CN101667560B - 用于处理静电放电的电子装置和方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方面，提供了一种电子装置，包括：基板；半导体器件，安装在基板上；散热器，被配置为辐射来自半导体器件的热量；第一导电部，设置在基板上；以及第二导电部，设置在基板上，第二导电部与第一导电部分开一放电间隙，其中：散热器电连接到第一导电部；并且第二导电部接地。

Description

用于处理静电放电的电子装置和方法

技术领域

本发明的一个方面涉及用于处理静电放电的方法和具有散热器的电子装置。

背景技术

近年来，由于诸如数字电视的数字媒体设备需要具有高处理速度的半导体器件(例如，CPU)，因此在操作期间的发热量每年增加。极度加热的高温半导体器件可能出现故障。因此，具有高功耗和高发热量的半导体器件已设置有高散热器。通常，散热器由具有较高热传导性的金属(诸如，铝)制成，并且被固定到半导体器件上。

在JP-A-2000-183256中，描述了一种结构，其中，使用弹簧件将散热器按压并固定到半导体器件上。

由于散热器是导电元件并且可以是放电路径，因此散热器可以用作静电和噪声的释放地。因此，当发生静电放电(ESD)时，无处可去的静电通过散热器放电到邻近的半导体器件的端子等，因此邻近的半导体器件可能被严重毁坏(半导体器件的损毁、故障等)。

为了避免ESD问题，已将散热器连接到地电势(GND)(参见JP-A-2006-80453)。根据该项技术，由于放电到散热器的静电流到GND(其具有低于半导体器件的电势)，半导体器件几乎不被毁坏。

如上所述，当设置散热器时，除了热辐射对策之外，ESD对策也是重要的。然而，如上所述，当散热器连接到GND时，不期望的辐射可能会增加。即，即使散热器连接到GND，由于半导体器件周围的GND具有相对较大的噪声，因此很难说散热器是理想地连接到GND。因此，由于将散热器连接到GND而发生不期望的辐射，并且可能会产生与外部电子装置(例如，无线电等)的电磁干扰(诸如，噪声等)。在严格控制不期望辐射的区域中，可能不能满足该标准。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于处理静电放电的电子装置和方法，其拟定热辐射对策和ESD对策并且能够防止不期望的辐射。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子装置，包括：基板；半导体器件，安装在基板上；散热器，被配置为辐射来自半导体器件的热量；第一导电部，设置在基板上；以及第二导电部，设置在基板上，该第二导电部与第一导电部分开一放电间隙(dischargegap，放电间隔)，其中：散热器电连接到第一导电部；并且第二导电部接地。

该电子装置可以进一步包括固定器，固定器被配置为将散热器固定到基板，其中，散热器通过该固定器而电连接到第一导电部。

该电子装置可以进一步包括弹簧件，其中，散热器通过该弹簧件而电连接到第一导电部。

第一导电部可以具有在放电间隙上的第一放电部；第二导电部可以具有在放电间隙上的第二放电部；并且第一放电部和第二放电部中的至少一个可具有尖锐部。

电子装置可以进一步包括调谐器模块，调谐器模块被配置为接收广播波。

电子装置可以进一步包括壳，壳被配置为容纳基板、散热器、以及半导体器件，其中，该壳在散热器的附近设置有狭缝。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于处理电子装置(其包括：基板；安装在基板上的半导体器件；被配置为辐射来自半导体器件的热量的散热器)的静电放电的方法，该方法包括：在基板上设置第一导电部；将第一导电部电连接到散热器；在基板上设置第二导电部，该第二导电部与第一导电部分开一放电间隙，从而来自散热器的静电通过第一导电部、放电间隙、以及第二导电部放电。

附图说明

现在将参照附图来描述实现本发明各特征的大体构造。附图及其相关描述用于阐述本发明的各实施例，并不用于限制本发明的范围。

图1是示出了根据一个实施例的电子装置的外观的示例性透视图；

图2是示出了根据该实施例的电子装置的示例性截面图；

图3A和图3B是示出了根据变型例的电子装置的截面图；以及

图4是示出了根据该实施例的电子装置的应用实例的透视图。

具体实施方式

此后，将参考附图来描述根据本发明的多种实施例。大体上，根据本发明的一个实施例，提供了一种电子装置，包括：基板；半导体器件，安装在基板上；散热器，被配置为辐射来自半导体器件的热量；第一导电部，设置在基板上；以及第二导电部，设置在基板上，第二导电部与第一导电部分开放电间隙，其中：散热器电连接到第一导电部；并且第二导电部接地。

此后，将参考附图来描述本发明的一个实施例。作为该实施例的实例，图1是示出了印刷电路板单元(电子装置100)的一部分的构造的透视图，其中，半导体器件(设置有固定到该器件的散热器)安装在印刷电路板上。图2是示出了从图1中箭头II所表示的方向所观看的印刷电路板的视图。

