CN101083895B - 可再使用的散热器附着组件 - Google Patents
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Abstract
一种可再使用的散热组件,可以包括不可去除粘合剂层。第一内插板层可通过不可去除粘合剂层而粘结于装置。可去除粘合剂层可以粘结于该第一内插板层。散热组件可粘结于该可去除粘合剂层。内插板层和可去除粘合剂层与不可去除粘合剂层的结合使用,在使首次加工后的组件能够再使用的同时,提供了一种高性能的散热组件。
Description
技术领域
根据本发明原理的实施方式通常涉及散热,且更具体地,涉及一种高性能、可再使用的散热组件。
背景技术
许多电子装置包括将操作该装置所需的各种电子元件结合起来的电路板。典型的电路板可包括诸如玻璃纤维基、铜蚀刻板、过孔(via)等的一段电路板材料。随后电路板元件可被连接或安装至该段电路板材料。电路板元件的一些实例可包括集成电路(IC)、处理器、内存槽、及机载外围连接器(例如,USB、IEEE 1394,等)。这些电路板元件中有许多随其操作而产生热量。在许多情况下,风扇组件可用于产生空气流,该空气流通过这些元件并将热量从这些元件传导带走。
除了风扇组件之外或者作为风扇组件的替代物,电路板元件可包括散热器以促进冷却。通常,散热器是由用热连接至电路板元件的由导热材料所形成的装置。通常,散热器形成为包括这样的形状,这种形状被设计成用来增加易受对流冷却的表面面积量,诸如叶片、肋片或凸缘。当元件产生热时,热从元件流向散热器,且通过由附加冷却组件协助的对流(诸如来自风扇组件或其它组件,包括基于流体的冷却装置的空气流)而消散到周围的空气中。接着,通过风扇组件产生的空气流将热带走,从而冷却电子元件。
现有的散热装置或散热器可以多种方式固定于待冷却的器件上。有些实施是利用机械装置将散热器固定于装置,所述机械装置可以是诸如夹子、夹具、螺钉、弹簧,或其它机械紧固件。这种机械装置通常增加器件的整体成本及复杂性,且可能由于占用印刷电路组件上的有用空间而限制实际实施。
各种粘合剂的使用也可用来将散热器固定于待冷却的装置。现有的粘合剂溶液分为两大类:通过化学变化、时间、温度和湿度条件的多种组合而固化的永久性流体或粘性粘合剂;以及压敏可去除粘合剂。这些溶液中的每一种都遇到应用和使用问题。例如,使用诸如导热环氧树脂或甲基丙烯酸酯的永久性粘合剂的粘合剂溶液通常不能用于组装好的装置的任何去除或非破坏性拆卸。因此,如果装置需要保养或维修的话,散热器的去除会大受约束。要求对散热器进行经济的去除和更换,以便能够测试和维修电路组件。
相反地,诸如导热胶带的压敏可去除粘合剂通常需要施加可能会造成破坏的力以在散热片和装置之间产生适当的粘合强度。这种压力必须施加预定时间,以使粘合剂流过或润湿待结合部件的表面。这种压力可轻易损坏灵敏的电路器件或印刷电路组件。此外,适当的热性能可能要求吸热片和待冷却装置两者都具有机械加工的或相当平坦的表面。这可能增加制造和有效装配的成本。
压敏可去除胶带粘合剂通常具有比永久性粘合剂更低的热性能;然而,可去除粘合剂的优点在于,它适合用于测试和维修目的的散热片的去除及替换的需要。
发明内容
根据本发明原理的一个方面,提供了一种可再使用的散热组件。该可再使用的散热组件可包括:不可去除粘合剂层;第一内插板层,通过该不可去除粘合剂层粘附于装置;可去除粘合剂层,粘附于该第一内插板层;以及散热组件,粘附于该可去除粘合剂层。
根据本发明原理的另一方面,提供了一种用于组装可再使用的散热装置的方法。该方法可包括:将可去除粘合剂层的第一表面施加于内插板层的第一表面;将散热装置施加于可去除粘合剂层的第二表面;将不可去除粘合剂层施加于待冷却装置的第一表面;以及将内插板层的第二表面结合于该不可去除粘合剂层。
根据本发明原理的又一方面,可提供一种可再使用的散热器附着组件,包括:导热金属内插板层,通过不可去除粘合剂层而永久性地结合于待冷却的装置;以及散热组件,通过可去除粘合剂层而可去除地结合于该金属内插板层。
附图说明
