CN103374303A - 一种发热元件与散热器固接的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发热元件与散热器固接的制备方法，特别是在散热器(1)表面涂覆有具导热、绝缘和固化后有高连接强度的丙烯酸脂型胶层(3)，在发热元件(2)表面涂覆可使胶层(3)触发固化的底胶层，胶层(3)的面积大于发热元件(2)的底胶层的面积；将发热元件(2)置于散热器(1)表面的胶层(3)的中心部分，略施加一压力后静止5分钟以上，底胶层与胶层(3)反应而固化，同时在散热器(1)表面形成一环绕发热元件(2)的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)，边缘区(5)与发热元件(2)的侧表面相交处有一上爬区(8)；将上述的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)固化。

Description

一种发热元件与散热器固接的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种发热器件与对应散热器之间固定连接的制备方法，特别是指日益小型化的电子或电器领域中的发热元件与散热器之间固定连接的特定的制备方法。

背景技术：

在电子或电器领域，有多种发热器件，如开关管、大功率二极管、大功率三极管或MOS管等，相关领域的热水管、大功率的微波管或雷达系统中的发射元件等均是发热器件且须与散热器连接，以达到尽快散热之目的。尤为是在电子或电器行业，随着产品或元器件的愈来愈小型化和大批量化，元器件安装的条件更加困难(即安装空间更小)，典型的开关电源中的大功率发热器件与散热器的连接结构的已有技术现状可见图1所示，如图1所示，其中发热元件2与散热片4固接为一体，在发热元件2与散热片4之间设有垫片6，再通过螺钉7将三个部件连接，实际上为利于发热元件2的散热，在发热元件2上一体连接有一散热片4，在安装过程中首先要在散热片4和散热器1上打出通孔，并对散热器1的通孔攻出内螺纹，在垫片6的两表面上涂抹散热膏，然后用螺钉7将发热元件2与散热器1固定连接。上述的连接结构存在若干缺陷，尤为是在大批量生产和电器元件日益小型化时更为突出，缺陷一是发热元件2必须设有一散热片4而增加成本和制造工艺，缺陷二是散热片4和散热器1必然打通孔并对散热器1的通孔攻出内螺纹，则要求散热器1的厚度要增加以确保至少一个完整的螺纹存在，进一步增加了制造成本和工艺复杂化；缺陷三是螺钉的安装工艺复杂，特别是在器件小型化后，螺钉7的安装无法实现自动化或半自动化，基本上是手工安装，需要大量的安装人员，使人工成本大幅增加；缺陷四是散热膏在较长时间后会老化，使发热元件2和散热器1之间的传热效率降低。概括之现有技术的发热元件2与散热器1之间的连接结构存在的缺陷导致成本增加、工艺复杂、效率不高和可靠性降低的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种便于发热元件与散热器固定连接的方法。

实现本发明的技术解决步骤如下：a.在散热器表面涂覆有具导热、绝缘和固化后有高连接强度的丙烯酸脂型胶层，在发热元件表面涂覆可使胶层触发固化的底胶层，胶层的面积大于发热元件的底胶层的面积；b.将发热元件置于散热器表面的胶层的中心部分，略施加一压力后静止5分钟以上，底胶层与胶层反应而固化，同时在散热器表面形成一环绕发热元件的闭环状的胶层的边缘区，边缘区与发热元件的侧表面相交处有一上爬区；c.将上述的闭环状的胶层的边缘区固化。

所述的胶层的胶粘剂为厌氧和紫外固化胶粘剂，步骤b中的底胶层和胶层中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层的边缘区在紫外线照射下固化。

所述的胶层的胶粘剂为厌氧和热固型胶粘剂，步骤b中的底胶层和胶层中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层的边缘区在适当温度下静置而固化。

