專(zhuān)利名稱：用于電路元件的散熱的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路元件的冷卻，尤其是，本發(fā)明涉及用于使安裝在印刷電路板上的電路元件散熱的裝置。
背景技術(shù)：
通常，散熱片使熱量從集成電路(IC)散發(fā)到外界空氣中。目前，主要有兩種方法安裝該散熱片。第一種方法中，散熱片粘在IC的頂部。粘接時(shí)，在IC和散熱片之間的膠層必須足夠薄，以便保證通過(guò)該粘接材料的熱阻最小。不利的是，當(dāng)IC產(chǎn)生太多熱量時(shí)將導(dǎo)致散熱片的脫層。松脫的散熱片將與其它電路接觸，并將導(dǎo)致短路，且這樣不合適粘接的散熱片將不能使IC散熱。因此，當(dāng)需要使散熱量最大時(shí)，粘接是一種較差的方法。
在第二種方法中，散熱片機(jī)械安裝在印刷電路板(PCB)上，這樣，IC夾在散熱片和PCB之間。尤其是，該散熱片的安裝既可以是通過(guò)用裝在IC外殼下面的夾子將散熱片固定在IC上(即背式(piggyback)安裝)，也可以是用彈簧夾或螺釘將散熱片安裝在PCB上。當(dāng)IC外殼的型面較低時(shí)通常不采用背式安裝，例如四線扁平外殼(QFP)或球狀網(wǎng)格陣列(BGA)外殼，因?yàn)樵贗C和PCB之間用于安裝散熱片的間隙最小。用彈簧夾或螺釘將散熱片安裝在PCB上需要使安裝區(qū)域與PCB的印刷線(traces)分離，從而減小了可用于電路布線的空間。因此，需要在設(shè)計(jì)前知道散熱片的布置方式，有時(shí)還導(dǎo)致需要將PCB放大以安裝散熱片。
因此，本領(lǐng)域需要一種散熱片裝置，該裝置能提供最大散熱，且不需要粘接在IC上或安裝在PCB上或安裝在IC外殼的下邊。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)一種用于使至少一個(gè)安裝在PCB上的電路元件散熱的裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)缺點(diǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于使安裝在PCB上的兩個(gè)IC散熱的散熱片與PCB的環(huán)繞結(jié)構(gòu)相連。該環(huán)繞結(jié)構(gòu)是RF屏蔽。該散熱片包括兩個(gè)用于熱接觸的基座，一個(gè)基座用于一個(gè)IC；以及兩對(duì)臂，用于散熱和使散熱片在不接觸PCB的情況下與環(huán)繞結(jié)構(gòu)相連。當(dāng)多個(gè)IC中有導(dǎo)電外殼時(shí)，將不導(dǎo)電但導(dǎo)熱的分隔件插入各基座和相應(yīng)的IC之間，以便使散熱片與IC電絕緣。此外，各臂有垂直于該臂延伸的翼板，以便大大增加其表面面積，從而增加散熱量和使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
散熱片用扭絞凸起(twist tabs)安裝在環(huán)繞結(jié)構(gòu)上。各臂都包括一個(gè)用于接收從環(huán)繞結(jié)構(gòu)上伸出的扭絞凸起的狹槽。在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，散熱片的兩側(cè)都用彈簧搭扣(snap-lock)鎖定在該環(huán)繞結(jié)構(gòu)上或該散熱片的一側(cè)鉤住該環(huán)繞結(jié)構(gòu)上的狹槽，而另一端用螺釘、扭絞凸起或彈簧搭扣機(jī)械保持住。因?yàn)樯崞慌cPCB接觸，PCB可以制成更小，且印刷線的布線區(qū)最大。
通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明能夠更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)知道，該詳細(xì)說(shuō)明和特定示例僅僅是為了解釋?zhuān)驗(yàn)橥ㄟ^(guò)該詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行多種變化和變形。


通過(guò)下面的結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，可以容易地了解本發(fā)明的內(nèi)容，附圖中圖1所示為本發(fā)明的散熱片的一個(gè)實(shí)施例；圖2所示為安裝在印刷電路板上的電路元件的立體圖；圖3所示為連接到環(huán)繞印刷電路板的結(jié)構(gòu)上的本發(fā)明的散熱片；以及圖4所示為包括支承件的、環(huán)繞印刷線路板的結(jié)構(gòu)。
為了便于理解，用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示這些圖中共有的相同元件。
