专利名称：电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种散发电子部件产生的热量和冷却电子装置的冷却机构。
常规地，诸如计算机的电子装置在机箱内包括一电路板。CPU就安装在该电路板上。有一种BGA(ball grid array)(格栅焊球阵列)型CPU，其底面具有多个呈矩阵形式排列的焊球。例如，CPU的焊球被焊接到电路板上。散热片安装到CPU的上方，例如通过高导热性传热薄片来散发CPU产生的热量。散热片由诸如铝的高导热性材料制成，散热片整体地形成一支撑部分，用来把散热片固定到电路板上。散热片的支撑部分用螺钉连接到电路板，以便CPU被安装在电路板和散热片之间。
在常规的冷却单元中，散热片用螺钉连接到机箱、电路板等。冷却单元的结构使作用在螺钉上的力直接作用在CPU上。CPU被严重地重压，以便保证CPU和散热片之间的可靠连接，而不考虑各种尺寸误差，包括CPU的尺寸误差，由于诸如焊接凸起、焊球等CPU电极尺寸误差引起的安装高度变化，散热片的制造公差等。
近来，开始使用一种通过弹性元件把诸如散热片的冷却单元安装到电路板上的可变(floating)结构，冷却单元被根据CPU的安装高度变化合适地连接到CPU的顶表面。最近，有一种型式的CPU，其元件(芯片)(die)暴露于插件的顶表面。这样的CPU能与该可变结构的冷却单元连接。如果CPU的安装高度发生变化，该弹性元件则吸收高度尺寸的变化来保持该元件和冷却单元的传热连接。
由于笔记本个人计算机的使用方式多样，其在运输期间会经受振动和冲击，也可能受到不希望的外力。如果外力太大使可变结构难以承受，就不可能保证芯片和受热部分之间的传热表面连接。在这种情况下，受热部分与芯片部分接触，从而产生应力集中，损坏芯片表面。当受热部分接触芯片的角部和侧面时，芯片较容易损坏。
如上所述，常规的冷却单元具有如下缺点，即安装误差和使用状态可能消除受热部分和电子部件之间的表面接触，电子部件局部上的应力集中使其受损。
根据本发明的一实施例，电子装置包括一机箱，一包含在机箱内的电路板，一安装在电路板上的电子部件，其包括一底座和安装在底座上的矩形平行六面体元件，和一冷却单元，该单元热连接到矩形平行六面体元件，并具有接受来自电子部件热量的受热部分，该受热部分热连接到矩形平行六面体元件的除角部以外的部分。
图6A到6D是说明冷却单元中受热部分形状的平面图；图7是表示根据另一实施例的笔记本个人计算机内部结构的截面图。
图1是作为本发明实施例电子装置一个例子的笔记本个人计算机的立体图。在其右侧，设置了散热孔10来散发来自稍后描述的CPU的热量。根据图1的例子，在印刷电路板的右端设置电子部件，例如CPU。这是因为散热孔10设置在右侧。如果CPU被设置在不同的位置，那么散热孔也设置在靠近CPU的不同侧面。
图2表示该笔记本个人计算机的截面图。一BGA插件型CPU22安装在印刷电路板20的表面上。在该BGA插件中，焊球26以矩阵形式排列在底板24的底面上。当安装在印刷电路板20的表面上时，焊球26被融化并被用作粘合剂。焊球26也被称为热球，散发来自设置在底板24上的芯片28的热量。图2表示焊球26融化前(CPU22安装前)的状态。
一冷却单元被设置在CPU22上。该冷却单元包括一金属板30；在该金属板30上相应于CPU22(芯片28)表面的位置突出一受热部分32；在金属板30靠近散热孔10的一端设置一风扇38。作为散热板的金属板30，设置有四条支腿36，用于将冷却单元固定到电路板20上的CPU22周围。支腿36通过弹簧34固定到印刷电路板20上。冷却单元具有可变结构。芯片28不直接与受热部分32接触。为了改进导热性，它们是通过一热传导件40热连接的，例如通过油脂(grease)，传热薄片等。风扇38设有在其曲面上的叶片和具有垂直于金属板30的旋转轴。因此，热量被从位于左端的CPU22向位于右端的散热孔10横向驱散。
图3是冷却单元的平面图。
如图2所示，如果CPU22和冷却单元被正确地安装在印刷电路板20上，并且冷却单元的受热部分32是精确形成的，那么受热部分32和芯片28的表面就被设置得互相平行，它们之间没有点接触。就没有损坏力作用到芯片28的局部。如果从外部作用一大的外力，以致超过弹簧34的震动吸收力，那么保持受热部分32和芯片28表面之间的平行性就变得不可能了。对现有技术而言，从金属板30凸出的受热部分32就接触芯片28的角部和侧面，从而损坏接触部分。然而，根据本实施例，当芯片28与受热部分不平行时，冷却单元的受热部分32的构成使其接触芯片28的矩形表面角部以外的部分。该受热部分32不与芯片28表面的角部接触。由于角部对应力最敏感，因此芯片28能被保护而避免损坏。
图4A和4B中的平面图示例受热部分32的形状。芯片28与受热部分32一样大。为便于说明，所示的受热部分32大于芯片28。如图4A中所示，假设受热部分32比芯片28大，并通过切去矩形的四个角形成八边形。作为选择，如图4B所示，假设受热部分32比芯片28大，并在矩形的四个角部是圆角的。如果不能保持受热部分32和芯片28之间的平行性，那么受热部分32不接触矩形芯片28的四个角部，防止芯片损坏。
图5A，5B和5C中的平面图表示受热部分32的其它形状的例子。根据图4A和4B中的例子，受热部分32大于或等于芯片28。根据图5A，5B和5C的例子，受热部分32比芯片28小。如图5A所示，受热部分32是类似于芯片28并比其小的矩形。作为选择，如图5B所示，受热部分32比芯片28小，并且在矩形的四个角可是圆形的。如图5C所示，受热部分32比芯片28小，并且可以是通过切去矩形四个角形成的八边形。如果不能保持受热部分32和芯片28之间的平行性，受热部分32不与矩形芯片28的四个角部接触。由于侧面也是次于角部的脆弱部位，图5A，5B和5C中的形状进一步减少损坏芯片28的可能性。如图5B和5C所示，受热部分32没有角部。如果受热部分32接触芯片28的表面，在表面上不产生应力集中，进一步减少损坏芯片28的可能性。
以上形状是从平面图上观察的，而图6A到6D表示受热部分32的截面图，其角部是圆的或被切掉的，更加减少损坏芯片28的可能性。受热部分32可以大于或小于芯片28。
