用於電子設備的散熱裝置和散熱方法

2023-09-18 06:45:45

專利名稱：用於電子設備的散熱裝置和散熱方法
技術領域：
本發明涉及電子設備、例如數位電視廣播接收機等，更具體地，本發明涉及用於使發熱電路元件散熱的散熱裝置和散熱方法。
背景技術：
眾所周知，近年來，電視廣播的數位化得到了推廣。例如，在日本，除了衛星數字廣播，諸如BS(廣播衛星)數字廣播、110℃S(通信衛星)數字廣播等以外，開始了地面數字廣播。
在用於接收這些數位電視廣播的數字廣播接收機中，特別是由於要求高速處理數字視頻數據，例如LSI(大規模集成電路)等執行高速處理的電路元件產生熱量。因此，採取散熱措施是非常關鍵的。
日本專利申請公開出版物第9-64582號披露了一種裝置，在屏蔽殼平行於電路板表面的屏蔽殼的平面中形成孔，將金屬分離片(distinct piece)附著至孔的外圍邊緣部分，以與裝配在電路板上的發熱元件形成接觸。這樣，以通過平行於屏蔽殼的平面從金屬分離片凸出的一對凸起沿厚度方向夾住孔的外圍邊緣部分的方式，使金屬分離片附著至屏蔽殼。
美國專利第5060114號披露了一種裝置，使發熱元件通過柔性膠狀墊片與散熱器形成接觸，該散熱器還用作屏蔽殼。這樣，通過該散熱器本身產生的彈力，使散熱器和發熱元件形成壓力接觸。日本專利申請公開出版物第2002-359330號和美國專利第5384940號披露了一種裝置，通過片簧或卷簧使散熱件和發熱元件形成壓力接觸。

發明內容
鑑於上述情況，已經作出的本發明的一個目的在於提供用於電子設備的散熱裝置和散熱方法，通過其使用簡單的配置就可以獲得充分的散熱效果，並且適於實際應用。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於電子設備的散熱裝置，包括電路板，其上裝配有形成近似平板形狀的電路元件；導熱片，附著至與電路元件的與電路元件面對電路板的表面相反的表面；散熱器，與所述導熱片接觸；以及屏蔽殼，其覆蓋包括所述電路元件的電路板的表面，並且屏蔽殼具有在其上形成的加壓部，當屏蔽殼覆蓋電路板的表面時，加壓部使散熱器壓嚮導熱片，使散熱器以預定壓力與導熱片(33)形成緊密接觸。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於電子設備的散熱方法，包括以下步驟第一步驟，將導熱片附著至裝配在電路板上的近似平面形狀的電路元件與其面對電路板的表面相反的表面；第二步驟，使散熱器與導熱片形成接觸；以及第三步驟，當屏蔽殼覆蓋包括電路元件的電路板的表面時，通過在屏蔽殼上形成加壓部，使散熱器以預定壓力與導熱片形成緊密接觸。


圖1是示出本發明的一個實施例並且說明電視廣播接收機的視頻信號處理系統的框圖；圖2是示出其上設置有該實施例的視頻信號處理系統的電路板的分解透視圖；圖3和圖4是分別示出該實施例的散熱器和屏蔽殼的連接結構的側截面圖；圖5是示出該實施例中用作導熱片材料的柔性矽的負荷對壓縮率特性的曲線圖；圖6是示出該實施例中的屏蔽殼的一種修改的分解透視圖；圖7是示出該實施例中的屏蔽殼的另一種修改的分解透視圖；圖8是示出該實施例中的散熱器的一種修改的分解透視圖；圖9是示出本發明的另一個實施例並且說明散熱器和屏蔽殼的連接結構的側截面圖；以及圖10是示出本發明的又一個實施例並且說明散熱器和屏蔽殼的連接結構的側截面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細說明本發明的一個實施例。圖1示意性地示出實施例中說明的電視廣播接收機11的視頻信號處理系統。更具體地，將由用於接收數位電視廣播的天線12接收的數位電視廣播信號通過輸入端子13提供給調諧器單元14。
調諧器單元14從輸入到其的數位電視廣播信號中選擇並且解調期望頻道的信號。將從調諧器單元14輸出的信號提供給解碼器單元15，使其在那裡經受例如MPEG(活動圖片專家組)2解碼處理，然後將信號提供給選擇器16。
此外，將由用於接收模擬電視廣播的天線17接收的模擬電視廣播信號通過輸入端子18提供給調諧器單元19。調諧器19從輸入到其的模擬電視廣播信號中選擇並且解調期望頻道的信號。從調諧器單元19輸出的信號通過A/D(模擬/數字)轉換單元20被數位化後，被輸出至選擇器16。
此外，提供給用於模擬視頻信號的外部輸入端子21的模擬視頻信號被提供給A/D轉換單元22進行數位化後，被輸出至選擇器16。此外，提供給用於數字視頻信號的外部輸入端子23的數字視頻信號被原樣提供給選擇器16。
選擇器16選擇輸入到其的四種數字視頻信號中的一種，並將其提供給視頻信號處理單元24。視頻信號處理單元24對輸入到其的數字視頻信號進行預定信號處理，從而將其顯示在視頻顯示單元25上。視頻顯示單元25採用包括例如液晶顯示器、等離子體顯示器等的平板顯示器。
