CN101237758B - 散热片以及定位散热片的方法 - Google Patents
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Abstract
一种散热片，包括用来发散发热体产生的热量的石墨片，以及设置在所述石墨片上的聚合物薄膜。所述散热片具有用来进行相对于所述发热体定位的定位部。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热片，用来发散诸如电子部件之类的发热体产生的热。
背景技术
最近几年，例如中央处理单元(CPU)和集成电路(IC)，这些电子部件消耗的电力量以及发出的热量已随同计算机的性能增加。由于发热，电子部件的处理性能降低，因此，需要防止由于电子部件的散热引起的温度上升。在这种线路中，已知的结构是一种散热片，例如是石墨片，放置在电子部件和壳体之间。石墨片具有各向异性热导性，在平行于表面的方向，也就是说在平面方向的热导性比厚度方向的高得多。因此，当石墨片放置在电子部件和壳体之间时，电子部件产生的热量在被发散的同时被辐射，因此，防止了由于温度的上升而使电子部件性能的下降。
日本申请专利公开号11-087959，例如，公开了一种散热设备，具有作为热收集装置的集热器，从集热器引出的挠性热导装置，以及作为热传导装置的热管道。在这种散热装置的情况下，挠性热导装置通过在石墨片的顶部层叠塑料片形成。日本专利申请公开号2000-081143揭示了一种包装材料，由多层体制成，其中石墨薄膜和塑料薄膜互相在其顶部交替层叠。日本专利申请公开号2002-012485揭示了一种在石墨片的两侧涂覆环氧树脂的方法。
附带的，在电子装置等的生产过程中，通过手工操作或机器将上述的散热片贴到诸如CPU和IC等的电子部件上。这些电子部件很小，因此很难精确地将散热片贴到预定的位置。另外，当散热片没有精确地贴到合适的位置时，电子部件产生的热不能被有效地发散，并且由于温度升高，电子部件具有性能降低的风险。由于这些原因，强烈需要一种相对于诸如电子部件之类的发热体可以容易和精确定位的散热片。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对于诸如电子部件之类的发热体可以容易和可靠定位的散热片。
为获得上述目的和根据本发明的第一方面，提供一种散热片。所述散热片包括用来发散发热体产生的热量的石墨片，以及设置在所述石墨片上的聚合物薄膜，以及用来进行相对于所述发热体定位的定位部，在所述石墨片的上表面和下表面分别设置有上粘合层和下粘合层，所述聚合物薄膜通过所述上粘合层 粘贴到所述石墨片上，并且所述散热片通过所述下粘合层粘贴到所述发热体上，所述定位部是穿过所述聚合物薄膜以及所述上粘合层和下粘合层的孔，所述发热体放置在基片上，并且所述定位部与放置在所述基片上的突起结构配合。
对应本发明的第二方面，提供一种将根据本发明第一方面的散热片相对于发热体定位的方法。通过将放置在紧靠着所述发热体的结构与所述定位部配合，来进行所述散热片相对于所述发热体的定位。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的散热片的俯视图；
图2是沿着图1的线2-2的剖视图；
图3是示出了散热片贴到电子部件之前状态的剖视图；
图4是示出了散热片贴到电子部件之后状态的剖视图；
图5是示出了根据另一个实施例散热片的结构设置的剖视图；
图6是示出了根据另一个实施例的散热片的剖视图；
图7是示出了评估测试结果的曲线图。
具体实施方式
以下参考图1至7说明根据本发明一个实施例的散热片。
如图1至2所示，散热片10具有石墨片11，聚合物薄膜12以及设置在石墨片11上的导热橡胶13。散热片10贴到是发热体的电子部件上，从而用来防止由于电子部件产生的热引起的温度升高。
