一種具有變色測溫材料的電路板的製作方法
2023-06-06 15:32:16 1
專利名稱：一種具有變色測溫材料的電路板的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種電路板，且特別是有關於一種可指示其上生熱元件溫度的電路板。
背景技術：
現今電子計算機的處理速度愈來愈快，功能也愈來愈多，使得耗電量一直在大幅成長。這樣造成了電子計算機上的重要組件-電路板，需要承受更高的電源轉換率，因而造成了大量的熱需要消散。若一旦散熱不良，甚或人員需要檢視電路板上各元件的狀況時，往往因為無法以肉眼簡單判知元件的表面溫度而遭燙傷。除了要更進一步提升散熱效率而避免電路板上生熱元件(如中央處理器或晶片組)的溫度過高以外，避免讓生熱元件因過熱而故障或是防止使用者被過熱元件所燙傷，是當前製造商需要正視的問題。
請參照圖1，其繪示依照現有的電路板100的示意圖，其中例示有生熱元件(如中央處理器111、電壓調整模塊113與集成電路115)及散熱元件(如散熱片(heat sink)121與風扇131)。為了增進散熱效能，部份的生熱元件會配有一種以上的散熱元件。如，電壓調整模塊113配有散熱片121，集成電路115配有風扇131，而中央處理器111則同時配有散熱片121與風扇131。
一般電路板上的散熱元件大都是以鋁或銅製的金屬散熱器作為散熱材質，如果這樣還不能有效散熱，還可以加上主動式散熱元件，如風扇，以加速熱的散逸。但無論如何，這樣的方式都要面對另一個問題-即無法以肉眼就可立即判知散熱元件當時的表面溫度是處於室溫、正常、偏熱、過熱或危險的狀態。
目前得知生熱元件溫度的方法是在基本輸入輸出系統(BIOS)內或作業系統內設置監控程式(hardware monitor program)，以達成監看生熱元件/散熱元件溫度的目的。但這些程式皆需要(1)電路板上的生熱元件有檢測溫度變化的硬體電路，(2)電路板以正常開機進入BIOS或作業系統內，與(3)需要有顯示器(monitor)來監看監控溫度變化的程式所顯示的溫度值。只要以上三點中的任何一點不能達成，這種監控方式便毫無用武的地。
於是需要一種可指示其上生熱元件溫度的電子裝置電路板，而讓使用者可以直接用肉眼判知(What you see is what you get)電子計算機電路板上生熱元件的實際溫度範圍。
發明內容本發明的目的在於提供一種可辨識生熱元件表面溫度的電路板，在不需開機與不需屏幕的情況下，即可立即得知生熱元件當下的表面溫度。
本發明的另一目的在提供一種可辨識生熱元件表面溫度的電路板，避免生熱元件因散熱不良導致過熱而故障。
本發明的又一目的是在提供一種可辨識生熱元件表面溫度的電路板，避免使用者因疏忽，而被過熱的生熱元件所燙傷。
根據本發明的上述目的，提出一種電路板，其包括基板、生熱元件以及隨至少一預定溫度而改變顏色的變色測溫材料。此生熱元件可為晶片組或中央處理器。此變色測溫材料系至少部份地覆蓋此生熱元件的表面，用以顯示此生熱元件表面的溫度狀態。
依照本發明的一較佳實施例，此生熱元件可為，例如但不限於，中央處理器(CPU)、晶片組(chip set)(如南/北橋(south/north bridge))、電壓調整模塊(VRM)、隨機存取存儲器(RAM)、金氧半導體電晶體(MOS)晶片、低壓降線性調節器(LDO)、高功率金氧半導體場效電晶體(Power MOS)晶片、集成電路(IC)或雙極性接面電晶體(BJT)晶片。而此散熱元件可為由導熱材料所形成的散熱片或其他的散熱元件，例如但不限於氣冷式散熱元件(如風扇)。
另外，此變色測溫材料的材料可包括無機變色測溫材料，例如但不限於，鈷、銀、汞、釩、鉻、銅、鉈或上述的任意組合。此外，此變色測溫材料的材料亦可包括有機變色測溫材料，例如但不限於高分子型材料、液晶型材料、染料型材料或上述材料的任意組合。
