专利名称：用于电路元件的散热的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路元件的冷却，尤其是，本发明涉及用于使安装在印刷电路板上的电路元件散热的装置。
背景技术：
通常，散热片使热量从集成电路(IC)散发到外界空气中。目前，主要有两种方法安装该散热片。第一种方法中，散热片粘在IC的顶部。粘接时，在IC和散热片之间的胶层必须足够薄，以便保证通过该粘接材料的热阻最小。不利的是，当IC产生太多热量时将导致散热片的脱层。松脱的散热片将与其它电路接触，并将导致短路，且这样不合适粘接的散热片将不能使IC散热。因此，当需要使散热量最大时，粘接是一种较差的方法。
在第二种方法中，散热片机械安装在印刷电路板(PCB)上，这样，IC夹在散热片和PCB之间。尤其是，该散热片的安装既可以是通过用装在IC外壳下面的夹子将散热片固定在IC上(即背式(piggyback)安装)，也可以是用弹簧夹或螺钉将散热片安装在PCB上。当IC外壳的型面较低时通常不采用背式安装，例如四线扁平外壳(QFP)或球状网格阵列(BGA)外壳，因为在IC和PCB之间用于安装散热片的间隙最小。用弹簧夹或螺钉将散热片安装在PCB上需要使安装区域与PCB的印刷线(traces)分离，从而减小了可用于电路布线的空间。因此，需要在设计前知道散热片的布置方式，有时还导致需要将PCB放大以安装散热片。
因此，本领域需要一种散热片装置，该装置能提供最大散热，且不需要粘接在IC上或安装在PCB上或安装在IC外壳的下边。
发明内容
通过一种用于使至少一个安装在PCB上的电路元件散热的装置，可以克服现有技术的有关缺点。在本发明的实施例中，用于使安装在PCB上的两个IC散热的散热片与PCB的环绕结构相连。该环绕结构是RF屏蔽。该散热片包括两个用于热接触的基座，一个基座用于一个IC；以及两对臂，用于散热和使散热片在不接触PCB的情况下与环绕结构相连。当多个IC中有导电外壳时，将不导电但导热的分隔件插入各基座和相应的IC之间，以便使散热片与IC电绝缘。此外，各臂有垂直于该臂延伸的翼板，以便大大增加其表面面积，从而增加散热量和使结构稳定。
散热片用扭绞凸起(twist tabs)安装在环绕结构上。各臂都包括一个用于接收从环绕结构上伸出的扭绞凸起的狭槽。在本发明的可选实施例中，散热片的两侧都用弹簧搭扣(snap-lock)锁定在该环绕结构上或该散热片的一侧钩住该环绕结构上的狭槽，而另一端用螺钉、扭绞凸起或弹簧搭扣机械保持住。因为散热片不与PCB接触，PCB可以制成更小，且印刷线的布线区最大。
通过下面的详细说明能够更好地理解本发明的实施例。不过，应当知道，该详细说明和特定示例仅仅是为了解释，因为通过该详细说明，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内进行多种变化和变形。
通过下面的结合附图的详细说明，可以容易地了解本发明的内容，附图中图1所示为本发明的散热片的一个实施例；图2所示为安装在印刷电路板上的电路元件的立体图；图3所示为连接到环绕印刷电路板的结构上的本发明的散热片；以及图4所示为包括支承件的、环绕印刷线路板的结构。
为了便于理解，用相同的附图标记来表示这些图中共有的相同元件。
具体实施例方式
图1表示本发明的散热片10的一个实施例。特别是，散热片10包括本体11、第一对臂25和第二对臂43。本体11包括第一矩形基座12、第二矩形基座30和矩形连接件28。本领域技术人员可知，第一基座12、第二基座30和连接件28也可以形成非矩形的形状。而且应当知道，尽管图1中的散热片10主要表示为矩形和其它特定形状，但是本发明人也考虑到了这些形状的各种变型，这也在本发明的范围内。
第一矩形基座2包括第一左侧壁14、第一右侧壁16和第一后壁18，这些壁的每一个都从第一矩形基座12垂直延伸。第一左臂20从第一左侧壁14上垂直延伸，并有第一左翼板22，该第一左翼板22基本在第一左臂20的大部分长度上从该第一左臂20上垂直延伸。第一右臂24从第一右侧壁16上垂直延伸，并有第一右翼板26，该第一右翼板26基本在第一右臂24的大部分长度上从该第一右臂24上垂直延伸。第一左臂20和第一右臂24一起构成第一对臂25，其中，各个臂都有一狭槽46，该狭槽46分别与第一左侧壁14和第一右侧壁16间隔开。
第二矩形基座30包括第二左侧壁32、第二右侧壁34和第二后壁36，这些壁的每一个都从第二矩形基座30上垂直延伸。第二左臂38从第二左侧壁32上垂直延伸，并有第二左翼板40，该第二左翼板40基本在第二左臂38的大部分长度上从该第二左臂38上垂直延伸。第二右臂42从第二右侧壁34上垂直延伸，并有第二右翼板44，该第二右翼板44基本在第二右臂42的大部分长度上从该第二右臂42上垂直延伸。第二左臂38和第二右臂42一起构成第二对臂43，其中，各个臂都有一狭槽46，该狭槽46分别与第二右侧壁34和第二左侧壁32间隔开。
第一后壁18与第一左侧壁14和第一右侧壁16相连。第二后壁36与第二左侧壁32和第二右侧壁34相连。矩形连接件28使该第一后壁18与第二后壁36相连(图2)。
