專利名稱：用于冷卻發(fā)熱電路組件的冷卻單元及包括該冷卻單元的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷卻單元，用于加快發(fā)熱電路組件、如一半導體包裝件的散熱，及包括該冷卻單元的電子設備，如一個人電腦。
電子設備、如臺式個人電腦和工作間，包括一用于多用途多媒體信息，如文字、語音和圖像的半導體包裝件。在這種半導體包裝件中，由于處理速度的提高和多功能性，電能消耗增加，與之成比例，操作中的熱量也迅速增加。
為此，需要加強半導體包裝件的散熱，以保持其穩(wěn)定操作。因此，各種散熱/冷卻裝置，如散熱片或散熱管是必不可少的。
常規(guī)的散熱片具有一與半導體包裝件熱聯(lián)接的熱量接收部分。如果該熱量接收部分與半導體包裝件之間接觸不良，它們之間就會產(chǎn)生一間隙，從而阻礙了熱量從半導體包裝件向熱量接收部分的傳導。因此，在現(xiàn)有技術中，在熱量接收部分與半導體包裝件之間設置了導熱油脂或橡膠傳熱板，散熱片通過一彈簧壓靠在半導體包裝件上，以增強熱量接收部分與半導體包裝件之間的緊密接觸。
偶然地，如果散熱片的熱量接收部分被強制壓靠在半導體包裝件上，通過熱量接收部分向半導體包裝件施加了載荷，可以是施加到半導體包裝件上的應力。在這種情況下，如果半導體包裝件有足夠的強度來克服該應力的話，就沒有什么問題。但最近，由于各種需要，如制造成本的降低，重量的減輕，小型化等，半導體包裝件在結構上已經(jīng)簡化了。因此，一些類型的半導體包裝件不具有承受應力的足夠強度。
具體地，在作為典型的氣密包裝件的陶瓷包裝件中，產(chǎn)生熱量的集成電路片被覆蓋了具有高剛度的陶瓷板或陶瓷蓋。因而散熱片的熱量可以由陶瓷板或陶瓷蓋接收。
另一方面，在集成電路片被倒裝焊接到一合成樹脂電路板上的BGA(焊球格柵矩陣)包裝件和PGA(管腳格柵矩陣)包裝件中，以及集成電路片被焊接到聚酰亞胺帶上的TCP(帶承載包裝件)中，集成電路片向外界暴露，支承集成電路片的電路板或帶由合成樹脂形成。因此，不能說這種包裝件具有承受來自散熱片的載荷的足夠強度。
因此，例如，如果散熱片的熱量接收部分壓靠在BGA包裝件的集成電路片上，應力將集中在集成電路片上，集成電路片會斷裂。另外，由于集成電路片承受由于集成電路片壓靠在電路板上而產(chǎn)生的載荷，該載荷作為一彎曲力作用在電路板上，電路板會成弧形或向后彎曲。因此，應力被連續(xù)施加到集成電路片與電路板的聯(lián)接部分，這會使焊接失效。
因此，在如BGA、PGA等半導體包裝件中散熱片不能以很大的力壓靠在集成電路片上。因此，充分保持散熱片與半導體包裝件之間的緊密接觸非常困難，且阻礙了熱量從半導體包裝件向散熱片的有效傳導。
本發(fā)明的目的是提供一種冷卻單元和電路組件，能夠有效地將電路組件的熱量傳遞到散熱片上，同時降低施加到電路組件上的應力，還提供一包括該冷卻單元的電子設備。
為了實現(xiàn)該目的，提供了根據(jù)本發(fā)明的一種冷卻單元，用于冷卻一電路組件，包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，和一安裝在上述底座的安裝表面上的發(fā)熱單元。上述冷卻單元包括一散熱片，該散熱片疊置在上述電路組件上，并具有一用于接收上述發(fā)熱單元熱量的熱量接收部分；一設置在該發(fā)熱單元與該上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將該發(fā)熱單元與該熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述發(fā)熱單元從而將上述導熱件夾在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述電路組件的上述底座與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述發(fā)熱單元的位置支承上述散熱片。
另外，為了實現(xiàn)上述目的，還提供了一種電子設備，包括一外殼，一電路組件，該電路組件容納在上述外殼中，包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，及一安裝在上述底座的上述安裝表面上的發(fā)熱單元；一疊置在上述電路組件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述發(fā)熱單元的熱量的熱量接收部分；一設置在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述發(fā)熱單元，以將上述導熱件夾在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述電路組件的上述底座與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述發(fā)熱單元的位置支承上述散熱片。
