專利名稱：一種散熱器安裝結構及方法
技術領域：
本發明涉及一種在印刷電路板上安裝散熱器的結構及方法。
背景技術：
電子裝置中采用的電路元件，例如采用球柵陣列(BGA)方式釬焊安裝在印刷電路 板上的集成電路(IC)封裝(下文稱為BGA IC封裝)，在運轉過程中會產生熱量。大量集聚 的熱量有可能損壞電路元件，甚至造成設備故障。為了解決這個問題，通常在電路元件的表 面上安裝散熱器以進行散熱。散熱器通常包括用于吸收電路元件產生的熱量的吸熱部分以及用于將吸收的熱 量散發出去的散熱部分。圖1A、1B、1C和ID顯示了一種將散熱器安裝至PCB的傳統結構。圖IA是該安裝 結構的透視圖。如圖IA所示，散熱器10包括吸熱部分101，吸熱部分101的兩個對角的拐 角處分別設有安裝部分102a和102b。螺栓Ila和lib分別穿過安裝部分102a和102b上 的孔將吸熱部分101固定在印刷電路板(PCB) 12上并與印刷電路板12上安裝的BGA IC封 裝13相接觸，以吸收BGA IC封裝13產生的熱量。螺栓Ila和lib上還分別設置了彈簧 14a和14b，以在相對于PCB 12的垂直方向上分別彈性地支撐螺栓Ila和lib并使吸熱部 分101與BGA IC封裝13相接觸。散熱器10還包括散熱部分103，用于將吸熱部分101吸 收的熱量散發至空氣中。在圖1A，散熱部分103由多個散熱片構成。圖IB是圖IA所示安裝結構的截面圖。如圖IB所示，BGA IC封裝13包括芯片131 和基底132，圖中標記15表示釬焊安裝的其中一個焊料球。由于散熱器10的重量作用于 PCB 12 —側上的BGA IC封裝13上，可能會使PCB 12產生彎曲變形，進而在將BGA IC 13 封裝安裝在PCB 12上的焊料球上產生應力。在整個組件受到撞擊的情況下(例如墜落到 地面上)，彈簧14a和14b由于彈性而會收縮和舒張，分別如圖IC和ID所示，從而可能沿相 反的方向在焊料球上產生更大的應力，這有可能使焊料球破裂，從而破壞BGA IC封裝13以 及 PCB 12。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的實施例提供了一種在印刷電路板上安裝散熱器的結 構及方法。本發明的一個實施例提出了一種將散熱器安裝至印刷電路板上的結構，印刷電路 板上釬焊安裝有集成電路封裝，所述結構包括至少一個連接件，將散熱器固定至印刷電路 板上，使散熱器的吸熱部分與集成電路封裝的表面相接觸；至少一個粘合件，其位置與所述 至少一個連接件不同，將散熱器粘合至印刷電路板。本發明的另一個可實施例提出了一種將散熱器安裝至印刷電路板上的方法，印刷 電路板上釬焊安裝有集成電路封裝，所述方法包括使用至少一個連接件將散熱器固定至 印刷電路板上，使散熱器的吸熱部分與集成電路封裝的表面相接觸；在散熱器與印刷電路板之間不具有所述至少一個連接件的位置使用至少一個粘合件將散熱器粘合至印刷電路 板。
結合附圖考慮下面的詳細說明更容易理解本發明圖IA是一種將散熱器安裝至PCB的傳統結構的透視圖；圖IB是圖IA所示安裝結構的截面圖；圖IC和圖ID示出了傳統安裝結構在受到外力作用時的缺點；圖2是根據本發明實施方式的散熱器安裝結構的透視圖；圖3A和圖3B分別是圖2所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖；圖4是圖2所示安裝結構的截面圖；圖5是根據本發明另一實施方式的散熱器安裝結構的透視圖；圖6A和圖6B分別是圖5所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖；圖7是根據本發明另一實施方式的散熱器安裝結構的透視圖；圖8A和圖8B分別是圖7所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖；圖9是根據本發明實施方式的散熱器安裝方法的流程圖。
