CN112449546A - 液态金属散热膏涂布方法及散热模块 - Google Patents

液态金属散热膏涂布方法及散热模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用以涂布液态金属散热膏的涂布方法以及一种散热模块。该涂布方法包括施加液态金属散热膏于电子元件的表面上，以及利用刮刀刮动液态金属散热膏，以使液态金属散热膏涂布于电子元件的表面上。其中刮刀的表面经粗糙化处理。本发明的涂布方法可有效地将液态金属散热膏均匀涂布于电子元件的表面上。

Description

液态金属散热膏涂布方法及散热模块
技术领域
本发明涉及一种液态金属散热膏的涂布方法及设置有液态金属散热膏的散热模块。
背景技术
当电子装置内的处理器或电子元件在高速运转时，常会产生大量的热量，使得处理器或电子元件的温度提高。而过高的温度将会提高处理器或电子元件的损耗，甚至缩短处理器或电子元件的寿命。因此，散热对于电子装置内的处理器或电子元件来说极为重要。
现有的散热方式，较为常见的是使用散热膏及散热件，使散热膏将处理器或电子元件的热传导至散热件。通过易散热的金属散热件来提升热的传导及发散。然而，传统稠状散热膏的导热系数低，无法有效的将处理器或电子元件的热传导至散热件上。因此，具高导热系数的液态金属散热膏逐渐取代传统膏状散热膏，应用于电子装置的散热模块中。
液态金属散热膏虽具有高导热系数，但是，液态金属散热膏的内聚力大于其与处理器或电子元件表面的附着力，使得液态金属散热膏难以均匀的涂布于处理器或电子元件的表面上。此外，若未注意控制液态金属散热膏的用量，液态金属散热膏很有可能溢出处理器或电子元件的表面，导致周围的电路短路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涂布方法，用以涂布液态金属散热膏于电子元件。
本发明的目的在于提供一种散热模块，用以散热。
本发明提供一种涂布方法，用以涂布液态金属散热膏。该涂布方法包括施加液态金属散热膏于电子元件的表面上，以及利用刮刀刮动液态金属散热膏，以使液态金属散热膏涂布于电子元件的表面上。刮刀的表面经粗糙化处理。
本发明还提供一种涂布方法，用以涂布液态金属散热膏。该涂布方法包括施加液态金属散热膏于刮刀的表面上，以及利用刮刀的表面涂抹电子元件的表面。刮刀的表面经粗糙化处理。
本发明还提供一种散热模块，用以散热。该散热模块连接于电子元件，并包括散热件以及液态金属散热膏。液态金属散热膏位于电子元件的表面与散热件的表面之间，且液态金属散热膏接触电子元件的表面并接触散热件的表面。
本发明所提供的涂布方法通过表面经过粗糙化的刮刀刮动施加于电子元件表面的液态金属散热膏，以使液态金属散热膏涂布于电子元件表面。
本发明所提供的散热模块，连接于电子元件，能够进行散热。
以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
本发明所采用的具体实施例，将通过以下实施例及附图作进一步说明。
图1为根据本发明的实施方式的用以涂布液态金属散热膏的涂布方法的流程图。
图2至图4A以及图5至图6为根据图1所示的涂布方法实际操作时的立体示意图。
图4B为图4A中的圆圈内的局部放大图。
图7为根据本发明的实施方式的散热模块的侧视图。
图8为根据本发明的步骤S102的另一实施方式的实际操作时的立体示意图。
图9为根据本发明的步骤S106另一实施方式的实际操作时的立体示意图。
具体实施方式
以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
请参照图1。图1为根据本发明的实施方式的用以涂布液态金属散热膏的涂布方法的流程图。本实施方式的液态金属散热膏的涂布方法的概念，可应用于任何以液态金属散热膏为电子元件与散热件的热传导媒介的电子装置中。如图1所示，在本实施方式中，涂布方法包括步骤S100～S106。以下将配合图2至图6所示的涂布方法实际操作时的立体示意图示例性说明本实施方式的涂布方法。其中，部分的步骤为选择性的设计，细节请容后说明。
在步骤S100中，放置限制元件10于电子元件20上，使得电子元件20的表面21至少部分由限制元件10的开口10a暴露出。如图2所示，电路板1上具有电子元件20。电子元件20具有表面21。限制元件10具有开口10a以及下表面11。将限制元件10放置于电子元件20之上，以使限制元件10的下表面11与电子元件20的表面21抵接。如此，电子元件20的表面21的至少部分以及限制元件10与开口10a相邻的内侧壁12由限制元件10的开口10a暴露出。
进一步地，开口10a的宽度W1小于电子元件20的表面21的宽度W2。因此，实质上，仅部分的电子元件20表面21经由开口10a暴露出，但本发明不应以此为限。在一个实施例中，限制元件10更围绕电子元件20的侧缘并抵接电路板1。借此，以便让使用者将限制元件10设置在电子元件20上。
在一些实施方式中，电子元件20为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)芯片组、图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)芯片组或高速运转时，会产生大量热能的电子元件20，本发明不应以此为限。