在該結構中，當散熱片與發(fā)熱單元熱聯(lián)接時，散熱片由推動裝置推在發(fā)熱單元上。此時，由于隔板設置在散熱片與電路組件的底座之間，散熱片施加在發(fā)熱單元上的大部分載荷由隔板承受。因此，多余的應力不會集中在發(fā)熱單元上，從而避免了支承發(fā)熱單元的底座的彎曲和翹曲。因此，能夠防止發(fā)熱單元的浮動，或發(fā)熱單元安裝部件的損壞。
另外，發(fā)熱單元與熱量接收部分之間的緊密接觸可以通過適當?shù)貙⑽挥跓崃拷邮詹糠峙c發(fā)熱單元之間的柔性導熱件向下推動而保持。因此，發(fā)熱單元與熱量接收部分之間的熱聯(lián)接可以穩(wěn)定地保持，發(fā)熱單元的熱量能夠高效地傳導到散熱片上。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的冷卻單元，用于冷卻一電路組件，包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，和一安裝在上述底座的安裝表面上的發(fā)熱單元。上述冷卻單元包括一散熱片，上述散熱片疊置在上述電路組件上，并具有一用于接收上述發(fā)熱單元熱量的熱量接收部分；一設置在上述底座與上述散熱片之間的隔板，上述隔板包括一與上述底座和上述散熱片配合而環(huán)繞上述發(fā)熱單元的油脂填充腔室；固定裝置，用于將上述散熱片固定在上述底座上，以使上述隔板夾在上述散熱片與上述底座之間；及導熱油脂，該導熱油脂填充在上述油脂填充腔室中，從而將上述發(fā)熱單元與上述散熱片相互熱聯(lián)接。
在該結構中，由于發(fā)熱單元埋在油脂中，充分保持發(fā)熱單元與油脂的接觸面積，以及散熱片與油脂之間的接觸面積。從而發(fā)熱單元的熱量可以通過油脂高效地傳導到散熱片。
另外，如果散熱片固定到底座上，隔板被夾在散熱片與底座之間。這樣，發(fā)熱單元不是直接由散熱片向下推動，沒有應力施加在發(fā)熱單元上。另外，當散熱片固定時由散熱片施加在底座上的載荷通過隔板環(huán)繞發(fā)熱單元在一寬的范圍內(nèi)擴散，多余的應力不會集中在底座的特定部分。因此，能夠防止支承發(fā)熱單元的底座的彎曲或翹曲，還能夠防止發(fā)熱單元的浮動或發(fā)單元的安裝部分的損壞。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的電路組件，包括一線路板，一包含一由合成樹脂制成的電路板的半導體包裝件，該電路板具有一安裝表面及位于上述安裝表面相對側的多個帶電端子，及一安裝在上述電路板的安裝表面上并產(chǎn)生熱量的集成電路片，上述帶電端子與上述線路板電聯(lián)接；一疊置在上述半導體包裝件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述集成電路片的熱量的熱量接收部分；一設置在上述集成電路片與上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將上述集成電路片與上述熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述集成電路片，以將上述導熱件夾在上述集成電路片與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述半導體包裝件的上述電路板與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述集成電路片的位置支承上述散熱片。
在該結構中，當散熱片與半導體包裝件的集成電路片熱聯(lián)接時，散熱片由推動裝置推向集成電路片。此時，由于隔板設置在散熱片與半導體包裝件的電路板之間，散熱片施加在集成電路片上的大部分載荷由隔板承受。因此，多余的應力不會集中在集成電路片上，從而防止了支承集成電路片的電路板的彎曲或翹曲。因此，能夠防止集成電路片的浮動或集成電路片的安裝部分的損壞。
另外，通過隔板施加在電路板上的載荷借助于多個帶電端子傳遞到線路板上。因此，每個帶電端子上的載荷可以減少，帶電端子的變形或損壞能夠避免，帶電端子與線路板之間聯(lián)接部分的損壞也可以避免。
另外，集成電路片與熱量接收部分之間的緊密接觸可以通過適當?shù)貙⑽挥诩呻娐菲c熱量接收部分之間的柔性導熱件向下推動而保持。因此，集成電路片與熱量接收部分之間的熱聯(lián)接可以穩(wěn)定地保持，集成電路片的熱量能夠高效地傳導到散熱片上。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在下面的說明書中陳述，一部分將從說明書中明白，或者從本發(fā)明的實施中了解。通過特別在下面指出的手段及組合，將認識和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