所述的步骤a的胶层中混合有直径为125～500μm的玻璃珠。

所述的步骤a的胶层中混合有300～400目的氧化铝颗粒以增加导热性能。

所述的步骤a的胶层中混合有氢氧化铝粉末和5～30ppm的铂络合物以增加阻燃性能。

所述的步骤a中，有一开有至少一个通孔的模板，通孔的形状与发热元件待涂底胶层的表面相适应，将模板的通孔与发热元件扣合，表面平齐后涂覆底胶层。

所述的步骤b中，发热元件置于下方，散热器在发热元件的上方，散热器下表面的胶层与下方的发热元件的底胶层接触，这更有利于所述的上爬区的形成。

本发明的安装工艺或方法虽然相对简单，但不仅克服了现有技术存在的诸多缺陷且较现有技术有新的性能，对日益小型化、大功率的发热元件的应用具有重要的实际意义。从工业化生产而言，解决了发热元件和散热器之间连接的工艺问题，更提高了工作效率，同时简化了发热元件的结构和省去原安装方法需要的多个零件与安装步骤。据初步测算，在开关电源生产中，发热元件与散热器的螺钉连接则需大量的人员进行手工安装，如按本发明的方法，可省去近80％的安装人员，节省大量的劳动人员，大幅降低了成本，同时本发明的方法还提供了根据不同的发热元件和连接的强度要求或其它的要求进行调节的可能，极大地方便生产企业的生产管理，本发明相较于现有技术有非常显著的进步和巨大的经济效益。

附图说明：

图1为现有技术的发热元件和散热器连接后的结构剖视图。

图2为本发明的发热元件和散热器连接后的结构剖视图。

图3为图2的俯视示意图。

图4为图2中A部分的放大示意图。

具体实施方式：

请参见图1～图4，本发明的具体实施例如下：在散热器1表面涂覆有具导热、绝缘和固化后有高连接强度的丙烯酸脂型的胶层3，所述的散热器1为常规使用的形式，一般为一平板，在平板的一表面有多个垂直于平板的多个散热翼片，传递到平板的热量会迅速传递到翼片并散热于周围环境，在发热元件2表面涂覆可使胶层3触发固化的底胶层，胶层3的面积大于发热元件2的底胶层的面积，上述的胶层的胶粘剂可使用常规或已有的胶粘剂或使用改良的胶粘剂；将发热元件2置于散热器1表面的胶层3的中心部分，略施加一压力并静止5分钟以上，底胶层与胶层3反应而固化，同时在散热器1表面形成一环绕发热元件2的闭环状的胶层3的边缘区5，边缘区5与发热元件2的侧表面相交处有一上爬区8；将上述的闭环状的胶层3的边缘区5固化，则发热元件2与散热器1固接为一体。在实际使用中，随着电子或电器产品的日益小型化和功能的增加，发热元件2的体积亦日益变小，如大功率二、三极管、微波管和开关管等，但功率在增加，因此安全性和可靠性是十分重要的技术指标，例如发热元件2与散热器1之间的机械连接强度，上述的发热元件2与散热器1之间存在高电压差而可能产生电弧，发热元件2与散热器1之间的间距的均匀性都可能对产品质量有影响。因此为进一步提高对上述各类性能的适应性，所述的胶层3的胶粘剂为厌氧和紫外固化型胶粘剂，在步骤b中的底胶层和胶层3中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层3的边缘区5在紫外线照射下固化，上述的两种固化方式是已有技术，但整个胶层的中心部分和边缘区的固化机制不同，其各自具有的连接结构强度和电参数均会有差异，这使生产时可以适应各类发热元件，极大地方便了生产者并可降低相关的成本；为进一步提高产品质量和增加生产者的选择性，所述的胶层3的胶粘剂为厌氧和热固型胶粘剂，步骤b中的底胶层和胶层3中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层3的边缘区5在适当温度下静置而固化，这可形成另一种具有不同连接强度或不同性能参数的一种胶层的组合；实际上发热元件2与散热器1之间是通过具有导热性能的胶层进行热传导，如胶层的厚薄不均匀，则会造成散热效果的不同，且连接结构的强度也可能不同，这会影响发热元件2的电性能，特别是技术要求很高时，局部的散热不好会影响电子产品(如开关电源等)的性能，因此在上述的步骤a的胶层3中混合有直径为125～500μm的玻璃珠，当对散热器1施加一压力时，均匀分布在胶粘剂中的玻璃珠的大小就决定了胶层的最小厚度且能保证胶层的厚度的均一性，防止受力和散热的不均匀；为进一步提高胶层的导热性能，在步骤a的胶层3中混合有300～400目的氧化铝颗粒，在特定的技术要求时，还可添加适量的导热性能更好的金属颗粒；在实际使用中，发热元件2(如大功率三极管或开关管)长时间工作过程中自身会达到较高的温度，一方面需要通过导热胶层迅速将热量传递给散热器1，一方面胶层也须要有阻燃性能，避免胶层引燃而导致电器受损，上述的胶粘剂已具有一定的阻燃性能，但在发热元件2小型化的情况下，有必要进一步提高阻燃性能，因此在上述的步骤a的胶层3中混合有氢氧化铝粉末和5～30ppm的铂络合物以增加阻燃性能；发热元件2(如开关管或大功率二、三极管等)实际使用中均要施以高电压，使带高电压的发热元件2与散热器1之间容易发生放电而产生电弧，造成元件的损坏，本发明的胶层3的边缘区5和上爬区8，增加了发热元件2与金属散热器1之间的间距，可以有效的避免电弧放电的出现；在本发明的步骤b中，发热元件2置于下方，散热器1在发热元件2的上方，散热器1下表面的胶层3与下方的发热元件2的底胶层接触，在胶层3的边缘区5固化前，边缘区5与发热元件2的侧表面相交处形成的上爬区8在重力的作用下得以扩延或变宽，这进一步增加了发热元件2与散热器1之间的间距，进一步提高电气安全性；在企业的规模生产中，带有至少一个或多个发热元件2的电路板须要涉及本发明的问题，为提高生产效率，在步骤a中，有一开有至少一个通孔的模板，通孔的形状与发热元件2待涂底胶层的表面相适应，将模板的通孔与发热元件2扣合，表面平齐后涂覆底胶层，之后取下模板，带有胶层的散热器1就可与发热元件2粘接，上述处理步骤可进一步提高本发明的制备效率。

