CN106531707B - 用于吸收来自电子组件的能量的装置和包括该装置的组装件 - Google Patents

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Abstract

用于吸收来自电子组件的能量的装置和包括该装置的组装件。一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：低熔点合金层，该低熔点合金层包括第一侧和与该第一侧相反的第二侧；以及大致覆盖所述低熔点合金层的所述第一侧和所述第二侧的涂层。在一些实施方式中，所述低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒。还公开了其它示例装置。

Description

用于吸收来自电子组件的能量的装置和包括该装置的组装件
技术领域
本公开涉及用于吸收来自电子组件的能量的装置。
背景技术
这个部分提供与本公开相关的但未必是现有技术的背景信息。
电子装置通常包括靠近发热组件放置的一个或更多个装置，以耗散由该组件产生的热。典型地讲，这种热采用瞬变温度尖峰的形式。时常地，电子组件中的一个或更多个发热组件(和/或其它组件)可能必须降低它们的性能(例如，通过节流过程(throttlingprocess)等)，来缩减发热量。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：低熔点合金层，该低熔点合金层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；第一涂层，该第一涂层大致覆盖所述低熔点合金层的所述第一侧；以及第二涂层，该第二涂层大致覆盖所述低熔点合金层的所述第二侧。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括电子组件和根据第一方面的、连接至所述电子组件的装置的组装件。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：第一导热层，该第一导热层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；两个或更多个低熔点合金层，一个低熔点合金层连接至所述第一导热层的所述第一侧，另一个低熔点合金层连接至所述第一导热层的所述第二侧；两个或更多个石墨层，一个石墨层连接至所述一个低熔点合金层，另一个石墨层连接至所述另一个低熔点合金层；以及两个或更多个涂层，一个涂层大致覆盖所述一个石墨层的一侧，另一个涂层大致覆盖所述另一个石墨层的一侧。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括电子组件和根据第三方面的、连接至所述电子组件的装置的组装件。
根据本发明的第五方面，提供了一种组装件，该组装件包括：电子组件，该电子组件被配置为产生能量；以及导热层，该导热层由第二侧和连接至所述电子组件的第一侧限定，所述导热层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，所述导热层被配置为吸收由所述电子组件产生的能量。
附图说明
本文所述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不是所有可能的实施方式，并且并不旨在限制本公开内容的范围。
图1是根据本公开一个示例实施方式的、包括具有聚合物混合物和分散在该聚合物混合物中的低熔点合金微粒的导热层的组装件的框图。
图2是根据另一示例实施方式的、包括具有附加导热微粒的图1的导热层的组装件的框图。
图3是根据又一示例实施方式的、包括具有导热层、两个低熔点合金层、以及两个涂层的装置的组装件的框图。
图4是根据另一示例实施方式的、包括具有导热层、两个低熔点合金层、两个石墨层、以及两个涂层的装置的组装件的框图。
图5是根据又一示例实施方式的、包括具有导热层、两个低熔点合金层(皆具有聚合物混合物和分散在该聚合物混合物中的低熔点合金微粒)、两个石墨层、以及两个涂层的装置的组装件的框图。
图6是根据另一示例实施方式的、包括具有宽度不同的层的装置的组装件的框图。
图7是根据又一示例实施方式的、包括将石墨层连接至基准电位的图4的装置的组装件的框图。
图8是根据另一示例实施方式的、包括将该石墨层之一连接至基准电位的图4的装置的组装件的框图。
图9是比较针对传统铝箔材料与噪底的插入损耗的图形。
图10是比较针对单个合成石墨片与单个铝箔片的插入损耗的图形。
图11是比较针对两个合成石墨片与两个铝箔片的插入损耗的图形。
图12、图13和图14是比较利用(a)图4的装置、(b)气隙、以及(c)已知硅树脂油灰(silicone putty)的电子组件的温度的图形。
图15、图16A和图16B是比较利用(a)图4的装置、和(b)用石墨包封的铜箔的电子组件的温度的图形。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述示例实施方式。
图1中例示了根据本公开的一个示例实施方式的组装件，并且总体上用标号100指示。如图1所示，组装件100包括产生能量的电子组件102，和由连接至该电子组件102的至少一个底侧108与顶侧106限定的导热层104。该导热层104包括聚合物混合物(总体上用标号110指示)，和分散在该聚合物混合物110中的低熔点合金微粒(如椭圆112所示)。该导热层104(例如，装置)吸收由该电子组件102产生的能量。另外，该导热层104可以可选地耗散其吸收能量的至少一部分。
