專利名稱：具散熱元件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及具散熱元件的裝置，特別涉及一種具散熱元件的裝置。
背景技術(shù)：
某些裝置在操作時(shí)易因本身產(chǎn)熱或接收熱量，而使其溫度高于環(huán)境溫度。然而，過 高的溫度常會(huì)降低裝置的工作效能，甚至造成裝置本身的耗損。因此，如何提供良好的散熱 機(jī)制，常是許多技術(shù)領(lǐng)域中的重要課題。尤其，近年來電子產(chǎn)品領(lǐng)域技術(shù)突飛猛進(jìn)，加以市 場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品輕、薄、短、小及高規(guī)格、高效能的需求，使散熱效率成為許多產(chǎn)品開發(fā)的瓶頸。因 此，如何在散熱元件的材料選用開發(fā)等尋求突破，以追求更好的散熱效果，成為許多領(lǐng)域的 開發(fā)重點(diǎn)。另一方面，鎂合金因其質(zhì)輕，高強(qiáng)度及回收再生性等優(yōu)點(diǎn)，向來極受注目。然而，由 于其在室溫的成形性差，導(dǎo)致加工不易，因而使其應(yīng)用領(lǐng)域一直無法擴(kuò)大。雖然，近年因開 發(fā)出鎂鋰合金，其室溫的塑性變形能力極佳，而使其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，然而，迄今仍未有 將鎂鋰合金應(yīng)用于散熱技術(shù)的想法出現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種能 夠提升散熱效果的具散熱元件的裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種具散熱元件的裝置，其 包括操作裝置以及具鎂鋰合金的散熱元件，其中，該操作裝置置于一環(huán)境中操作時(shí)，具有比 該環(huán)境溫度高的溫度；該具鎂鋰合金的散熱元件與該操作裝置結(jié)合，并在該操作裝置操作 時(shí)將熱能自該操作裝置傳送至該環(huán)境中，該散熱元件中含有至33%重量百分比的鋰元
o該散熱元件的鎂鋰合金材料中含有3%至20%重量百分比的鋰元素，以及至少包 含鋁、鋅在內(nèi)的其它少量元素，且該散熱元件導(dǎo)熱而不導(dǎo)電。該散熱元件可為一散熱基板。該操作裝置可為一電子電路或其它操作時(shí)較環(huán)境溫度高的裝置。該操作裝置為電子電路，且形成于一印刷電路板上。該散熱元件與該操作元件間 可以膠合的方式來結(jié)合。該操作裝置的電子電路亦可形成于一集成電路芯片上。該集成電路芯片可以膠合 方式與該散熱元件結(jié)合，亦可以覆晶方式與該散熱元件結(jié)合。該散熱元件還可以扣合方式 結(jié)合該集成電路芯片。該具散熱元件的裝置可為一發(fā)光二極管照明裝置。其中，該操作裝置包括至少一 個(gè)發(fā)光二極管封裝單元。該至少一個(gè)發(fā)光二極管封裝單元可以包括發(fā)光二極管芯片以及分別連接至正負(fù) 極電源的一對(duì)接腳。該至少一個(gè)發(fā)光二極管封裝單元還可以包括與該發(fā)光二極管芯片連接
3的散熱底座。該散熱元件可以即為該散熱底座?；蛘?，該散熱元件與該散熱底座相接合。該散熱元件可為一散熱基板，且該操作裝置包括多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元，該多 個(gè)發(fā)光二極管封裝單元排列成一二維數(shù)組。該多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元可安裝于一印刷電路板上。該印刷電路板可以具有多 個(gè)圓孔，以分別容置該多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元。該操作裝置還可包括一覆蓋于該多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元周緣的絕緣片。該多個(gè)圓孔上方還可設(shè)有一層透明膠。除了前述發(fā)光二極管照明裝置，該操作裝置亦可為中央處理器、內(nèi)存芯片模塊、顯 示器或顯示面板、功率晶體管、發(fā)光源等電子裝置。