引入并構成說明書一部分的附圖表示了本發(fā)明目前優(yōu)選的實施例，與上述的一般說明和下述的詳細說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1是一透視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的臺式個人電腦；圖2是一透視圖，表示從主體背面觀察的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的臺式個人電腦；圖3是一側視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的臺式個人電腦，示出主體外殼的一局部剖視圖；圖4是一剖視圖，表示在本發(fā)明第一實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；圖5是沿圖4中F5-F5線觀察的剖視圖；圖6是一剖視圖，表示在本發(fā)明第二實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；圖7是一剖視圖，表示在本發(fā)明第三實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；圖8是一剖視圖，表示在本發(fā)明第四實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；圖9是一剖視圖，表示在本發(fā)明第五實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；
圖10是一剖視圖，表示在本發(fā)明第六實施例中，一散熱片連接到安裝在一印刷電路板上的一PGA半導體包裝件上的狀態(tài)；圖11是一平面圖，表示在本發(fā)明第六實施例中用于加強印刷電路板的加強板。
下面參照附圖1至5對根據(jù)本發(fā)明第一實施例的臺式個人電腦進行描述。
圖1中示出作為電子設備的一臺式個人電腦1。該電腦1包括一主體2，和聯(lián)接到主體2上的一鍵盤3。
主體2具有一由合成樹脂制成的外殼5。該外殼5由一底座部分6和一豎直部分7組成。底座部分6是一平面方形箱體形狀，并包括一CD-ROM驅動器8或一軟盤驅動器(未示出)，從而能夠從底座部分6中取出來。
豎直部分7從底座部分6的后端向上延伸。豎直部分7是一空的箱體的形狀，具有一前壁9a，一后壁9b，右和左側壁9c和9d，及一頂壁9e。在后壁9b上形成多個通氣孔10。
一平面液晶顯示器單元12支承在豎直部分7的一頂端。該顯示器單元12包括一顯示器外殼13和一裝在該顯示器外殼13中的液晶顯示器板14。該顯示器外殼13具有一前表面，一開口部分15形成在該前表面上。該顯示器板14的顯示屏14a通過該開口部分15向外部暴露。
如圖3所示，一電路組件18裝在該豎直部分7中。該電路組件18包括一印刷電路板20及一PGA半導體包裝件26，該PGA半導體包裝件26是一電路組件。該印刷電路板20沿該豎直部分7的前壁9a設置。該印刷電路板20具有一安裝元件的表面21。該安裝元件的表面21面向后壁9b。一CPU插座22安裝在該元件安裝表面21上。
如圖4所示，該CPU插座22是一在中心具有一中空部分23的方形框架。該CPU插座22在與印刷電路板20相對的一側具有一CPU支承表面24。在CPU支承表面24上以矩陣形式設置了多個端子插孔(未示出)。這些端子插孔與元件安裝表面21上的墊(未示出)電聯(lián)接。
PGA半導體包裝件26通過CPU插座22支承在印刷電路板20上。半導體包裝件26包括一由合成樹脂制成的用作底座的電路板27，和一作為發(fā)熱單元的集成電路片28。
該電路板27具有一第一安裝表面29a和一第二安裝表面29b。該第二安裝表面29b位于第一安裝表面29a的相對側。電路板27的第一安裝表面29a包括一管腳安裝區(qū)域30a和一元件安裝區(qū)域30b。該管腳安裝區(qū)域30a對應于CPU插座22的CPU支承表面24，并設置在第一安裝表面29a的外圓周部分。該元件安裝區(qū)域30b對應于CPU插座22的中空部分23，并設置在第一安裝表面29a的中心。因此，元件安裝區(qū)域30b被管腳安裝區(qū)域30a環(huán)繞。
如圖4所示，多個類似管腳的帶電端子31設置在電路板27的管安裝區(qū)域30a中。該帶電端子31設置成矩陣，與CPU插座22的端子孔對應，并制成從電路板27的管腳安裝區(qū)域30a向下伸出。多個其它電路組件32如電容器安裝在電路板27的元件安裝區(qū)域30b中。
半導體包裝件26的集成電路片28在工作過程中消耗大量的電能，因為它高速處理多用途多媒體信息，如文字，語音和圖像。因此，來自集成電路片的熱量變得很大，因而需要對集成電路片進行冷卻。集成電路片28通過多個焊球34倒裝焊接到電路板27的第二安裝表面29b上。該集成電路片28設置在第二安裝表面29b的中心并定位在元件安裝區(qū)域30b的相對側。因此，帶電端子31被設置在第一安裝表面29a上與集成電路片28對應的位置之外的區(qū)域。
