散熱模組結合構造的製作方法
2023-07-06 17:22:16
專利名稱：散熱模組結合構造的製作方法
技術領域：
本發明關於一種散熱模組結合構造，特別是關於一種簡化整體構件，並降低生產成本的散熱模組結合構造。
背景技術：
現有散熱模組結合構造9，請參照圖1至3所示，其包含一電路基板91、數個發熱元件92、一均熱板93及一散熱單元94，該電路基板91的一側設有數個接點911，各該發熱元件92分別電性耦接於各該接點911。該均熱板93具有一第一表面931及一第二表面 932，該電路基板91通過熱壓合、黏著或螺固等方式結合於該均熱板93的第一表面931，其中該均熱板93的材質為具有高熱傳導能力及低比重的鋁板。該散熱單元94為一般金屬散熱鰭片，該散熱單元94與該均熱板93之間具有一黏著層95，該黏著層95由具高導熱能力的粘著劑所構成，以便該散熱單元94能夠穩固的結合於該均熱板93的第二表面932。該散熱單元94設有數個鰭片941，該鰭片941間隔排列形成於該散熱單元94未與該均熱板93 相結合的表面上。請參照圖2及3所示，當該發熱元件92工作時，該均熱板93會間接通過該電路基板91以熱傳導方式持續吸收該發熱元件92所產生的熱能，同時該均熱板93亦將所吸收的熱能傳導至該散熱單元94，利用該數個鰭片941增加散熱面積，藉此達到提升散熱效率的目的，進一步避免該發熱元件92的工作溫度過高而導致毀損或效能降低的情況發生。由於該發熱元件92所產生的熱能須通過該電路基板91、均熱板93及粘著層95等多層構造之後才會被傳導至該散熱單元94的數個鰭片941上進行熱交換動作，且該電路基板91、均熱板93及粘著層95均為不同材質的構件，其中該電路基板91更由絕緣材質作為主要基材，其熱傳導能力較低，因而嚴重影響到該現有散熱模組結合構造9的熱傳導效率， 由此可知前述諸多構件所形成的多層結構不但降低了該現有散熱模組結合構造9的整體散熱效果，其過多的構件數量更造成了高生產成本的缺點。又，該均熱板93及散熱單元94均為金屬材質製成的構件，以致該均熱板93及散熱單元94之間需要額外增設該粘著層95，才能增強其二者之間的結合可靠度；而且，該電路基板91也必須通過熱壓合、黏著或螺固等方式才能結合於該均熱板93的第一表面931， 如此同時增加了該現有散熱模組結合構造9在組裝程序上的複雜度及困難度，而導致生產組裝效率過於低下。有鑑於此，前述現有散熱模組結合構造9確實仍有加以改善的必要。
發明內容
本發明提供一種散熱模組結合構造，其能夠將發熱元件產生的熱能直接傳導至散熱單元進行熱交換，以提升整體散熱效率，為本發明的目的。本發明提供一種散熱模組結合構造，其能夠有效減少整體構件數量，以提升組裝效率及降低生產成本，為本發明的另一目的。為達到前述發明目的，本發明所運用的技術手段及藉助該技術手段所能達到的功效包含有一種散熱模組結合構造，其包含一電路基板、至少一發熱元件、一散熱單元及一導熱結合材，該電路基板的相對二表面分別為一第一表面及一第二表面，該電路基板具有數個通孔及數個接點，該通孔貫穿連通該電路基板的第一表面及第二表面。該發熱元件設置於該電路基板的第一表面，且分別與該接點形成電性耦接，各該發熱元件設有一導熱部。該散熱單元具有一本體，該本體設有一結合面，該散熱單元通過該結合面結合於該電路基板的第二表面。該導熱結合材對應填設於該電路基板的各通孔內，並分別與該發熱元件的導熱部及本體的結合面相接。本發明所運用的技術手段也可以包括一個電路基板，具有一個通孔，且該通孔貫穿該電路基板；一個發熱元件，設置於該電路基板的一個表面，且與該電路基板電性耦接，該發熱元件設有一個導熱部，該導熱部與該通孔相對位；一個散熱單元，具有一個本體，該本體設有一個結合面，該散熱單元通過該結合面結合於該電路基板的另一個表面；及一個導熱結合材，對應填設於該通孔內，並分別與該發熱元件的導熱部及本體的結合面相接。本發明的有益技術效果是主要藉助在該電路基板設置該至少一通孔，並通過該通孔內的導熱結合材使得該發熱元件能夠直接與該散熱單元相結合，使得本發明可有效改善其整體熱傳導效率，並減少構件數量，達到降低生產成本的目的。
圖1 現有散熱模組結合構造的立體分解圖。 圖2 現有散熱模組結合構造的組合側視圖。 圖3 現有散熱模組結合構造的局部剖視及放大圖。 圖4 本發明第一實施例的散熱模組結合構造的立體分解圖。
-實施例的散熱模組結合構造的組合側視及透視圖。 -實施例的散熱模組結合構造的組合上視圖。 -實施例的散熱模組結合構造沿圖67-7線的組合剖視圖, 實施例的散熱模組結合構造的組合側視及透視圖。 實施例的散熱模組結合構造的立體分解圖。 Ξ實施例的散熱模組結合構造的組合剖視圖。 圖11 本發明第四實施例的散熱模組結合構造的立體分解圖。 圖12 本發明第四實施例的散熱模組結合構造的組合剖視圖。 圖13 本發明第五實施例的散熱模組結合構造的組合剖視圖。主要元件符號說明
圖5:本發明第一圖6:本發明第一圖7:本發明第一圖8:本發明第二圖9:本發明第三圖10 本發明第J