Claims (8)

1.一种发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于：

a.在散热器(1)表面涂覆有具导热、绝缘和固化后有高连接强度的丙烯酸脂型胶层(3)，在发热元件(2)表面涂覆可使胶层(3)触发固化的底胶层，胶层(3)的面积大于发热元件(2)的底胶层的面积；

b.将发热元件(2)置于散热器(1)表面的胶层(3)的中心部分，略施加一压力后静止5分钟以上，底胶层与胶层(3)反应而固化，同时在散热器(1)表面形成一环绕发热元件(2)的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)，边缘区(5)与发热元件(2)的侧表面相交处有一上爬区(8)；

c.将上述的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)固化。

2.根据权利要求1所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的胶层(3)的胶粘剂为厌氧和紫外固化胶粘剂，步骤b中的底胶层和胶层(3)中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)在紫外线照射下固化。

3.根据权利要求1所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的胶层(3)的胶粘剂为厌氧和热固型胶粘剂，步骤b中的底胶层和胶层(3)中心部分反应并在厌氧环境中固化，步骤c中的闭环状的胶层(3)的边缘区(5)在适当温度下静置而固化。

4.根据权利要求1或2或3所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的步骤a的胶层(3)中混合有直径为125～500μm的玻璃珠。

5.根据权利要求4所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的步骤a的胶层(3)中混合有300～400的氧化铝颗粒以增加导热性能。

6.根据权利要求5所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的步骤a的胶层(3)中混合有氢氧化铝粉末和5～30ppm的铂络合物以增加阻燃性能。

7.根据权利要求6所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的步骤a中，有一开有至少一个通孔的模板，通孔的形状与发热元件(2)待涂底胶层的表面相适应，将模板的通孔与发热元件(2)扣合，表面平齐后涂覆底胶层。

8.根据权利要求7所述的发热元件与散热器固接的制备方法，其特征在于所述的步骤b中，发热元件(2)置于下方，散热器(1)在发热元件(2)的上方，散热器(1)下表面的胶层与下方的发热元件(2)的底胶层接触，这更有利于所述的上爬区(8)的形成。

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