在半導體包裝件26中，當插入帶電端子31后對CPU插座22的鎖桿(未示出)進行操作時，該帶電端子31被鎖定，使它們不能從CPU插座22上分離。因此，保持了帶電端子31裝配在端子孔中，半導體包裝件26電聯(lián)接到印刷線路板20上。當半導體包裝件26安裝在CPU插座22上時，變熱的集成電路片28被定位在CPU插座22的中空部分23上方，而電路組件32容納在中空部分23中。
如圖4所示，一散熱片36疊置在半導體包裝件26上。該散熱片36由具有良好導電性的金屬材料，如鋁合金制成。該散熱片36的形狀是略大于半導體包裝件26的平面形狀的平板。
該散熱片36具有一第一表面37a和一設置在該第一表面37a相對側的第二表面37b。第一表面37a面向半導體包裝件26。一用于接收來自集成電路片28的熱量的熱量接收部分38與第一表面37a的中心部分整體成形。熱量接收部分38從第一表面37a的中心部分伸出。熱量接收部分38的該伸出端是一平的熱量接收表面39。該熱量接收表面39具有基本與集成電路片38上表面相同的尺寸，并面向集成電路片38。一柔性導熱件41設置在熱量接收表面39與集成電路片38之間。該導熱件41是由導熱油脂或由類似橡膠的彈性材料制成的導熱片形成的。
多個銷形發(fā)散片42與散熱片36的第二表面37b整體制成。該發(fā)散片42以矩陣形式設置在第二表面37b上。
散熱片36通過一固定彈簧44固定在CPU插座22上，該固定彈簧44用作壓縮裝置以便與其分離。固定彈簧44具有一帶狀壓縮部分45和一對與該壓縮部分45的兩端聯(lián)接的臂部46a和46b。該壓縮部分45跨散熱片36第二表面37b的中心部分延伸，并彎曲成一弧形，從而翹到第二表面37b上。因此，該中心部分在壓縮部分45的縱向方向與第二表面37b彈性接觸。臂部46a和46b是通過將壓縮部分45的兩端以基本直角沿相同方向彎折而形成的。接觸部分47a和47b分別形成在臂部46a和46b的頂端。接觸部分47a和47b在CPU插座22的接觸孔48a和48b中彎成鉤形，以便與其分離。
因此，當固定彈簧44的接觸部分47a和47b在CPU插座22的接觸孔48a和48b中彎成鉤形時，固定彈簧44的壓縮部分45彈性緊壓在散熱片36的第二表面37b上，因而散熱片36被推向半導體包裝件26。這樣，導熱件41夾在集成電路片28和散熱片36的熱量接收表面39之間，從而集成電路片28和熱量接收表面39通過該導熱件41而熱聯(lián)接。
如圖4和5所示，一隔板50設置在半導體包裝件26的電路板27與散熱片36之間。隔板50由一剛性材料如合成樹脂、金屬或陶瓷制成。隔板50是環(huán)繞集成電路片28和散熱片36的熱量接收部分38的方形框架形狀，在隔板50的中心部分設置一通孔51以保護集成電路片28和熱量接收部分38。
隔板50具有比集成電路片28的高度大得多的厚度。當散熱片36通過固定彈簧44固定在CPU插座上時，隔板50夾在散熱片36第一表面37a的外圓周部與電路板27的第二安裝表面29b之間，并定位在正好位于CPU插座22和帶電端子31上方。
因此，隔板50在遠離集成電路片28的位置支承散熱片36，并承受了散熱片36施加在集成電路片28上的大部分載荷。因此，通過根據(jù)集成電路片28的厚度、熱量接收部分38的伸出程度等適當?shù)卦O置隔板50的厚度，該導熱件41在集成電路片28與熱量接收表面39之間被向下推到一適當?shù)某潭?。因此，該導熱?1以高密度被填充，而在集成電路片28與熱量接收表面39之間沒有間隙。
在該結構中，當半導體包裝件26的集成電路片28產(chǎn)生熱量時，集成電路片28的熱量通過導熱件41傳導到散熱片36的熱量接收部分38。然后，通過熱量從熱量接收部分38向散熱片36的傳導，集成電路片28的熱量擴散到散熱片36，并通過發(fā)散片42散入豎直部分7中。
如圖4中更詳細地描述的，在散熱片36與集成電路片28熱聯(lián)接狀態(tài)下，散熱片36在半導體包裝件26上借助于固定彈簧44被強制向下推動。此時，由于在半導體包裝件26與散熱片36之間設置了環(huán)繞集成電路片28的隔板50，且散熱片36由隔板50支承，散熱片36的熱量接收部分38施加到集成電路片28上的載荷中的大部分由隔板50承受。
因此，散熱片36熱量接收部分38的額外載荷不會集中在集成電路片28上，從而能夠防止集成電路片28被損壞。另外，能夠防止支承集成電路片28的電路板27中心部分發(fā)生彎曲或翹曲，電路板27與焊球34之間的焊接部分沒有剝落，也沒有在焊接部分產(chǎn)生裂縫。因此電路板27與集成電路片28之間能夠優(yōu)先保持電聯(lián)接。
另外，由于電路板27的中心部分對應于電路板27上的元件安裝區(qū)域30b，能夠防止該元件安裝區(qū)域30b的彎曲或翹曲。因此，能夠防止元件安裝區(qū)域30b與電路組件32之間的聯(lián)接部分發(fā)生剝落或損壞，還能夠顯著地保持電路板27與電路組件32之間的電聯(lián)接的可靠性。
另外，由于隔板50在對應于CPU插座22的位置緊靠在電路板27的第二安裝表面29b上，隔板50施加在電路板27上的載荷可以利用CPU插座22來承受。
因此，電路板27更難于變形，并因而當然地防止了電路板27與集成電路片28之間的焊接部分剝落或損壞。