图1示出了在石墨片11的左角部制成具有直角的槽口11a。另外，在石墨片11中，在槽口11a的相反一侧的角部附近制成正方形的孔11b。
石墨片11的两侧和外周以及槽口11a和孔11b的内周都涂上粘合剂。粘合剂在石墨片11的每个表面上涂得很薄并具有大致均匀的厚度。因此石墨片11的上表面设有聚合物薄膜12，并具有第一粘合层14，其作为上粘合层，聚合物薄膜12的相反一侧的表面设置有第二粘合层15，作为下粘合层。散热片10通过第二粘合层15粘到剥离片16上。从可以涂得很薄并具有均匀的厚度的角度出发，丙烯酸胶、聚氨酯胶、硅胶、环氧粘合剂，天然橡胶粘合剂等都可以用来作为粘合剂。
聚合物薄膜12是平坦的，其能盖住石墨片11的整个平面。使聚合物薄膜12制成矩形，稍微比石墨片11的外形大。聚合物薄膜12的厚度足以补偿带有脆性的石墨片11的强度，但不会影响到石墨片11的热辐射性能。具体的，聚合物薄膜12的厚度最好设定在从18μm到50μm的范围内。在聚合物薄膜12的厚度超过50μm的情况下，很难从聚合物薄膜12表面将热辐射，结果，电子部件产生的热在石墨片11和聚合物薄膜12之间累积。并且，在聚合物薄膜12的厚度小于18μm的情况下，不能充分保证散热片10的强度。例如从具有足够强度并相对容易得到的角度出发，最好使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚 萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)以及聚酰亚胺(PI)作为聚合物薄膜12的材料。
为了放入正方形的导热橡胶13，孔23设置在聚合物薄膜12的中央。孔23与导热橡胶13的形状接近。另外，制成的孔23使得比导热橡胶13稍大。将导热橡胶13放入孔23内，从而直接放在石墨片11上。也就是说，放置的导热橡胶13使得不通过它们之间的聚合物薄膜12而与石墨片11的表面直接接触。在本实施例中，导热橡胶13通过第一粘合层14粘贴并固定到石墨片11上。从让已扩散在石墨片11内的电子部件的热量很容易地辐射的角度出发，导热橡胶13最好不通过它们之间的第一粘合层14直接粘贴并固定到石墨片11的表面。
导热橡胶13由包括导热填充物的橡胶或基材制成。为了增加与紧靠着电子部件的壳体的粘合，导热橡胶13需要很软。从这个角度出发，除了橡胶之外，有机聚合物材料，例如凝胶或油脂可以用来作为基材。但是，从形状稳定以及容易处理的角度出发，最好使用诸如橡胶的弹性体。另外，从具有高导热性的角度出发，最好使用例如任意金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物以及金属氢氧化物的粉末来作为导热填充物。具体的，可以使用氧化铝、氮化硼、碳化硅、氢氧化铝以及氧化镁。剥离片17粘到导热橡胶13的表面以保护该表面并防止表面干燥。剥离片17由与上述剥离片16相同的片材制成。剥掉剥离片16和17之后，将散热片10粘到电子部件的表面来使用。
散热片10具有两个为孔的定位部21和22，为了相对于电子部件的定位较为容易。第一定位孔21设置在散热片10的左角部。第一定位孔21设置在槽口11a的内侧使得其离开石墨片11一段距离。也就是，从顶部看，第一定位部21设置在不与石墨片11重叠的位置。也就是说，第一定位孔是贯穿聚合物薄膜12和第一及第二粘合层14和15的孔。
并且，在散热片10上第一定位部21的相反一侧的角部附近设置有第二定位部22。制成的第二定位部22小于石墨片11的孔11b并放置在与孔11b相同的位置。也就是说，从顶部看，第二定位部22以与第一定位部21相同的方式设置在不与石墨片11重叠的位置。也就是说，第二定位部22也是贯穿聚合物薄膜12和第一及第二粘合层14和15的孔。