下面对附图进行说明,其中,在全文中,具有相同参考数字标号的元件可代表相似元件。
图1A是根据符合本发明原理一个实施例的包括可再使用散热器附着组件的电子装置的分解等轴测视图;
图1B是根据符合本发明原理一个实施例的结合有可再使用散热器附着组件的组装装置的侧视图;
图2是示出根据本发明原理的用于组装装置的一种示例性方法的流程图;
图3A是根据符合本发明原理的另一实施例的可再使用的散热器附着组件的分解等轴测视图;
图3B是根据符合本发明原理的另一实施例的结合有可再使用散热器附着组件的组装装置的侧视图;以及
图4是示出根据本发明原理的用于组装装置的另一示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明。不同图中相同的附图标号可表示相同或相似元件。另外,下面的详细描述不限制本发明。而本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
图1A是根据符合本发明原理一个实施例的包括可再使用散热器附着组件101的电子装置100的分解等轴测视图。图1B是根据符合本发明原理一个实施例的结合有可再使用散热器附着组件101的组装装置100的侧视图。尽管全文对散热器型散热组件进行描述,但是应当理解,可同样实施可替换类型的基于对流的散热装置,诸如热导管、基于水的排热组件,等。
如图1所示,电子装置100可包括电路板组件102、电子元件104、第一导热粘合剂层106、内插板层108、第二导热粘合剂层110,以及散热器112。
根据符合本发明原理的一个实施例,电路板组件102可由任何适当材料或由诸如例如玻璃纤维、铜等形成的材料集合而形成,以支持电子装置的操作。这种电子装置可包括任何类型的装置,其中电子元件用于影响该装置的操作。实例包括计算机、服务器、网络设备、及消费电子装置(例如,DVD播放器、游戏控制台、立体声设备,等)。
电子元件104可包括待冷却的电子元件,且可包括与电路板组件102结合使用的任何生热元件。这种电子元件的一个非限制性实例可包括硅树脂微处理器。电子元件104可通过任何适当的组件(包括一个或多个焊接头、摩擦孔、摩擦槽、机械夹子、或粘合剂组件,但不限于此)而连接或固定于电路板组件102。
至于第一导热粘合剂层106,在根据符合本发明原理的一个实施例中,第一导热粘合剂层可以是诸如导热环氧树脂粘合剂、导热氨基甲酸乙酯粘合剂、导热甲基丙烯酸酯粘合剂、或导热硅粘合剂的低压或无压粘合剂组件。这种导热液体或者粘性低压或无压粘合剂组件可包括分布在其中的诸如氧化铝或银粒子的导热粒子,以提供适当的导热性能。
在一个实施例中,第一导热粘合剂层106可以非固化状态涂覆于电子元件104的上表面116。接着,内插板层108的下表面118可设置于第一传导层106的上方,该组合组件可以通过时间的推移或者通过对组件施加热和/或湿气而固化。众所周知,由于粘合剂层的分离通常造成层之一或两者都损坏或破坏,所以这种低压或无压粘合剂层106基本上是永久的。此外,层106可由适于粘结或结合非平坦或不规则表面的材料形成。更具体地,预固化层106的流体特性可填充电子元件104的上表面116与内插板层108的下表面118之间的任何间隙或不平整,这在提高粘合剂层的热性能方面提供了很大的帮助。在符合本发明原理的一个实施例中,第一导热粘合剂层106可具有大约为0.001至0.020英寸的固化厚度。
根据本发明的原理,第二导热粘合剂层110可以是可再使用的或可去除的粘合剂层,用于将内插板层108粘结于散热器112。在一个示例性实施例中,内插板层108可由诸如铝或铜的金属或其它导热材料形成。类似地,散热器112也可由所述导热材料形成,以便提供最大量的对流冷却。在一个实施例中,第二导热粘合剂层110可包括用于将内插板层108粘结或结合于散热器112的高压导热胶带。
