CN109003953A - 一种散热片 - Google Patents

一种散热片 Download PDF

Info

Publication number
CN109003953A
CN109003953A CN201810898854.4A CN201810898854A CN109003953A CN 109003953 A CN109003953 A CN 109003953A CN 201810898854 A CN201810898854 A CN 201810898854A CN 109003953 A CN109003953 A CN 109003953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
cooling fin
metal layer
thermal conductive
metal plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810898854.4A
Other languages
English (en)
Inventor
尹孝陈
楚盛
赵刘英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN201810898854.4A priority Critical patent/CN109003953A/zh
Publication of CN109003953A publication Critical patent/CN109003953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672Foil-like cooling fins or heat sinks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30Monitoring
    • G06F11/3058Monitoring arrangements for monitoring environmental properties or parameters of the computing system or of the computing system component, e.g. monitoring of power, currents, temperature, humidity, position, vibrations
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30Monitoring
    • G06F11/34Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment
    • G06F11/3466Performance evaluation by tracing or monitoring
    • G06F11/3476Data logging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736Metallic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明属于电子元件散热技术领域,公开了一种散热片,包括导热金属片以及分别设于导热金属片两个侧面上的第一液态金属层和第二液态金属层。本发明所提供的一种散热片,具有高导热系数、强浸润性、安全稳定性的特点,可以将散热片置于电脑手机等电子器件的CPU上,改善其散热。

