TWI342485B - Structure and method for efficient thermal dissipation in an electronic assembly - Google Patents
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Description
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PATENT
Attorney Docket No.: NVDA/P003906 * 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一電子結構組合，更明確地說，本發明係提 供電子結構組合一有效進行散熱之結構與方法。 【相關技術】 除非另外指明，本節中所述並非本申請案申請專利範圍之 先前技術，亦非承認本節中所述爲先前技術。 隨著半導體技術的日新月異，電腦系統無可避免地需要裝 * 置有更大功率消耗的積體電路晶片。現今某些電腦系統包含 有中央處理單元負責整個電腦系統的主要運作，以及至少一 圖像處理器專門用來處理圖像資料以提供圖像的顯示。因著 中央處理單元以及圖像處理器提供越來越強大的信號處理 能力，越來越多同時被產出的熱量需要被發散。 請參閱第一圖。第一圖爲一習知主機板結構組合100的簡 ' 單側視圖。此主機板結構組合100係以標準的進步延伸科技 (Advanced Technology Extended，ATX)形式建置，包含有 —主機板102 ' —中央處理單元104以及一繪圖卡110包含有 籲 一圖像1 12/0001/GCN處理器112。用來分散中央處理器104 所產生的熱量，一風扇模組1 06被置放於中央處理單元104之 上。按照上述ATX標準，圖像處理器112必須被置放在相對 於中央處理單元104所置放位置的另一側，使得圖像處理器 ' Π2本身的散熱變成一個需要被妥善解決的問題。舉例來 說，由風扇模組106所產生的空氣流A無係法直接用以分散圖 像處理器112所產生的熱量。如果再有額外連接於主機板102 的電子結構組合108設置在圖像處理單元Π2之前方，繪圖卡 110所產生的廢熱可能因此而只在圖像處理單元112附近循 環，使得圖像處理單元112有過熱的問題產生。 -6-
PATENT
Attorney Docket No.: NVDA/P003906 爲了解決上述問題，第一圖所示的習知技術係另外將圖像 處理器112與一散熱器114連接。散熱器114包含有一延伸部 Π6扭曲超過繪圖卡110的外端以用來接收冷卻空氣流A。這 樣的作法是希望把圖像處理器112所產生的廢熱藉由暴露在 空氣流A路徑上的散熱器114的延伸部116散發。然而因爲由 圖像處理器112到延伸部116的熱散發路徑L過於長，故大部 分的廢熱通常還散發到散熱器114的前端，散熱器114的延伸 部116僅能提供不甚好的散熱效能。如果再加上有另一電子 結構組合108的存在時，散熱器114所分散的廢熱將仍被阻擋 在繪圖卡110的同一側以及圖像處理器112的周圍。 因此，目前技術之訴求爲能提供一種有效地分散電子結構 組合中之廢熱並解決上述問題之結構及方法。 【發明內容】 本申請案係提供一種用來使一電子結構組合能有效散熱 的結構與方法。本發明的一實施例爲一散熱結構，其包含具 有一第一表面與一第二表面之至少一散熱器。第一平面包含 有一第一區域用以與一電子元件的表面接合，以及鄰近第一 區域之一或複數第二區域，該第二區域包含至少一散熱元件 以用來移除電子元件所產生的廢熱。 本發明的另一實施例係揭露一電子結構組合。此電子結構 組合包含有一印刷電路板，一電子元件設置在印刷電路板之 第一側，以及一散熱結構，印刷電路板包含至少一開口，散 熱結構包含至少一散熱器，且散熱器包含一第一表面與一第 二表面。其中第一表面係包含一第一區域能與電子元件的一 表面相接合，以及設有至少一散熱元件之一或複數第二區 域，該散熱元件爲透過該印刷電路板之一第二側上的開口暴 露於外。 1342485