适当的导热胶带的实例可包括Parker Hannifin公司Chomerics部门的THERMATTACHT410、T410-R及T411热胶带,Bergquist公司的BONDPLY 105、108及111,以及3M的导热胶带8820、9894FR、8805、8810、8815、9882、9885、9890和9892FR,尽管如此,但是,在不背离被发明的范围的前提下,可以使用任何适当的导热粘合剂胶带。在符合本发明原理的一个实施例中,导热层110可大约为0.001-0.011英寸厚。
在符合本发明原理的一个实施例中,内插板层108可包括压延(calendare)或粘附于导热胶带层110的下表面(未示出)的导热箔(例如,铝箔)或其它薄形导热材料。内插板层108应该具有这样的导热性,即能够在对电子元件104造成非常小的温升的同时有效传热。在一个示例性实施例中,箔内插板层108可为大约0.001-0.080英寸厚。内插板层108的最小厚度提高了层108的导热性,且使得层108能够折曲并与散热器112的形状相一致,从而使得导热层110与内插板层108之间的粘结能够薄且完全润湿。另外,内插板层108的薄度也使其能够随着温度周期变化而在其平面尺寸上延伸和收缩。这降低了由于温度周期变化过程中的差别热膨胀(DTE)而引起的电子元件104上的应力。如果内插板又厚又硬,差别热膨胀可能造成组件的热变形和裂化。
在符合本发明原理的其它实施例中,内插板层108可由高弹性的导热材料形成。这种材料使得内插层108能够“层压”于具有第二导热层110的散热器112,以在内插板层108和散热器112之间获得基本上100%的粘合剂接触面积。
如本领域中公知的,导热胶带溶液需要至少一个最小的力,以使胶带粘合剂粘结于内插板层108及散热器112。如上所述,在符合本发明原理的一个实施例中,内插板层108可在压延(calendaring)或其它高压施加技术过程中而粘附于第二导热粘合剂层110的下表面。另外,第二导热粘合剂层110的上表面114可通过使用任何适当压力施加组装而粘结于散热器112。可通过装置组装器机械地或手工地执行这种组装。通过作用适当的结合力于内插板层108、第二导热粘合剂层110及散热器112,在不对下面的电子元件104或电路板102造成损坏风险的情况下,可获得最佳热性能。另外,施加力于内插板层108及散热器112以实现与第二导热粘合剂层110粘结的能力使得层108和110可以使用非均匀的、不规则的、或非平坦的表面。适应这种表面的能力为冷却组件的制造提供了很大的成本节约。
在一个实施例中,这种将压敏胶带层110“离线(off-line)”层压于散热器112具有允许使用非常高的压力的附加益处,这确保两个粘结表面的100%润湿,进而确保粘结处的最大热性能。
在符合本发明原理的方式中,安装的散热器组件包括两个非常薄且非常高热性能的粘合剂层(一个永久性粘合剂层106和一个可去除粘合剂层110)和一个非常薄且高热性能的内插板层108。在经过一次或多次再使用循环后(如下参照图3A-3B所详细描述的),组件在密集且耐用封装件中保持非常高的热性能。
图2是示出根据本发明原理的用于组装装置100的一种示例性方法的流程图。首先,处理可起始于在电路板102上安装电子元件104(操作200)。第二导热粘合剂层110的下表面可粘结于内插板层108的上表面(操作202)。如上所述,在符合本发明原理的一个实施例中,可通过压延或其它高压组件而执行这种粘结。散热器112的下表面可粘结于第二导热粘合剂层110的上表面(操作204)。
第一导热粘合剂层106可在未固化(例如,流体)状态下施加(涂覆)于电子元件104的上表面(操作206)。如上所述,第一导热粘合剂层106可为低压或无压粘合剂,例如环氧树脂或氨基甲酸乙酯粘合剂。接着,内插板层108/第二导热粘合剂层110/散热器112组件可安装或设置于仍处于未固化状态下的第一导热粘合剂层106的上表面上(操作208)。接着,装置100可进行固化(操作210),使得通过第一导热粘合剂层106在电子元件104与第一内插板层108之间获得基本上永久的粘结。
图3A是去除了原始散热器112和第二导热粘合剂层110之后且使用第三导热粘合剂层302、第二内插板层304、第四导热粘合剂层306、及第二散热器308之前的可再使用散热器附着组件101的分解等轴测视图。图3B是将根据符合本发明原理一个实施例的第二散热器308附着之后的结合有该可再使用的散热器附着组件101的组装装置100的侧视图。
