散熱殼體結構的制作方法

專利名稱：散熱殼體結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種散熱殼體結構，特別是一種具有導熱件埋置于本體內的散熱殼體結構。
背景技術：
電源轉接器(adapter)與電源供應器(power supply)為各式電器設備或信息產品運作時不可或缺的電子裝置。眾所均知的是，這些電子裝置在其內部的電路板上均具有許多電子組件，包括高發熱組件(例如變壓器、金屬氧化半導體場效晶體管、二極管、電感等)以及低發熱組件(例如電容器或電阻器)。當電子裝置運作時，上述這些電子組件會分別產生功率不等的熱量，倘若這些熱量無法有效地被移至外界或作一適當轉移，則過多的熱量將逐漸累積，而使得電子裝置內部的電子組件故障，進而引起電子裝置失去運作功能。
承以電源轉接器為例，其可將外部電源整流、轉換后提供電力于電器設備，例如可攜式計算機，直接使用或供其充電電池進行充電。然而，隨著集成電路的積集化，電源轉接器的體積亦同步縮小，伴隨而生的是其體積縮小所衍生的散熱問題愈形嚴重。
舉例而言，當電源轉接器內部的電路板上的高發熱組件，由于工作而發熱，進而引起功率密度過于集中時，傳統的電源轉接器由塑料材質的上下殼體所組合，不僅不易傳導出熱量，使得熱量無法被有效逸散，更容易造成外部殼體局部溫度過高的問題。對使用者而言，很可能會因殼體外表面的局部高溫而造成燙傷，引起安全上的疑慮。其次，傳統的電源轉接器其殼體多存在有單點溫度過高的問題，使用者在操作或觸摸電源轉接器時，人員在溫度的感覺上會更加強烈，如此將造成使用者于操作上的不適感。
因此，現有技術電子裝置若要解決以上溫度造成人體的不舒適感，則會在殼體內側貼附或噴涂導熱物質(例如鋁箔、銅箔、氮化硼等)，以降低殼體溫度。但是，此種改善效果有限，而且需要考慮到導熱物質與電子裝置的絕緣。另外，此種工藝也相當繁復，在無形中造成人力成本的增加。
因此，如何提供一種可將電子裝置工作時所產生的熱能，快速均勻散逸的散熱殼體結構，實為相關技術領域工作者目前迫切需要解決的問題。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種散熱殼體結構，以解決現有技術電子裝置內部的發熱組件因熱源過度集中，進而造成電子裝置殼體的局部高溫的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種散熱殼體結構，適用于一電子裝置，其中電子裝置具有一電路板，且電路板上設置有多個電子零組件，包含高發熱組件和低發熱組件。
本發明的散熱殼體結構包括一本體以及一導熱件，其中本體以絕緣材料所制成， 導熱件的材料，其導熱系數高于本體的材料的導熱系數。本體內部具有一容置空間。電路板裝設于容置空間中，本體具有相對的一內側面及一外側面，內側面鄰近于電路板設置。導熱件被包覆于本體內，且導熱件埋置于內側面與外側面之間。電路板上的電子零組件所產生的熱能經由內側面傳遞至導熱件，熱能被傳導并均勻地散布至導熱件中，之后位于導熱件中的熱能再經由外側面均勻逸散。
本發明的技術效果在于該散熱殼體結構采用導熱件埋置在絕緣本體中一起射出成型，并且藉由在本體各側壁的內側面與外側面之間埋置導熱件，使得電子裝置的熱能可藉由導熱件先均勻散布至殼體的各側壁，然后再將熱能透過殼體外側面散逸，以達到均勻散熱的效果。
本發明的另一功效在于，該散熱殼體結構本身即具絕緣效果，在無須額外加設絕緣構件的前提下，即可達到防止電子裝置于耐壓測試(Hi-Pot test)時失敗的效用，并且同時減少絕緣構件的使用，有效節省制作成本。
本發明的又一功效在于，該散熱殼體結構的導熱件埋置在本體中一起射出成型， 藉此可有效增加電子裝置的殼體強度。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。