另外，集成電路片28與散熱片36的熱量接收部分38之間的緊密接觸可通過適當?shù)叵蛳峦苿尤嵝詫峒?1并以高密度將其填充在集成電路片28與熱量接收部分38之間而保持。因此，能夠增強集成電路片28與電路板27之間電聯(lián)接的可靠性，同時保持集成電路片28與散熱片36之間的穩(wěn)定的熱聯(lián)接狀態(tài)。
本發(fā)明并不限于上述的第一實施例。圖6中示出本發(fā)明的一第二實施例。
第二實施例中，散熱片36的結構與第一實施例的不同，但CPU插座22和半導體包裝件26的結構與第一實施例的相同。因此，在第二實施例中用相同的參考數(shù)字表示與第一實施例中相同的組成元件，并略去它們的解釋。
如圖6中所示，散熱片36具有一與散熱片36一體成形的突出部分61。該突出部分36從第一表面37a的外圓周部分向電路板27的第二安裝表面29b突出，并制成環(huán)繞散熱片36的熱量接收表面39的一框架。該突出部分61的突起的高度設置成大于集成電路片28的高度。
該突出部分61在其突出端具有一平的接觸表面62。當散熱片36固定在CPU插座22上時，該接觸表面62在集成電路片28的外圓周上與電路板27的第二安裝表面29b接觸。因此，該突出部分61在第二實施例中用作一隔板。
在該結構中，散熱片36與半導體包裝件26疊置，散熱片36的突出部分61與電路板27的第二安裝表面29b接觸。因此，當散熱片36通過固定彈簧44固定到CPU插座22上時，散熱片36的熱量接收部分38施加在集成電路片28上的在部分載荷可由該突出部分61承受，因而多余的應力不會集中在集成電路片28上。
另外，由于不必在散熱片36與電路板27之間設置一隔板，加工工藝的步驟可以減少，散熱片36的固定可以很容易地完成。另外，由于散熱片36的突出部分61還用作隔板，與隔板與散熱片36分離的情況相比，部件的數(shù)量可以減少，制造成本可以降低。
另外，由于在上述結構中突出部分61是散熱片36的一部分，突出部分61自身也具有導熱性。因此，從集成電路片28發(fā)散到電路板28的熱量可以通過該突出部分61傳導到散熱片36。因此，從集成電路片28到散熱片36的散熱路徑由穿過熱量接收部分38的一條路徑和從電路板27穿過突出部分61的一條路徑組成，集成電路片28的散熱能力可以提高。
圖7中示出本發(fā)明的第三個實施例。在該實施例中，從集成電路片28到散熱片36的散熱路徑的結構與第一實施例中的不同，其它構成元件與第一實施例中的相同。
如圖7所示，夾在散熱片36與電路板27的第二安裝表面29b之間的隔板50包括一與散熱片36的熱量接收表面39及電路板27的第二安裝表面29b配合的油脂填充腔室71。半導體包裝件26的集成電路片28容納在該油脂填充腔室71中。具有熱傳導性的油脂72以高密度填充在該油脂填充腔室71中。油脂72與集成電路片28，散熱片36的熱量接收表面39，隔板50的通孔51的內(nèi)表面，以及電路板27的第二安裝表面29b接觸。因此，集成電路片28埋在油脂72中，這樣就充分保持了集成電路片28與油脂72的接觸面積，以及油脂72與散熱片36的接觸面積。
在該結構中，集成電路片28的熱量可以通過油脂72高效傳遞到散熱片36上，可以提高集成電路片28的散熱能力。另外，由于油脂72還與隔板50的通孔51的內(nèi)表面接觸，集成電路片28的熱量可以通過隔板50傳導到散熱片36。因此，特別地，如果隔板50由具有良好導熱性的材料制成，可以確定地將隔板50用作散熱路徑的一部分，從而增強集成電路片28的散熱能力。
圖8示出本發(fā)明的第四個實施例。該第四實施例與圖6中所示的第二實施例相似，但在從集成電路片28至散熱片36的導熱中徑的結構上有所不同。
如圖8所示，散熱片36的突出部分61的高度設置成明顯大于集成電路片28的高度。該突出部分61包括一與散熱片36的熱量接收表面39及電路板27的第二安裝表面29b相配合的油脂填充腔室81。半導體包裝件26的集成電路片28容納在該油脂填充腔室81中。具有熱傳導性的油脂82以高密度填充在該油脂填充腔室81中。油脂82與集成電路片28，散熱片36的熱量接收表面39，突出部分61的內(nèi)表面，以及電路板27的第二安裝表面29b接觸。因此，集成電路片28埋在油脂82中，這樣就充分保持了集成電路片28與油脂82的接觸面積，以及油脂72與散熱片36的接觸面積。
在該結構中，油脂82不僅填充在集成電路片28的上表面與熱量接收表面39之間，還填充在集成電路片28的側面與突出部分61的內(nèi)表面之間。因此，集成電路片28的熱量可以通過油脂82高效地傳導到散熱片36，可以增強集成電路片28的散熱能力。
圖9示出本發(fā)明的第五個實施例。該第五實施例在將集成電路片28的熱量傳導到散熱片36的散熱路徑的結構上與第一實施例有所不同。
如圖9所示，在散熱片36的熱量接收表面39與集成電路片28之間設置了一用作導熱件的第一導熱板91。該第一導熱板91由具有導熱性的類似橡膠的彈性材料制成。