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Attorney Docket No.: NVDA/P003906 本發明的另一實施例中係揭露一種製成易散熱之一電子 結構組合的方法。此製成方法包含：在一印刷電路板上形成 至少一開口，設置一電子元件於印刷電路板之一第一側，以 及連結一散熱器於電子元件上。其中散熱器包含有至少一散 熱元件，其係透過印刷電路板之一第二側上的開口暴露於 外。 本發明的至少一優點在於所提供的結構與方法係可以將 電子結構組合所產生之廢熱以成本效益並很有效地由電子 結構組合之兩側分散。 【實施方式】 本發明之上述特徵可以更詳細如上所簡述之方式被了 解，並參照所附圖式所表示之實施例，然而，所附圖式僅表 示本發明之代表實施例，不應視爲對本發明之限制，因本發 明仍包含其他相同有效之實施例。 第二圖A爲使用本發明至少一態樣的主機板結構組合200 之簡單示意圖。主機板結構組合200包含有一主機板202、一 中央處理單元204以及一電子結構組合（如一繪圖卡210)設 置在主機板202上。中央處理單元204執行儲存於系統記憶體 (未顯示）中的程式指令，依儲存在系統記憶體中的資料運 作，並與繪圖卡210聯繫。爲了使中央處理單元204降溫，置 放在中央處理單元204上的風扇模組206係與主機板202透過 接合螺絲208穩固接合。 繪圖卡210係透過連接埠212 (如加速圖像埠AGP)與主機 板202連接。該連接璋亦連接繪圖卡210與中央處理單元 204。繪圖卡2 I 0包含有一印刷電路板2 1 4以及一圖像處理器 216設置在印刷電路板214相對於風扇模組206設置側的另一 側。圖像處理器216可包含有一或複數積體電路晶片，圖像 1342485
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Attorney Docket No.: NVDA/P003906 處理器21 6接收來自於中央處理單元204的指令並處理這些 指令以將圖像資料繪成儲存於繪圖卡210記憶體（未顯示） 中的影像。爲了分散圖像處理器216所產生的廢熱，散熱器 220係被置放在圖像處理器216之上。散熱器220可以同樣透 過接合元件（未顯示）與印刷電路板214穩固連接。 爲更了解散熱器220於繪圖卡210的設置，第二圖B爲第二 圖A主機板結構組合200的側視圖。爲了分散圖像處理器216 所產生的廢熱，散熱器220包含複數個鰭片222實質地暴露在 印刷電路板214的第一側218上，以及複數個散熱元件224穿 過印刷電路板2 14的開口以被暴露在印刷電路板214的另一 側226上。雖然圖中每個散熱元件224係爲柱狀結構，本發明 關於散熱元件的形狀並無限定。圖像處理器216所生成的廢 熱可以經由位在印刷電路板21 4的第一側21 8的鰭片222分 散。此外，散熱器220的散熱路徑I亦通過每…個散熱元件 224，散熱元件224則暴露在印刷電路板2】4另一側226到風扇 模組206所產生的冷卻空氣流B。因散熱元件224被安排在鄰 近於圖像處理器216的區域，經由這些散熱元件224的散熱路 徑I可以被縮短到足以在印刷電路板2 14的另一側2 2 6提供有 效的散熱。 請同時參閱第二圖B與第二圖C，第二圖C爲本發明一實施 例之散熱器220之簡單示意圖。熱器220包含一基體227，其 包含一第一表面228有鰭片222從上突出，以及一相對於第一 表面228的第二表面230。在第二表面230上有散熱元件224的 設置。散熱器220可爲一體成型，且所使用的材料可包含如 銅、鋁、石墨組成物或其類似具良好熱導性的材料。複數個 散熱元件224係被分爲複數間隔群組232，其設置在第二表面 230上鄰近於圖像處理器216的設置區域234。雖然第二圖C 的每一散熱元件224群組232係以陣列方式設置，然而其他不 1342485
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Attorney Docket No.: NVDA/P003906 同的設置型態亦能爲散熱元件群組所用。每一散熱元件群組 232與圖像處理器的設置區域234間的距離可以小於已組合 之圖像處理器216到印刷電路板214的外部邊緣的距離。藉 此，從圖像處理器216到散熱元件224的散熱路徑I可以有效 地被縮短。 第二圖D係用來說明印刷電路板2 I 4如何能依據本發明一 實施例接受散熱元件224之群組232之設置的簡單示意圖。爲 了暴露散熱元件224在印刷電路板214的相對側226上，對應 的開口 242群組240可先被貫通印刷電路板2 14以來讓每一散 熱兀件224群組232得以穿過每一開口 242的方式設置。 第二圖E係用來說明如何能依據本發明另一實施例將散熱 元件224暴露於印刷電路板2〗4之相對側226上之簡單示意 圖。