該散熱元件可為兩散熱片所組成，其中該兩散熱片彼此樞接，以將內(nèi)存芯片模塊 等片形裝置夾持于該兩散熱片之間。該散熱元件除前述散熱基板外，亦可為散熱座、散熱鰭片、水冷式套件等等各種不 同形式。本實(shí)用新型使用鎂鋰合金來制作散熱元件，與使用其它傳統(tǒng)材料的散熱元件相 比，散熱元件的工作效率得到大大的提升，也充分開發(fā)了鎂鋰合金的應(yīng)用范圍領(lǐng)域及其所 能提供的價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的發(fā)光二極管照明裝置的立體組合示意圖。圖2為圖1所示的發(fā)光二極管照明裝置的立體分解示意圖。圖3為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝單元的立體分解示意圖；圖5為圖4所示的發(fā)光二極管封裝單元的剖面圖。圖6為本實(shí)用新型第四較佳實(shí)施例的中央處理器的立體組合示意圖。圖7為本實(shí)用新型第五較佳實(shí)施例的中央處理器的立體分解示意圖。圖8為本實(shí)用新型第六較佳實(shí)施例的內(nèi)存模塊散熱片的分解示意圖。圖9為圖8所示的內(nèi)存模塊散熱片的組合及使用示意圖。圖10為本實(shí)用新型第七較佳實(shí)施例的顯示面板的分解示意圖。圖11為本實(shí)用新型第八較佳實(shí)施例的顯示面板的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
在制造本實(shí)用新型的散熱元件之前，首先需制備高延展性的鎂鋰合金材料。首先 將鎂材料及鋅、鋁等較高熔點(diǎn)的元素置入熔煉爐坩堝內(nèi)，接著抽高真空并注入一大氣壓或 稍微負(fù)壓(例如-600Torr)的氬氣。然后，將熔煉爐進(jìn)行感應(yīng)加熱，使上述坩堝內(nèi)材料熔 解并混合均勻，之后將鋰材添加到熔湯之內(nèi)，并控制溶湯溫度在700°C至800°C之間，充分 攪拌均勻。將熔湯澆鑄于預(yù)置的鑄模內(nèi)，待凝固冷卻后取出，即得到所需的鎂鋰合金材料。為了使成品具有良好的散熱效果，該鎂鋰合金材料中含有至33%重量百分比 的鋰元素。根據(jù)研究顯示，當(dāng)所加入的鋰元素占合金重量百分比介于3%至20%之間時(shí)，其
4散熱效果尤佳。前述鎂鋰合金材料可經(jīng)加工程序制成散熱元件。前述鑄錠可在300°C作一小時(shí)調(diào) 質(zhì)處理，接著在20CTC連續(xù)軋延成板材，或在室溫軋延，但當(dāng)冷軋延量達(dá)30%后須作200°C 短暫的制程退火后再續(xù)軋。此合金材料也可在200°C至400°C直接擠制成板、棒等型材，以 適應(yīng)各種不同散熱元件加工制造的需求。加工程序中包括一成型程序，以使鎂理合金材料具有散熱元件的形狀。散熱元件 的形狀，可為平板、鰭片狀、槽狀、柱狀等，可視各種不同的形狀及應(yīng)用需求，由本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員選用搭配各種不同的加工方法，在此不予一一贅述。許多裝置在操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生或接收熱能，而使裝置本身的溫度比環(huán)境溫度高，而產(chǎn) 生了散熱的需求。以下定義這些有散熱需求的裝置為操作裝置，并探討如何利用本實(shí)用新 型散熱元件并應(yīng)用于這些操作裝置上。散熱元件在制造成型后，需與該操作裝置結(jié)合，以在 操作裝置操作時(shí)，利用本實(shí)用新型的鎂鋰合金散熱元件，將熱能自操作裝置傳送至環(huán)境中。以下以操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫并有高度散熱需求的發(fā)光二極管照明裝置為例，進(jìn)一步 說明本實(shí)用新型的概念。圖1及圖2顯示了本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的發(fā)光二極管照明 裝置1，由散熱基板11、印刷電路板12、絕緣片13及數(shù)個(gè)發(fā)光二極管封裝單元14所組成。 發(fā)光二極管封裝單元14安裝在印刷電路板12上，并呈二維數(shù)組排列。