在一些实施方式中，该导热层104可以在不利用散热装置(例如，散热器、热管等)的情况下，吸收并耗散充分量的能量。由此，并且如图1所示，该组装件100不包括连接至导热层104的顶侧106(或任何其它侧)的散热装置。
导热层104例如根据希望热性能、周围空间约束等，而可以具有任何合适厚度。例如，导热层104可以具有在大约0.05mm至大约15mm之间的厚度。在其它实施方式中，该厚度可以大于大约15mm或者小于0.05mm。另外，层104(和在此公开的任何其它层)的厚度可以是均匀或不均匀的。
如图1所示，电子组件102连接至基板114。例如，电子组件102可以是集成电路，而基板114可以是印刷电路板。在其它示例实施方式中，电子组件102可以是另一合适的电子组件，其连接至或者不连接至电路板和/或另一合适基板。
在一些实施方式中，导热层104可以包括一种或更多种其它导热微粒(除了低熔点合金微粒112以外)，以帮助对能量进行吸收、传播、耗散等。例如，图2例示了包括与图1的导热层104大致类似的导热层204的组装件200。然而，图2的导热层204还包括导热微粒(如矩形202所示)，和分散在该聚合物混合物110中的低熔点合金微粒112。
该导热微粒202例如可以是石墨微粒和/或纤维、金属(包括金属合金)、陶瓷、以及/或者其组合。例如，该石墨可以是天然石墨、合成石墨、两者的组合，该金属可以包括铜、铝等，而该陶瓷可以包括氮化铝、氮化硅等。另外和/或另选地，在不脱离本公开的范围的情况下，导热层204可以包括一种或更多种其它合适的导热微粒。
图3例示了另一示例组装件300，其包括图1的连接至基板114的电子组件102，和用于吸收(并因此去除)来自电子组件102的能量的装置320。如图3所示，该装置320包括：可选导热层302、两个低熔点合金层304、306，以及两个涂层308、310。每一个低熔点合金层304、306分别包括连接至导热层302的一侧312、316，和大致被涂层308、310覆盖的另一相反侧314、318。同样地，该装置320的横截面布置结构包括：涂层(与电子组件102相邻)、低熔点合金层、可选导热层、另一低熔点合金层、以及另一涂层(与装置320的顶部相邻)。
在图3的实施方式中，该低熔点合金层304、306被涂覆在导热层302上。例如，可以将一个或两个低熔点合金层304、306围绕导热层302模制，焊接至导热层302等。在这种示例中，每一个低熔点合金层304、306都具有在大约0.1mil至大约10mil之间的厚度。在其它实施方式中，可以将一个或两个低熔点合金层304、306按另一合适方式放置在导热层302上和/或例如根据希望结果、利用该装置320的应用等具有另一合适厚度。
该低熔点合金层304、306可以包括如下进一步说明的仅一个或者更多个具体低熔点合金。在其它示例实施方式中，一个或两个低熔点合金层304、306可以包括与该低熔点合金一起混合的导热微粒，以增强如所述的热导率，连同该低熔点合金一起的具有高热导率(例如，大于大约5w/mK)的连续材料等。
一个或两个低熔点合金层304、306可以随着电子组件102(和/或相邻组件)释放能量(如热、波等)而融化，如下进一步说明的。例如，如果温度增加至层304、306的熔点温度(例如，大约60℃)，则该层开始融化并且从电子组件102(和/或相邻组件)吸收能量。在这个时间期间，层304、306的体积例如因相变而稍微增加。
在温度降低低于层304、306的熔点温度之后，该层可以将所吸收能量传导至装置300中的相邻层、远离装置300(例如，传导至相邻装置)等。在这个时间期间，层304、306的体积例如因相变而稍微减小(相对于融化时的体积)。
另外，层304、306的热导率可以在相变之后改变。例如，层304、306可以在温度高于它们的熔点温度时具有大约10W/mK的热导率，而在温度低于它们的熔点温度时具有大约19W/mK的热导率。
图3的导热层302可以是金属层、石墨层等。例如，如果层302是金属层，则其可以包括箔、网丝以及/或者另一合适的金属材料。该金属层可以由铜(包括铜合金)、铝(包括铝合金)以及/或者另一合适材料形成。在一些实施方式中，该金属层可以排它地由一种或更多种金属(例如，铜、铜合金等)等来形成。
在图3的特定示例中，该导热层302具有在大约1mil至大约2mil之间的厚度。在其它实施方式中，导热层302的厚度可以为大于2mil或小于1mil。例如，导热层302的厚度可以为大约0.25mil、大约2.5mil、大约2.9mil等。
如上说明的，每一个涂层308、310都可以大致覆盖其对应低熔点合金层304、306。例如，涂层308可以整个覆盖低熔点合金层304的一侧314，而涂层310可以整个覆盖低熔点合金层306的一侧318。
在其它实施方式中，涂层308、310可以封装装置320的至少一部分。例如，涂层308可以延伸超出低熔点合金层304的一侧314，并且向下朝着电子组件102延伸。在这种情况下，涂层308可以覆盖低熔点合金层304的一个或两个外周侧，并且可选地覆盖导热层302的一个或两个外周侧。类似的是，涂层310可以延伸超出低熔点合金层306的一侧318。在一些实施方式中，涂层308、310可以形成封装整个装置320的一个涂层。