具體實(shí)施例方式
圖1表示本發(fā)明的散熱片10的一個(gè)實(shí)施例。特別是，散熱片10包括本體11、第一對(duì)臂25和第二對(duì)臂43。本體11包括第一矩形基座12、第二矩形基座30和矩形連接件28。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，第一基座12、第二基座30和連接件28也可以形成非矩形的形狀。而且應(yīng)當(dāng)知道，盡管圖1中的散熱片10主要表示為矩形和其它特定形狀，但是本發(fā)明人也考慮到了這些形狀的各種變型，這也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
第一矩形基座2包括第一左側(cè)壁14、第一右側(cè)壁16和第一后壁18，這些壁的每一個(gè)都從第一矩形基座12垂直延伸。第一左臂20從第一左側(cè)壁14上垂直延伸，并有第一左翼板22，該第一左翼板22基本在第一左臂20的大部分長(zhǎng)度上從該第一左臂20上垂直延伸。第一右臂24從第一右側(cè)壁16上垂直延伸，并有第一右翼板26，該第一右翼板26基本在第一右臂24的大部分長(zhǎng)度上從該第一右臂24上垂直延伸。第一左臂20和第一右臂24一起構(gòu)成第一對(duì)臂25，其中，各個(gè)臂都有一狹槽46，該狹槽46分別與第一左側(cè)壁14和第一右側(cè)壁16間隔開(kāi)。
第二矩形基座30包括第二左側(cè)壁32、第二右側(cè)壁34和第二后壁36，這些壁的每一個(gè)都從第二矩形基座30上垂直延伸。第二左臂38從第二左側(cè)壁32上垂直延伸，并有第二左翼板40，該第二左翼板40基本在第二左臂38的大部分長(zhǎng)度上從該第二左臂38上垂直延伸。第二右臂42從第二右側(cè)壁34上垂直延伸，并有第二右翼板44，該第二右翼板44基本在第二右臂42的大部分長(zhǎng)度上從該第二右臂42上垂直延伸。第二左臂38和第二右臂42一起構(gòu)成第二對(duì)臂43，其中，各個(gè)臂都有一狹槽46，該狹槽46分別與第二右側(cè)壁34和第二左側(cè)壁32間隔開(kāi)。
第一后壁18與第一左側(cè)壁14和第一右側(cè)壁16相連。第二后壁36與第二左側(cè)壁32和第二右側(cè)壁34相連。矩形連接件28使該第一后壁18與第二后壁36相連(圖2)。
散熱片10由導(dǎo)熱材料例如鋁制成。散熱片10的重要彎頭包括角撐板49，該角撐板49提供機(jī)械強(qiáng)度以避免變形，并有合適的彎曲半徑，以便不會(huì)限制通過(guò)金屬的傳導(dǎo)熱流。基座12和30設(shè)計(jì)成通過(guò)壓配合(interference fit)或加壓配合(compression fit)而與合適的電路元件機(jī)械緊密配合，因此可以有足夠的壓力，從而保證使熱量從電路元件傳遞給散熱片10。也就是，通過(guò)保證在散熱片10和電路元件之間有較大的“接觸面積”，該壓配合能提供機(jī)械支承和較低的熱阻。
基座12和30可以與具有非導(dǎo)電絕緣外殼(例如陶瓷外殼)的電路元件直接接觸，或者當(dāng)電路元件有金屬外殼時(shí)，可以通過(guò)電絕緣體的導(dǎo)熱分隔件與該電路元件熱連接。盡管圖1中的散熱片10是由鋁制成，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，該散熱片10也可以用任意導(dǎo)熱材料(例如金屬、金屬化合物、聚合物)制成。
圖2示出了安裝在印刷電路板(PCB)58上的電路元件48的立體圖。該電路元件48包括封裝在外殼50內(nèi)的集成電路(IC)，該外殼有大致平的頂表面52和相對(duì)的底表面54，例如四線扁平外殼(QFP)或球狀網(wǎng)格陣列(BGA)外殼。引線56與外殼50內(nèi)的IC相連，并向外延伸以便安裝到PCB58上。
盡管本發(fā)明說(shuō)明的是增強(qiáng)集成電路的冷卻，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明的原理可以用于任何產(chǎn)熱的電路元件。該元件不必是平的表面，因?yàn)榭梢杂脤?dǎo)熱化合物來(lái)保證在非平面的表面上有良好的表面接觸。而且，盡管說(shuō)明普通引線56用于將IC48裝在PCB58上，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明也可以用于有其它類(lèi)型的連接件的電路元件，例如球狀網(wǎng)格焊料凸耳(ballgrid solder bumps)。
圖3示出包括本發(fā)明的散熱片的組件。尤其是，圖3示出一個(gè)包圍件或模塊的等距視圖，該包圍件或模塊包括根據(jù)本發(fā)明形成并與一包圍件(enclosure)60配合的散熱片，該包圍件60裝有印刷電路板，該印刷電路板包括與該散熱片熱配合的集成電路。該散熱片與該包圍件和印刷電路板機(jī)械配合以形成壓配合，這樣，在散熱片和在印刷電路板上的集成電路之間形成低熱阻通路，以便進(jìn)行冷卻。