每一發(fā)光二極管封 裝單元14具有正負(fù)極兩個(gè)接腳(圖中未示)，分別與印刷電路板12的內(nèi)層導(dǎo)線(圖中未 示)連接，而所有正負(fù)極接腳通過前述內(nèi)層導(dǎo)線分別匯接至分布于印刷電路板12周緣的兩 片L型電極15、16，再利用分別接于L型電極15、16上的電線17、18，分別連接至正/負(fù)極 電源(圖中未示)，以操作發(fā)光二極管照明裝置1。絕緣片13可切齊散熱基板11及印刷電 路板12周緣而貼于印刷電路板12之上，其中心相對(duì)于發(fā)光二極管封裝單元14所排列的二 維數(shù)組的位置并鏤空以利發(fā)光二極管封裝單元14所發(fā)出的光通過。制造發(fā)光二極照明裝置1時(shí)，首先利用前述方法制造本實(shí)用新型的鎂鋰合金材料 并加工制成散熱基板11，且該加工程序還包括一在該成型程序之后拋平散熱基板11的拋 平程序。在拋平散熱基板11后，為了使散熱基板11達(dá)到導(dǎo)熱不導(dǎo)電的效果，必須對(duì)其進(jìn)行 一絕緣程序。絕緣程序可包括陽極處理程序及真空濺鍍程序等，可兩者擇一或兩者并行。當(dāng) 兩者并行時(shí)一般是先進(jìn)行陽極處理程序，之后再進(jìn)行真空濺鍍。在散熱基板11完成絕緣處理之后，就可以將它與操作裝置結(jié)合。首先膠合散熱基 板11與印刷電路板12，并視需要對(duì)兩者進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲汉?，并將發(fā)光二極管封裝單元14安裝 于各圓孔121之內(nèi)。之后，貼上絕緣片13，并在發(fā)光二極管封裝單元14上涂布一層透明膠 以將其固定。最后焊上電線17、18即完成發(fā)光二極管照明設(shè)備1的制作。鎖固孔19在將 發(fā)光二極管照明設(shè)備1固定至所欲安裝之處時(shí)使用。由于電子產(chǎn)品在操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫的特性，在許多應(yīng)用中，操作裝置包含了一個(gè) 電子電路，而可搭配本實(shí)用新型的鎂鋰合金散熱元件使用。通常，直接與操作裝置接觸的散 熱元件，可被稱為一次熱散熱元件，而一次熱散熱元件在工作時(shí)，其表面溫度通常仍然是比 環(huán)境溫度高的，故可在一次熱散熱元件上，另安裝一散熱元件來助其散熱，稱為二次熱散熱 元件。圖3顯示了本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該具散熱元件的裝置2包
5括一操作裝置21，安裝于操作裝置21上的一次熱散熱元件22，以及安裝于一次熱散熱元件 22上的二次熱散熱元件23。當(dāng)操作裝置21操作時(shí)，其溫度較環(huán)境300的溫度高，故通過一 次熱散熱元件22及二次熱散熱元件23的幫助，將熱量傳送至環(huán)境300，以降低操作裝置21 的溫度。其中，操作裝置21可為形成在電路板24上的電子電路，或是形成于芯片之中的集 成電路，也可是操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫的任何電路元件，如功率晶體管等。而本實(shí)用新型所使用 的鎂鋰合金材料，可用來制造一次熱散熱元件22及二次熱散熱元件23的其中之一或兩者， 舉例而言，若前述發(fā)光二極管封裝單元14本身具有散熱座等散熱元件，則該散熱元件本身 也可使用鎂鋰合金制造，再搭配鎂鋰合金或其它材料制成的散熱基板11，均可達(dá)成一定的 效果。圖4及圖5顯示了本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例的發(fā)光二極管封裝單元3，其由發(fā)光 二極管芯片31，印刷電路板32，散熱座33，接腳34，絕緣殼35及透鏡36所組成。散熱座33 包括了中心柱331及底盤332。中心柱331用來承接印刷電路板32及發(fā)光二極管芯片31， 底盤332則可以擴(kuò)大散熱面積。在制作時(shí)，可先以本實(shí)用新型的鎂鋰合金材料，模造成型， 做成散熱座33，再與其它元件裝配結(jié)合。