在電視廣播接收機11中，通過控制器26整體控制包括上述各種信號接收操作的各種操作。控制器26由包括CPU(中央處理器)的微處理器構成，並且響應於來自於包括遙控器(未示出)等的操作單元27的操作信息控制各個單元，從而反映該操作信息的操作內容。
在這種情況下，控制器26主要使用ROM(只讀存儲器)28，其中儲存有將由CPU執行的控制程序；RAM(隨機存取存儲器)29，用於向CPU提供暫存區；以及非易失性存儲器30，其中儲存有各種設置信息、控制信息等。
圖2示出了電路板31，其上設置有電視廣播接收機11的視頻信號處理系統。即，構成視頻信號處理系統的各種電路元件、電路圖案等都裝配在電路板31上。特別是對於裝配在電路板31上的各種電路元件中構成解碼器單元15的LSI 32，因為當LSI 32高速處理數字數據時會產生熱量，所以其需要散熱措施。
作為散熱措施，通過柔性導熱片33，使散熱器34與LSI 32的表面形成緊密接觸，該LSI的表面形成近似正方形平面形狀，與散熱器形成緊密接觸的表面與面對電路板31的表面相反。然後，各種電路元件通過屏蔽殼35與散熱器34一起覆蓋其上裝配有LSI 32的電路板31的表面而被電磁屏蔽。
圖3示出散熱器34和屏蔽殼35的結構。首先，散熱器34由形成近似正方形平面形狀的基板34a、相對於基板34a的表面垂直地沿同一方向從基板34a的相對端伸出的一對側板34b和34c、平行於基板34a分別從側板34b和34c的頂端向外延伸的散熱板34d和34e、以及多個(圖示實例中是兩個)平行於側板34b和34c從基板34a的預定位置凸出的散熱板34f和34g構成，並且這些部件通過擠壓模塑(extrusion molding)例如具有導熱性的金屬材料等彼此整體形成。然後，散熱器34被附著使得與其上形成有基板34a的散熱板34f和34g的表面相反的表面和導熱片33形成接觸。
此外，屏蔽殼35由形成近似正方形平面形狀的平板35a、四個相對於平板35a的表面垂直地沿同一方向分別從平板35a的四端延伸的四個側板35b、35c、35d、和35e、以及從平板35a朝散熱器34的基板34a凸出的多個(圖示實例中是兩個)加壓部(presserportion)35f和35g構成，並且這些部件通過擠壓模塑例如金屬材料等彼此整體形成。
要注意，形成近似正方形平面形狀的LSI 32被裝配在電路板31的一個表面上，使LSI 32的一個表面面對電路板31的一個表面。導熱片33被附著至LSI 32的另一表面，即，被附著至與其面對電路板31的表面相反的表面。
導熱片33被從外部施加的負荷擠壓。因此，當用tS表示在沒有負荷的情況下導熱片33的厚度，用tL表示LSI 32的厚度時，當不施加負荷時，從電路板31的前表面到導熱片33的上表面的高度h0用下面的等式表達h0＝tL+tS如圖4所示，屏蔽殼35通過被附著至電路板31使得由各側板35b、35c、35d、和35e形成的開口端與電路板31的表面形成接觸，來覆蓋裝配在電路板31上的各種電路元件。
將屏蔽殼35如此配置當將其如上所述附著至電路板31時，屏蔽殼35的加壓部35f和35g的頂端使散熱器34的基板34a以預定壓力壓嚮導熱片33。以此配置，通過使散熱器34的基板34a與導熱片33形成緊密接觸構成散熱結構。
在這種情況下，為了防止對LSI 32施加過量負荷，將加壓部35f和35g的尺寸設置為使得從電路板31的前表面到導熱片33的上表面的高度h1滿足下面的等式h1＝tL+(1-k)·tS＝h0-k·tS
其中，k表示當對導熱片33施加負荷時導熱片的壓縮率。
此時，將k·tS的值設置為大於機械尺寸公差。例如，當將機械尺寸公差設置為±0.3mm作為產品的設計精度時，就必須滿足k·tS≥0.3。
圖5示出在沒有負荷的情況下將厚度為1.5mm的柔性矽作為導熱片33材料的負荷和壓縮率之間的關係的實例。儘管，優選抑制壓縮率，以減小施加至LSI 32的負荷，但考慮到上述機械尺寸公差，預計將k設置為約30％到60％是合理的。
當這裡假定k設置為40％時，k·tS的值是1.5mm的40％，即0.6mm，這滿足了機械尺寸公差為0.3或更大的條件。更具體地，按該實例設計散熱器時，加壓部35f和35g的尺寸被設置為h0-h1＝0.6mm。
由於可以從圖5發現，當k設置為40％時，負荷是0.05MPa，施加到LSI 32的負荷也是0.05MPa。當負荷具有不破壞LSI 32本身的可靠性並且不破壞焊接至LSI 32的電路板31的可靠性的值時，可以附著散熱器34。