另外和/或另选地，低熔点合金层306和/或低熔点合金层304可以至少部分暴露。由此，在一些示例中，可以不采用涂层308和/或涂层310。在其它示例中，一个或两个涂层308、310可以覆盖小于一个或两个低熔点合金层304、306的侧314、318的整个表面积。例如，涂层310可以覆盖小于低熔点合金层306的整个一侧318。在这种示例中，涂层310可以覆盖一侧318的、与电子组件102对齐的部分。
每一个涂层308、310都可以由任何合适材料形成。例如，涂层308、310中的一个或两个可以是绝热和/或电绝缘的、导热和/或导电的，等。例如，涂层308、310可以是具有大约0.02W/mK的热导率的各向同性绝热、具有直至大约400W/mK的热导率的各向同性导热、具有大约2W/mK至大约16W/mK之间的贯穿平面(z轴)热导率和大约100W/mK至大约1900W/mK之间的平面内(x、y轴)热导率的各向异性导热，等。
同样地，一个或两个涂层308、310可以包括塑料、导热材料等。例如，层308、310可以包括至少部分涂覆有塑料(若希望的话)的金属、陶瓷、石墨等。在一些实施方式中，该导热材料可以采用塑料包封。另外，若希望的话，层308、310可以防刮擦。
另外，涂层308、310可以是柔性的。由此，层308、310可以适形于与它们的相邻层(若可用的话)配对。另外，可以在涂层308、310与它们的相邻层(例如，图3的低熔点合金层304、306)之间放置粘合剂。在一些示例中，该粘合剂可以是导热粘合剂。
在一些实施方式中，装置320(和/或在此公开的另一装置)可以包括一个或更多个附加导热层，以对能量进行吸收、传播、耗散等。例如，图4例示了包括与图3的装置320大致类似的装置420的组装件400。然而，图4的装置420还包括定位在涂层与低熔点合金层之间的导热层。
在图4的特定示例中，该装置420包括定位在涂层308与低熔点合金层304之间的、由石墨形成的导热层402，和定位在涂层310与低熔点合金层306之间的、由石墨形成的导热层404。同样地，该装置420的横截面布置结构包括：涂层(与电子组件102相邻)、石墨层、低熔点合金层、导热层、另一低熔点合金层、另一石墨层、以及另一涂层(与装置420的顶部相邻)。
石墨层402、404可以帮助传播从电子组件102吸收的能量。例如，每一个石墨层402、404都可以是各向异性的，因为平面内热导率(例如，与顶侧和底侧平行的平面)可以大于贯穿平面热导率(例如，与顶侧和底侧垂直的平面)。这导致与贯穿平面相比，将更大量的能量传播通过每一个石墨层402、404的平面内。
另外，石墨层402、404可以帮助吸收和耗散能量。例如，石墨层404可以吸收来自电子组件102的能量(例如，经由涂层310)，并将能量耗散到低熔点合金层306中。能量的这种耗散因如上所述的各向异性关系而跨过石墨层404的顶侧传播。在一些实施方式中，可以将低熔点合金层304、306中的一个或两个吸收到石墨层402、404中，以促进能量的这种传导。
石墨层402、404可以由天然石墨和/或合成石墨形成。例如，石墨层402可以由天然石墨形成，而石墨层404可以由合成石墨形成。该石墨层例如可以包括石墨片，如具有剥落的天然石墨薄片的柔性石墨片、合成石墨片等。在这种示例中，一个或两个涂层308、310可以大致防止石墨从石墨层402、404剥落。合成石墨可以包括热解石墨或另一合适的合成石墨材料。
一个或两个石墨层402、404可以具有处于大约0.014mm至大约1mm之间的厚度。图4的一个或两个低熔点合金层304、306可以具有处于大约0.0025mm至大约0.5mm之间的厚度，并且图4的一个或两个涂层308、310可以具有处于大约0.0025mm至大约0.5mm之间的厚度。在其它示例实施方式中，这些层中的任一个或更多个例如根据希望热性能、周围空间约束等可以具有另一合适厚度。
在一些实施方式中，一个或两个石墨层402、404因该石墨层402、404的导电性而可以提供对电子组件102(若可用的话)的屏蔽。例如，图7例示了包括图4的装置420的组装件700，其中，石墨层402、404由一个或更多个石墨片形成，并且该石墨片连接至基准电位(例如，基板114上的地)。结果，石墨层402、404可以提供对电子组件102的屏蔽(例如，电磁干扰屏蔽等)。
在图7的示例实施方式中，石墨层402、404分别经由电导体702、704(虚线所示)连接至基板114上的基准电位。例如，可以采用一个或更多个端子(如引脚、钩子等)、导电粘合剂(如焊料等)等来将电导体702、704连接至石墨层402、404和/或基板114。
在一些实施方式中，可以将石墨层402、404中的仅一个连接至基板114上的基准电位。例如，石墨层404可以连接至该基准电位(经由电导体704)，而石墨层402可以不连接至该基准电位。
如图7所示，装置420可以是独立装置。在这种示例中，装置420可以定位在电子组件102上，而不需要如图7所示的附加屏蔽装置。在一些独立装置中，石墨层404(并且可选地，涂层310)的每一侧都可以向下朝着基板114延伸达大致等于电子组件102的高度的距离。如此，当装置420与电子组件102相邻地定位时，石墨层404的向下延伸侧(未示出)可以与基板114大致齐平，从而大致包围电子组件102。