圖1為根據本發明第一實施例的散熱殼體結構的分解示意圖2為根據本發明第一實施例的散熱殼體結構的剖面側視圖3為根據本發明實施例的上殼體的熱傳導路徑的示意圖4為根據本發明第二實施例的散熱殼體結構的分解示意圖5為根據本發明第二實施例的散熱殼體結構的剖面側視圖6A為根據本發明實施例的散熱殼體結構的立體示意圖6B為根據圖6A的散熱殼體結構內埋置有0. 5毫米厚度的導熱件的溫度變化數據圖7為根據本發明第三實施例的散熱殼體結構的剖面側視圖。
其中，附圖標記
10電路板
12內側面
13孔洞
14外側面
15電性傳導件
20輸入組件
30輸出組件
40容置空間
110上殼體
120下殼體
130導熱件
140屏蔽罩
150絕緣構件
601上側壁
602下側壁
603左側壁
604右側壁
605輸入側壁
606輸出側壁具體實施方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述
圖1與圖2分別為根據本發明第一實施例的散熱殼體結構的分解示意圖與剖面側視圖。根據本發明實施例的散熱殼體結構可適用于一電子裝置，并且利用本發明的散熱殼體結構取代一般電子裝置的塑料殼體，以使該電子裝置的殼體溫度得以均勻散布，以避免局部溫度過高的情況產生。
其中，電子裝置的種類并非用以限定本發明的發明范圍，舉例而言，電子裝置可以是電源轉接器(adapter)、電源供應器(power supply)或變壓器(transformer)等，均可用以實現本發明的功效。以下的詳細說明，以應用于電源轉接器的散熱殼體結構，作為本發明一較佳實施例的說明，但并非用以限制本發明。
請參閱圖1，本發明的散熱殼體結構適用于一電子裝置，此一電子裝置包括有一電路板10、一輸入組件20 (或稱一次側端)與一輸出組件30 (或稱二次側端)。于本發明的第一實施例中，輸入組件20可以是插頭、插座與電源線等其中之一，輸出組件30則根據輸入組件20也可變化地選自插頭、插座與電源線等其中之一。為便于說明，以下實施例以插座為輸入組件20 (意即插座可外接一電源線插頭而輸入市電)，且電源線為輸出組件30 (意即透過電源線可電性連接至一電子設備，例如可攜式計算機)以說明本案技術。
電路板10上電性設置有多個電子零組件，電子零組件包含高發熱組件和低發熱組件(圖中未示)，其可以是變壓器(transformer)、金屬氧化半導體場效晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor, M0SFET)、二極管(diode)、電容器 (capacitor)、電阻器(resistor)或電感(inductor)等其它被動組件，并不以此為限。當電路板10透過輸入組件20供電時，電路板10上的電子零組件開始工作而產生熱能。
請一并參閱圖1、圖2與圖6A，根據本發明第一實施例的散熱殼體結構具有一以低導熱系數的絕緣材料制成的本體，該絕緣材料可以是但不限于塑料材質。本體具有上側壁 601、下側壁602、左側壁603、右側壁604、連接輸入組件20的輸入側壁605以及連接輸出組件30的輸出側壁606，并且該本體為一中空殼體，其可拆解為一上殼體110與一下殼體 120。當上殼體110與下殼體120組合在一起時，本體的內部即形成一容置空間40，電路板 10即可裝設于容置空間40內，而完全地被本體所罩覆。上殼體110與下殼體120各自具有一內側面12與一外側面14，其中內側面12定義為本體中朝向且鄰近于電路板10的一側面，而外側面14則定義為本體上相對于內側面12且與外界環境接觸的另一側面。