發(fā)光二極管芯片31與印刷電路板32間的結(jié)合，可 如圖5所示，以覆晶方式，通過球型接腳311連接，印刷電路板31再以打線(wire bonding) 方式，用接線321連接至正負(fù)接腳34。在其它的較佳實(shí)施例中，也可不用印刷電路板，而是 發(fā)光二極管芯片直接膠合在散熱座上，再用打線方式連接芯片及接腳。為驗(yàn)證本實(shí)用新型使用鎂鋰合金為散熱元件的優(yōu)異散熱效果，特分別以鎂鋰合金 及鋁作為一次熱的散熱基材，測(cè)試兩者用于發(fā)光二極管芯片時(shí)的散熱效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì) 150°C的晶粒言，鋁基材僅能導(dǎo)出溫度至散熱基材表面溫度呈現(xiàn)51°C，而鎂鋰合金基材的導(dǎo) 出溫度高達(dá)96°C，由此可見，鎂鋰合金基材的導(dǎo)熱效果遠(yuǎn)大于鋁基材。而由于鎂鋰合金基材 可導(dǎo)出的熱較多，使晶粒的工作溫度降低也較多，因此，采用鎂鋰合金作為散熱基材時(shí)，在 晶粒上所量得的工作電流為1200mA，遠(yuǎn)較使用鋁基材所量得的350mA為高，也就不令人意 外。換言之，使用鎂鋰合金為散熱元件材料，可較使用傳統(tǒng)材料更有效地降低操作裝置中電 路元件的工作溫度，進(jìn)而大幅提升這些電路元件的工作效能。圖6至圖11進(jìn)一步例示了本實(shí)用新型的鎂鋰合金散熱元件可應(yīng)用的各種操作裝 置及其與散熱元件結(jié)合的各種實(shí)施方式。圖6中，本實(shí)用新型第四較佳實(shí)施例包括一個(gè)中央處理器41，一個(gè)散熱鰭片42及 一個(gè)散熱風(fēng)扇43。散熱鰭片42可使用本實(shí)用新型的鎂鋰合金材料制作成型，再與中央處理 器41及散熱風(fēng)扇43結(jié)合使用。圖7則是本實(shí)用新型第五較佳實(shí)施例中央處理器散熱元件的應(yīng)用例子。中央處理 器芯片5安裝在芯片座51上，而散熱元件包括水冷式散熱器52及接頭53等，可通過扣片 54固定在芯片座51上。其中，水冷式散熱器52、接頭53及扣片54等套件，都可以全部或 部分使用本實(shí)用新型的鎂鋰合金材料制作。圖8及圖9的全部或部分使用鎂鋰合金制作而成的散熱片61，62，以樞接結(jié)構(gòu) 611、612、621、622相互樞接，而得以夾持內(nèi)存模塊6于其中，達(dá)到優(yōu)良的散熱效果。圖10及圖11例示兩種不同型式的顯示器或顯示面板的散熱元件配置方式，尤其 適用于液晶面板或發(fā)光二極管面板。圖10的顯示面板7與機(jī)殼73之間安裝有散熱元件71 及72。圖中顯示的水冷式元件及風(fēng)扇僅為示例，其種類及數(shù)量可視實(shí)際應(yīng)用需要調(diào)整，其配置的方位則是在顯示面板7的正后方。此種配置方式，通常使用在大尺寸的背光模塊面板 之中。當(dāng)然，散熱元件71、72的全部或一部分，可以適當(dāng)?shù)氖褂帽緦?shí)用新型的鎂鋰合金來制作。圖11的側(cè)光式顯示面板8，則通常應(yīng)用在小尺寸的背光模塊。固定在散熱基板82 的光源81，提供側(cè)光照明予顯示面板83。光源81可包含發(fā)光二極管芯片811及底座812。 底座812用來安裝發(fā)光二極管芯片811并與散熱基板82相接觸，以傳送發(fā)光二極管芯片 811工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量至外界環(huán)境。明顯地，底座812及散熱基板82的一部分或全部，可 以使用本實(shí)用新型的鎂鋰合金來制作。綜上所述，雖然以上例舉的操作裝置多為至少包含各式發(fā)光源、各式不同尺寸的 顯示器或顯示面板的電子裝置，但本實(shí)用新型的鎂鋰合金散熱元件，并不僅限于應(yīng)用在電 子裝置上，而可使用在任何操作時(shí)其溫度較環(huán)境溫度高而有散熱需求的裝置，如引擎、壓縮 機(jī)等等?？傊?，本實(shí)用新型使用鎂鋰合金來制作散熱元件，與使用其它傳統(tǒng)材料的散熱元件 相比，該散熱元件的工作效能得到大大地提升，對(duì)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步帶來極大的貢獻(xiàn)，也充分開發(fā) 了鎂鋰合金的應(yīng)用范圍領(lǐng)域及其所能提供的價(jià)值，極具產(chǎn)業(yè)價(jià)值。