另选的是，装置420可以接合至板级屏蔽(BLS)装置。例如，装置420可以接合至BLS装置的盖。在其它示例实施方式中，装置420可以取代BLS装置的盖。例如，图8例示了包括图4的装置420的示例组装件800，使石墨层404连接至位于基板114上的BLS装置的部分802、804。在图8的特定示例中，石墨层404由一个或更多个石墨片形成，该装置420是BLS装置的盖，并且所述部分802、804是BLS装置的、包围电子组件102的两个相对侧(例如，围栏)。
如图8所示，当装置420与电子组件102相邻地定位时，围栏部分802、804的至少一部分806、808刺入(并且穿透)涂层310接着连接至石墨层404。这可以允许石墨层404经由所述部分802、804连接至基板114上的基准电位。由此，在图8的示例实施方式中，石墨层404提供对电子组件102的屏蔽。
另外，并且如图8所示，BLS装置的所述部分802、804可以刺入石墨层404。在其它实施方式中，所述部分802、804可以连接至石墨层404的底侧。在任一情况下，导电粘合剂(例如，焊料等)可以被用于确保屏蔽围栏和石墨层404充分接触。
测试表明，石墨片的屏蔽性能可比得上其它典型屏蔽材料。例如，图9、图10和图11例示了比较合成石墨片、铝箔材料、以及/或者噪底的屏蔽性能的图形900、1000、1100。具体来说，图9的图形900比较传统铝箔材料(用线902指示)与噪底(用线904指示)之间的、在2GHz至18GHz之间的插入损耗(分贝(dB))，以校准该测试夹具(testing fixture)。传统铝箔材料是两英尺×两英尺的铝箔片。线902与线904之间的差异指示环绕铝箔片泄露的能量。
图10的图形1000比较单个合成石墨片(用线1002指示)与单个铝箔片(用线1004指示)之间的插入损耗(dB)，而图11的图形1100比较两个并排合成石墨片(用线1102指示)与两个并排铝箔片(用线1104指示)之间的插入损耗(dB)。图10和11所示用于测试的片为七英寸×八英寸。如图10和11所示，合成石墨片的插入损耗类似于铝箔片方的插入损耗。由此，合成石墨片的估计屏蔽性能在至少2GHz与18GHz频率范围之间类似于铝箔片。另外，在低于2GHz和高于18GHz的某些情况下可以看到比得上的屏蔽性能。
返回参照图4，除了所述低熔点合金层304、306中的一个或两个以外，或者代替所述低熔点合金层304、306中的一个或两个，装置420还可以包括具有聚合物混合物和分散在该聚合物混合物中的低熔点合金微粒的低熔点合金层。例如，图5例示了包括与图4的装置420大致类似的装置520的组装件500。然而，图5的装置520包括位于导热层与石墨层之间的、具有聚合物混合物和低熔点合金微粒的低熔点合金层。
在图5的特定示例中，该装置520包括位于导热层506与石墨层402之间的低熔点合金层502，和位于导热层506与石墨层404之间的低熔点合金层504。由此，该低熔点合金层502、504被连接至导热层506的相反两侧。
如图5所示，每一个低熔点合金层502、504都包括聚合物混合物(总体上用标号510指示)，和分散在该聚合物混合物510中的低熔点合金微粒(如椭圆508所示)。该聚合物混合物510和低熔点合金微粒508分别可以大致类似于图1和2的聚合物混合物110和低熔点合金微粒112。
另外，除了低熔点合金微粒508以外，一个或两个低熔点合金层502、504还可以可选地包括分散在聚合物混合物510中的其它导热微粒(图5中未示出)。这些附加导热微粒可以大致类似于图2的导热微粒202。同样地，该导热微粒例如可以是石墨微粒和/或纤维、金属(包括金属合金)、陶瓷，以及/或者其组合。
该导热层506可以是金属层、石墨层，或者另一合适的导热层。另外，图5的特定导热层506具有处于大约0.00625mm(6.25um)至大约1mm之间的厚度。例如，如果导热层506是石墨层，则该导热层的厚度可以具有大约0.025mm至大约0.25mm之间的厚度。在其它示例实施方式中，该导热层506可以具有另一合适厚度。
而且，图5的一个或两个低熔点合金层502、504可以具任何合适厚度。例如，如果导热层506是金属层，则一个或两个低熔点合金层502、504可以具有大约0.1mil至大约10mil之间的厚度。
图5的导热层506可以由任何合适的导热材料形成。例如，导热层506可以由石墨形成(如上所述)。在这种示例中，装置520可以包括可以如上所述提供屏蔽的多个石墨层(例如，导热层506、石墨层402、404等)。在其它实施方式中，该导热层506可以是大致类似于图3的导热层302的金属层。
尽管在此公开的装置包括按特定次序的特定数量的层，但应当明白，若希望的话，可以省略、添加、以及/或者按不同次序定位一个或更多个层。例如，尽管图3的装置320包括采用三明治状构造的一个导热层302、两个低熔点合金层304、306、以及两个涂层308、310，但该装置320可以包括一个低熔点合金层、和处于该低熔点合金层的每一侧上的两个涂层。在其它实施方式中，该装置320可以包括：两个导热层、三个低熔点合金层、以及两个涂层。
另外，并且如在此说明的，在此公开的任一个层都可以连接至其相邻层。例如，一个层可以经由粘合剂(例如，焊料)等连接至另一层。其它层可以层压在一起、熔覆在一起等。
另外，装置(包括导热层104)中的任一个都可以经由界面连接(例如，热连接)至其相应电子组件和/或另一装置，如散热器、热管等(若可用的话)。例如，图1的导热层104可以经由热油脂或另一合适热界面连接至电子组件102。在其它实施方式中，可以在该装置与电子组件之间定位粘合剂(例如，焊料、带等)。