又，根據本發明的另一目的，提出一種電路板，其包括基板、生熱元件、散熱元件、以及隨至少一預定溫度而改變顏色的變色測溫材料。此變色測溫材料較佳至少部份地覆蓋此散熱元件，以顯示此散熱元件的一溫度狀態。
依照本發明一較佳實施例，此生熱元件可為，例如但不限於中央處理器、晶片組(如南/北橋)、電壓調整模塊、隨機存取存儲器、金氧半電晶體晶片、低壓降線性調節器、高功率金氧半場效電晶體晶片、集成電路或雙極性接面電晶體晶片。而此散熱元件可為由導熱材料所形成的散熱片，或可為其他的散熱元件，例如但不限於氣冷式散熱元件(如風扇)。
另外，此變色測溫材料可為無機變色測溫材料，例如但不限於鈷、銀、汞、釩、鉻、銅、鉈或上述的任意組合。此變色測溫材料亦可為有機變色測溫材料，例如但不限於高分子型材料、液晶型材料、染料型材料或上述材料的組合。
依據本發明的可辨識生熱元件表面溫度的電路板，具有讓使用者在不需開機與不需屏幕的情況下，即可立刻得知位於電路板上生熱元件當下表面溫度的優點。
此外，依據本發明的可辨識生熱元件表面溫度的電路板，能減少使用者因位於電路板上生熱元件散熱不良所導致過熱而故障的機會。
另外，依據本發明可辨識生熱元件表面溫度的電路板，進一步具有避免使用者因疏忽，而被過熱的生熱元件所燙傷的優點。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的詳細說明如下。其中的尺寸為了要清楚討論的緣故，會被隨意放大或縮小。
圖1是繪示現有電路板的示意圖。
圖2系繪示依照本發明一較佳實施例的示意圖，例示生熱元件/散熱元件的種類、以及與變色測溫材料相互搭配的方式。
圖3系繪示依照本發明另一較佳實施例的示意圖，例示變色測溫材料的表現方式。
具體實施方式請參照圖2，其繪示依照本發明一較佳實施例的電路板示意圖。此用於電子計算機的電路板200，包括有基板201、生熱元件211、212、213、214、215以及變色測溫材料250。此生熱元件211、212、213、214、215系組裝於基板201上，而生熱元件211、212、213、214、215的表面系至少部份地覆蓋變色測溫材料250，且隨至少一預定溫度而改變顏色(例如在高於一特定溫度時變色)或是隨著溫度改變而逐漸改變顏色，用以顯示生熱元件211、212、213、214、215的溫度狀態。
上述的生熱元件系一種會產生熱能的元件，例如但不限於中央處理器211、晶片組212(如南/北橋)、電壓調整模塊213、隨機存取存儲器214、與集成電路215。此外，亦可為金氧半電晶體晶片、低壓降線性調節器、高功率金氧半場效電晶體晶片、雙極性接面電晶體晶片等。
如圖2的例示性實施例中，為了增進散熱效率，基板可進一步包含有散熱元件221、231。在一替代性實施例中，則將位於電路板上的散熱元件組裝於生熱元件上，以強化生熱元件的散熱效率。
散熱元件系一種用以散逸過多熱能的元件，可為散熱片221，較佳由導熱材料所形成，此導熱材料可包括銀、銅、鋁、石墨或其組合。此散熱元件亦可為如風扇231的氣冷式散熱元件。其他適合的主動散熱元件可為業界中已知的其他者，如水冷式散熱元件、液態氣體冷卻元件或半導體冷卻元件等。
部份的生熱元件可配有一種以上的散熱元件。如，電壓調整模塊213配有散熱片221、集成電路215配有風扇231，而中央處理器211則同時配有散熱片221與風扇231。
即使如此，若電路板200上的生熱元件沒有配備檢測溫度變化的硬體電路，或電路板200有問題而不能正常開機進入BIOS或作業系統內，或沒有顯示器來監看程式所顯示的溫度值時，使用者便無法立即得知個別生熱元件的溫度。或是，當打開電子計算機的外殼後，使用者往往無法以肉眼簡單地分辨生熱元件是否已經過熱。很有可能在疏忽下而被過熱的生熱元件所燙傷。