如同所示,电子元件104、第一导热粘合剂层106及内插板层108可保持粘结于电路板102。从内插板层108的上表面310去除第二导热粘合剂层110和散热器112(图1A和图1B)之后,粘合剂层110的任何残留剩余物可使用任何适当方法(例如,酒精,等)从内插板层108的上表面310上清除或去除。
一旦装置100要进行再组装,可以以与有关内插板层108、第二导热粘合剂层110和散热器112的上述方式相似的方式,使用第四导热粘合剂层306将第二内插板层304粘结于第二散热器308。即,导热胶带的相应侧面可用力粘结于第二内插板层304和第二散热器308中的每一个,以实现两者之间的粘结。
将第四导热粘合剂层306粘结于第二内插板层304和第二散热器308之后,第三导热粘合剂层302可在未固化状态下以基本上类似于第一导热粘合剂层106施加于电子元件104的方式而施加于第一内插板层108的上表面310。接着,包括第二内插板层304、第四导热粘合剂层306、及第二散热器308的组件可施加于第三导热粘合剂层302的上表面312。随后,由此产生的组件可以进行固化,从而使得第二内插板层304基本上永久地粘结于电子元件104,其中第二散热器308通过第四导热粘合剂层306以基本上可去除的方式粘结于第二内插板层304。
如上所述,内插板层108和内插板层304的厚度减小使得组件的整体高度尽可能地薄,从而使得能够在将装置保持于封装件约束内的同时进行多重再使用循环。
图4是示出根据本发明原理的用于再组装装置100的一种示例性方法的流程图。首先,处理可起始于从装置100去除或拆卸散热器112和第二导热粘合剂层110(操作400)。拆卸之后,第一内插板层108的上表面可被清洁以提供适当的粘合操作(操作402)。第四导热粘合剂层306的下表面可粘结于第二内插板层304的上表面(操作404)。如上所述,在符合本发明原理的一个实施例中,这种粘结可通过压延或其它高压操作而执行。接着,第二散热器308的下表面可粘结于第二导热粘合剂层306的上表面(操作406)。
第三导热粘合剂层302可在未固化(例如,流体)状态下施加于第一内插板层108的上表面(操作408)。第二内插板层304/第四导热粘合剂层306/第二散热器308组件可安装或设置于仍处于未固化状态下的第三导热粘合剂层302的上表面(操作410)。装置100可进行固化(操作412),使得分别通过第一和第三导热粘合剂层106和302在电子元件104与第一内插板层108之间以及在第一内插板层108与第二内插板层304之间都获得基本上永久的粘结。
通过同时提供低压或无压永久性粘着以及高压可去除粘着,可在对下面的电子装置或元件的损坏风险最小的情况下,在可再使用的散热组件中提供极好的导热和散热。
符合本发明原理的实施例提供了一种改进的、可再使用的散热器附着组件,其中在可去除组件中可实现高散热和高导热性。
前面对于本发明实施例的叙述提供了说明和描述,但不应认为其是详尽的或是将本发明局限于所公开的精确形式。根据上述教导可做出修改和变化或可从本发明实践中获知修改和变化。
例如,结合散热器型散热组件已经对前述实施例进行了描述。但是,本发明的原理可用于诸如热导管、水冷散热组件等的其它类型的散热装置。
此外,尽管参照图2和图4已经描述了系列操作,这些操作的顺序在符合本发明的其它实施例中可以变化。而且,独立操作可与其它独立操作平行执行。
除非明确指明,否则不应认为本申请描述中所使用的元件、操作(act)或指示对于本发明是关键性的或不可缺少的。另外,当用在文中时,应认为冠词“a(一)”包括一个或多个项目(item)。当仅表示一个项目时,使用词语“一个”或类似术语。另外,用在文中时,除非明确指明,否则应认为措词“取决于”是指“至少部分地取决于”。
本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (24)
1.一种可再使用的散热组件,包括:
