CN112201634A

CN112201634A - 一种带有防溢安全结构的导热界面装置

Info

Publication number: CN112201634A
Application number: CN202011110059.8A
Authority: CN
Inventors: 张勇
Original assignee: Deepcool Industries Co ltd
Current assignee: Deepcool Industries Co ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-01-08

Abstract

本发明公开了一种带有防溢安全结构的导热界面装置，导热界面装置上设置有防溢安全结构，防溢安全结构实质为吸收结构。带有防溢安全结构的导热界面装置实际为一种应用于电子设备的液态金属导热垫。本发明的导热界面装置，因其具有防溢安全结构，所以在使用中可极大降低金属颗粒溢出掉落造成短路的风险。

Description

一种带有防溢安全结构的导热界面装置

技术领域

本发明是关于电子设备的散热领域，特别是关于一种应用于电子设备的带有防溢安全结构的导热界面装置。

背景技术

在信息社会里，人们对电脑的使用要求越来越高，随着CPU功耗的增加，导致温度不断提升，引起电脑运行不稳定、蓝屏死机，也可能出现性能比同配置的电脑低很多的情况，因此对散热的要求越来越高。散热效果除了取决于散热器之外很大程度取决于导热界面材料，液态金属导热垫是用金属制成的导热界面材料，液态金属导热垫是由多种金属制成的导热界面材料，在常温下为固态，主要化学成分是铋、铟、锡，熔点介于59-96℃，熔化后的导热垫呈膏状并不能到随意流动，由于其优异的导热系数被广泛应用，使用时将其置于发热器件和散热器之间，液态金属导热垫本身熔点较低，当发热器件温度升高的时候液态金属导热垫开始熔化，在扣具压力的作用下充分的填充界面间隙形成良好的导热通道；但是由于金属具有导电性，当液态金属导热垫熔化时会有金属颗粒外溢，因而存在掉落到主板发生短路的风险。

针对以上问题，有必要研发一款带有防溢安全结构的导热界面装置，使得液态金属导热垫尽可能紧密且全覆盖到CPU上，最大限度的将CPU的热量带到散热器上，同时极大降低金属颗粒溢出掉落造成短路的风险，保证使用安全。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种带有防溢安全结构的导热界面装置，其能够在使用时极大降低金属颗粒溢出或掉落。

本发明的另一目的在于提供一种带有导热界面装置的散热结构，其主要应用于发热器件的导热，在保证高导热性的同时又避免金属颗粒溢出的风险。

为实现上述一个目的，本发明提供了一种导热界面装置，其包括防溢安全结构，防溢安全结构实质为吸收结构。

在一优选的实施方式中，吸收结构为设置在导热界面装置边缘处的多个孔洞。

在一优选的实施方式中，多个孔洞与导热界面装置的四周边缘相距一定距离。

在一优选的实施方式中，多个缺口沿导热界面装置的边缘设置。

在一优选的实施方式中，多个孔洞或缺口的形状包括圆形、椭圆形或多边形。

在一优选的实施方式中，吸收结构为从导热界面装置的中心向其四周星状延伸的沟槽结构，沟槽结构在导热界面装置的中心处相互不接触。

在一优选的实施方式中，导热界面装置为一种液态金属导热垫。

为实现上述另一个目的，本发明提供了一种散热结构，其包括前述的导热界面装置，导热界面装置设置在电子设备的CPU和散热模块之间，散热模块包括扣具以及散热风扇。CPU和散热模块通过扣具连接；散热风扇设置在散热模块上。

与现有技术相比，本发明的带有防溢安全结构的导热界面装置具有以下有益效果：由于在液态金属导热垫上设置了吸收结构，因此可以极大避免在使用时有金属颗粒溢出。液态金属导热垫尽可能完全覆盖CPU可以最大程度发挥导热效率。而且长期使用稳定性好，可靠性高，且结构简单，安装方便。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的带有防溢安全结构的导热界面装置的立体示意图；