具體實施例方式圖2是根據本發明實施方式的散熱器安裝結構的透視圖。如圖2所示，散熱器20 包括吸熱部分201，散熱部分201的兩個對角的拐角處分別設有安裝部分202a和202b。螺 栓21a和21b分別穿過安裝部分202a和202b上的孔將吸熱部分201固定在PCB 22上并 與印刷電路板22上安裝的BGA IC封裝23相接觸，以吸收BGA IC封裝23產生的熱量。螺 栓21a和21b上還分別設置了彈簧24a和24b，以在相對于PCB 22的垂直方向上分別彈性 地支撐螺栓21a和21b并使吸熱部分201與BGA IC封裝23相接觸。散熱器20還包括散 熱部分203，用于將吸熱部分201吸收的熱量散發至空氣中。如圖2所示，在吸熱部分201未設有安裝部分的兩個對角的拐角位置，用粘合件將 散熱器20進一步地固定至PCB 22。所述粘合件25可以是膠粘劑，進一步而言可以是環氧 膠。圖2中只是示意性地示出了一個拐角處設置的粘合件25的位置，另一個對角拐角處的 粘合件25未示出。圖3A和圖3B分別是圖2所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖，其中示出了兩個 粘合件25的位置。根據本實施方式，由于采用具有粘性的粘合件將散熱器20進一步地固定至PCB 22，可以限制散熱器20與PCB 22之間的相對運動，從而減小施加在焊料球上的應力，防止 其受到破壞。圖4是圖2所示安裝結構的截面圖。如圖4所示，BGA IC封裝23包括芯片231 和基底232，附圖標記26表示釬焊安裝的其中一個焊料球。在圖4中，環氧膠設置在吸熱 部分201未設有安裝部分的兩個對角的拐角位置處，將散熱器20的吸熱部分201、基底232 和PCB 12都粘合固定在一起。但本領域普通技術人員可以理解，也可以只將散熱器20的 吸熱部分201與PCB 12粘合在一起。
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圖5示出了本發明的另一個實施方式。與圖2所示實施方式不同的是，圖5所示 實施方式中，在散熱器20的吸熱部分201的四個拐角處都設置了粘合件25。圖6A和圖6B分別是圖5所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖，其中示出了粘合 件的位置。即，在用螺栓安裝的兩個拐角處也同樣使用了粘合件。圖7示出了本發明的另一個實施方式。與圖2和圖5所示實施方式不同的是，圖 5所示實施方式中，在散熱器20的吸熱部分201的四個拐角處以及四個邊的預定位置處都 設置了粘合件25。圖8A和圖8B分別是圖7所示安裝后的組件的俯視圖和仰視圖，其中示出了粘合 件的位置。即，除了在四個拐角處，在吸熱部分201的四個邊的某些位置也同樣使用了粘合 件25，具體位置和數量可以根據需要選擇，但應留出一定空間，從而不影響散熱性能。圖9是根據本發明實施方式的散熱器安裝方法的流程圖。如圖9所示，所述方法 包括下述步驟步驟900:安裝開始步驟910 將IC封裝采用BGA方式釬焊安裝在PCB上；步驟920 將散熱器放置在PCB上，吸熱面與IC封裝接觸；步驟930 用螺栓將散熱器固定在PCB上；步驟940 在散熱器與PCB之間設置環氧膠，位置可以如圖2、5或7所示；步驟940:安裝結束。在上述方法中，由于在設置環氧膠之前已經用螺栓將散熱器固定在PCB上，環氧 膠的數量和設置位置很容易精確實現。上面以BGA IC封裝為例對本發明進行了說明，本領域普通技術人員可以理解，對 于其他類型的IC封裝，例如QFN(四側無引腳扁平封裝)、SOP(小外形封裝)和CSP(芯片 級封裝)等，都可以采用本發明。