導熱件130以高于本體的導熱系數的材料所制成，且導熱件130被埋置且包覆在本體的上殼體110與下殼體120中，其形狀約略與上殼體110和下殼體120 —致。其中，導熱件130可以射出成型(injection molding)方式埋置于上殼體110與下殼體120中，抑或是透過額外的工藝步驟粘合于上殼體110與下殼體120之中。詳細而言，請一并參閱圖 2，導熱件130被夾置在本體各側壁的內側面12與外側面14之間。因此，根據本發明提出的散熱殼體結構，由于導熱件130埋置于本體中，并且可藉由射出成型的方式形成在本體各側壁的內側面12與外側面14之間，因此，本發明提出的散熱殼體結構，同時具有可用以增加電子裝置殼體強度的效用。
當電路板10上的電子零組件工作而產生熱能時，該些熱能即可先經由內側面12 傳遞至導熱件130，再藉由導熱件130的高導熱特性(或稱高熱傳導速率)將熱能快速傳導并均勻散布于導熱件130中，最后，并以最大散熱面積將該些位于導熱件130中的熱能經由外側面14而逸散至外界，藉此有效達到散熱殼體結構均勻散熱及均溫電子裝置的目的。其中，為實現本發明的目的，導熱件130的材質較佳地可選自但不限于金屬(例如鋁或銅)、陶瓷或是石墨等具有高導熱系數的材料。此外，為實現本發明的目的，導熱件130的形狀可以是但不限于片狀、波浪狀或其它不規則形狀，以有效提高導熱件130的散熱面積。
圖3為根據本發明實施例的上殼體，其熱傳導路徑的示意圖。其中，該熱傳導路徑也可適用于下殼體120，圖3以上殼體110作為一舉例說明，并不以此為限。
由圖中可見，電路板10上的電子零組件因工作而產生的熱能會先傳遞至內側面 12，由于內側面12相對于導熱件130為低導熱系數的材質，因此，不論是高發熱組件或低發熱組件工作所產生的熱能，均會先朝向一第一方向(例如往垂直面的ζ軸方向)緩慢傳遞至內側面12 ；至于當熱能自內側面12被傳導到具高導熱系數的導熱件130時，熱能會迅速沿著導熱件130的導熱面積而朝向第二方向均勻散布(例如往水平面的χ軸與y軸方向)， 并且透過導熱件130的大導熱面積及高熱傳導速率，讓熱能快速均勻散布，達到初步局部降溫及均溫的效果；最后，當熱能續自導熱件130傳遞至外側面14時，由于外側面14相對于導熱件130也屬低導熱系數的材質，故熱能緩慢朝向一第三方向傳遞(例如往垂直面的 ζ軸方向)至外側面14，讓熱能在導熱件130內更平均地分散。于此，值得注意的是，本發明利用熱傳導速率的非等向性(致使熱能傳導的第一方向相同或不相同于第三方向，唯二者均需不同于第二方向)，以利熱能在導熱件130中時能夠被快速且均勻地散布，以實現本發明可達到散熱且均溫電子裝置的功效，并且解決現有技術因功率密度過高、熱源過度集中所造成的電子組件損壞及局部過熱讓使用者產生不適等問題。
其次，為實現防止電子零組件的電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI) 的目的，如圖1與圖2所示的本發明第一實施例的散熱殼體結構，本體中還可包含有至少一屏蔽罩(shielding cover) 140與一絕緣構件150，設置于容置空間40內，但不以此為限。 其中，屏蔽罩140為金屬材質，并且罩覆住電路板10的電子零組件。絕緣構件150則配置于電路板10與屏蔽罩140之間，以更有效絕緣電路板10上的電子零組件。藉此，根據本發明第一實施例的散熱殼體結構，不僅可用以有效均溫電子裝置，還可透過屏蔽罩140與絕緣構件150達到電子零組件的電磁防護作用。
圖4與圖5分別為根據本發明第二實施例的散熱殼體結構的分解示意圖與剖面側視圖。根據本發明第二實施例的散熱殼體結構，也可適用于具有電路板10、輸入組件20與輸出組件30的電子裝置，其包括有上殼體110與下殼體120組成的本體、以及導熱片130。 其中，導熱片130同樣是被埋置且包覆在本體的上殼體110與下殼體120中，并且被夾置于內側面12與外側面14之間。