散熱片36具有一與散熱片36一體成形的突出部分92。該突出部分92從第一表面37a的外圓周部分向電路板27的第二安裝表面29b突出，并制成環(huán)繞熱量接收表面39的一框架。該突出部分92在其突出端具有一平的接觸表面93。當散熱片36固定在CPU插座22上時，該接觸表面93在集成電路片28的外圓周上與電路板27的第二安裝表面29b接觸。
在突出部分92的接觸表面93與電路板27的第二安裝表面29b之間設置了一第二導熱板94。該第二導熱板94由具有導熱性的類似橡膠的彈性材料制成。該第二導熱板94在其中心部分具有用于保護集成電路片28的通孔95。當散熱片36固定在CPU插座22上時，該第二導熱板94夾在突出部分92的接觸表面93與電路板27的第二安裝表面29b之間。
因此，在本實施例中，突出部分92和第二導熱板94用作支承散熱片36的隔板96。散熱片36施加在集成電路片28上的載荷由隔板96承受。
在該結構中，由于支承散熱片36的隔板96具有熱傳導性，從集成電路片28發(fā)散到電路板27的熱量可以通過隔板96傳導到散熱片36。因此，集成電路片28的散熱路徑由一從第一導熱板91經(jīng)過熱量接收部分38的路徑和一從電路板27經(jīng)過隔板96的路徑組成。因此，可以增加從集成電路片28向散熱片36的散熱路徑，從而提高集成電路片28的導熱能力。
圖10和11示出本發(fā)明的第六實施例。
在第六實施例中一BGA半導體包裝件100用作一電路組件。
如圖10所示，該半導體包裝件100包括一由合成樹脂制成的用作一底座的電路板101，以及發(fā)散熱量的集成電路片28。電路板101具有一第一安裝表面102a及一設置在該第一安裝表面102a相對側的第二安裝表面102b。該集成電路片28通過多個焊球34倒裝焊接在電路板101第一安裝表面102a的中心部分。電路板101的第二安裝表面102b具有一焊球設置區(qū)域103。該焊球設置表面定位在第二安裝表面102b遠離其中心部分的外圓周部。用作帶電端子的多個焊球104設置成一矩陣并焊接到該焊球設置區(qū)域103上。因此，焊球34設置在除集成電路片28正下方之外的區(qū)域。
通過將焊球104焊接在印刷電路板20的元件安裝表面21的墊(未示出)上，半導體包裝件100被安裝在印刷電路板20上。
一用于促進半導體包裝件100散熱的散熱片106設置在印刷電路板20的元件安裝表面21上。該散熱片106例如由一金屬材料，如具有良好導熱性能的鋁合金制成。該散熱片106的形狀是略大于半導體包裝件100的平面的一平板。
散熱片106具有一第一表面107a及一設置在該第一表面107a相對側的第二表面107b。該第一表面107a面向半導體包裝件100。第一表面107a的中心部分用作一接收集成電路片28熱量的熱量接收部分108。該熱量接收部分108具有一設置在與第一表面107a處于同一平面上的熱量接收表面109。在熱量接收表面109與集成電路片28上表面之間設置了一個用作導熱件的導熱板110。該導熱板110由具有導熱性能的類似橡膠的彈性材料制成。
該散熱片106整體地具有一突出部分112。該突出部分112從第一表面107a上除熱量接收表面109之外的外圓周部分向電路板101的第二安裝表面102b突出，并制成一環(huán)繞該熱量接收表面109的框架。該突出部分112的突起的高度設置成大于集成電路片28的高度。
該突出部分112在其突出端具有一平的接觸表面113。該接觸表面113在集成電路片28的外圓周與電路板101的第一安裝表面102a接觸。接觸表面113與第一安裝表面102a之間的該接觸部分正好位于焊球104上方。因此，在第六實施例中，該突出部分112用作一隔板。
多個發(fā)散片114整體形成在散熱片106的第二表面107b上。
散熱片106具有多個支承腿115。支承腿115設置在散熱片106的角部，以便從角部向印刷電路板20突出。支承腿115的遠端通過螺栓116固定在印刷電路板20的元件安裝表面21上。
因此，如果支承腿115固定在印刷電路板20上，散熱片106就會被推向半導體包裝件100。因此，導熱板110夾在散熱片106的熱量接收表面109與集成電路片28的上表面之間，從而熱量接收表面109與集成電路片28通過導熱板110而實現(xiàn)熱聯(lián)接。同時，接觸表面113在突出部分112的突出端緊壓在電路板101的第一安裝表面102a上，因而該突出部分112承受了散熱片106施加在集成電路片28上的大部分載荷。
因此，在本實施例中，螺栓116用作將散熱片106向下推在半導體包裝件100上的壓縮裝置。
如圖11中所示的一金屬加強板121連接到印刷電路板20的元件安裝表面21相對側的背面120上。該加強板121形狀是沿散熱片106的外圓周部分延伸的一方形框架。舌部122分別整體成形在加強板121的四個角部。舌部122通過螺栓116固定在印刷電路板20上。
因此，加強板121隔印刷電路板20與半導體包裝件100和散熱片106相對設置，從而防止由于散熱片106推向半導體包裝件100而導致的印刷電路板20的彎曲或翹曲。