不可去除粘合剂层;
第一内插板层,通过所述不可去除粘合剂层而粘结于装置,其中,第一内插板层具有约0.001英寸的厚度;
可去除粘合剂层,粘结于所述第一内插板层;以及
散热组件,通过所述可去除粘合剂层粘结于所述第一内插板层。
2.根据权利要求1所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层为导热粘合剂层。
3.根据权利要求1所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层为低压粘合剂层。
4.根据权利要求1所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层在液态非固化状态下施加。
5.根据权利要求1所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层为环氧树脂粘合剂层。
6.根据权利要求1所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层的厚度范围为从0.001至0.020英寸。
7.根据权利要求1所述的组件,其中,所述第一内插板层为导热层。
8.根据权利要求1所述的组件,其中,所述第一内插板层为金属导热层。
9.根据权利要求8所述的组件,其中,所述第一内插板层包括铝。
10.根据权利要求1所述的组件,其中,所述第一内插板层包括金属箔。
11.根据权利要求1所述的组件,其中,所述第一内插板层包括铜。
12.根据权利要求1所述的组件,其中,所述可去除粘合剂层使用压力施加。
13.根据权利要求1所述的组件,其中,所述可去除粘合剂层为导热胶带。
14.根据权利要求12所述的组件,其中,所述可去除粘合剂层通过高压施加于所述第一内插板层。
15.根据权利要求1所述的组件,其中,所述可去除粘合剂层的厚度范围为从0.001至0.011英寸。
16.根据权利要求1所述的组件,进一步包括:
第二内插板层,在拆卸所述可去除粘合剂层之后,通过
第二不可去除粘合剂层粘结于所述第一内插板层;
第二可去除粘合剂层,粘结于所述第二内插板层;以及
第二散热组件,粘结于所述第二可去除粘合剂层。
17.一种用于组装可再使用散热装置的方法,包括:
将可去除粘合剂层的第一表面施加于内插板层的第一表面,其中,所述内插板层具有约0.001英寸的厚度;
将散热装置施加于所述可去除粘合剂层的第二表面;
将不可去除粘合剂层施加于待冷却装置的第一表面;以及
将所述内插板层的第二表面粘结于所述不可去除粘合剂层。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述可去除粘合剂层为导热胶带。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,所述不可去除粘合剂层为导热可固化粘合剂层。
20.根据权利要求17所述的方法,其中,所述内插板层为导热金属层。
21.根据权利要求17所述的方法,进一步包括:
从所述内插板层的第一表面去除所述可去除粘合剂层和所述散热装置;
将第二可去除粘合剂层的第一表面施加于第二内插板层的第一表面;
将第二散热装置施加于所述第二可去除粘合剂层的第二表面;
将第二不可去除粘合剂层施加于所述内插板层的第一表面;以及
将所述第二内插板层的第二表面粘结于所述第二不可去除粘合剂层。
22.根据权利要求21所述的方法,进一步包括在从所述内插板层的第一表面去除所述可去除粘合剂层和所述散热装置之后,清洁所述内插板层的第一表面。
23.一种可再使用的散热器附着组件,包括:
导热金属内插板层,通过不可去除粘合剂层永久性地粘结于待冷却装置,所述导热金属内插板层具有约0.001英寸的厚度;以及
散热组件,通过可去除粘合剂层而可去除地粘结于所述金属内插板层。
24.根据权利要求23所述的组件,其中,所述不可去除粘合剂层为低压粘合剂层,而所述可去除粘合剂层为高压粘合剂层。
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