如图3和4所示，第一定位部21和第二定位部22的形状、尺寸以及位置设计成使得与紧靠着电子部件1的突出结构4、5与第一及第二定位部21、22配合。作为与两个定位部21、22配合的结构4和5最好使用不产生热量的材料，具体的，该结构例如为螺钉头部。
上述的散热片10设置在基片3和部件2之间使用，电子部件1安装在基片3上，部件2例如是壳体或散热器(heat sink)。也就是说，散热片10是在 使石墨片11与电子部件1的上部接触、以及使导热橡胶13与上述部件2的后表面接触，并在厚度方向被压缩的状态下使用。在这种状态下，电子部件1产生的热量首先散发到遍及整个石墨片11。然后，通过导热橡胶13，热量从石墨片11传导到部件2并释放到部件2的周围。以这种方式，电子部件1产生的热量在散发到遍及石墨片11的同时保持辐射。结果，防止了由于电子部件1产生的热量导致温度上升。
其次，结合图3和4说明使用上述散热器10的方法。
如图3所示，第一，从散热片10剥掉剥离片16和17(参见图1和2)。其次，将散热片10放置在电子部件1安装其上的基片3上。然后，如图4所示，基片3上的结构4与第一定位部21配合，并且相同基片3上的结构5与第二定位部22配合，同时，将散热片10压向电子部件1的表面。然后，通过第二粘合层15，散热片10粘贴到并固定到电子部件1上。以这种方式，散热片粘贴到电子部件1将热量最有效地辐射出去的位置上。相应的，位于紧靠着电子部件1的结构4和5与两个定位部21和22配合，从而，很容易并可靠地进行散热片10相对于电子元件1的定位。
根据本实施例，获得以下的优点。
(1)为了使相对于电子部件1定位容易，散热片10设置有两个定位部21和22，这两个定位部都为孔。在这种情况下，位于紧靠着电子部件1的结构4和5与两个定位部21和22配合，从而，可以很容易地进行散热片10相对于电子元件1的定位而不会产生失误。因此，在电子装置等的生产过程中，散热片10可以容易地地粘到使电子部件1最有效地辐射热量的位置上而不会发生失误。
(2)从顶部看，第一及第二定位部21和22都放置在与石墨片11不重叠的位置。也就是说，第一和第二定位部12都是贯穿聚合物薄膜12和第一及第二粘合层14和15的孔。在这种情况下，石墨片11不会从两个定位部21和22处露出，因此，防止了从石墨片11上剥离的石墨粉散开。因此，防止了诸如当石墨粉出来时引起基片3上的导线短路的问题。
(3)石墨片11的两侧和外周以及槽口11a和孔11的内周都涂覆有粘合剂。在这种情况下，石墨片11的两侧涂有第一和第二粘合层14和15，因此，可靠地防止了从石墨片11剥落的石墨粉散开。
(4)用来放置导热橡胶13的孔23设置在聚合物薄膜12的中央。导热橡胶13通过孔23直接放置在石墨片11上。也就是说，导热橡胶13放置成不通过中间的聚合物薄膜12直接与石墨片11的表面接触。在这种情况下，从电子部件1散发到遍及石墨片11的热量通过导热橡胶13可释放到为壳体等的部件2的周围。因此，电子部件1产生的热量在散发的同时可以有效地被辐射，结 果，可以防止由于电子部件1产生的热量导致温度上升。
接下来具体说明为了确认导热橡胶的效果所进行的试验。
在试验例中，使用石墨片、PET薄膜和导热橡胶制备散热片的试验样本。具体的，两侧有丙烯酸粘合剂并且一侧粘有聚合物薄膜的石墨片被冲成预定的形状，并且导热橡胶粘到因此获得的成形体上，从而，制备好试验样本。在试验例中，在PET薄膜的中央制成用来放置导热橡胶的孔，并且导热橡胶经由该孔直接粘到石墨片上。因此获得的试验样本放置成位于壳体和陶瓷发热体之间，并且将试验样本压缩到0.5mm。在这种情况下，试验样本放置在壳体和陶瓷发热体之间，导热橡胶与陶瓷发热体接触。
