即可达到节省工时及组装成本，并有效提升散热速度的散热模块，以增加散热效率。

为达上述目的，依据本发明的一种散热模块包括至少一基板及一散热层。基板具有一第一表面及一第二表面。散热层设置于第二表面。其中，至少一发热元件电性连接于第一表面，且散热模块直立式地设置于一主板上。

在一实施例中，散热模块还包括至少一导线。导线设置于第一表面或第二表面。

在一实施例中，基板具有至少一接脚，基板通过接脚插设于主板上。

在一实施例中，导线电性连接发热元件与接脚。

在一实施例中，基板为一铝基板。

在一实施例中，基板更具有至少一铜箔层。

在一实施例中，散热层具有至少一脚部，散热层通过接脚插设于主板上。

在一实施例中，散热层为一金属材。

在一实施例中，金属材包括铜、铝、镍、金、银或其合金。

在一实施例中，基板与散热层的连接方式包括卡固、螺锁或铆钉铆接，还包含表面粘着技术(Surface Mount Technology,SMT)。

在一实施例中，发热元件是一表面粘着电子元件。

在一实施例中，散热层具有多个鳍片。

在一实施例中，散热模块还包括一导热绝缘层。导热绝缘层设置于基板与散热层的间。

在一实施例中，导热绝缘层包括二氧化铝、氧化铍、碳化硅、氮化硅或氮化硼。

承上所述，本发明所提供的一种散热模块，是将电子元件，如：主机板上的发热晶体或其周围的控制单元设置于铝制电路板上，以将原本设置于主机板上的元件移到铝制电路板上，可增加主机板上布局空间。更重要的是，通过将散热金属层连接于电路板，整体散热装置的设置无须占用到主机板过多的空间，空间利用率可大幅提升，另外，本发明并通过于散热金属层上设置接脚，使其可直接卡固于主机板上，具有稳固散热装置的功效。更重要地，通过主机板与散热金属层的连接，可提升热能逸散的面积，以提供更佳的散热效果。

另外，本发明更可搭配一绝缘导热材料的设置，增加电路板上元件与线路的设置空间，也即，通过本发明的散热模块可适用于单面布线或双面布线的电路板，进而增加其应用范围，并提升散热效率。且相较于现有技术，本发明的散热模块设计可使运用其的电子装置中提供更多的元件设置空间，并且通过本发明的布置方式，可有效提升电子装置散热的速度。

附图说明

图1A为本发明较佳实施例的一种散热模块的分解示意图。

图1B为图1A的一种散热模块的组合示意图。

图2为本发明较佳实施例的另一种散热模块具有不同形态的分解示意图。

图3为本发明较佳实施例的又一种散热模块具有不同形态的分解示意图。

图4为本发明较佳实施例的又一种散热模块具有不同形态的散热层的分解示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3、4：散热模块

11、21、31、41：基板

111、311、321：第一表面

112、212、312、、422：第二表面

113、213：导线

114、314：接脚

12、22、32、42：散热层

123、223：脚部

23：导热绝缘层

E：发热元件

F：散热鳍片

T：铆钉

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种散热模块，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1A为本发明较佳实施例的一种散热模块的分解示意图，图1B为图1A的一种散热模块的组合示意图。请同时参考图1A及图1B所示，散热模块1包括至少一基板11及一散热层12，其中，散热模块1直立式的设置于一主板（图未示）上。详细而言，散热模块1通过引脚插入（pin through hole,PTH）或表面粘着技术（surface mount technology,SMT）设置于主板上，此处所称的“主板”可为一主机板，本发明于此不限。但是上述的连接方式为本发明所技术领域中具有通常知识者所能理解者，于此不再赘述。以下将先针对散热模块1的各结构特征逐一说明。

基板11为一铝基板，且至少一发热元件E电性连接于基板11，然而本实施例以共四个发热元件E表示，但此非加以限制。其中，基板11具有一第一表面111及一第二表面112，发热元件E通过表面粘着技术而设置于基板11的第一表面111。其中，发热元件E可为有源元件发热晶体或其周围控制元件，然此非加以限制，但是此处所指的发热元件E为电子装置中会散逸出热能的元件，通过表面粘着技术将发热元件E设置于基板11具有减少元件数目及节省过程，并利于自动化的优势。