Description

一种散热片
技术领域
本发明属于电子元件散热技术领域,具体涉及一种散热片。
背景技术
现在常用的手机电脑CPU散热辅助装置是在CPU上涂硅脂,但是硅脂时间长会风干脱落,或者是在CPU上涂常规液态金属,但是由于是液态,容易发生泄漏,造成短路。
CPU与散热器的表面粗糙不平,空隙率超过90%,空气的导热系数极低,为0.023W/m·k,所以需要导热界面材料(TIM)取代空气。
传统TIM由高导热率填料,如石墨烯,碳纳米管,BN等填充在聚合物中的,但是由于聚合物导热率极低,阻碍了热传导。
总体来说市面上报道的TIM的热导率都不超过5W/m·k,传统热界面材料有限的热导能力成为制约系统稳定性以及硬件寿命瓶颈问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明目的在于提供一种新型的散热片。
本发明所采用的技术方案为:
一种散热片,包括导热金属片以及分别设于导热金属片两个侧面上的第一液态金属层和第二液态金属层。
优选地,所述第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均为40-70℃。
优选地,所述第一液态金属层的材质为铟锡铋铝合金。
优选地,所述第二液态金属层的材质为铟锡铋铝合金。
优选地,所述铟锡铋铝合金包括49-56.5%质量百分比的铟、10.0-16.5%质量百分比的锡、30-36%质量百分比的铋和1-1.5%质量百分比的铝。
优选地,所述导热金属片的材质为铟。
优选地,所述第一液态金属层的厚度为0.03-0.07mm,第二液态金属层的厚度为0.03-0.07mm。
优选地,所述第一液态金属层背离导热金属片的一面凸设有花纹,第二液态金属层背离导热金属片的一面凸设有花纹。
本发明的有益效果为:
本发明所提供的一种散热片,具有高导热系数、强浸润性、安全稳定性的特点,可以将散热片置于电脑手机等电子器件的CPU上,改善其散热。
附图说明
图1是本发明散热片的剖面图。
图2是散热片试样1的浸润性测试结果图。
图3是散热片试样2的浸润性测试结果图。
图4是散热片的热阻测试结果图。
图5是对比测试1的测试结果图。
图6是对比测试2中手机装有导热垫片时CPU和后盖的温度曲线图。
图7是对比测试2中手机装有散热片时CPU和后盖的温度曲线图。
图中:1-第一液态金属层;2-导热金属片;3-第二液态金属层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
如图1所示,本实施例提供一种散热片,包括导热金属片2以及分别设于导热金属片2两个侧面上的第一液态金属层1和第二液态金属层3。第一液态金属层1和第二液态金属层3的熔点均为40-70℃。导热金属片2为高导热系数的金属材料制成。
将第一液态金属层1、导热金属片2和第二液态金属层3层叠后压制即可制得该散热片。
将散热片直接置于热源表面,第一液态金属层1直接与热源接触,第二液态金属层3与散热器接触,当热源温度高于第一液态金属层熔点时,第一液态金属层吸收热量由固态变成液体状,同样的,第二液态金属层也由固态变成液体状,此相变过程能实现更优秀的传热效果,通过磨合的融化过程填充界面间隙,达到远超传统硅脂的热传导性能。
传统的散热材料如硅脂等,在空气中长期放置易老化干涸,从而失去散热能力,因此需要频繁更换,给用户及厂商带来极大的不便。但第一液态金属层1和第二液态金属层3在自然工作环境下,不易氧化,重新恢复固态时无任何改变。在长时间工作使用后,依然保持稳定散热效果,极大地延长了产品使用寿命
第一液态金属层1和第二液态金属层3的材质均为铟锡铋铝合金。铟锡铋铝合金包括49-56.5%质量百分比的铟、10.0-16.5%质量百分比的锡、30-36%质量百分比的铋和1-1.5%质量百分比的铝。
该铟锡铋铝合金的熔点为47-61℃,且该铟锡铋铝合金在80℃时其导热率为60-85W/mK。并且本材料具有较高的抗氧化性能。
导热金属片2为由铟制得的铟片。铟因为熔点较高,其导热系数为81.6W/(m·K),虽然其导热系数很高,但是和CPU的接触热阻较高,因此在铟片两侧面上叠加极薄的第一液态金属层和第二液态金属层,第一液态金属层和第二液态金属层在CPU的工作温度下会熔化,从而降低界面热阻,并且也不会因为液态金属过多而发生泄漏造成电路短路。
第一液态金属层1的厚度为0.03-0.07mm,第二液态金属层3的厚度为0.03-0.07mm。在本实施例中,第一液态金属层1和第二液态金属层3的厚度均为0.05mm。
第一液态金属层1背离导热金属片2的一面凸设有花纹,第二液态金属层3背离导热金属片2的一面凸设有花纹。这些花纹可以降低热阻。
以下对上述的散热片做进一步的测试,以说明其优点:
一、浸润性
表1浸润性测试表
最大力 试样厚度
单位 N mm
散热片试样1 27.433 0.2
散热片试样2 30.540 0.2
平均值 28.986 0.2
图2和图3分别为散热片试样1和散热片试样2的浸润性测试结果图,第一液态金属层和第二液态金属层表面融化后呈膏状或液状,对基材粘附性强,可以充分填充热源与散热器之间的界面间隙,特别适用于高集成度、高功能的产品,有着比传统导热硅脂类显著的性能优势。
二、热阻
表2热阻测试表
序号 热面温度 冷面温度 样品厚度 样品面积 热流量 样品热阻 测试压力
散热片试样3 63.66 55.75 0.17 100 67.01 1.2E-05 731
散热片试样4 63.59 55.8 0.17 100 67.125 1.2E-05 729
散热片试样5 63.51 55.82 0.17 100 67.277 1.1E-05 728
单位 (mm) (mm^2) (W) (m^2k/w) (KPa)
从表2和图4可以看出,该散热片的热阻最低可以达到0.11m2k/w,而市面上通用的硅脂在相同条件下测得的热阻高达0.27m2k/w。散热片的热阻仅有硅脂的一半不到,同时也不和硅脂一样会存在时间过长发生风干的现象,也不会因为发生泄漏而造成电路短路。
三、实测
将散热片设置在型号为红米3的手机的CPU上,散热片的第一液态金属层与CPU接触,第二液态金属层与散热器接触。
对比测试1:
3台手机装有导热垫片,保持手机长亮,亮度最大,开启拷机软件使CPU高负载运行,同时开启录像功能。每台手机换装该散热片,同样条件再次测试。记录实时数据,直至电池放电结束。
如图5所示,上方的三条曲线为导热垫片的测试结果,下方的三条曲线为散热片的测试结果,在手机端实测下,散热片比导热垫片更快的带走热量,使CPU表面降温显著。
对比测试2:
1台手机装有导热垫片,保持手机长亮,亮度最大,开启拷机软件增加CPU负载。将手机换装散热片,同样条件测试。记录实时数据,直至电池放电结束。
图6为手机装有导热垫片情况下,CPU和后盖的温度曲线,其中图6中上方的曲线为CPU温度曲线,下方的曲线为后盖的温度曲线。
图7为手机装有散热片情况下,CPU和后盖的温度曲线,其中图7中上方的曲线为CPU温度曲线,下方的曲线为后盖的温度曲线。
可以看出,装有导热垫片的CPU最高温度为57.9℃,后盖测试点温度为40.1℃。装有散热片的CPU最高温度为51.2℃,后盖测试点温度为38.6℃。散热片比导热垫片更快的带走热量,使CPU表面降温显著。
本发明不局限于上述可选的实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制,本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种散热片,其特征在于:包括导热金属片(2)以及分别设于导热金属片(2)两个侧面上的第一液态金属层(1)和第二液态金属层(3)。
2.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述第一液态金属层(1)和第二液态金属层(3)的熔点均为40-70℃。
3.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述第一液态金属层(1)的材质为铟锡铋铝合金。
4.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述第二液态金属层(3)的材质为铟锡铋铝合金。
5.根据权利要求3或4所述的散热片,其特征在于:所述铟锡铋铝合金包括49-56.5%质量百分比的铟、10.0-16.5%质量百分比的锡、30-36%质量百分比的铋和1-1.5%质量百分比的铝。
6.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述导热金属片(2)的材质为铟。
7.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述第一液态金属层(1)的厚度为0.03-0.07mm,第二液态金属层(3)的厚度为0.03-0.07mm。
8.根据权利要求1所述的散热片,其特征在于:所述第一液态金属层(1)背离导热金属片(2)的一面凸设有花纹,第二液态金属层(3)背离导热金属片(2)的一面凸设有花纹。
CN201810898854.4A 2018-08-08 2018-08-08 一种散热片 Pending CN109003953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810898854.4A CN109003953A (zh) 2018-08-08 2018-08-08 一种散热片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810898854.4A CN109003953A (zh) 2018-08-08 2018-08-08 一种散热片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109003953A true CN109003953A (zh) 2018-12-14