而且，尽管在此公开的装置具有包括相同宽度的一个或更多个层，但应当明白，该装置的任何层都可以包括具有不同宽度的(多个)层。例如，图6例示了与图4和5的组装件400和500大致相似的装置600，但包括宽度不同的层。这些宽度例如可以取决于包括该装置的系统中的可用空间、这些层中的一个或更多个层的热特性、希望热结果等。
在此公开的聚合物混合物(例如，图1的聚合物混合物110)可以包括交联聚合物，如交联硅树脂、环氧树脂、聚氨酯或另一合适交联聚合物。
在此公开的低熔点合金微粒(例如，图1的微粒112、图5的微粒508等)和在此公开的低熔点合金层(例如，图3的层304、306，图5的层502、504等)可以由任何合适的低熔点合金形成。在一些示例中，低熔点合金微粒可以由在大约160℃或低于160℃熔化的低熔点合金形成，而低熔点合金层可以由在大约60℃或低于60℃熔化的低熔点合金形成。
例如，该低熔点合金微粒/层可以由镓/铟(29.6In、33In、52In、66.3In等)、铋(33.7Bi、35.5Bi、54.1Bi、67Bi等)、锡(16.3Sn、16.5Sn等)等形成。在一些示例实施方式中，该低熔点合金微粒/层优选为由易熔(eutectic)材料形成。在其它示例实施方式中，镉或铅不被用于形成该微粒/层。一般来说，形成该微粒/层的(多个)低熔点合金具有大于或等于大约6.0g/cc的密度。
在此公开的微粒可以通过高速分散、超声混合、离心式混合、行星式混合、摇动、超声处理，或者另一合适分散过程而分散在该聚合物混合物中。另外，该微粒可以作为具有大致球形微粒的预制粉末来分散。在其它示例实施方式中，低熔点合金可以在处于聚合物混合物(如上所述)中的同时熔化，并接着通过高速混合、超声混合等而经受剪切(shear)，以生成单个微粒(其在冷却时离散地固化)。
该聚合物混合物可以包括任何合适重量百分比的在此公开的低熔点合金微粒。例如，如果图5的导热层506是金属层(如上所述)，则图5的一个或两个低熔点合金层502、504可以具有大约重量占百分之五或以上的低熔点合金微粒508。在其它实施方式中，该聚合物混合物可以包括具有大约重量的百分之五至重量的百分之九十八之间的微粒。例如，图2的微粒112可以具有大约百分之六十(60％)的重量，而图2的微粒202可以具有大约百分之三十五(35％)的重量。
如在此使用的，能量可以指例如因流过电子组件和/或相邻组件等的电流而由该电子组件和/或相邻组件产生的热。另外和/或另选地，能量可以指从电子组件和/或相邻组件发射的波(例如，电磁波等)。
通过采用在此公开的装置，与传统设计(例如，包括石蜡设计等)相比，来自电子组件中的瞬变温度尖峰的能量可以被更有效地吸收、传播、耗散等。如此，可以管理否则可能对电子装置中的组件、持有该电子装置的用户等造成破坏性影响的这种能量，而不需要例如降低集成电路和/或其它电子组件的性能(例如，通过节流过程等)以减少所产生能量的量。
例如，图12、图13、图14和图15例示了示出图4的装置420与已知设计相比的各种测试结果的图形1200、1300、1400、1500。图12的图形1200例示了利用(a)装置420(统称为“样本1”)、(b)气隙(统称为“样本2”)以及(c)已知硅树脂油灰(统称为“样本3”)的电子组件之间的热管理比较。样本1、样本2、以及样本3的温度分别用线1202、1204、1206表示。
在测试期间，样本1(例如，该电子组件)按0.5W加电达11分钟(660秒钟)，而样本2和样本3按0.5W加电达60秒钟。如图12所示，样本1的温度在11分钟测试期间，在断电之前未达到样本2的最大温度(大约77℃)。另外，并且如图12所示，在样本1达到样本3的最大温度(大约61℃)之前经过了大约130秒钟。样本2和样本3的最大温度分别用线1208、1210表示。
图13的图形1300例示了在皆按1.0W加电达60秒钟时的样本1、样本2、以及样本3之间的热管理比较。样本1、样本2、以及样本3的温度分别用线1302、1304、1306表示。
如图13所示，样本1、样本2、以及样本3的温度(在60秒钟时)分别为68.51℃、106.68℃以及90.95℃。由此，样本1相对于样本2(气隙样本)减小温度达大约38℃，而样本3相对于样本2减小温度达大约16℃。
图14的图形1400例示了皆包括BLS装置的样本1、样本2、以及样本3之间的热管理比较。例如，样本1包括如上所述的电子组件和装置420、和包围该电子组件与装置420的BLS装置。每一个样本都按1.0W加电达60秒钟。图14的样本1、样本2、以及样本3的温度分别用线1402、1404、1406表示。
如图14所示，样本1、样本2、以及样本3的温度(在60秒钟标记处)分别为57.96℃、71.29℃以及82.67℃。由此，样本1相对于样本2(气隙样本)减小温度达大约13℃，而样本3相对于样本2增加温度达大约11℃。
图15的图形1500例示了利用(a)装置420(统称为“样本A”)和(b)包封有石墨的铜箔(统称为“样本B”)的电子组件之间的热管理比较。图形1500例示了靠近样本A的角落(线1502)、样本A的中心(线1504)、样本B的中心(线1506)、以及样本B的角落(线1508)的电子组件的温度。每一个样本都具有4cm×4cm×0.02cm的尺度。