1電路基板 14接點 3散熱單元 33風扇元件
11第一表面 2發熱元件 31本體 34結合部
9現有散熱模組結合構造 911接點92發熱元件
12第二表面 21接腳 311結合面 341凸塊 91電路基板 93均熱板
13通孔 22導熱部 32鰭片 4導熱結合材
931第一表面
932第二表面 94散熱單元 941鰭片95粘著層
具體實施例方式為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下請參照圖4所示，本發明第一實施例的散熱模組結合構造選擇以一 LED燈具作為其中一實施方式說明，但本發明的用途並不受限使用於該LED燈具，亦可廣泛使用於其他需要散熱構造的電子裝置。請再參照圖4所示，本發明第一實施例的散熱模組結合構造包含一電路基板1、數個發熱元件2、一散熱單元3及一導熱結合材4，該數個發熱元件2及散熱單元3通過該導熱結合材4分別接合於該電路基板1的相對二表面。請參照圖4及6所示，該電路基板1為一般印刷電路板(Printed circuit Board, PCB)，且較佳選擇為FR-4或FR-5基板，該電路基板1的相對二表面分別為一第一表面11 及一第二表面12，且該電路基板1具有數個通孔13及數個接點14，該數個通孔13貫穿連通該電路基板1的第一表面11及第二表面12，並在本實施例中於該電路基板1的第一表面 11上形成環狀排列。各該接點14亦對應在該電路基板1的第一表面11上形成環狀排列， 且分別對位設置於各該通孔13的周緣位置，各該接點14分別與埋設於該電路基板1內的電路形成電性導通。本實施例的通孔13選擇設置於該相對應的二接點14之間作為實施方式說明。請參照圖4至7所示，本實施例的發熱元件2較佳選擇為一發光二極體(LED)，特別是一白光發光二極體。該發熱元件2設有二接腳21及一導熱部22，該二接腳21用以電性耦接該電路基板1的接點14;該導熱部22用以傳導該發熱元件2產生的熱能，本實施例的導熱部22選擇設置於該發熱元件2的底部，並對位朝向該電路基板1的通孔13。另外， 該導熱部22較佳為具高導熱能力的金屬材質構成，例如鋁、銅、銀或其合金等，且該導熱部 22的接觸面積較佳大於該通孔13的開口面積，以便該導熱部22能夠完全對位覆蓋該通孔 13。又，由於本實施例選擇以該LED燈具作為實施方式說明，因此該發熱元件2為該發光二極體，但本發明欲保護的範疇並不以此為限，該發熱元件2亦可為其他電子元件。該散熱單元3較佳選擇為一散熱鰭片，其選擇由具高導熱能力的金屬材質製成， 例如鋁、銅、銀或其合金等。該散熱單元3具有一本體31及數個鰭片32，該本體31具有一結合面311，該結合面311為該本體31朝向該電路基板1的一表面，用以與該電路基板1的第二表面12相貼接。該數個鰭片32則對應排列形成於該本體31的另一表面，且各任二相鄰鰭片32之間留有一間隙，以便在各任二相鄰鰭片32之間形成一氣流通道，藉此讓氣體可通過該氣流通道與各該鰭片32相接觸並進行熱交換，以降低該鰭片32溫度。該導熱結合材4對應填設於該電路基板1的各通孔13內，該導熱結合材4較佳選擇為具有高導熱能力及高結合能力的材質，例如導熱矽膠或金屬焊料(錫膏)，並依照該導熱結合材4的材質對應選擇藉助一表面黏著技術工藝(Surface Mount Technology, SMT) 加熱熔融該通孔13內的導熱結合材4 (金屬焊料)，或者高溫烘烤固化該通孔13內的導熱結合材4 (導熱矽膠)，以便該導熱結合材4分別穩固的與該發熱元件2的導熱部22及該本體31的結合面311相接，藉此使該發熱元件2能夠直接通過該導熱結合材4與該散熱單元3相連接，並將該電路基板1夾固定位於該發熱元件2及散熱單元3之間。請再參照圖4至7所示，當該發熱元件2工作時，該發熱元件2所產生的熱能會使其自身及該導熱部22的溫度逐漸上升。隨著溫度的升高，該導熱部22通過該導熱結合材 4以熱傳導方式直接將該熱能傳遞至該散熱單元3的本體31，該散熱單元3藉助該數個鰭片32的設置來增加其自身的熱交換面積，以提升熱交換速率，藉此冷卻該發熱元件2，使該發熱元件2能夠維持在適當的工作溫度下，進而提升該發熱元件2的工作效能及使用壽命。本發明主要藉助在該電路基板1設置該數個通孔13，並通過該通孔13內的導熱結合材4使得該發熱元件2能夠直接與該散熱單元3相結合，如此該發熱元件2不但能夠將其所產生的熱能直接通過該導熱結合材4傳導至該散熱單元3上，更因為本發明的導熱部 22、導熱結合材4及散熱單元3均由高導熱能力的材質所構成，使得本發明不需額外通過多層結構或增設均熱板來協助導熱，進而能夠省略均熱板的設置，故可有效改善其整體散熱效率，並減少構件數量，達到降低生產成本的目的。