根據上述實施例，當將屏蔽殼35被附著至電路板31時，使散熱器通過屏蔽殼35的加壓部35f和35g以適當的壓力與導熱片33形成緊密接觸。從而，用於使散熱器34利用片簧、卷簧等與LSI 32形成壓力接觸的配置不是必須的，由此通過簡單的配置就可以充分獲得散熱效果。
此外，如圖6所示，可以在屏蔽殼35的平板35a對應於散熱器34的連接部的部分上形成切除部35h，並且剩餘一部分平板35a，加壓部35f和35g可以通過使平板35a的剩餘部分彎曲成L形而形成。通過此配置，由於散熱器34通過切除部35h暴露到外部，所以可加強散熱效果。
此外，當在不犧牲屏蔽效果的範圍內，屏蔽殼35的平板35a上形成多個隙孔35i時，可以進一步加強散熱效果。
此外，當如圖8所示在散熱器34的基板34a形成隙孔34h時，可以在屏蔽殼35附著至電路板31時通過切除部35h觀察隙孔34h中的導熱片33的膨脹來從視覺上確定散熱器34是否與導熱片33牢固地形成緊密接觸。
圖9示出了本發明的另一實施例。在圖9中，當通過相同的參考標號表示與圖4相同的部分進行說明時，在散熱器34的基板34a的預定位置形成限位塊(stopper)34i，以朝電路板31凸起。當屏蔽殼35的加壓部35f和35g的尺寸超出假定尺寸時，當將外部壓力施加至屏蔽殼35時等情況，限位塊34i與電路板31形成接觸，並且使電路板31的表面與散熱器34之間保持預定間距，從而不會將不必要的負荷施加給LSI 32。
將限位塊34i的頂端與電路板31之間的間距h2設置成滿足下面的等式h2＝(kMAX-k)·tS其中，kMAX表示關於導熱片33的壓縮率k的離差(dispersion)最大容許值。由於kMAX一般不超過1，所以將h2設置成滿足下面的等式h2＜(1-k)·tS
圖10示出了本發明的又一實施例。在圖10中，當通過相同參考標號表示與圖4相同的部分進行說明時，在散熱器的一對側板34b和34c上形成鎖孔34b1和34c1。此外，在屏蔽殼35的加壓部35f和35g上形成可以與形成在側板34b和34c上的鎖孔34b1和34c1接合的凸起35f1和35g1。
因此，通過將形成在屏蔽殼35的加壓部35f和35g上的凸起35f1和35g1與形成在散熱器34的側板34b和34c上的鎖孔34b1和34c1接合，可以使散熱器34與屏蔽殼35整體結合，從而可以加強裝配的可使用性。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。例如，一些部件可以從實施例的組件中刪除。而且，不同實施例的組件可以被適當地結合。
權利要求
1.一種用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於包括電路板(31)，其上裝配有形成近似平板形狀的電路元件(32)；導熱片(33)，附著至所述電路元件(32)的與所述電路元件面對所述電路板(31)的表面相反的表面；散熱器(34)，與所述導熱片(33)接觸；以及屏蔽殼(35)，其覆蓋包括所述電路元件(32)的所述電路板(31)的表面，並且所述屏蔽殼具有形成在其上的加壓部(35f、35g)，當所述屏蔽殼(35)覆蓋所述電路板(31)的表面時，所述加壓部使所述散熱器(34)壓向所述導熱片(33)，以使所述散熱器(34)以預定壓力與所述導熱片(33)形成緊密接觸。
2.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，所述屏蔽殼(35)具有平板(35a)，所述平板被形成為在所述屏蔽殼(34)覆蓋所述電路板(31)的表面時基本上平行於所述電路板(31)的表面，並且所述加壓部(35f、35g)在面對所述散熱器(34)的位置從所述平板(35a)凸起。
3.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，所述屏蔽殼(35)具有平板(35a)，當所述屏蔽殼(35)覆蓋所述電路板(31)的表面時，所述平板基本平行於所述電路板(31)的表面，並且通過使所述平板(35a)部分地彎曲，在所述屏蔽殼(35)上形成所述加壓部(35f、35g)。
4.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，所述屏蔽殼(35)具有平板(35a)，當所述屏蔽殼(35)覆蓋所述電路板(31)的表面時，所述平板基本平行於所述電路板(31)的表面，並且在所述平板(35a)上形成切除部(35h)，以使由所述加壓部(35f、35g)按壓的所述散熱器(34)暴露到外部。
5.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，在所述散熱器(34)與所述導熱片(33)接觸的部分上形成隙孔(34h)，使得可以通過所述隙孔觀察所述散熱器(34)與所述導熱片(33)的接觸狀態。