如图15、图16A和图16B所示，靠近样本A的中心的温度(在大约300秒钟时)大约为67.3℃，而样本A的角落大约为65.3℃。靠近样本B的中心的温度(在大约300秒钟时)大约为76.1℃，而样本B的角落大约为64.2℃。由此，样本A(包括图4的装置420)具有比样本B更均匀的温度。同样地，横跨样本A的装置420的平面内传播的热大于样本B的铜箔装置。
另外，样本A的装置420和电子组件具有比样本B的铜箔装置和电子组件更低的温度。而且，测试表明，在65℃，样本A吸收了比样本B更大量的热。
而且，通过采用具有聚合物混合物层(例如，图1的导热层104、图2的导热层204、图5的低熔点合金层502、504等)的装置，该装置可以经历增加的顺从性(compliancy)，这可以改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，以及增加利用该装置的特定应用中的高度变化的容差。
另外，如在此公开的包括石墨层的装置除了提供如上所述的改进能量性能以外还提供屏蔽。在某些情况下，这些装置可以重量更小，使用更少基板空间，以及比传统刚性屏蔽装置更灵活。例如，石墨的重量可以比典型屏蔽材料(例如，不锈钢、铝等)轻大约百分之二十至百分之三十之间，同时具有比典型屏蔽材料高大约四倍至一百倍以上的热导率。另外，与已知装置相比，提供屏蔽和热管理的总成本因可以将两个功能组合到一个装置中而可以降低。由此，利用包括石墨层的装置来替代典型板级屏蔽可以改进热性能、成本减少、减小包括该装置的产品的重量，并且减小屏蔽组件所需的空间，而都如上所述地保持有效屏蔽性能。
而且，在此公开的装置可以在例如包括智能电话、平板电脑等的各种电子装置中采用。例如，该装置可以在电子板级应用中利用，以吸收能量达一持续时间，由此降低电子装置中的集成电路或其它电子组件上(和/或附近)的温度。该装置还可以如在此所述地传播和/或传导能量。
提供示例实施方式旨在使本公开将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施方式的彻底理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的处理、装置结构和技术。另外，通过本公开的一个或更多个示例性实施方式可以实现的优点和改进仅为了说明而提供，并不限制本公开的范围，因为本文公开的示例性实施方式可提供所有上述优点和改进或不提供上述优点和改进，而仍落入本公开的范围内。
本文公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状本质上是示例性的，并不限制本公开的范围。本文针对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除本文公开的一个或更多个示例中有用的其它值或值范围。而且，可预见，本文所述的具体参数的任何两个具体的值均可限定可适于给定参数的值范围的端点(即，对于给定参数的第一值和第二值的公开可被解释为公开了也能被用于给定参数的第一值和第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被举例为具有值A，并且还被举例为具有值Z，则可预见，参数X可具有从大约A至大约Z的值范围。类似地，可预见，参数的两个或更多个值范围的公开(无论这些范围是否嵌套、交叠或截然不同)包含利用所公开的范围的端点可要求保护的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被举例为具有1-10或2-9或3-8的范围中的值，也可预见，参数X可具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10和3-9在内的其它值范围。
本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”仅指含有，因此表明存在所述的特征、要件、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在……上”、“接合到”、或“连接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、或直接接合或连接到所述另一元件或层，或者也可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、或“直接连接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
术语“大约”在应用于值时表示计算或测量允许值的一些微小的不精确性(值接近精确；大约近似或合理近似；差不多)。如果因为一些原因，由“大约”提供的不精确性在本领域中不以别的方式以普通意义来理解，那么如本文所用的“大约”表示可能由普通测量方法引起或利用这些参数引起的至少变量。例如，术语“大致”、“大约”和“基本上”在本文中可用来表示在制造公差内。或者，例如，如在此使用的术语“大约”在修改本发明中的成分或反应物的量时，指可以因所使用的典型测量和处理过程而发生的数值量的变化，例如，当现实世界中，因这些过程中的疏忽大意而致使浓缩或溶解时；因制造、源或者被采用以进行合成或者执行该方法的成分的纯度中的差异；等等。该术语“大约”也涵盖了因针对由特殊初始混合物所产生的合成物的不同平衡条件而不同的数量。无论是否由术语“大约”修饰，权利要求包括量的等值。
尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。
提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件、计划的或规定的使用、或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本公开，所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。
提供示例实施方式旨在使本公开将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施方式的彻底理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的处理、装置结构和技术。
本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”仅指含有，因此表明存在所述的特征、要件、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在……上”、“接合到”、或“连接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、或直接接合或连接到所述另一元件或层，或者也可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、或“直接连接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。
提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本公开，所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (18)

1.一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：
低熔点合金层，该低熔点合金层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；
第一涂层，该第一涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第一侧；
第二涂层，该第二涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第二侧；以及
至少一个导热层，所述至少一个导热层连接在所述低熔点合金层与所述第一涂层或所述第二涂层中的一个涂层之间，
其中，所述低熔点合金层是第一低熔点合金层，所述装置还包括连接至所述导热层的第二低熔点合金层，并且
所述低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，由此所述装置经历增加的顺从性，所述增加的顺从性改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，并且增加高度变化的容差。
2.一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：
低熔点合金层，该低熔点合金层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；
第一涂层，该第一涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第一侧；
第二涂层，该第二涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第二侧；以及
至少一个导热层，所述至少一个导热层连接在所述低熔点合金层与所述第一涂层或所述第二涂层中的一个涂层之间，
其中，所述导热层是第一导热层，所述装置还包括由石墨形成的至少一个第二导热层，并且
所述低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，由此所述装置经历增加的顺从性，所述增加的顺从性改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，并且增加高度变化的容差。
3.一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：
低熔点合金层，该低熔点合金层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；
第一涂层，该第一涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第一侧；以及
第二涂层，该第二涂层覆盖所述低熔点合金层的所述第二侧，
其中，所述低熔点合金层是第一低熔点合金层，所述装置还包括第二低熔点合金层，该第二低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，由此所述装置经历增加的顺从性，所述增加的顺从性改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，并且增加高度变化的容差。