該結構中，在散熱片106與半導體包裝件100的集成電路片28之間熱聯(lián)接的狀態(tài)下，散熱片106承受由于螺栓116的緊固而向下推向半導體包裝件100的載荷。同時，散熱片106具有用作隔板的突出部分112,而接觸表面113在突出部分112的突出端與電路板101的第一安裝表面102a接觸。因此，散熱片106可由突出部分112支承，散熱片106施加在集成電路片28上的大部分載荷可以由該突出部分112承受。
因此，多余的應力不會集中在集成電路片28上，且能夠防止電路板101中心部分的彎曲或翹曲。因此，位于電路板101與焊球34之間的焊接部分不會剝落，在焊接部分不會產(chǎn)生裂縫，集成電路片28與電路板101之間的電聯(lián)接也可以優(yōu)先保持。
由于突出部分112在對應于焊球104的位置與電路板101的第一安裝表面102a接觸，突出部分112施加在電路板101上的載荷可以由多個焊球104承受。因此，電路板101很難變形，每個焊球104上的載荷也可以減少。因此，能夠防止焊球104變形或損壞，還能夠防止焊球104與印刷電路板20之間的焊接部分剝落或損壞。
另外，在上述結構中，由于彈性導熱板110被向下推到某種程度，并以高密度填充在集成電路片28與熱量接收部分108之間，集成電路片28與散熱片106的熱量接收部分108之間保持緊密接觸。因此能夠提高集成電路片28與電路板101之間以及半導體包裝件100與印刷電路板20之間的電聯(lián)接的可靠性，同時在集成電路片28與散熱片106之間保持穩(wěn)定的熱聯(lián)接。
在第六實施例中，焊球設置在避開集成電路片的區(qū)域。但是，焊球可以設置在電路板的整個第一安裝表面上，還可正好設置在集成電路片外部。
在該結構中，由于電路板的中心部分由焊球支承，當然就防止了電路板中心部分的變形。另外，每個焊球上的載荷可以減少到更小，從而更加提高焊球與電路板或印刷電路板之間的電聯(lián)接的可靠性。
另外，本發(fā)明并不限于PGA或BGA半導體包裝件的冷卻，還可以用在通過將集成電路片焊接到例如用作一底座的聚酰亞胺上而獲得的TCP型(帶承載包裝件)半導體包裝件。
另外，本發(fā)明的電子設備并不局限于臺式個人電腦，還可用于筆記本式便攜式電腦。
對于本領域技術人員來講，可很容易明白其它優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明在其更廣泛的意義上來講，并不限于此處表示和描述的具體細節(jié)和所示實施例。因此，在不脫離由附屬權利要求及其等同物限定的總的發(fā)明構思的精神或范圍的前提下，可以進行各種修改。
權利要求
1．一種用于冷卻一電路組件的冷卻單元，包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，和一安裝在上述底座的安裝表面上的發(fā)熱單元，上述冷卻單元的特征在于包括一疊置在上述電路組件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述發(fā)熱單元熱量的熱量接收部分；一設置在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述發(fā)熱單元從而將上述導熱件夾在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述電路組件的上述底座與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述發(fā)熱單元的位置支承上述散熱片。
2．根據(jù)權利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，上述發(fā)熱單元具有多個與上述底座電聯(lián)接的聯(lián)接端子。
3．根據(jù)權利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，上述隔板與上述散熱片成一整體。
4．根據(jù)權利要求2所述的冷卻單元，其特征在于，上述隔板具有導熱性。
5．根據(jù)權利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，上述電路組件的上述底座具有多個設置在上述發(fā)熱單元相對側的帶電端子。
6．根據(jù)權利要求5所述的冷卻單元，其特征在于，還包括一線路板，該線路板具有一安裝上述電路組件的表面，上述線路板與上述底座的上述帶電端子電聯(lián)接。
7．根據(jù)權利要求6所述的冷卻單元，其特征在于，還包括一插座，該插座設置在上述線路板的安裝表面上，并與上述底座的上述帶電端子電聯(lián)接。
8．根據(jù)權利要求6所述的冷卻單元，其特征在于，上述帶電端子由焊接到上述線路板的安裝表面上的焊球組成。
9．根據(jù)權利要求7所述的冷卻單元，其特征在于，上述隔板通過設置在其間的上述底座面向上述插座。
10．根據(jù)權利要求7所述的冷卻單元，其特征在于，上述發(fā)熱單元設置在上述底座的中心部分，上述帶電端子在上述發(fā)熱單元的相對側設置在避開上述發(fā)熱單元的區(qū)域，上述插座在對應于上述底座中心部分的位置具有一中空部分。