图2是根据本发明另一实施方式的带有防溢安全结构的导热界面装置的立体示意图；

图3是根据本发明又一实施方式的带有防溢安全结构的导热界面装置的立体示意图；

图4是根据本发明一实施方式的电子设备的带有防溢安全结构的导热界面装置的立体分解示意图；

图5是根据本发明一实施方式的带有防溢安全结构的导热界面装置的使用初始化方法的流程图。

主要附图标记说明：

1-带有防溢安全结构的导热界面装置，11-吸收结构，2-CPU，21-主板，3-散热模块，31-热交换部，4-扣具，5-散热风扇。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图4所示，根据本发明优选实施方式的一种带有防溢安全结构的导热界面装置，其应用于电子设备(本实施例以计算机的CPU的导热界面装置为例)，带有防溢安全结构的导热界面装置1设置在计算机的CPU2和散热模块3之间，散热模块3包括扣具4以及散热风扇5，计算机的CPU2和散热模块3通过扣具4连接，散热风扇5设置在散热模块3上，带有防溢安全结构的导热界面装置1设置在CPU2和散热模块3之间，带有防溢安全结构的导热界面装置1的防溢安全结构实质为吸收结构11。本实施例的带有防溢安全结构的导热界面装置1实际为一种液态金属导热垫。

请参阅图1，在一些实施方式中，多个吸收结构11为设置在带有防溢安全结构的导热界面装置1上的边缘处的多个孔洞或缺口。多个孔洞与带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘相距一定距离，也就是说吸收结构11的位置不可与边缘距离过小，防止使用过程中边缘处因应力过小而导致金属颗粒溢出。多个吸收结构11的形状包括但不仅限于圆形、椭圆形或多边形。

请参阅图2，在一些实施方式中，多个缺口可以直接设置在带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘处，也就是说吸收结构11可以是像邮票四周缺口一样，防止使用过程中边缘处因应力过小而导致金属颗粒溢出。多个吸收结构11的形状包括但不仅限于半圆形。

在一些实施方式中，带有防溢安全结构的导热界面装置1开孔前的溢出金属颗粒技术数据和吸收结构设置以后的技术数据具有以下特征：

1、开孔前使用高精度天平秤，收集(液态金属导热垫在不开孔的情况下)液态金属导热垫熔化后，溢出到周边的溢出颗粒重量，根据公式计算出开孔前的溢出颗粒的体积V。

溢出颗粒重量m＝0.0381g，溢出颗粒比重ρ＝7.523g/cm³，开孔前的溢出颗粒的体积V＝0.0381g/7.523＝5.06mm³。

2、液态金属导热垫选型确定液态金属导热垫的厚度；以圆孔为例，开孔数量需要均分边缘四周、公式V总＝nπR²h求得开孔半径和开孔数量的关系，开孔半径不宜过大,半径过大，会造成不能填满的现象；不宜过小，过小会溢出颗粒。实际测试中R＝0.6，n＝64，填充效果最好，此时溢出颗粒总体积＝开孔体积。

3、结论：

当R＝0.7，n＝48，此时开孔的体积V_总＞开孔前的溢出颗粒的体积V，则圆孔不能被填满；

当R＝0.5，n＝92，此时开孔的体积V_总＜开孔前的溢出颗粒的体积V，则圆孔被完全填满，且会发生溢出金属颗粒现象；

当R＝0.6，n＝64，此时开孔的体积V_总＝开孔前的溢珠量的体积V，则圆孔被刚好填满，且不会发生溢出金属颗粒现象，效果最好。具体数据关系请见表一。

表一

请参阅图3，在一些实施方式中，吸收结构11还可以是从带有防溢安全结构的导热界面装置1的中心向四周星状延伸的沟槽结构，沟槽结构的尾端与带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘相距一端距离，沟槽结构在带有防溢安全结构的导热界面装置1的中心处并不相互接触。沟槽结构的深度可以等于带有防溢安全结构的导热界面装置1的厚度，也可以小于带有防溢安全结构的导热界面装置1的厚度，或者是沟槽结构的深度由带有防溢安全结构的导热界面装置1的中心向边缘处越来越深。在一些实施方式中，分布在带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘的吸收结构11与星状延伸的沟槽结构的吸收结构11可以组合使用，也就是说沟槽结构的尾端可以和设置在带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘处的孔洞或缺口连通。吸收结构11的使用原则是当带有防溢安全结构的导热界面装置1在压力的作用下开始流动时，首先向吸收结构11内流动进而填满吸收结构11，从而极大避免溢出现象。

在一些实施方式中，根据最小阻力定律可知，在压力作用下，液态金属向着阻力最小的方向移动，吸收结构11处阻力最小，液态金属自动开始填充空隙。吸收结构11的数量决定于收集未开设吸收结构11时安全防护装置的溢出颗粒，根据溢出颗粒来设计吸收结构11的开孔数量和开孔大小以及沟槽结构的深浅和长短。原则是以满足既保证散热的需要，又避免金属颗粒的溢出为主。