當一變色測溫材料250覆蓋在生熱元件上並搭配圖案或字形的設計時，便能顯示所覆蓋生熱元件的溫度狀態。此變色測溫材料較佳系至少覆蓋在生熱元件的部份表面上，如散熱片221上的變色測溫材料250、晶片組212上的變色測溫材料250與風扇231上的變色測溫材料250。圖3系例示依照本發明一較佳實施例的變色測溫材料250的多種可能圖案或字形設計的實施例示意圖，其中變色測溫材料250可以以圖形351/352、圖案353/354、數字355/356/357、文字358/359或以上表現方式的組合360來顯示溫度的狀態。較佳者，在達到一特定溫度時，變色測溫材料250上的圖形351/352、圖案353/354、數字355/356/357、文字358/359或以上表現方式的組合360的顏色會改變，藉以提示溫度，如「50℃-70℃-90℃-110℃」，或提示狀態，如「室溫、正常、偏熱、過熱、危險」。
任何因溫度改變而能改變其呈色表現的材料皆為可行的變色測溫材料250。此變色測溫材料250一般可分為無機變色測溫材料，或有機變色測溫材料。
無機變色測溫材料通常為含金屬的化合物，例如但不限於鈷、銀、汞、釩、鉻、銅、鉈或上述金屬化合物的組合。此等無機變色測溫材料可以是單一的化合物，也可以是由多種成分組成的混合物。適當改變配比還能調節變色的溫度，並可以固體或微膠囊狀態呈現。代表性的化合物有碘化汞的復鹽組合，如CuHgI4與Ag2HgI4。此外亦有釩酸鹽、鉻酸鹽或其混合物等，例如PbCrO4、Pb2-yMyCr1-xQXO5、Tl2xM2(1-x)CrO4或MCrO4。上述Pb2-yMyCr1-xQXO5中的M可為Mo、W、S、Se、Te，Q可為Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Sn，0≤x＜1，0＜y＜0.3，如Pb2CrO5。上述Tl2xM2(1-x)CrO4的M可為Na、K、Rb、Cs等，x為0至1間的實數，如Tl2CrO4。上述MCrO4的M可為Na2、K2、Rb2、Cs2、Sr2、Tl2、1/3(Tl2Mg2)、1/2(Tl2Sr)、1/2(Tl2Ba)，如Tl2Ba(CrO4)2。
適用於低溫(100℃以下)的無機變色測溫材料可為帶結晶水的Co、Ni無機鹽類，或是含氮配基的金屬錯合物，如[(C2H5)2NH2]2CuCl4在約43℃變色，[(CH3)2CHNH2]CuCl3在52℃左右變色。
已知有許多有機型的變色測溫材料。適當的有機變色測溫材料，例如但不限於高分子型材料、液晶型材料[如膽固醇型液晶(cholesteric liquidcrystals)]、染料型材料[如路可染料(leuco dyes)]，或上述材料的任意組合，均可採用。有機變色測溫材料最大的優點是材料易得。加工難度相對較小。前述的多種無機變色測溫材料與有機變色測溫材料均可在市面上購得。
結合在不同溫度範圍變色的多種變色測溫材料可達成多種不同的指示功效，如在20℃至35℃間變色者可用以指示室溫的溫度範圍、在55℃至65℃間變色者可避免使用者被燙傷，在90℃左右變色者可避免元件過熱而故障。上述的多種變色測溫材料的變色溫度為已知，使用者可視其需求來選擇適合的變色測溫材料。