其不同於將每一個散熱元件224穿過每一開口的實施 例，反而係利用印刷電路板214上所切割之大面積窗口 244容 納並暴露整個散熱元件224群組232。 第三圖係繪示依本發明另一實施例爲包含散熱器的繪圖 卡3 1 0之部分側視圖。如上述之實施例所示，繪圖卡3 1 0包含 有印刷電路板314，其第一側318設有圖像處理器316以及與 圖像處理器316連接之一散熱器320。散熱器320係包含暴露 在第一側3 18的鰭片322，以及透過印刷電路板314之大面積 窗口 326暴露在印刷電路板3 14相對於第一側3 18的第二側 327上之散熱元件324。爲了達到增加散熱效率的目的，另一 散熱器340可以連接設置在印刷電路板3 1 4的第二側327的散 熱器320。更精確地說，此新增的散熱器340包含有散熱元件 344經由一導熱連結材質連接散熱器320的散熱元件324。上 述之導熱連結材質可以是以膠狀物或是黏貼物的方式實 施。散熱器340可以包含複數個鰭片342，其藉對流將廢熱傳 導到鄰近環境空氣。爲了縮短兩個散熱器320、340的散熱路 -10- 1342485
PATENT
Attorney Docket No.: NVDA/P003906 徑，散熱元件324、344可以由較短的長度設計成形。 第四圖爲依照本發明一實施例製造電子結構組合方法的 流程圖。請合併參閱第二圖A至E，在起始步驟402中，至少 一開口會穿透形成於印刷電路板214。如前所述，本發明可 以選擇讓每個散熱元件都有對應的開口 242或是藉由一個大 面積窗口 244讓所有散熱元件群組都能因此而暴露於印刷電 路板214的另一側。步驟404是把電子元件（如圖像處理器 216)設置到印刷電路板214的第一側218上鄰近開口形成的 區域。步驟406則是把散熱器220設置在圖像處理器2〗6上， 而散熱器220的散熱元件224則爲穿過印刷電路板214的開 口，以暴露在印刷電路板214的另一側226上。此外，第二散 熱器340可以設置在另一側226上（如第三圖所示）。步驟408 則是把一個完整的電子結構組合210設置到主機板202上，並 使得散熱元件224可接受主機板202上的風扇模組206所產生 的空氣流B。 相對於習知技術，本發明所揭露的結構與方法可以較經濟 較有效率的方式達成在電子結構組合兩側都能有效散熱的 目的。 上述說明以多種實施例及實施方式表示本發明不同態樣 如何實行，上述之實施例、實施方式、符號及圖式不應被視 爲惟一之實施方式，應視爲例示如後附申請專利範圍定義之 本發明的彈性及優點。 -11 - 1342485
PATENT
Attorney Docket No.: NVDA/P003906 【圖式簡單說明】 第一圖爲習知技術設置一電子元件在一主機板結構組 合上的簡單示意圖。 第二圖A爲使用本發明一態樣的主機板結構組合的簡 單示意圖。 第二圖B爲第二圖A主機板結構組合的側視圖。 第二圖C爲本發明一實施例散熱器的簡單示意圖。 第二圖D爲繪示依本發明一實施例將具有散熱元件的 散熱器設置於一電子結構組合上的簡單示意圖。 第二圖E爲繪示依本發明另一實施例將具有散熱元件 的散熱器設置於一電子結構組合上的簡單示意圖。 第三圖爲本發明另一實施例包含有一散熱器的電子結 構組合的簡單示意圖。 第四圖爲根據本發明一實施例製造一電子結構組合的 流程圖。 【主要元件符號說明】 100 ' 200 主機板結構組合 102 、 202 主機板 104 ' 204 中央虜理單元 106 、 206 風扇模組 108 電子結構組合 110' 210 ' 310 繪圖卡 112 ' 216 ' 316 圖像處理器 114 ' 220 ' 320 、 340 散熱器 116 延伸部 208 接合螺絲 12-
PATENT
Attorney Docket No.: NVDA/P003906 212 連接埠 214 ' 314 印刷電路板 218、 • 318 第一側 222 > 322 ' 342 鰭片 224 > 324 散熱元件 226、 327 第二側 227 基體 228 第一表面 230 第二表面 232 散熱元件群組 234 圖像處理器設置區域 240 開口群組 242 開口 244 、 326 大面積窗口 1342485 步驟402 :形成穿透印刷電路板之開口 步驟404:把電子元件設置到印刷電路板上 步驟406:置放具散熱元件之散熱器，散熱元件則暴露於 開口 步驟408 :把一電子結構組合設置到主機板上 _ -13 -
Claims (1)