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型的申請(qǐng)專利范 圍，因此凡其它未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含于 本實(shí)用新型的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種具散熱元件的裝置，其特征在于，包括操作裝置，置于一環(huán)境中操作時(shí)，具有比該環(huán)境溫度高的溫度；以及與該操作裝置結(jié)合、并在該操作裝置操作時(shí)將熱能自該操作裝置傳送至該環(huán)境中的具鎂鋰合金的散熱元件，該散熱元件中含有1％至33％重量百分比的鋰元素。
2.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該散熱元件的鎂鋰合金材料 含有3%至20%重量百分比的鋰元素，以及至少包含鋁、鋅在內(nèi)的少量元素，且該散熱元件 導(dǎo)熱而不導(dǎo)電。
3.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該散熱元件為散熱基板、散熱 座、散熱鰭片、水冷式套件或兩彼此樞接的散熱片。
4.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于 路板或集成電路芯片上的電子電路。
5.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于 是以膠合、扣合或覆晶的方式結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于 光二極管封裝單元，該至少一個(gè)發(fā)光二極管封裝單元包括發(fā)光二極管芯片；一對(duì)接腳，分別連接至正負(fù)極電源；以及散熱底座，與該發(fā)光二極管芯片連接，其中該散熱元件即為該散熱底座，或該散熱元件 與該散熱底座相接合。
7.如權(quán)利要求6所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該散熱元件為散熱基板，且該 操作裝置包括多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元，該多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元排列成二維數(shù)組。
8.如權(quán)利要求7所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元 安裝于一印刷電路板上，且該印刷電路板具有多個(gè)圓孔，以分別容置該多個(gè)發(fā)光二極管封 裝單元。
9.如權(quán)利要求8所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該操作裝置還包括覆蓋于該 多個(gè)發(fā)光二極管封裝單元周緣的絕緣片，且該多個(gè)圓孔上方涂布有一層透明膠。
10.如權(quán)利要求1所述的具散熱元件的裝置，其特征在于該操作裝置為中央處理器、 內(nèi)存芯片模塊、顯示器、顯示面板、功率晶體管或發(fā)光源。該操作裝置為形成于印刷電 該散熱元件與該操作裝置間 該操作裝置包括至少一個(gè)發(fā)
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具散熱元件的裝置。該具散熱元件的裝置包括一操作裝置以及一具鎂鋰合金的散熱元件；其中，該散熱元件與該操作裝置結(jié)合，以在該操作裝置操作時(shí)，利用該散熱元件將該熱能自該操作裝置傳送至該環(huán)境中。本實(shí)用新型具有大大提高散熱元件的工作效能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK201585224SQ20092017497
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者吳柏毅, 吳獻(xiàn)桐, 李長春 申請(qǐng)人:吳獻(xiàn)桐;吳柏毅;李長春