在一些实施方式中，吸收结构11的开孔规则和带有防溢安全结构的导热界面装置1的材质、厚度、初始化方法有关。带有防溢安全结构的导热界面装置1的材质为铋铟锡合金，带有防溢安全结构的导热界面装置1的厚度为0.07mm。带有防溢安全结构的导热界面装置1的导热系数为48W/m·k，带有防溢安全结构的导热界面装置1的熔点介于59-96℃之间。

请参阅图4，在一些实施方式中，CPU2设置在计算机的主板21上，CPU2的上平面为散热面。散热模块3的下部设置有热交换部31，热交换部31贴合在CPU2的散热面上，带有防溢安全结构的导热界面装置1设置在散热模块3的热交换部31和CPU2的散热面之间，在扣具4的作用下，通过带有防溢安全结构的导热界面装置1使热交换部31和散热面紧紧地贴合在一起。

如图5所示，根据本发明优选实施方式的带有防溢安全结构的导热界面装置1的使用初始化方法，包括以下步骤：(1)带有防溢安全结构的导热界面装置1置于CPU2，通过扣具4锁紧，关闭散热风扇5。(2)开机进入BIOS，通过设置CPU2负载，达到控制带有防溢安全结构的导热界面装置1的加热温度区间即CPU2封装温度维持在95-100℃(此温度并非实测导热界面装置温度)。(3)使用烤机软件给CPU2加负载，记录加热时间6-8min。(4)此时开启散热风扇5，关闭负载，使CPU2冷却，完成对带有防溢安全结构的导热界面装置1初始化。

在一些实施方式中，本发明的带有防溢安全结构的导热界面装置1的使用初始化方法的原理如下：

本初始化方法应用于带有防溢安全结构的导热界面装置1初次使用时，安装带有防溢安全结构的导热界面装置1之后，开机进入BIOS设置CPU2负载，关闭散热风扇5，通过软件加负载，使得CPU2封装温度维持在一个基本恒定的固液两相温度区间之中，该区间使得CPU2核心处液态金属至熔融状态，此时带有防溢安全结构的导热界面装置1在扣具4压力下可以流动但并未完全液化，在此温度区间下保持6-8min使得液态金属充分填满吸收结构11，同时由于带有防溢安全结构的导热界面装置1边缘距离CPU2核心较远，因此，吸收结构11外侧金属流动小于吸收结构11内侧金属流动，极大避免金属颗粒溢出。

在一些实施方式中，吸收结构11开设于带有防溢安全结构的导热界面装置1的四周边缘，开孔位置靠近边缘但不可与边缘距离过小，防止使用过程中因边缘处应力过小而导致金属颗粒溢出。在此位置内侧的液态金属流动性大于外侧的液态金属流动性，吸收结构11开孔形状包括但不限于圆形，开孔间距在保证带有防溢安全结构的导热界面装置1不被冲破的情况下尽可能缩小。

综上所述，本发明的带有防溢安全结构的导热界面装置具有以下优点：由于在带有防溢安全结构的导热界面装置的四周边缘处设置了吸收结构，因此可以极大避免在使用时有金属颗粒溢出。液态金属导热垫尽可能完全覆盖CPU可以最大程度发挥导热效率。而且长期使用稳定性好，可靠性高，且结构简单，安装方便。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims

1.一种导热界面装置，其特征在于，其包括防溢安全结构，所述防溢安全结构实质为吸收结构。

2.如权利要求1所述的导热界面装置，其特征在于，所述吸收结构为设置在所述导热界面装置边缘处的多个孔洞。

3.如权利要求2所述的导热界面装置，其特征在于，所述多个孔洞与所述导热界面装置的四周边缘相距一定距离。

4.如权利要求2所述的导热界面装置，其特征在于，所述多个缺口沿所述导热界面装置的边缘设置。

5.如权利要求2所述的导热界面装置，其特征在于，所述多个孔洞或缺口的形状包括圆形、椭圆形或多边形。

6.如权利要求1所述的导热界面装置，其特征在于，所述吸收结构为从所述导热界面装置的中心向其四周星状延伸的沟槽结构，所述沟槽结构在所述导热界面装置的中心处相互不接触。

7.如权利要求1所述的导热界面装置，其特征在于，所述导热界面装置为一种液态金属导热垫。

8.一种散热结构，其特征在于，其包括如权利要求1至7任一项所述导热界面装置，所述导热界面装置设置在所述电子设备的CPU和散热模块之间，所述散热模块包括：

扣具，所述CPU和所述散热模块通过所述扣具连接；以及

散热风扇，其设置在所述散热模块上。