1342485
十、申請專利範圍： 1. 一種散熱結構，其包含：至少一散熱器，該散熱器包含 一第一表面與一第二表面，其中該第一表面包含一第一 區域以及至少一第二區域，該第一區域用以與一電子元 件的第一表面相接合，該電子元件設置於一印刷電路板 的第一側，該第二區域鄰近於該第一區域並提供至少一 散熱元件，該散熱元件被設置以利於移除該電子元件之 熱量，且該散熱元件透過該印刷電路板的一開口暴露於 該印刷電路板的第二側，其中，該散熱器和該印刷電路 板實質包覆該電子元件。 2. 如申請專利範圍第1項之散熱結構，其中該散熱元件包 含一柱狀突出結構。 3. 如申請專利範圍第1項之散熱結構，其中該第二表面包 含複數個突出鰭片。 4. 如申請專利範圍第1項之散熱結構，其中該電子元件係 包含一積體電路晶片。 5. 如申請專利範圍第1項之散熱結構，其中每一該第二區 域包含一陣列之散熱元件。 6. 如申請專利範圍第1項之散熱結構，更包含另一散熱器 與該散熱元件相連結。 7. —種電子結構組合，其包含： 一印刷電路板，其包含至少一開口； 一電子元件設置於該印刷電路板之第一側；以及 一散熱結構，其包含至少一散熱器且該散熱器包含一 第一表面與一第二表面； 其中該第一表面包含一第一區域及至少一第二區 域，該第一區域與該電子元件的一表面相接合，該第二 區域設有至少一散熱元件且該散熱元件透過該開口且 暴露於該印刷電路板之一第二側上，其中，該散熱器和 1342485 ' ' 1 /1
其中該散熱元 該印刷電路板實質包覆該電子元件。 8. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合 件係穿過該開口。 其中該散熱元 9. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合 件包含一柱狀突出結構。 10. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合，其中該第二表 面包含複數個突出鰭片。 11. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合，其中該電子元 件包含一積體電路晶片。 12. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合，其中每一該第 二區域包含一陣列散熱元件。 13. 如申請專利範圍第7項之電子結構組合，其中該散熱結 構更包含另一散熱器設置於該印刷電路板之該第二側。 14. 如申請專利範圍第13項之電子結構組，其中設置於該印 刷電路板第二側之該另一散熱器係與該散熱元件連接。 15. —種主機板結構，其包含： 一電子結構組合，其中該電子結構組合包括： 一印刷電路板，其包含至少一開口； 一電子元件設置於該印刷電路板之第一側；以及 一散熱結構，其包含至少一散熱器且該散熱器包含一 第一表面與一第二表面； 其中該第一表面包含一第一區域及至少一第二區 域，該第一區域與該電子元件的一表面相接合，該第二 區域設有至少一散熱元件且該散熱元件透過該開口且 暴露於該印刷電路板之一第二側上，其中，該散熱器和 該印刷電路板實質包覆該電子元件；以及 一風扇模組用來產生一冷卻風至該散熱元件。 16. —種製造一電子結構組合之方法，其包含： 形成至少一開口穿過一印刷電路板； -2 - 100年3月8日修正替換本 設置一電子元件於該印刷電路板之一第一側：以及 連結一散熱器至該電子元件，其中該散熱器包含至少 一散熱元件，其透過該開口暴露於該印刷電路板之一第 二側上，且該散熱器和該印刷電路板實質包覆該電子元 件。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中連結該散熱器至該 電子元件之步驟係包含把該散熱元件穿過該開口。 18. 如申請專利範圍第16項之方法，另外包含設置該印刷電 路板於具有一風扇模組的一主機板上，其中該散熱元件 設置於能接收到該風扇模組所產生的冷卻風的方向。 19. 如申請專利範圍第16項之方法，另外包含設置另一散熱 器於該印刷電路板之一第二側。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中設置該另一散熱器 於該印刷電路板之該第二側之步驟係包含把位於該第 二側之該散熱器與該散熱元件連接。
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