Family

ID=64596308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810898854.4A Pending CN109003953A (zh) 2018-08-08 2018-08-08 一种散热片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109003953A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022002170A1 (zh) * 2020-07-03 2022-01-06 华为技术有限公司 导热件、单板、计算设备及制造方法
WO2024098674A1 (zh) * 2022-11-08 2024-05-16 宁波施捷电子有限公司 一种芯片封装方法及设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557023A (zh) * 2001-09-21 2004-12-22 �Ҵ���˾ 用于包覆栅金属氧化物半导体场效应晶体管的方法
CN1979194A (zh) * 2005-12-05 2007-06-13 费恩金属有限公司 用于测试电试样的电测试设备及相应的方法
CN101420835A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 低熔点合金热界面材料及其应用的散热模块
US20110240279A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 International Business Machines Corporation Hybrid liquid metal-solder thermal interface
CN202308030U (zh) * 2011-08-23 2012-07-04 盈胜科技股份有限公司 多层式阵列型发光二极管光引擎的结构改良
CN103578969A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 英飞凌科技奥地利有限公司 制造包括介电结构的半导体器件的方法
CN105914189A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 中国科学院理化技术研究所 微流控芯片散热装置
CN107634041A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 鲁东大学 一种低界面接触热阻的热界面及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557023A (zh) * 2001-09-21 2004-12-22 �Ҵ���˾ 用于包覆栅金属氧化物半导体场效应晶体管的方法
CN1979194A (zh) * 2005-12-05 2007-06-13 费恩金属有限公司 用于测试电试样的电测试设备及相应的方法
CN101420835A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 低熔点合金热界面材料及其应用的散热模块
US20110240279A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 International Business Machines Corporation Hybrid liquid metal-solder thermal interface
CN202308030U (zh) * 2011-08-23 2012-07-04 盈胜科技股份有限公司 多层式阵列型发光二极管光引擎的结构改良
CN103578969A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 英飞凌科技奥地利有限公司 制造包括介电结构的半导体器件的方法
CN105914189A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 中国科学院理化技术研究所 微流控芯片散热装置
CN107634041A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 鲁东大学 一种低界面接触热阻的热界面及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022002170A1 (zh) * 2020-07-03 2022-01-06 华为技术有限公司 导热件、单板、计算设备及制造方法
EP4163963A4 (en) * 2020-07-03 2023-10-25 Huawei Technologies Co., Ltd. THERMAL ELEMENT, SINGLE BOARD, COMPUTER APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING
WO2024098674A1 (zh) * 2022-11-08 2024-05-16 宁波施捷电子有限公司 一种芯片封装方法及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20020080584A1 (en) Integrated vapor chamber heat sink and spreader and an embedded direct heat pipe attachment
CN105315970B (zh) 一种用于芯片检测的热界面材料及其制备方法
CN205284014U (zh) 具有散热结构的视觉传感装置
CN109003953A (zh) 一种散热片
JP2011508977A (ja) 熱伝導性及び導電性の相互接続構造
CN204481019U (zh) 一种具有可调导热块的液冷板
TW201810560A (zh) 功率模組及其製造方法
CN209912866U (zh) 复合导热垫片及散热组件、散热装置
WO2018164671A1 (en) An anisotropy thermally conductive material based thermal interface pads
CN209729888U (zh) 可靠性高散热模组
CN207435368U (zh) 内设有折叠状石墨片的导热垫片
WO2022041949A1 (zh) 半导体结构
CN207099532U (zh) 一种含有石墨烯涂料层的散热器
CN205946471U (zh) 一种新型热交换器
CN205946467U (zh) 一种散热片、pcb组件的散热装置及电子产品
CN114126326A (zh) 导热垫及其制造方法、电子器件、电子设备
CN204577416U (zh) 一种导热膜
CN211741945U (zh) 一种电子设备的温度控制装置
CN209794770U (zh) 一种低熔点合金复合导热材料
CN203934231U (zh) 一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料
CN209806148U (zh) 具有散热膏层的电子组件
CN204578942U (zh) 散热组件
WO2017079889A1 (zh) 一种导热粘接剂、通信终端的散热装置及通信终端
CN211346466U (zh) 一种集成散热器及其应用的电子设备
CN221178150U (zh) 一种具有散热器的微应力板卡

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181214

RJ01 Rejection of invention patent application after publication