與本發明的第一實施例不同的是，根據本發明第二實施例的散熱殼體結構，其內側面12上可開設有至少一孔洞13，以暴露出部分的導熱件130。于此，電路板10上的接地端(ground)與導熱件130即可藉由孔洞13中穿設的電性傳導件15，例如導線、導電泡棉，而相互電性導接。是以，根據本發明的第二實施例，散熱殼體結構無須配置有屏蔽罩 140，因其藉由導熱件130當作電子零組件的屏蔽，也可實現防止電子零組件的電磁干擾 (Electromagnetic Interference, EMI)的功效。
除此之外，如圖5所示，由于內側面12本身即為絕緣材料，例如為塑料，但并不以此為限。因此，根據本發明第二實施例的散熱殼體結構，還可在無需額外加設絕緣構件或絕緣片的前提下，透過內側面12本身的絕緣作用，避免電子裝置一次側與二次側之間電路導通，以藉此進一步縮小電子裝置的體積，并且兼具防止電子裝置于耐壓測試(Hi-Pot test) 時失敗的效用。
其次，承前所述的本發明的第一實施例與第二實施例，均可透過圖6A埋置導熱件 130的方式達到更佳的熱能逸散效率。詳細而言，如圖6A所示，散熱殼體結構的本體具有多個相連接的側壁(包括上側壁601、下側壁602、左側壁603、右側壁604、輸入側壁605與輸出側壁606)，以構成內部的容置空間40，電路板10即可裝設于容置空間40內完全被該些側壁罩覆。其中，每一側壁均具有如前所述的一面向電路板10的內側面12與相對于內側面12的外側面14。于此，導熱件130被包覆于每一側壁內，也就是說，本體各側壁(上側壁 601、下側壁602、左側壁603、右側壁604、輸入側壁605以及輸出側壁606)的內側面12與外側面14之間均埋置有導熱件130。在此情況下，導熱件130完全罩覆在電路板10的周圍。因此，本發明提出的散熱殼體結構具有至少六面環繞于電路板10周圍的導熱件130，以增加散熱面積，并藉此達到比現有技術更佳的熱能逸散效率。
圖6B為根據圖6A的散熱殼體結構內埋置有0. 5mm導熱件的溫度變化數據圖。由圖中可見，用于同一電子裝置時，本體內埋置有導熱件130的散熱殼體結構其各側壁的溫度變化，相較本體內未埋置有導熱件130的殼體(意即現有的電子裝置在其內部額外加設散熱片)，其溫度變化較不劇烈且趨為平緩，也就是說，埋置有導熱件130的散熱殼體可以達到均溫電子裝置的效果。其次，具有本發明提出的散熱殼體結構的電子裝置，其殼溫最熱點也可被下降約8.8 °C。
除此之外，散熱殼體結構內埋置的導熱件130數量也非用以限定本發明的范圍， 其可選自單層、多層抑或是具有不同導熱系數的復合材料所組成。舉例而言，圖7為根據本發明第三實施例的散熱殼體結構的剖面側視圖。多個導熱件130被疊置于本體的內側面12 與外側面14之間，以增加有效導熱面積，并提高電子裝置的均溫效率。
因此，綜上所述，本發明提出的散熱殼體結構，不僅可藉由埋置于本體中的導熱件達到均溫電子裝置殼溫的效果，還可于本體的內側面開設孔洞，藉由埋設其中的導熱件當作電子零組件的屏蔽罩，進一步地防治電子零組件的電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)。并且，本發明的散熱殼體結構兼具絕緣效果，可無需額外加設絕緣構件，即達到防止電子裝置于耐壓測試(Hi-Pot test)時失敗的效用。
其次，根據本發明提出的散熱殼體結構，藉由配置完全包覆于電路板周圍的導熱件，抑或是增設一個以上的導熱件，以提高均勻散布電子裝置熱能的效果。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種散熱殼體結構，適于一電子裝置，該電子裝置具有一電路板，且該電路板上電性設置有多個電子零組件，其特征在于，該散熱殼體結構包括一本體，以一絕緣材料所制成，該本體內部具有一容置空間，用以裝設該電路板，該本體具有相對的一內側面及一外側面，而該內側面鄰近于該電路板設置；以及一導熱件，被包覆于該本體內，且以高于該本體的導熱系數的材料所制成，該導熱件埋置于該內側面與該外側面之間；其中，該些電子零組件所產生的一熱能經由該內側面傳遞至該導熱件，接著該熱能被傳導并散布至該導熱件中，之后位于該導熱件中的該熱能再傳遞至該外側面逸散。