于本实施例中，基板11为一印刷电路板（Printed Circuit Board），其上布有铜箔层以供蚀刻而形成导线114的线路图案使用，然此非加以限制，于实际应用中，本发明的基板亦可为模块板（module board）或封装基板（packagesubstrate），本发明于此不限。详细而言，于基板11上的第一表面111及第二表面112涂布铜箔层后，可进一步进行蚀刻形成线路图案，供设置于基板11上发热元件E通过导线电性连接，然于本实施例中，仅于基板11的第一表面111设置有发热元件E，因此铜箔层的布线图案至少以第一表面111为主，也即，导线114仅设置于基板11的第一表面111，于其他实施例中，发热元件的布设位置及基板上布线的位置可为双面皆有，本发明于此不限。

散热层12为一金属材，详细而言，散热层12的材料为一铝金属，然此材质非限制性者，其他金属材料，特别指具有高导热性的金属材，如铜、铝、镍、金、银或其合金亦可使用。

于本实施例中，散热层12为一大致上呈长方形板状的铝金属板，其设置于基板11的第二表面112，也即散热层12与上述的发热元件E相对设置于基板11的二表面。其中，散热层12通过铆钉T与基板11连接，然此连接方式并非加以限制，其他如卡固或螺锁的方式亦可使用，本发明于此不限。

基板11具有一接脚113，接脚113加以将基板11固定于主板上。详细而言，于基板11上先制作多个接脚113，并在对应的主板上制作多个定位贯孔，即可对应地贯穿并固定。当然，后续可进一步以锡膏(solder paste)接合基板11与主板。于本实施例中，基板11的接脚113通过导线114电性连接发热元件E，另外，接脚113布设有线路，其通过与主板的接合，使基板11及其上的发热元件E与主板达到电性连接。而散热层12同样具有一用于将散热层12固设于主板的脚部123，同样地，在对应用于设置散热层12的主板位置上具有多个定位贯孔，加以接受散热层12的脚部123。通过基板11及散热层12之间的结合，并以其各自的接脚113及脚部123与主板结合，具有加强散热模块1于主板上的稳定性。

散热层12为一尺寸及形状略为接近基板11的铝金属板。于本实施例中，由于基板11的接脚113同时兼具有固定及导线连接的功能，因此在基板11尺寸于接脚113处会略为大于散热层12，而基板11的整体体积亦会略为大于散热层12，然本发明在此不限。

另一方面，通过于散热层12及基板11上分别设置脚部123及接脚113，可使散热层12及基板11分别具有独立固定于主板上的功能，因此具有可因应不同电子装置中所需的放热元件配置，而选择不同尺寸形状的基板以及散热板进行搭配，也即，本发明的散热模块具有可调整式的元件，有利于节省组装成本及过程。

详细而言，通过上述的元件设置，基板11可同时兼具承载发热元件E以及将发热元件E的热能导出的功能。接着，通过散热层12与基板11连接，基板11可进一步将热能传递至散热层12，特别需说明地是，于本实施例中，由于基板11与散热层12为二尺寸形状略为相近的结构，其大略为长方形板状的构造，因此，相较于设置于电路板上的微小发热元件E，基板11及发热层12具有较大的面积，并具有可将发热元件E散逸的热能均匀分散的功效。

图2为本发明较佳实施例的另一种散热模块具有不同形态的分解示意图，图，请参考图2所示，于本实施例中，散热模块2具有前述实施例的结构与特征，但是还包括一导热绝缘层23。导热绝缘层23设置于基板21与散热层22之间。其中，导热绝缘层23的材料为二氧化铝，通过上述增加导热绝缘层23的实施方式，基板21与导热绝缘层23接触的第二表面212亦可设置发热元件E或布线，进而增加整体于散热模块2上设置的发热元件E数目，并且，由于选用的导热绝缘层23除了具有绝缘的作用，另外其具有高导热性，因此，亦有助于提升对发热元件E的散热效能。然导热绝缘层23的材料并非加以限制，导热绝缘层23的材料亦可为其他高热传导材料，例如但不限于氧化铍、碳化硅、氮化硅或氮化硼所制成的导热绝缘材料亦可使用，本发明于此不限。