11．根據(jù)權利要求10所述的冷卻單元，其特征在于，上述底座在上述安裝表面?zhèn)染哂辛硪话惭b表面，上述另一安裝表面具有一安裝有上述帶電端子的第一安裝區(qū)域，和由上述第一安裝區(qū)域環(huán)繞的第二安裝區(qū)域，且上述第二安裝區(qū)域面向上述插座的中空部分。
12．根據(jù)權利要求11所述的冷卻單元，其特征在于，還包括至少一個安裝在上述第二安裝區(qū)域中的另一電路組件，上述另一電路組件容納在上述插座的中空部分中。
13．一種用于冷卻一電路組件的冷卻單元，包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，和一安裝在上述底座的安裝表面上的發(fā)熱單元，上述冷卻單元的特征在于包括一疊置在上述電路組件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述發(fā)熱單元熱量的熱量接收部分；一設置在上述底座與上述散熱片之間的隔板，上述隔板包括一與上述底座和上述散熱片配合而環(huán)繞上述發(fā)熱單元的油脂填充腔室；固定裝置，用于將上述散熱片固定在上述底座上，以使上述隔板夾在上述散熱片與上述底座之間；及導熱油脂，該導熱油脂填充在上述油脂填充腔室中，從而將上述發(fā)熱單元與上述散熱片相互熱聯(lián)接。
14．根據(jù)權利要求13所述的冷卻單元，其特征在于，上述隔板具有熱傳導性。
15．根據(jù)權利要求13所述的冷卻單元，其特征在于，上述隔板與上述散熱片成一整體。
16．一種電路組件，其特征在于包括一線路板；一包含一由合成樹脂制成的電路板的半導體包裝件，該電路板具有一安裝表面及位于上述安裝表面相對側的多個帶電端子，及一安裝在上述電路板的安裝表面上并產(chǎn)生熱量的集成電路片，上述帶電端子與上述線路板電聯(lián)接；一疊置在上述半導體包裝件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述集成電路片的熱量的熱量接收部分；一設置在上述集成電路片與上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將上述集成電路片與上述熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述集成電路片，以將上述導熱件夾在上述集成電路片與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述半導體包裝件的上述電路板與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述集成電路片的位置支承上述散熱片。
17．根據(jù)權利要求16所述的冷卻單元，其特征在于，上述線路板包括一加強板，該加強板用于承受通過上述推動裝置施加的推力。
18．一種電子設備，其特征在于包括一外殼；一容納在上述外殼中的電路組件，上述電路組件包括一由合成樹脂制成的具有一安裝表面的底座，及一安裝在上述底座的上述安裝表面上的發(fā)熱單元；一疊置在上述電路組件上的散熱片，上述散熱片具有一用于接收上述發(fā)熱單元的熱量的熱量接收部分；一設置在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間的柔性導熱件，用于將上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分相互熱聯(lián)接；推動裝置，用于將上述散熱片推向上述發(fā)熱單元，以將上述導熱件夾在上述發(fā)熱單元與上述熱量接收部分之間；及一設置在上述電路組件的上述底座與上述散熱片之間的隔板，用于在一遠離上述發(fā)熱單元的位置支承上述散熱片。
19．根據(jù)權利要求18所述的電子設備，其特征在于，還包括一容納在上述外殼中的線路板，上述線路板與上述電路組件電聯(lián)接。
20．根據(jù)權利要求19所述的電子設備，其特征在于，上述電路組件的上述底座在上述安裝表面的相對側具有多個帶電端子，上述帶電端子與上述線路板電聯(lián)接。
全文摘要
一種冷卻單元,包括一疊置在一半導體包裝件上的散熱片。該半導體包裝件具有一安裝在一電路板上的集成電路片。該散熱片具有一用于接收安裝在電路板上的集成電路板的熱量的熱量接收部分。一柔性導熱件,如油脂和導熱板設置在上述熱量接收部分與集成電路片之間。該散熱片通過一固定彈簧推向集成電路片,使上述熱量接收部分與集成電路片熱聯(lián)接,同時將導熱件夾在其間。一隔板設置在該電路板與該散熱片之間。該隔板在一遠離集成電路片的位置支承上述散熱片。
文檔編號G06F1/20GK1299993SQ0013556
公開日2001年6月20日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權日1999年12月13日
發(fā)明者山岡洋二 申請人:株式會社東芝