另外，本發明的各實施例中的導熱結合材4選擇為導熱矽膠作為實施方式說明， 其中由於該發熱元件2直接通過該導熱結合材4與該散熱單元3相固接，並僅須通過一次該高溫烘烤固化工藝即可完成對該電路基板1、發熱元件2及散熱單元3的組裝定位程序， 讓該電路基板1被夾固定位於該發熱元件2及散熱單元3之間，使得本發明在組裝上不需額外通過多次工藝來固定該電路基板1與該發熱元件2，或者該電路基板1與該散熱單元 3，且本發明亦能夠讓該發熱元件2及散熱單元3分別貼設於該電路基板1的第一表面11 及第二表面12上，維持良好的組裝可靠度，藉此本發明確實能有效簡化組裝程序，並進一步達到提升整體組裝效率的目的。請參照圖8所示，其揭示本發明第二實施例的散熱模組結合構造，相較於第一實施例，第二實施例的散熱單元3另設有一風扇元件33，該風扇元件33可選擇為一般軸流式或鼓風式風扇，其對應容置於該數個鰭片32所凹設形成的空間內，其中該風扇元件33的出風方向或入風方向較佳對位朝向該散熱單元3的本體31或該數個鰭片32，以便通過氣體的主動循環來提升該數個鰭片32的散熱效率，藉此有效提升該散熱單元3相對該電路基板1 及發熱元件2的散熱效率，達到降溫的目的。請參照圖9及10所示，其揭示本發明第三實施例的散熱模組結合構造，相較於第一實施例，第三實施例的電路基板1僅設置單一通孔13，以及在該通孔13的周緣位置設有接點14，作為實施方式說明。其中，該通孔13貫穿該電路基板1，且設置於該電路基板1的中心位置。該通孔13較佳位於該相對應的二接點14之間。又，該發熱元件2的數量亦對應該單一通孔13選擇為一個，且該發熱元件2的導熱部22形狀對應相似於該通孔13的形狀，以便該發熱元件2結合於該電路基板1的第一表面11時該導熱部22能夠完全對位覆蓋該通孑L 13。由此可知，本發明可因應電子構件數量的不同來達到組裝結合的目的，因此容易廣泛應用於在各種形式的電子裝置上。請參照圖11及12所示，其揭示本發明第四實施例的散熱模組結合構造，相較於第一實施例，第四實施例的散熱單元3另設有數個結合部34 (亦可依實際需求僅設置一個)， 該數個結合部34形成於該本體31的結合面311上，且該數個結合部34的排列方式與該數個通孔13的環狀排列方式相互對應，使得該電路基板1貼接於該本體31的結合面311時，各該通孔13能夠分別與各該結合部34相互對位連通。另外，本實施例的結合部34選擇為一盲孔構造，但並不以此為限，該結合部34亦可選擇為其他結合構造。如此，當該導熱結合材4填設於各該通孔13內並高溫烘烤固化時，該導熱結合材4亦能夠同時填入並接合於該結合部；34內。本實施例主要藉助該結合部34增加該導熱結合材4與該本體31之間的結合面積，進而提升其二者之間的結合可靠度，使得該導熱結合材4得以分別穩固的與該發熱元件2的導熱部22及該本體31相接合。請參照圖13所示，其揭示本發明第五實施例的散熱模組結合構造，相較於第一實施例，第五實施例的結合部34內壁面設有數個凸塊341，本實施例的凸塊341選擇形成於該結合部34的底面。藉助該凸塊341的設置，進而增加該導熱結合材4與該結合部34內壁面之間的結合面積，藉此提升其二者之間的結合可靠度。
權利要求
1.一種散熱模組結合構造，其特徵在於包含一個電路基板，其相對二表面分別為一個第一表面及一個第二表面，該電路基板具有數個通孔及數個接點，該通孔貫穿連通該電路基板的第一表面及第二表面；數個發熱元件，設置於該電路基板的第一表面，且分別與該接點形成電性耦接，各該發熱元件設有一個導熱部，各該導熱部分別與各該通孔相對位；一個散熱單元，具有一個本體，該本體設有一個結合面，該散熱單元通過該結合面結合於該電路基板的第二表面；及一個導熱結合材，對應填設於該電路基板的各通孔內，並分別與該發熱元件的導熱部及本體的結合面相接。
2.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該導熱部的接觸面積大於該通孔的開口面積，該導熱部能夠完全對位覆蓋該通孔。
3.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於各該接點分別對位設置於各該通孔的周緣位置。
4.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該通孔設置於該相對應的兩個該接點之間。
5.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元另設有數個鰭片， 該數個鰭片對應排列形成於該本體的外周面，且各任兩個相鄰鰭片之間形成一個氣流通道。
6.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元設有數個結合部， 該數個結合部形成於該本體的結合面，且該結合部分別與該通孔相互對位連通。
7.如權利要求6所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該結合部為一個盲孔。
8.如權利要求7所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該結合部設有數個凸塊，該數個凸塊形成於該結合部的內壁面。
