[發明專利]改進型散熱結構

在審

• 申請號: 202010672029.X
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111698890A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 楊俊新
• 申請（專利權）人: 楊俊新
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

改進型散熱結構，本發明涉及散熱元件與發熱元件之間任一接觸表面的相變接觸層內至少由兩種不同熔點相變材料組成，熔點越高的相變材料越靠近外側；散熱元件和發熱元件之間任一與相變層接觸表面的相鄰表面有密封結構；散熱元件和發熱元件之間任一相變層接觸表面的厚度小于0.01mm；任一散熱元件與發熱元件表面至少部分為不沾表面。

技術領域

本發明涉及散熱技術領域，元件的散熱結構、采用上述結構的元件、預成形件、殼體、中框和散熱裝置；本發明尤其適用于電子領域。

背景技術

現代技術的發展推動了電子技術的飛躍進步，尤其是IC半導體和MEMS技術進步推動了集成電路、芯片、片上系統、系統芯片、合封芯片、應用處理器、人工智能芯片、顯示屏、顯卡、存儲器、射頻放大器、LED、功率器件、服務器、功放模塊、電源管理和其它電子元件技術的不斷進步。電子技術進步的結果就是元件和裝置的超薄/小型化、輕量化、高頻、高功率和高密度化。GaN半橋電路在10MHz工作頻率和400V工作電壓時，其每平方厘米發熱功率可以達到6400W。單個圖形處理器每平方厘米發熱功率可以達到40W，單個中央處理器每平方厘米發熱功率可以達到30W。將來高功率器件及芯片的每平方厘米發熱功率或可以達到500W甚至是1000W。可半導體的耐受溫度通常是90度，特殊的是105度。有統計研究表明，電子產品功能故障或劣化50％與溫度升高有關；發熱元件大多是電子元件，電子產品的熱量管理成為一個具有挑戰性的問題。電子產品的散熱過程包括傳熱和散熱。傳熱過程不僅與材料的性質和結構有關，還與傳熱材料與發熱元件的接觸形式有關。現有電子產品傳熱過程中與發熱元件的接觸形式主要有兩種：焊接和粘接；通常的接觸形式是粘接。現有技術的散熱元件表面與發熱元件表面通過熱界面材料接觸，有研究表明：接觸界面的熱阻約占總熱阻的50％；有機形式中的熱界面材料的導熱系數大多不超過10W/m.k的水平；無機尤其是液態金屬的導熱系數有可能達到80W/m.k，液態金屬表面張力大且具有粘性，液態金屬具有導電性和屏蔽性，液態金屬的厚度、溫度、結構、合金、種類、基體表面性質都是影響液態金屬流動性的因素；液態金屬的無序流動容易產生電路短路和錯誤連接，現有技術的液態金屬在實際應用中有側漏滲出的問題；高導熱材料的導熱系數一般都在150W/m.k以上；因此，解決接觸面傳熱效率低下是解決熱量管理問題的一個有效途徑；但是液態金屬的流動控制是提高裝置使用安全的必要保證。導熱材料與發熱表面接觸時，根據導熱材料與發熱元件接觸表面的配合情況可以有三種形態：表面加工精度可達到氣密性接觸、表面加工精度可達到液密性接觸和現有技術的低加工精度配合的常態；導熱材料與發熱元件接觸表面的三種形態中傳熱系數的大小排序，氣密性接觸最大，常態最小；若能同時在成本、技術難度和制作效率上解決元件散熱方法和散熱結構、界面結構穩定、裝置超薄和輕量化現有存在的問題，可以達到事半功倍的效果。現有技術中，電子產品的防水主要是依靠焊接、密封膠和密封元件；有時由于使用條件、成本、技術難度和制作效率上的限制，現有技術不能同時滿足生產設計的需要。

發明內容

基于現有散熱和相變層存在的問題，本發明提出一種改進型散熱方法和采用該方法的結構；一種采用該元件或元件散熱結構的預成形件、背殼和中框；一種電子系統或終端，是采用所述權利要求中任一有其電子元件散熱結構、任一有采用其的電子元件、任一有該散熱裝置或系統。