包圍件60包括一個(gè)相對(duì)于PCB58的邊緣垂直定向的縱向件。PCB的部分或整體的其它形狀(例如圓形、橢圓形等)和方向也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
應(yīng)該注意，在兩相對(duì)縱向件62的頂部邊緣64上間隔設(shè)置有兩凸起70。
圖3示出了本發(fā)明的散熱片10與環(huán)繞PCB58的保護(hù)結(jié)構(gòu)60相連。保護(hù)結(jié)構(gòu)60包括在PCB58各側(cè)的縱向件62。各縱向件62包括一頂部邊緣64和一底部邊緣66，其中，各縱向件62的底部邊緣66安裝在PCB58上。在兩個(gè)相對(duì)的縱向件62的頂部邊緣64上有彼此等距間隔布置的凸起70。保護(hù)結(jié)構(gòu)60可以是任意PCB58的環(huán)繞結(jié)構(gòu)，例如RF屏蔽。
在所述實(shí)施例中，散熱片10的第一對(duì)臂25和第二對(duì)臂43都通過(guò)相應(yīng)裝置的凸起70和狹槽46而安裝到該結(jié)構(gòu)上。散熱片10和結(jié)構(gòu)60表示成分別有狹槽和凸起，但是也可以用其它安裝方法，例如螺釘、扭絞凸起、彈簧搭扣或它們的組合。此外，散熱片10表示成可以從結(jié)構(gòu)60上取下，但是也可以是永久地鎖定就位。
在另一實(shí)施例中，各縱向件62具有內(nèi)表面63。支承件65(圖4)安裝在各縱向件62的內(nèi)表面63上，因此，PCB58抵靠各支承表面65。
第一對(duì)臂25和第二對(duì)臂43也有較大的表面面積，以便當(dāng)電子部件48與第一矩形基座12和/或第二矩形基座30熱接觸時(shí)將熱量從電路元件48散發(fā)出去。盡管沒(méi)有表示出來(lái)，但是電絕緣體的導(dǎo)熱分隔件也可以用于本發(fā)明。該分隔件可以例如在電子部件48有導(dǎo)電的金屬外殼時(shí)使用。此外，在散熱片和電子部件之間的干涉程度不夠的情況下也可以使用導(dǎo)熱分隔件。
因此，如上所述，通過(guò)可在電子部件的頂表面上采用一附加的用于散熱的表面，本發(fā)明可以增強(qiáng)至少一個(gè)普通電子部件的冷卻。通過(guò)使本發(fā)明與框架結(jié)構(gòu)相連，熱量從電子部件散入周?chē)諝庵?。這可在不需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用部件的情況下實(shí)現(xiàn)。
盡管在此詳細(xì)示出和描述了包括有本發(fā)明內(nèi)容的多個(gè)實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地設(shè)計(jì)很多其它仍結(jié)合有這些教導(dǎo)內(nèi)容的變化的
權(quán)利要求
1.一種用于散熱(10)的裝置，它從安裝在固定于框架(60)上的印刷電路板(PCB)(58)上的至少一個(gè)電路元件中散熱，所述裝置包括散熱片(10)，該散熱片(10)有一個(gè)本體和至少兩個(gè)從所述本體上伸出的臂(25、43)，所述散熱片與所述至少一個(gè)電路元件機(jī)械配合和熱配合；其特征在于，機(jī)械連接件(46、70)，用于將所述散熱片固定在所述框架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述散熱片的所述本體還包括至少一個(gè)基座部分(28)，該基座部分(28)與各電路元件熱接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱分隔件(62)與所述至少一個(gè)基座和所述各電路元件相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述機(jī)械連接件是從下面一種機(jī)構(gòu)中選定的扭絞凸起(70)、彈簧搭扣、螺釘和裝入狹槽(46)中的凸起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)臂(25、43)中的每一個(gè)都包括翼板(22、26、40、44)，該翼板(22、26、40、44)在該臂的大部分長(zhǎng)度上從該臂垂直伸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，還包括與所述PCB(58)和所述機(jī)械連接件相連的結(jié)構(gòu)，用于將所述散熱片固定在所述PCB上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)有至少兩個(gè)側(cè)面和安裝在各所述側(cè)面上以支承PCB(58)的支承件