在对照例中，PET薄膜没有制成放置导热橡胶的孔。因此，导热橡胶不与石墨片接触，直接粘到聚合物薄膜上。除了这点，用与试验例一样的制造方法来制备测试样本。为了为试验例和对照例制备各自的测试样本，使用厚度为80μm的石墨片、厚度为20μm的PET薄膜和厚度为450μm(10平方mm)的导热橡胶。试验例和对照例各自的测试样本在石墨片和导热橡胶重叠部分具有相同的面积。
(评估测试)
试验例和对照例的各个测试样本中，将热电偶分别固定在陶瓷发热体的表面，在处于陶瓷发热体正上方的石墨片，以及石墨片的外围。然后给陶瓷发热体施加5v的电压，使之发热，并检测陶瓷发热体和石墨片的温度变化，从而进行热特性的评估测试。在图7中，两个曲线A表示陶瓷发热体表面的温度变化，两个曲线B表示陶瓷发热体正上方的石墨片的温度变化，以及两个曲线C表示石墨片外围温度的变化。另外，各对曲线A，B和C中的实线表示试验例的测试样本的温度变化，虚线表示对照例的测试样本的温度变化。另外，分别从上述评估测试中获得试验例和对照例的各个测试样本的热敏电阻和导热性，热敏电阻是表示热传导困难程度的系数。导热性是表示热传导容易程度的系数。结果如表1所示。
(表1)
| 试验例 | 对照例 | |
| 热敏电阻(℃/W) | 2.08 | 3.15 |
| 导热性(W/mK) | 2.4 | 1.6 |
图7中的曲线图的结果证实了在试验例的情况下，与对照例相比，陶瓷发热体表面温度上升的很慢。这意味着，因为导热橡胶直接粘到石墨片上，热量更容易从导热橡胶传到石墨片，并且陶瓷发热体发出的热量被有效地辐射。同时，在对照例中，在导热橡胶和石墨片之间有聚合物薄膜，因而热量很难从导 热橡胶传到石墨片，并且陶瓷发热体的热量不能有效地辐射。表1中示出了获得的结果，试验例的测试样本比那些对照例的测试样本具有更低的热敏电阻和更高的导热性。没有观察到测试例和对照例两者之间对于陶瓷发热体正上方的石墨片和石墨片外围的温度变化上的差异。
上述的实施例可作如下修改。
在本实施例中，基片3上的结构4和5与第一及第二定位部21和22配合，从而，进行散热片10相对于电子部件1的定位。但是，如图5所示，设置于为壳体等的部件2上的结构6和7，可与第一及第二定位部21和22配合，从而进行散热片10的定位。
虽然在本实施例中，第一及第二定位部是孔，但该定位部也可以是凹口。
在本实施例中，散热片10具有聚合物薄膜12和设置在石墨片11上的导热橡胶13。但是如图6所示，如果有必要，和散热片设置在一起的导热橡胶13可以省略。另外，定位部21的数量可以是一个或三个或更多。
本实施例中石墨片11上制成的槽口11a和孔11b的形式可以修改成，例如圆形，椭圆形或半圆形。
Claims (4)
1.一种散热片，包括用来发散发热体产生的热量的石墨片，以及设置在所述石墨片上的聚合物薄膜，和
用于相对于所述发热体进行定位的定位部，其特征在于：
在所述石墨片的上表面和下表面分别设置有上粘合层和下粘合层，所述聚合物薄膜通过所述上粘合层粘贴到所述石墨片上，并且所述散热片通过所述下粘合层粘贴到所述发热体上，所述定位部是穿过所述聚合物薄膜以及所述上粘合层和下粘合层的孔，所述发热体放置在基片上，并且所述定位部与放置在所述基片上的突起结构配合。
2.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：在所述石墨片上进一步设置有导热橡胶，以及在所述聚合物薄膜上设置有用来放置所述导热橡胶的孔。
3.一种根据权利要求1的散热片相对于发热体定位的方法，其特征在于：
通过将放置在紧靠着所述发热体的突出结构与所述定位部配合，来进行所述散热片相对于所述发热体的定位。
4.如权利要求1或2所述的散热片，其特征在于：所述定位部设置在不与所述石墨片重叠的位置。
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