如图1和图2中所示，电子装置100主要包括：印刷电路板101，安装在印刷电路板101上的半导体器件102，设置在半导体器件102上的散热器104(在半导体器件和散热器之间具有导热片103)，用于将散热器104固定到印刷电路板101的固定器105，设置在印刷电路板101上并电连接到固定器105的铜箔层106，以及设置在印刷电路板101上的铜箔层108，其中，放电间隙107设置在铜箔层106和铜箔层108之间，并且铜箔层108的一端连接到地电势(GND)。

尽管未示出，但诸如半导体集成电路、电阻器以及电容器的多个电子部件安装在印刷电路板101的表面，并且这些部件通过配线而彼此连接。

多种类型的器件可以被用作安装在印刷电路板101上的半导体器件(IC芯片)。在该实施例中，作为实例，安装了球栅阵列(BGA)型半导体器件102。如图2中所示，BGA型半导体器件102包括印刷电路板109、半导体元件部(具有通过树脂封装的多个半导体元件)110、以及置于印刷电路板109背面并且由用于输入和输出的焊料所形成的多个电极111。该半导体器件102可以由诸如晶体管的单一的元件形成。

导热片103(例如)包括具有绝缘性或柔韧性并由具有高热导性所形成的硅片或石墨片。如上所述，鉴于对由散热器104对半导体器件102在操作期间产生的热量进行高效地散热的观点，优选地将导热片103置于散热器104和半导体器件102之间。导热片103的表面可以具有黏附特性。在这种构造中，散热器104和半导体器件102可以临时地固定到导热片103。可以将双面胶带等置于导热片103和散热器104之间或置于导热片103和半导体器件102之间，以固定各元件。

散热器104由具有高热导性的金属(例如，铝或铝合金)形成，其是用于分散和冷却半导体器件102在操作期间产生的热量的热辐射装置。为了改善热辐射效率，多个散热片104b按照垂直方向从基本上呈矩形的底基板104a平行地突出。该实施例的基板104a优选地具有等于或大于半导体器件102的面积。为了改进热辐射效率，优选地将散热器104设置在期望的半导体器件附近。此外，如图2所示，将散热器104优选地设置为与半导体器件102的至少一部分重叠。

固定器105是用于将散热器104固定到印刷电路板101上的件，并且由诸如铁的导电材料制成。该固定器105具有中心部112(散热器104安装在该中心部上)，并且该中心部112的两端被加工为呈两阶以直角弯曲。该固定器105具有前端部(其具有螺丝孔113以通过螺丝被固定到印刷电路板101)114。

铜箔层106和铜箔层108是导电层，例如在印刷电路板101上形成多个配线时，可以同时形成该铜箔层。铜箔层彼此分开，因此形成所谓的放电间隙107。即，铜箔层106的一端被设置在固定器105的螺丝孔113周围并电连接到固定器105。另一端为放电部115。铜箔层108与铜箔层106相对的一端具有与放电部115相对的放电部116。另一端连接到GND。如图1所示，优选地将放电部115和放电部116按照基本上为三角形(尖锐部分)而突出，以改善放电特性。考虑到耐用性，可以对尖锐部分的角度进行适当调节。

在该实施例中，放电部115和放电部116布置在一条线上，其间具有放电间隙107。作为ESD对策，可以适当地改变放电间隙107的大小以平滑地释放静电。放电间隙107并不限于上述构造，并且可以使用单一的部件(例如，可以从部件制造商购买的部件)来提供。

尽管未示出，但可以按照相同方式将铜箔层106、放电间隙107、以及铜箔层108设置在固定器105的相对侧。即，作为ESD对策，可以将其配置为使用非单一路径而是多个路径来执行来自散热器104的放电。

当固定散热器104时，利用穿过相邻散热片104b的凹槽的中心部112来将固定器105安装在散热器104上，并且允许在印刷电路板101中设置的螺丝孔117与固定器105的螺丝孔113相符。接下来，螺丝被插入螺丝孔113和螺丝孔117，从而将散热器104固定到印刷电路板101上。

如上所述，在该实施例中，用于固定散热器104的固定器105连接到设置在印刷电路板101上的铜箔层106，并且在铜箔层106和铜箔层108(其连接到GND)之间设置放电间隙107。因此，由意外的静电而放电到散热器104的静电通过固定器105流到铜箔层106(其设置在印刷电路板101上)。静电越过放电间隙107通过铜箔层108流到GND。即，当过多的静电施加到散热器104时，在固定器105、铜箔层106、放电间隙107、以及铜箔层108的路径中将散热器104与GND短路。因此，静电被发送到GND，从而静电未施加到半导体器件102或相邻的半导体器件。因此，该构造可以轻易地避免静电毁坏。

同时，在正常操作期间，放电间隙107用作绝缘体，因此在散热器104和GND之间的上述短路并不发生。因此，即使当在GND周围存在较大噪声时，噪声也不能到达散热器104，从而减少不期望的辐射。