9.如權利要求5所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元另設有一個風扇元件，該風扇元件設置於該本體或鰭片的一側，且該風扇元件的出風或入風方向對位朝向該本體或該鰭片。
10.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該導熱部由鋁、銅、銀或其合金所構成。
11.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該發熱元件為一個發光二極體。
12.如權利要求1或5所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元由鋁、銅、銀或其合金製成。
13.如權利要求1所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該導熱結合材為導熱矽膠或金屬焊料。
14.如權利要求13所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該金屬焊料為錫膏。
15.一種散熱模組結合構造，其特徵在於包含一個電路基板，具有一個通孔，且該通孔貫穿該電路基板；一個發熱元件，設置於該電路基板的一個表面，且與該電路基板電性耦接，該發熱元件設有一個導熱部，該導熱部與該通孔相對位；一個散熱單元，具有一個本體，該本體設有一個結合面，該散熱單元通過該結合面結合於該電路基板的另一個表面；及一個導熱結合材，對應填設於該通孔內，並分別與該發熱元件的導熱部及本體的結合面相接。
16.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該導熱部的接觸面積大於該通孔的開口面積，該導熱部能夠完全對位覆蓋該通孔。
17.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該通孔的周緣位置設有接點ο
18.如權利要求17所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該通孔設置於該相對應的兩個接點之間。
19.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元另設有數個鰭片，該數個鰭片對應排列形成於該本體的外周面，且各任兩個相鄰鰭片之間形成一個氣流通道。
20.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元設有至少一個結合部，該至少一個結合部形成於該本體的結合面，且該結合部分別與該通孔相互對位連通。
21.如權利要求20所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該結合部為一個盲孔。
22.如權利要求21所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該結合部設有數個凸塊，該數個凸塊形成於該結合部的內壁面。
23.如權利要求19所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該散熱單元另設有一個風扇元件，該風扇元件設置於該本體或鰭片的一側，且該風扇元件的出風或入風方向對位朝向該本體或該鰭片。
24.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該通孔設置於該電路基板的中心位置，且該通孔的形狀對應相似於該發熱元件的導熱部的形狀。
25.如權利要求15所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該導熱結合材為導熱矽膠或金屬焊料。
26.如權利要求25所述的散熱模組結合構造，其特徵在於該金屬焊料為錫膏。
全文摘要
一種散熱模組結合構造，其包含一電路基板、至少一發熱元件、一散熱單元及一導熱結合材，該電路基板具有至少一通孔，該通孔貫穿連通該電路基板的相對二表面。該發熱元件設置於該電路基板的一表面，且分別電連接該電路基板，其中各該發熱元件設有一導熱部。該散熱單元具有一本體，該本體設有一結合面，該散熱單元通過該結合面結合於該電路基板的另一表面。該導熱結合材對應填設於各該通孔內，並分別與該導熱部及結合面相接。藉助該通孔內的導熱結合材使該發熱元件直接與該散熱單元相結合，進而改善其整體熱傳導效率，並有效減少構件數量，降低生產成本。
文檔編號H01L23/00GK102263066SQ201010264620
公開日2011年11月30日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年5月24日
發明者洪銀樹, 郭啟宏, 鍾志豪 申請人:建準電機工業股份有限公司