另外，特别需注意的是，当散热模块2的基板双面皆设置有发热元件E时，导热绝缘层23的尺寸必须与基板21相同以达到完整的导热及绝缘效果。

图3为本发明较佳实施例的又一种散热模块具有不同形态的分解示意图，请参考图3所示，于本实施例中，散热模块3具有前述实施例的散热模块1的结构与特征，但是至少其散热层32的第一表面321更进行一绝缘处理，于本实施例中，散热层32的第一表面321以陶瓷材料包覆，具有高散热性以及绝缘性质，因此如前述实施例的散热模块2，基板31的第一表面311及第二表面312皆可设置发热元件或是布设导线314，于过程上具有简化元件，并提升散热效果的功效，更佳的，具有减少散热模块所占的体积，具有可轻薄运用的优势，尤其陶瓷材料具有与半导体接近的热膨胀系数与高耐热能力，于实际应用上能够有效地解决热歪斜及高温过程问题。特别需说明地是，于本实施例中，绝缘处理的方式及材料并非加以限制，其他具有可涂布于散热层并且使其达到绝缘及散热的功效的方式亦可使用，本发明于此不限。

图4为本发明较佳实施例的又一种散热模块具有不同形态的散热层的分解示意图，请参考图4所示，于本实施例中，散热模块4具有前述实施例的散热模块1大致相同的结构与特征，但是在本实施例中，散热层42更具有多个散热鳍片F的结构，其具有更佳的散热效果。散热鳍片F相对基板41设置于散热层42的第二表面422，其中，散热鳍片F为水平间隔分布设置于散热层42，然散热鳍片F的数目、尺寸及排列非加以限制，散热鳍片F亦可为斜向间隔分布或垂直间隔分布等方式形成，视配合的电子装置的构造、其他散热元件的布设方式及整体散热需求而设计。于本实施例中，散热鳍片F通过与散热层42一体成形的方式形成，然于其他实施例中，散热鳍片F亦可通过嵌合、卡合、卡固及粘着等方式设置于散热层42，本发明于此不限制。

特别需说明地是，本发明的散热模块可还包括其他散热元件，如风扇的设置，以增强其整体散热效果，然在实际运用上，视配合的电子装置构造、其他散热元件的布设方式及整体散热需求而设计。

综上所述，本发明所提供的一种散热模块，是将电子元件，如：主机板上的发热晶体或其周围的控制单元设置于铝制电路板上，以将原本设置于主机板上的元件移到铝制电路板上，可增加主机板上布局空间。更重要的是，通过将散热板连接于电路板，整体散热装置的设置无需占用到主机板过多的空间，空间利用率可大幅提升，另外，本发明并通过于散热金属层上设置接脚，使其可直接卡固于主机板上，具有稳固散热装置的功效。更重要地，通过主机板与散热金属的连接，可提升热能逸散的面积，以提供更佳的散热效果。

另外，本发明更可搭配一绝缘导热材料的设置，增加电路板上元件与线路的设置空间，也即，通过本发明的散热模块可适用于单面布线或双面布线的电路板，进而增加其应用范围，并提升散热效率。且相较于现有技术，本发明的散热模块设计可使运用其的电子装置中提供更多的元件设置空间，并且通过本发明的布置方式，可有效提升电子装置散热的速度。

以上所述仅为举例性，而非用以限制。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。

Claims (14)

1.一种散热模块，其特征在于，包括：

至少一基板，具有一第一表面及一第二表面；

一散热层，设置于该第二表面；

其中，至少一发热元件电性连接于该第一表面，且该散热模块直立式地设置于一主板上。

2.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，还包括：

至少一导线，设置于该第一表面或该第二表面。

3.如权利要求2所述的散热模块，其特征在于，该基板具有至少一接脚，该基板通过该接脚插设于该主板上。

4.如权利要求3所述的散热模块，其特征在于，该导线电性连接该发热元件与该接脚。

5.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该基板为一铝基板。

6.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该基板还具有至少一铜箔层。

7.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热层具有至少一脚部，该散热层通过该接脚插设于该主板上。

8.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热层为一金属板。

9.如权利要求8所述的散热模块，其特征在于，该金属板包括铜、铝、镍、金、银或其合金板。

10.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该基板与该散热层的连接方式包括卡固、螺锁、铆钉铆接或表面粘着技术。

11.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该发热元件是一表面粘着电子元件。

12.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，该散热层具有多个鳍片。

13.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于，还包括：

一导热绝缘层，设置于该基板与该散热层之间。

14.如权利要求13所述的散热模块，其特征在于，该导热绝缘层包括二氧化铝、氧化铍、碳化硅、氮化硅或氮化硼。