如上所述，由于在正常操作期间安全可靠地切断散热器104和GND，因此未劣化辐射效率并且可以执行ESD对策。此外，由于在印刷电路板上形成放电间隙107，因此在元件之间具有较小的差异(可以对其进行充分地管理)。

本发明并不限于上述实施例，并且可以在实现阶段通过在本发明范围内对构成元件进行修改来实施本发明。例如，如图3A所示，使用金属弹簧件150来电连接散热器104和铜箔层106，从而获得相同的效果(热辐射效果、静电毁坏阻止、以及不期望的辐射阻止的效果)。此外，如图3B所示，通过直接焊接而非螺丝连接可以将导电固定器160固定到印刷电路板101。可以在印刷电路板101的背面而非正面上设置连接到GND的铜箔层161，并且可以在铜箔层161和GND之间设置放电间隙。

在该实施例中，设置导电固定器105，但只要可以使用另一导电件来连接散热器104和铜箔层106就可以使用绝缘件(例如，塑料)作为固定器105。即，如果散热器104连接到任意导电件并且该导电件通过放电间隙连接到GND，则可以适当地改变固定器105或固定器160的材料。在该实施例中，通过固定器105来电连接散热器104和铜箔层106。然而，根据散热器104的形状可以直接连接散热器104和铜箔层106。

可以为多种情况来提供上述电子器件100。例如，如图4所示，在容纳印刷电路板101、散热器104、半导体器件102等的壳170形成多个狭缝171，并且可以将散热器104靠近狭缝171放置。利用这种构造，来自外部的空气通过狭缝171而进来与散热器104充分接触，因此可以改进热辐射特性。

如果将这些狭缝等置于壳处，则(例如)在人体上聚集的静电可以通过这些狭缝而放电到壳中的散热器104。然而，在该实施例中，可以如上所述准备ESD对策。此外，可以在散热器104的附近设置冷却风扇，以进一步改进热辐射效果。

在该实施例中，在散热器104和半导体器件102之间布置导热片103，但可以通过粘结剂、双面胶带等来粘结和固定散热器104和半导体器件102，而无需导热片103。

在该实施例中，使用设置于印刷电路板101表面上的铜箔层106和铜箔层108，但可以使用具有导线形状等的配线。即，可以在散热器104和GND之间设置多种导电图样。

将描述上述构造的使用实例。例如，适当地将上述构造用于电视广播接收机。即，在电视广播接收机中，设置用于接收广播波(广播信号)的调谐器模块，并且安装构成视频信号处理系统(其用于使用广播信号在视频显示单元上显示视频)的多个电路。根据该实施例的设置有热辐射对策、ESD对策、以及不期望辐射对策的构造是非常有效的，特别是由于在半导体集成电路中由高速处理数字数据产生了热量，因此该构造对于多种电路部件中构成解码器单元的半导体集成电路是极为有效的。

根据该实施例的本发明可以广泛应用于需要热辐射对策、ESD对策、以及不期望的辐射对策的电子装置。

在该实施例中，按顺序将半导体器件和散热器堆叠在印刷电路板上。根据诸如半导体器件的芯片结构的设计可以适当地修改堆叠的顺序。可以将具有足够热导性的件单独地设置在半导体器件和散热器之间，从而可以将半导体器件和散热器彼此分开而非彼此靠近地放置。

Claims (7)

1.一种电子装置，包括：

基板；

半导体器件，安装在所述基板上；

散热器，配置为辐射来自所述半导体器件的热量；

第一导电部，设置在所述基板上；以及

第二导电部，设置在所述基板上，所述第二导电部与所述第一导电部分开一放电间隙，其中：

所述散热器电连接到所述第一导电部；以及

所述第二导电部接地。

2.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括：固定器，配置为将所述散热器固定到所述基板，

其中，所述散热器通过所述固定器电连接到所述第一导电部。

3.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括弹簧件，

其中，所述散热器通过所述弹簧件电连接到所述第一导电部。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中：

所述第一导电部具有在所述放电间隙上的第一放电部；

所述第二导电部具有在所述放电间隙上的第二放电部；以及

所述第一放电部和所述第二放电部中的至少一个具有尖锐部。

5.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括：调谐器模块，配置为接收广播波。

6.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括壳，配置为容纳所述基板、所述散热器、以及所述半导体器件，

其中，所述壳在所述散热器的附近设置有狭缝。

7.一种用于处理电子装置的静电放电的方法，所述电子装置包括：基板；安装在所述基板上的半导体器件；配置为辐射来自所述半导体器件的热量的散热器，所述方法包括：

在所述基板上设置第一导电部；

将所述第一导电部电连接到所述散热器；

在所述基板上设置第二导电部，所述第二导电部与所述第一导电部分开一放电间隙，并且所述第二导电部接地，从而来自所述散热器的静电通过所述第一导电部、所述放电间隙、以及所述第二导电部放电。

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