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述框架包括射頻(RF)屏蔽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述電路元件包括四線扁平外殼(QFP)(50)和球狀網(wǎng)格陣列(BGA)外殼中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述電路元件包括一個(gè)導(dǎo)電外殼(50)，所述電路元件通過(guò)電絕緣體與所述散熱片(10)機(jī)械配合和熱配合，所述電絕緣體設(shè)置于所述電路元件和所述散熱片(10)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于散熱的裝置，其特征在于，所述電絕緣體包括至少一個(gè)導(dǎo)熱分隔件。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于散熱的裝置，其特征在于，各臂有與對(duì)所述PCB提供機(jī)械支承的支承件相配合的相應(yīng)內(nèi)表面。
13.一種用在包括印刷電路板(PCB)的組件中的裝置，所述印刷電路板固定于框架上，所述PCB包括至少一個(gè)電路元件，所述裝置包括散熱片，該散熱片有一個(gè)本體和至少兩個(gè)從所述本體上伸出的臂，所述散熱片與所述至少一個(gè)電路元件機(jī)械配合和熱配合；其特征在于機(jī)械連接件，用于將所述散熱片固定在所述框架上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述散熱片的所述本體還包括至少一個(gè)基座部分，該基座部分與各電路元件熱接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱分隔件與所述至少一個(gè)基座和所述各電路元件相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述機(jī)械連接件是從下面一種機(jī)構(gòu)中選定的扭絞凸起(70)、彈簧搭扣、螺釘和裝入槽(46)中的凸起。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)臂中的每一個(gè)都包括翼板，該翼板在該臂的大部分長(zhǎng)度上從該臂垂直伸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，還包括與所述PCB(58)和所述機(jī)械連接件(46、70)相連的結(jié)構(gòu)，用于將所述散熱片固定在所述PCB(58)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)有至少兩個(gè)側(cè)面和安裝在各所述側(cè)面上以支承PCB的支承件。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述框架包括射頻(RF)屏蔽。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述電路元件包括四線扁平外殼(QFP)和球狀網(wǎng)格陣列(BGA)外殼中的一個(gè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述電路元件包括一個(gè)導(dǎo)電外殼，所述電路元件通過(guò)電絕緣體與該散熱片機(jī)械配合和熱配合，所述電絕緣體設(shè)置于所述電路元件和所述散熱片之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述電絕緣體包括至少一個(gè)導(dǎo)熱分隔件。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用在包括印刷電路板的組件中的裝置，其特征在于，所述各臂有與對(duì)所述PCB提供機(jī)械支承的支承件相配合的相應(yīng)內(nèi)表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于使安裝在印刷電路板上的至少一個(gè)電路元件散熱的裝置,包括:散熱片,該散熱片有至少一對(duì)臂,該臂的每一個(gè)包括一個(gè)狹槽;以及至少在兩側(cè)與印刷電路板相連的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有上部邊緣,該上部邊緣有凸起,凸起構(gòu)造并布置成能使各臂的各槽安裝在凸起上。
文檔編號(hào)H01L23/40GK1339823SQ0113391
公開(kāi)日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月21日
發(fā)明者斯科特·A·羅特勒, 唐納德·R·謝爾頓 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司