6.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，設置所述屏蔽殼(35)的所述加壓部(35f、35g)的尺寸，使得當所述屏蔽殼(35)覆蓋所述電路板(31)的表面時，所述電路板(31)的表面和與所述散熱器(34)形成接觸的所述導熱片(33)的表面之間的間距h1滿足下面的等式h1＝tL+(1-k)·tS其中，tS表示在沒有負荷的情況下所述導熱片(33)的厚度，tL表示所述電路元件的厚度tL，以及k表示當將負荷施加到所述導熱片(33)上時所述導熱片的壓縮率。
7.根據權利要求6所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，將k·tS的值設置為大於機械尺寸公差。
8.根據權利要求6所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，設置所述屏蔽殼(35)的所述加壓部(35f、35g)的尺寸，使得所述導熱片(33)的壓縮率k設置在30％到60％的範圍內。
9.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，所述散熱器(34)具有限位塊(34i)，所述限位塊用於通過與所述電路板(31)的表面形成接觸，來保持所述電路板(31)的表面與所述散熱器(34)之間的預定間距。
10.根據權利要求9所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，設置所述散熱器(34)的所述限位塊(34i)的尺寸，使得當所述屏蔽殼(35)覆蓋所述電路板(31)的表面時，所述電路板(31)的表面與所述限位塊(34i)之間的間距h2滿足下式h2＜(1-k)·tS其中，tS表示在沒有負荷的情況下所述導熱片(33)的厚度，以及k表示當將負荷施加到所述導熱片(33)上時所述導熱片的壓縮率。
11.根據權利要求1所述的用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於，所述散熱器(34)由所述屏蔽殼(35)支撐。
12.一種用於電子設備的散熱裝置，其特徵在於包括電路板(31)，形成為平板形狀；平板形狀的電路元件(32)，裝配在所述電路板(31)的一個表面上，以使所述平板形狀的電路元件(32)的一個表面面對所述電路板(31)的一個表面；導熱片(33)，其由柔性材料構成，並且附著至與所述電路元件(32)的與所述電路元件面對所述電路板(31)的表面相反的表面；散熱器(34)，由以下部件整體構成基板(34a)，與所述導熱片(33)接觸；側板(34b、34c)，相對於所述基板(34a)的表面垂直地從所述基板(34a)的端部延伸；以及散熱板(34d、34e)，從所述側板(34b、34c)的端部延伸；以及屏蔽殼(35)，其覆蓋包括所述散熱器(34)的所述電路板(31)的表面，所述散熱器由以下部件整體構成平板(35a)，基本平行於所述電路板(31)的表面設置；側板(35b至35e)，從所述平板(35a)的外圍邊緣部分延伸；以及加壓部(35f、35g)，在與所述側板(35b至35e)相同的方向上從所述平板(35a)的預定位置凸起，並且使所述散熱器(34)的所述基板(34a)壓向所述導熱片(33)。
13.一種用於電子設備的散熱方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步驟，將導熱片(33)附著至裝配在電路板(31)上的近似平面形狀的電路元件(32)的表面，所述表面與所述近似平面形狀的電路元件面對所述電路板(31)的表面相反；第二步驟，使散熱器(34)與所述導熱片(33)形成接觸；以及第三步驟，當所述屏蔽殼(35)覆蓋包括所述電路元件(32)的所述電路板(31)的表面時，通過在屏蔽殼(35)上形成的加壓部(35f、35g)，使所述散熱器(34)以預定壓力與所述導熱片(33)形成緊密接觸。
全文摘要
將導熱片(33)附著至裝配在電路板(31)上的電路元件(32)，並且使散熱器(34)與導熱片(33)形成接觸。當屏蔽殼(35)覆蓋包括電路元件(32)的電路板(31)的表面時，在屏蔽殼(35)上形成的加壓部(35f、35g)按壓散熱器(34)，以使散熱器以預定壓力與導熱片(33)形成緊密接觸。
文檔編號H05K9/00GK1822758SQ20061000771
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月14日 優先權日2005年2月14日
發明者龜本一廣 申請人:株式會社東芝