散热片10由导热材料例如铝制成。散热片10的重要弯头包括角撑板49，该角撑板49提供机械强度以避免变形，并有合适的弯曲半径，以便不会限制通过金属的传导热流。基座12和30设计成通过压配合(interference fit)或加压配合(compression fit)而与合适的电路元件机械紧密配合，因此可以有足够的压力，从而保证使热量从电路元件传递给散热片10。也就是，通过保证在散热片10和电路元件之间有较大的“接触面积”，该压配合能提供机械支承和较低的热阻。
基座12和30可以与具有非导电绝缘外壳(例如陶瓷外壳)的电路元件直接接触，或者当电路元件有金属外壳时，可以通过电绝缘体的导热分隔件与该电路元件热连接。尽管图1中的散热片10是由铝制成，但是，本领域技术人员应当知道，该散热片10也可以用任意导热材料(例如金属、金属化合物、聚合物)制成。
图2示出了安装在印刷电路板(PCB)58上的电路元件48的立体图。该电路元件48包括封装在外壳50内的集成电路(IC)，该外壳有大致平的顶表面52和相对的底表面54，例如四线扁平外壳(QFP)或球状网格阵列(BGA)外壳。引线56与外壳50内的IC相连，并向外延伸以便安装到PCB58上。
尽管本发明说明的是增强集成电路的冷却，但是应当知道，本发明的原理可以用于任何产热的电路元件。该元件不必是平的表面，因为可以用导热化合物来保证在非平面的表面上有良好的表面接触。而且，尽管说明普通引线56用于将IC48装在PCB58上，但是，本领域技术人员应当知道，本发明也可以用于有其它类型的连接件的电路元件，例如球状网格焊料凸耳(ballgrid solder bumps)。
图3示出包括本发明的散热片的组件。尤其是，图3示出一个包围件或模块的等距视图，该包围件或模块包括根据本发明形成并与一包围件(enclosure)60配合的散热片，该包围件60装有印刷电路板，该印刷电路板包括与该散热片热配合的集成电路。该散热片与该包围件和印刷电路板机械配合以形成压配合，这样，在散热片和在印刷电路板上的集成电路之间形成低热阻通路，以便进行冷却。
包围件60包括一个相对于PCB58的边缘垂直定向的纵向件。PCB的部分或整体的其它形状(例如圆形、椭圆形等)和方向也在本发明的范围内。
应该注意，在两相对纵向件62的顶部边缘64上间隔设置有两凸起70。
图3示出了本发明的散热片10与环绕PCB58的保护结构60相连。保护结构60包括在PCB58各侧的纵向件62。各纵向件62包括一顶部边缘64和一底部边缘66，其中，各纵向件62的底部边缘66安装在PCB58上。在两个相对的纵向件62的顶部边缘64上有彼此等距间隔布置的凸起70。保护结构60可以是任意PCB58的环绕结构，例如RF屏蔽。
在所述实施例中，散热片10的第一对臂25和第二对臂43都通过相应装置的凸起70和狭槽46而安装到该结构上。散热片10和结构60表示成分别有狭槽和凸起，但是也可以用其它安装方法，例如螺钉、扭绞凸起、弹簧搭扣或它们的组合。此外，散热片10表示成可以从结构60上取下，但是也可以是永久地锁定就位。
在另一实施例中，各纵向件62具有内表面63。支承件65(图4)安装在各纵向件62的内表面63上，因此，PCB58抵靠各支承表面65。
第一对臂25和第二对臂43也有较大的表面面积，以便当电子部件48与第一矩形基座12和/或第二矩形基座30热接触时将热量从电路元件48散发出去。尽管没有表示出来，但是电绝缘体的导热分隔件也可以用于本发明。该分隔件可以例如在电子部件48有导电的金属外壳时使用。此外，在散热片和电子部件之间的干涉程度不够的情况下也可以使用导热分隔件。
因此，如上所述，通过可在电子部件的顶表面上采用一附加的用于散热的表面，本发明可以增强至少一个普通电子部件的冷却。通过使本发明与框架结构相连，热量从电子部件散入周围空气中。这可在不需要设计专用部件的情况下实现。
尽管在此详细示出和描述了包括有本发明内容的多个实施例，但是，本领域技术人员可以很容易地设计很多其它仍结合有这些教导内容的变化的
权利要求
1.一种用于散热(10)的装置，它从安装在固定于框架(60)上的印刷电路板(PCB)(58)上的至少一个电路元件中散热，所述装置包括散热片(10)，该散热片(10)有一个本体和至少两个从所述本体上伸出的臂(25、43)，所述散热片与所述至少一个电路元件机械配合和热配合；其特征在于，机械连接件(46、70)，用于将所述散热片固定在所述框架上。
2.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述散热片的所述本体还包括至少一个基座部分(28)，该基座部分(28)与各电路元件热接触。
3.根据权利要求2所述的用于散热的装置，其特征在于，所述导热分隔件(62)与所述至少一个基座和所述各电路元件相连。
4.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述机械连接件是从下面一种机构中选定的扭绞凸起(70)、弹簧搭扣、螺钉和装入狭槽(46)中的凸起。