有多種將變色測溫材料固著在生熱元件上的方法，例如但不限於黏貼法、層合(lamination)法、塗覆法、印刷法、或內含(inherent)法。黏貼法係指將變色測溫材料黏貼於生熱元件的部分表面上，如圖2的變色測溫材料250貼在散熱片221上所示者。層合法係指將變色測溫材料與生熱元件表面於製作時一起層合成形。塗覆法係指將變色測溫材料塗覆於生熱元件的部分或全部的表面上，如使用Telatemp Corporation所出的的溫度色筆(Temperature IndicatingCrayous)塗覆在生熱元件的部分或全部的表面上。印刷法係指將變色測溫材料[如市售的印刷墨水(thermochromic printing inks)]直接印刷於生熱元件的部分或全部表面上，如圖2中晶片組212上的變色測溫材料250。內含法係指將變色測溫材料在生熱元件的表面形成前，即混合於原料中，再一起成形。可選擇上述的各種方法來配合不同的使用需求。
由上述本發明較佳實施例可知，應用不同種類的變色測溫材料的溫度變色範圍，本發明可具有下述優點1.在不需開機與不需屏幕的情況下，即可得知生熱元件當下的表面溫度。
2.避免生熱元件因過熱而故障。
3.避免使用者因疏忽，而被過熱的生熱元件所燙傷等優點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
權利要求
1.一種電路板，該電路板至少包含一基板；一生熱元件，系組裝於該基板上；以及一變色測溫材料，該變色測溫材料隨至少一預定溫度而改變顏色；其中該變色測溫材料系至少部份地覆蓋該生熱元件的一表面，用以顯示該生熱元件的一溫度狀態。
2.根據權利要求1所述電路板，其特徵在於，該生熱元件為一晶片組。
3.根據權利要求1所述電路板，其特徵在於，該生熱元件為一中央處理器。
4.根據權利要求1所述電路板，其特徵在於，該基板更包含有一散熱元件，該散熱元件為由包含銀、銅、鋁、石墨或其組合的一導熱材料所形成的一散熱片。
5.根據權利要求4所述電路板，其特徵在於，該散熱元件為一氣冷式散熱元件。
6.根據權利要求1所述電路板，其特徵在於，該變色測溫材料包含一有機變色測溫材料或一無機變色測溫材料。
7.根據權利要求6所述電路板，其特徵在於，該無機變色測溫材料包含鈷、銀、汞、釩、鉻、銅、鉈或上述的任意組合。
8.根據權利要求6所述電路板，其特徵在於，該有機變色測溫材料包含一高分子型材料、一液晶型材料、一染料型材料或上述材料的任意組合。
9.一種電路板，該電路板至少包含一基板；一生熱元件，系組裝於該基板上；一散熱元件，系組裝於該生熱元件上；以及一變色測溫材料，該變色測溫材料隨至少一預定溫度而改變顏色；其中該變色測溫材料系至少覆蓋於該散熱元件的一部份，用以顯示該散熱元件的一溫度狀態。
10.根據權利要求9所述電路板，其特徵在於，該生熱元件為一中央處理器。
11.根據權利要求9所述電路板，其特徵在於，該散熱元件為由銀、銅、鋁、石墨或其組合的一導熱材料所形成的一散熱片。
12.根據權利要求9所述電路板，其特徵在於，該散熱元件為一氣冷式散熱元件。
13.根據權利要求9所述電路板，其特徵在於，該變色測溫材料包含一有機變色測溫材料或一無機變色測溫材料。
14.根據權利要求13所述電路板，其特徵在於，該無機變色測溫材料包含鈷、銀、汞、釩、鉻、銅、鉈或上述的任意組合。
15.根據權利要求13所述電路板，其特徵在於，該有機變色測溫材料包含一高分子型材料、一液晶型材料、一染料型材料或上述的任意組合。
全文摘要
一種可指示其上生熱元件溫度的電路板。此電路板可包括一基板、一生熱元件與一變色測溫(thermochromism)材料。此生熱元件可為晶片組或中央處理器。此變色測溫材料可為無機變色測溫材料，或例如高分子型材料、液晶型材料、染料型材料或上述材料組合的有機變色測溫材料。
文檔編號G06F11/32GK1841337SQ20051005624
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月28日 優先權日2005年3月28日
發明者周鴻翔, 張權德, 陳敬中 申請人:華碩電腦股份有限公司