[發(fā)明專利]用于電子部件的熱管理的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010512009.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN112055506A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: D·范迪維斯
• 申請（專利權）人: 達納加拿大公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/367;H01L23/427
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

一種電子設備，包括發(fā)熱電子部件、熱擴散器和散熱器。熱擴散器的面積比發(fā)熱部件的面積大，為至少大約4倍。熱擴散器的第一表面沿著第一非介電界面與發(fā)熱部件的第一表面熱接觸。散熱器具有比熱擴散器更大的質(zhì)量，并且包括一層或多層導熱材料。散熱器的第一表面沿著所具有的面積比第一界面大的第二界面與熱擴散器的第二表面熱接觸。介電熱界面材料設置在第二界面處，與熱擴熱器和散熱器直接接觸，使得第二界面是介電的。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年6月7日提交的美國臨時專利申請第62/858,521號的優(yōu)先權和益處，該申請的內(nèi)容通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及諸如電子設備中的計算機芯片之類的發(fā)熱電子部件的熱管理。

背景技術

電子設備包含諸如安裝在電路板上的計算機芯片之類的發(fā)熱電子部件。這些計算機芯片可能需要冷卻，以避免由熱引起的性能下降和損壞。例如，根據(jù)MIL-HDBK-2178B的“軍事手冊，電子設備的可靠性預測(Military Handbook,Reliability Prediction ofElectronic Equipment)”，在計算機芯片接近其最大運行極限的情況下，溫度每升高10℃，其MTBF(故障前平均時間)將減少50％。因此，相對中等(moderate)的溫度升高會顯著縮短芯片壽命。

散熱器可以用于吸收和發(fā)散由電子設備中的計算機芯片和/或其它發(fā)熱電子部件產(chǎn)生的熱量。散熱器有時可以與電子設備的外殼或殼體集成在一起，或者散熱器可以包括被封閉在外殼或殼體內(nèi)的諸如熱擴散器的分離的元件。不管散熱器具體形式如何，散熱器通常由金屬制成，其質(zhì)量和/或面積顯著大于發(fā)熱電子部件的質(zhì)量和/或面積，以便發(fā)散熱量。散熱器可包括翅片或其它熱發(fā)散元件。

由于散熱器由金屬組成，因此它們必須與發(fā)熱電子部件電氣絕緣。通常通過在發(fā)熱電子部件和散熱器之間提供一層介電的導熱材料來實現(xiàn)電絕緣。這種材料通常稱為“TIM”(熱界面材料)。TIM層被施加在位于發(fā)熱電子部件的外表面與緊鄰的散熱器或熱擴散器的表面之間的界面處。

除了作為介電材料外，TIM層還可以通過填充電子部件和散熱器之間的間隙來增強發(fā)熱電子部件和散熱器之間的熱傳導，以便補償部件和電子設備的制造公差。TIM層還可以提供防止沖擊和振動的保護。

由于TIM層必須具有介電特性，因此，至少與散熱器相比，TIM層可能具有相對較差的熱特性，導致發(fā)熱電子部件的溫度更高。除了具有的導熱性較差之外，施加過厚的TIM層以補償制造公差還會進一步削弱從發(fā)熱電子元件到鄰近散熱器的熱傳導。

盡管已經(jīng)做出努力來改進TIM的熱特性并減小TIM層的厚度，但是仍然需要改進在電子設備中的發(fā)熱電子部件和散熱器之間的熱傳導。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的的一方面，提供了一種電子設備，包括：(a)發(fā)熱部件，該發(fā)熱部件具有第一表面和相對的第二表面；(b)熱擴散器，該熱擴散器具有第一表面和相對的第二表面；其中，熱擴散器的面積比發(fā)熱部件的面積大，為至少大約4倍，其中，熱擴散器的第一表面沿著第一界面與發(fā)熱部件的第一表面熱接觸，并且其中，第一界面是非介電的并且限定第一界面面積；散熱器，該散熱器具有第一表面和相對的第二表面；其中，該散熱器具有比熱擴散器更大的質(zhì)量，并且包括在在散熱器的第一表面和第二表面之間的一層或多層的導熱的金屬或導熱的非金屬，其中，散熱器的第一表面沿著第二界面與熱擴散器的第二表面熱接觸，其中，第二界面限定第二界面面積，該第二界面面積大于第一界面面積；以及(d)介電的TIM(熱界面材料)的層，該介電熱界面材料層設置在第二界面處，并且與熱擴散器的第二表面和散熱器的第一表面直接接觸，其中第二界面是介電的。

根據(jù)一個方面，散熱器具有比熱擴散器更大的面積，并且具有比發(fā)熱部件更大的厚度、質(zhì)量和面積。

根據(jù)一個方面，發(fā)熱部件是發(fā)熱電子部件，其中，發(fā)熱部件的第二表面面向在其上安裝發(fā)熱部件的電路板。