5.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述至少两个臂(25、43)中的每一个都包括翼板(22、26、40、44)，该翼板(22、26、40、44)在该臂的大部分长度上从该臂垂直伸出。
6.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，还包括与所述PCB(58)和所述机械连接件相连的结构，用于将所述散热片固定在所述PCB上。
7.根据权利要求6所述的用于散热的装置，其特征在于，所述结构有至少两个侧面和安装在各所述侧面上以支承PCB(58)的支承件。
8.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述框架包括射频(RF)屏蔽。
9.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述电路元件包括四线扁平外壳(QFP)(50)和球状网格阵列(BGA)外壳中的一个。
10.根据权利要求1所述的用于散热的装置，其特征在于，所述电路元件包括一个导电外壳(50)，所述电路元件通过电绝缘体与所述散热片(10)机械配合和热配合，所述电绝缘体设置于所述电路元件和所述散热片(10)之间。
11.根据权利要求10所述的用于散热的装置，其特征在于，所述电绝缘体包括至少一个导热分隔件。
12.根据权利要求5所述的用于散热的装置，其特征在于，各臂有与对所述PCB提供机械支承的支承件相配合的相应内表面。
13.一种用在包括印刷电路板(PCB)的组件中的装置，所述印刷电路板固定于框架上，所述PCB包括至少一个电路元件，所述装置包括散热片，该散热片有一个本体和至少两个从所述本体上伸出的臂，所述散热片与所述至少一个电路元件机械配合和热配合；其特征在于机械连接件，用于将所述散热片固定在所述框架上。
14.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述散热片的所述本体还包括至少一个基座部分，该基座部分与各电路元件热接触。
15.根据权利要求14所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述导热分隔件与所述至少一个基座和所述各电路元件相连。
16.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述机械连接件是从下面一种机构中选定的扭绞凸起(70)、弹簧搭扣、螺钉和装入槽(46)中的凸起。
17.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述至少两个臂中的每一个都包括翼板，该翼板在该臂的大部分长度上从该臂垂直伸出。
18.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，还包括与所述PCB(58)和所述机械连接件(46、70)相连的结构，用于将所述散热片固定在所述PCB(58)上。
19.根据权利要求18所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述结构有至少两个侧面和安装在各所述侧面上以支承PCB的支承件。
20.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述框架包括射频(RF)屏蔽。
21.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述电路元件包括四线扁平外壳(QFP)和球状网格阵列(BGA)外壳中的一个。
22.根据权利要求13所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述电路元件包括一个导电外壳，所述电路元件通过电绝缘体与该散热片机械配合和热配合，所述电绝缘体设置于所述电路元件和所述散热片之间。
23.根据权利要求22所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述电绝缘体包括至少一个导热分隔件。
24.根据权利要求17所述的用在包括印刷电路板的组件中的装置，其特征在于，所述各臂有与对所述PCB提供机械支承的支承件相配合的相应内表面。
全文摘要
本发明公开了一种用于使安装在印刷电路板上的至少一个电路元件散热的装置,包括:散热片,该散热片有至少一对臂,该臂的每一个包括一个狭槽;以及至少在两侧与印刷电路板相连的结构。该结构有上部边缘,该上部边缘有凸起,凸起构造并布置成能使各臂的各槽安装在凸起上。
文档编号H01L23/40GK1339823SQ0113391
公开日2002年3月13日 申请日期2001年8月17日 优先权日2000年8月21日
发明者斯科特·A·罗特勒, 唐纳德·R·谢尔顿 申请人:汤姆森特许公司