4.根据权利要求3所述的装置，所述装置还包括：至少一个导热层，所述至少一个导热层连接在所述第一低熔点合金层与所述第二低熔点合金层之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述导热层由石墨形成。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述导热层被配置为连接至基准电位并且提供对所述电子组件的屏蔽。
7.根据权利要求4所述的装置，其中：
所述导热层是金属层；和/或
所述低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述低熔点合金层具有五以上的重量百分比的所述多个低熔点合金微粒，并且/或者其中，所述低熔点合金层具有0.1mil至10mil之间的厚度。
9.根据权利要求3所述的装置，所述装置还包括：至少一个导热层，所述至少一个导热层连接在所述低熔点合金层与所述第一涂层或所述第二涂层中的一个涂层之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述低熔点合金层是第一低熔点合金层，所述装置还包括连接至所述导热层的第二低熔点合金层。
11.一种包括基板上的电子组件、和板级屏蔽件的组装件，其中，所述板级屏蔽件包括：
联接到所述基板并且包围所述电子组件的围栏；以及
根据权利要求1至10中的任一项所述的装置，其中，当所述装置联接到所述围栏并且在所述电子组件上方与所述电子组件相邻地定位，使得所述围栏的至少一部分刺入并且/或者穿透所述第二涂层并且与所述装置的至少另一部分联接时，所述装置成为所述板级屏蔽件的盖。
12.一种用于吸收来自电子组件的能量的装置，该装置包括：
第一导热层，该第一导热层包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；
两个或更多个低熔点合金层，一个低熔点合金层连接至所述第一导热层的所述第一侧，另一个低熔点合金层连接至所述第一导热层的所述第二侧；
两个或更多个石墨层，一个石墨层连接至所述一个低熔点合金层，另一个石墨层连接至所述另一个低熔点合金层；以及
两个或更多个涂层，一个涂层覆盖所述一个石墨层的一侧，另一个涂层覆盖所述另一个石墨层的一侧，
其中，所述低熔点合金层中的至少一个低熔点合金层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，由此所述装置经历增加的顺从性，所述增加的顺从性改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，并且增加高度变化的容差。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一导热层由石墨形成。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一导热层是金属层。
15.根据权利要求12所述的装置，其中，所述装置能够附接到板级屏蔽件的围栏，所述围栏联接到基板并且包围所述电子组件，使得所述装置能够作为所述板级屏蔽件的盖来操作，并且其中，所述石墨层中的至少一个石墨层被配置为经由所述围栏的至少一部分连接至所述基板上的基准电位并且提供对所述电子组件的屏蔽。
16.一种包括基板上的电子组件、和板级屏蔽件的组装件，其中，所述板级屏蔽件包括：
联接到所述基板并且包围所述电子组件的围栏；以及
根据权利要求12至15中的任一项所述的装置，所述装置联接到所述围栏并且在所述电子组件上方与所述电子组件相邻地定位，使得所述围栏的至少一部分刺入并且/或者穿透所述涂层中的至少一个涂层并且与所述石墨层中的至少一个石墨层联接，由此允许所述石墨层中的所述至少一个石墨层经由所述围栏的所述至少一部分连接至所述基板上的基准电位。
17.一种组装件，该组装件包括：
基板上的电子组件；以及
板级屏蔽件，该板级屏蔽件包括围栏和盖，所述围栏联接到所述基板并且包围所述电子组件，所述盖联接到所述围栏，由此所述板级屏蔽件能够操作用于提供所述电子组件的屏蔽；
其中，所述盖包括导热层，所述导热层包括聚合物混合物和分散在所述聚合物混合物中的多个低熔点合金微粒，
其中，所述低熔点合金微粒是第一多个导热微粒，并且其中，所述导热层包括与所述第一多个导热微粒不同的、分散在所述聚合物混合物中的第二多个导热微粒，由此所述导热层经历增加的顺从性，所述增加的顺从性改进针对配对表面的适应性，减小表面之间的接触电阻，并且增加高度变化的容差。
18.根据权利要求17所述的组装件，其中，所述导热层被配置为在不需要连接至所述导热层的散热装置的情况下，耗散所吸收的能量，其中，所述盖还包括：
第一涂层；
第二涂层；
第一石墨层，该第一石墨层在所述导热层与所述第一涂层之间，所述第一涂层被配置为防止石墨从所述第一石墨层剥落；以及
第二石墨层，该第二石墨层在所述导热层与所述第二涂层之间，所述第二涂层被配置为防止石墨从所述第二石墨层剥落，
其中，所述围栏的至少一部分刺入并且穿透所述第二涂层并且与所述第二石墨层联接，由此允许所述第二石墨层经由所述围栏的所述至少一部分连接至所述基板上的基准电位。
CN201610817720.6A 2015-09-11 2016-09-12 用于吸收来自电子组件的能量的装置和包括该装置的组装件 Active CN106531707B (zh)

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