本發明實施方式中所述粘合件可以是任何類型的膠粘劑，只要其不與IC封裝和 PCB發生化學反應而造成損壞即可。在上述實施方式中，采用具有矩形輪廓的吸熱部分的散熱器為例進行了說明。本 領域普通技術人員可以理解，對于具有其他形狀的吸熱部分的散熱器，例如圓形、多邊形 等，也可以采用本發明。例如，對于具有圓形吸熱部分的散熱器，除了在吸熱部分的圓周某 些點用螺栓進行固定外，在未采用螺栓固定的位置處可以設置粘合件。在上述實施方式，以螺栓為例對本發明進行了說明，但本領域普通技術人員可以 理解，其他本領域常用的連接元件，例如螺釘、銷釘等，都可以采用。盡管已經參考附圖描述了示意性實施例，然而可以理解，本發明不限于這些特定 的實施例，在不背離本發明的范圍或精神的前提下，相關技術領域中的技術人員可以實現 各種改變和修改。所有這些改變和修改都將被看作落入所附權利要求限定的本發明的范圍 內。
權利要求
一種將散熱器(10)安裝至印刷電路板(12)上的結構，印刷電路板上釬焊安裝有集成電路封裝(13)，所述結構包括至少一個連接件(21a，21b)，將散熱器(10)固定至印刷電路板(12)上，使散熱器(10)的吸熱部分(101)與集成電路封裝(13)的表面相接觸；至少一個粘合件(25)，其位置與所述至少一個連接件不同，將散熱器(10)粘合至印刷電路板(12)。
2.根據權利要求1所述的結構，還包括在所述至少一個連接件的其中一個或多個的位 置上設置的所述粘合件。
3.根據權利要求1或2所述的結構，其中所述連接件是螺栓。
4.根據權利要求1或2所述的結構，其中所述粘合件是膠粘劑。
5.根據權利要求4所述的結構，其中所述膠粘劑是環氧膠。
6.根據權利要求1或2所述的結構，其中所述集成電路封裝是球柵陣列(BGA)封裝、四 側無引腳扁平(QFN)封裝、小外形封裝(SOP)和芯片級封裝(CSP)其中之一。
7.一種將散熱器安裝至印刷電路板上的方法，印刷電路板上釬焊安裝有集成電路封 裝，所述方法包括使用至少一個連接件將散熱器固定至印刷電路板上，使散熱器的吸熱部分與集成電路 封裝的表面相接觸(920，930)；在散熱器與印刷電路板之間不具有所述至少一個連接件的位置使用至少一個粘合件 將散熱器粘合至印刷電路板(940)。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括在散熱器與印刷電路板之間具有所述至少一個 連接件的位置使用至少一個粘合件將散熱器粘合至印刷電路板。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中所述粘合件是膠粘劑。
10.根據權利要求7或8所述的方法，其中所述膠粘劑是環氧膠。
全文摘要
一種將散熱器(10)安裝至印刷電路板(12)上的結構及方法。所述印刷電路板上釬焊安裝有集成電路封裝(13)。所述結構包括至少一個連接件(21a，21b)，將散熱器(10)固定至印刷電路板(12)上，使散熱器(10)的吸熱部分(101)與集成電路封裝(13)的表面相接觸；至少一個粘合件(25)，其位置與所述至少一個連接件不同，將散熱器(10)粘合至印刷電路板(12)。根據本發明，由于采用具有粘性的粘合件將散熱器(20)進一步地固定至印刷電路板(22)，可以限制散熱器(20)與印刷電路板(22)之間的相對運動，從而減小施加在焊料球上的應力，防止其受到破壞。
文檔編號H01L23/40GK101887873SQ201010165240
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月7日 優先權日2009年5月14日
發明者石計委, 邱健財, 黃文新 申請人:湯姆遜許可公司