根据上述实施例，电子装置包括电子部件(CPU)，其具有矩形表面和冷却单元，冷却单元具有热连接到该电子部件表面并接受其热量的受热部分。受热部分是这样构形的，即当受热部分与电子部件不再平行时，受热部分除其角部外接触电子部件表面。这样防止受热部分接触并损坏电子部件的角部。
受热部分的构形可以是，当电子部件表面与受热部分不平行时，受热部分接触电子部件矩形表面上除侧面以外的任何地方。这样也防止受热部分接触和损坏电子部件的侧面。
受热部分可以是如下构形1.受热部分比电子部件表面小；2.受热部分表面的形状是小于电子部件表面的矩形并是圆角的；3.受热部分表面的形状是小于电子部件表面的八边形，并且是通过切掉矩形的角部形成的；4.受热部分表面的形状是大于电子部件表面的八边形，并且是通过切掉矩形的角部形成的；或5.受热部分包括从冷却单元向电子部件凸出的凸起。该凸起具有比电子部件表面小的表面并是圆角的。
如上所述，本发明的实施例能够提供一种电子装置，其能防止受热部分接触电子部件的给定点，防止在电子部件给定点上的应力集中，因而防止电子部件损坏。
上述描述涉及本发明的特别实施例，应该理解，可以做出许多改进而不脱离本发明的实质。权利要求意欲覆盖诸如落入本发明实际范围和实质的这种改进。因而应该认为，本发明公开的实施例在所有方面是示例性的而非限制性的，本发明的范围是由权利要求限定的，而非前述描述，并且其中意欲包含所有落入权利要求同等含义和范围的变化。例如，电子装置是BGA插件，但并非限于此。本发明也适用于TCP(tape carrier package)(带载插件)。本发明不限于把冷却单元固定到印刷电路板的设计。如图7所示，冷却单元可以通过诸如弹簧的弹性元件被固定在机箱内侧。在此情况下，机箱可被用作第二散热片。根据本发明的实施例，受热部分不接触芯片表面的角部或侧面。因此，冷却单元不必具有可变结构，可以是固定的。冷却单元不限于上述结构。例如，可以省略风扇38。还有，可以在受热部分的后侧面(与芯片相对的表面)上设置散热片。
权利要求
1.一种电子装置，包括一电子部件(22)，其特征在于还包括一冷却单元，其被热连接到该电子部件(22)并具有接受来自该电子部件(22)热量的受热部分(32)，该受热部分(32)被热连接到该电子部件(22)除角部以外的表面。
2.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)被热连接到该电子部件(22)侧面以外的部分。
3.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该电子部件(22)包括安装在电路板(20)上的底座(24)，和一安装在底座(24)上、并被热连接到冷却单元的矩形平行六面体元件(28)。
4.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)包括小于该电子部件(22)表面的散热区域。
5.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)的构形是小于该电子部件(22)表面的矩形，并包括相应于该电子部件(22)表面角部的圆角。
6.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)的构形是一八边形，是通过切掉小于该电子部件(22)表面的矩形的角部形成的。
7.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)的构形是一八边形，是通过切掉大于该电子部件(22)表面的矩形的角部形成的。
8.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)的构形是一大于该电子部件(22)的表面八边形，并包括相应于该电子部件(22)表面角部的圆角。
9.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分包括一指向该电子部件(22)的圆形凸起，所述指向该电子部件(22)的凸起的表面小于该电子部件(22)的表面。
10.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该冷却单元通过一弹性元件连接到一电路板。
11.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分(32)通过一弹性元件被连接到该电子装置的机箱。
12.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该受热部分通过油脂被热连接到该电子装置机箱的一个表面。
13.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该电子部件(22)包括一安装在一电路板(20)上的格栅焊球阵列底座和一芯片，该芯片安装在该底座的上表面并被热连接到该受热部分。
14.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该冷却单元包括一金属板，该金属板具有用来接受热量的一凸起，和一风扇，该风扇位于该金属板上并具有垂直于该金属板的一旋转轴。
15.根据权利要求1的电子装置，其特征在于，该冷却单元包括一金属板，该金属板带有接受热量的凸起。
全文摘要
一矩形受热部分(32)是这样构形的，即当电子部件(28)的表面与该受热部分(32)不平行时，该受热部分(32)除矩形角部外接触该电子部件(28)。例如，该受热部分(32)形成得小于该电子部件的表面；是一小于该电子部件表面的矩形并包括圆形的角部；是一小于该电子部件表面的八边形并且是由切掉矩形的角形成的；或是一大于该电子部件表面的八边形并且是由切掉矩形的角形成的。能防止芯片(28)由于安装误差或使用状态在其给定点与冷却单元的受热部分(32)接触而损坏。
文档编号H01L23/34GK1453676SQ03107608
公开日2003年11月5日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年4月22日
发明者桥本英司, 上川喜规, 村山友巳 申请人:株式会社东芝