2.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該熱能以一第一方向自該內側面朝向該導熱件傳遞，而當該熱能傳遞至該導熱件時，該熱能朝向一第二方向傳導并散布于該導熱件中，當該熱能自該導熱件傳遞至該外側面時，該熱能朝向一第三方向傳遞，其中該第一方向與該第三方向均不同于該第二方向。
3.如權利要求2所述的散熱殼體結構，其特征在于，該熱能藉由該內側面至該導熱件、 該導熱件中與該導熱件至該外側面之間熱傳導速率的非等向性，以均溫該本體的該外側
4.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該導熱件以埋入射出成型方式夾置于該本體的該內側面與該外側面之間。
5.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該本體包括一上殼體與一下殼體， 該導熱件以與該上殼體及該下殼體一致的形狀埋置于該本體的該內側面與該外側面之間。
6.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該導熱件的材質為金屬、陶瓷、石墨或是其它具有高導熱系數的材料。
7.如權利要求6所述的散熱殼體結構，其特征在于，該導熱件的材質為鋁或銅。
8.如權利要求7所述的散熱殼體結構，其特征在于，該內側面還開設有至少一孔洞，該導熱件藉由該孔洞電性連接至該電路板。
9.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該本體的材質為塑料或是其它具有低導熱系數的材料。
10.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該本體還具有一屏蔽罩，設置于該容置空間內，且該屏蔽罩罩覆住該電路板的該些電子零組件。
11.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該本體還具有一絕緣構件，設置于該容置空間內，且該絕緣構件配置于該電路板與該內側面之間。
12.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該本體具有多個相連接的側壁， 并構成該容置空間，該內側面與該外側面為該些側壁的相對二側面，該些側壁罩覆住該電路板的周圍，且該導熱件被全面包覆于該些側壁內，并埋置于該內側面與該外側面之間，以增加散熱面積。
13.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該導熱件的形狀為片狀、波浪狀或其它不規則形狀。
14.如權利要求1所述的散熱殼體結構，其特征在于，該導熱件可包括單層、多層或具有不同導熱系數的復合材料。
全文摘要
一種散熱殼體結構，適于一電子裝置。散熱殼體結構包括一以絕緣材料所制成的本體以及一導熱件，本體具有一內側面及一外側面，導熱件被包覆于本體內，并且埋置于內側面與外側面之間。當電子裝置產生熱能時，熱能首先經由內側面傳遞至導熱件，此導熱件可以快速將熱能均勻散布，最后，位于導熱件中的熱能再經由外側面而均勻逸散。此種散熱殼體結構可有效將熱能均勻散布于殼體表面，并且與外界進行熱交換。
文檔編號H05K7/20GK102548341SQ20101059695
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者徐建中, 易亞東, 范寶秀, 陸義仁, 陳文吉 申請人:光寶科技股份有限公司, 旭麗電子(廣州)有限公司