接着在步骤S102中，施加液态金属散热膏30于电子元件20的表面21上。在一个实施例中，如图3所示，利用点胶机40将适量的液态金属散热膏30施加于经由开口10a暴露出的表面21上。由于液态金属散热膏30的内聚力大于液态金属散热膏30对电子元件20表面21的附着力，因此，液态金属散热膏30会于电子元件20的表面21上集中形成一个或多个球体或类球体，而不易均匀平整地散布于电子元件20的表面21上。而当施加外力于液态金属散热膏30所形成的这些球体时，由于内聚力的缘故，这些球体倾向以完整的型态移动或滚动，而非因外力而改变形状。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30包括镓、铟、锡、锌、铅、铋、铂、钯、锰、镁、铜、银、金中的至少一个，但本发明不应以此为限。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30至少包括镓或镓的化合物，且镓或镓的化合物含量至少为85％以上。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30的热导率约为70～75W/mK。其中，W为瓦特(watt)，m为米(meter)，K为开尔文(kelvin)或称开氏温度。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30的熔点约为20℃至50℃。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30的黏度约为0.0019～0.0022泊(Poise，P)。
在步骤S104中，利用表面经粗糙化处理的刮刀50刮动液态金属散热膏30。如图4A以及图4B所示，利用刮刀50刮动电子元件20表面21上的液态金属散热膏30，使液态金属散热膏30均匀分布于电子元件20的表面21上。且，利用刮刀50刮动液态金属散热膏30之前，刮刀50的表面51已预先粗糙化，使得刮刀50的表面51处呈凹凸不平整状的粗糙化结构511。举例来说，如图4B所示，图4B为图4A中的圆圈内的局部放大图，粗糙化结构511为锯齿状。在另一实施例中，粗糙化结构511为不规则起伏状。但本发明不应以此为限。在一个实施例中，以平均颗粒直径(微米,micrometer)为标准的话，粗糙化结构511的粗糙度值小于58.5。
在一些实施方式中，仅刮刀50的一个表面51具有粗糙化结构511。在此实施方式中，使用者利用刮刀50具有粗糙化结构511的表面51与电子元件20的表面21接触，以利用刮刀50的表面51的粗糙化结构511推动液态金属散热膏30。在另一些实施方式中，刮刀50的正反两表面51皆具有粗糙化结构511。如此，使用者可交错利用刮刀50的正反两表面51与电子元件20的表面21接触，以使刮刀50的正反两表面51的粗糙化结构511来回推动液态金属散热膏30。
在一些实施方式中，刮刀50接近刀锋处的表面51有粗糙化处理，刮刀50远离刀锋处的表面51，例如刮刀50的握把，可不经粗糙化，以使刮刀50的握把处仍保有光滑的平面，但本发明不应以此为限。在此并不限制刮刀50的表面51经粗糙化的面积。
在利用刮刀50刮动电子元件20的表面21上的液态金属散热膏30时，使用者或是机台提供向下的分力，使刮刀50表面51的粗糙化结构511浸入液态金属散热膏30内。如此，部分的液态金属散热膏30会陷入粗糙化结构511的凹槽内，而改变液态金属散热膏30的形状。此时，刮刀50移动时就能带动液态金属散热膏30的形状的改变，而非只是推动液态金属散热膏30。借此，使得液态金属散热膏30随着刮刀50的移动而涂布于电子元件20的表面21上。
进一步地，刮刀50的移动范围被限制于限制元件10的开口10a外缘所围绕的部分，使得液态金属散热膏30仅涂布于经由限制元件10的开口10a暴露出的表面21部分。借此，被限制元件10覆盖的表面21部分可作为缓冲区21a(如图5、6所示)，以避免过多的液态金属散热膏30溢出电子元件20的表面21，造成设置于电子元件20周围的电路短路。
在一些实施方式中，刮刀50是由硅胶或橡胶材质制成。如此，可避免刮刀50刮动液态金属散热膏30时，刮伤电子元件20的表面21。但本发明不应以此为限，任何不易吸收液态金属散热膏30，且经粗糙化后不会对电子元件20的表面21造成伤害的材质，均适用为本发明的涂布方法中的刮刀50。
在一些实施方式中，刮刀50表面51的粗糙化是通过打磨处理、喷砂处理或化学蚀刻处理，但本发明不应以此为限。
在步骤S106中，再次施加液态金属散热膏30于电子元件20的表面21。如图5所示，液态金属散热膏30经刮刀50涂布后，于电子元件20的表面21上形成液态金属散热膏层60’，液态金属散热膏层60’的外缘轮廓相同于开口10a内缘的轮廓。移除限制元件10后，再次利用点胶机40于表面21上的液态金属散热膏层60’施加预定量的液态金属散热膏30。由于电子元件20的表面21上已涂布有液态金属散热膏层60’，因此，再次施加液态金属散热膏30于电子元件20的表面21上时，因同质分子的亲和力较强，再次施加的液态金属散热膏30可自然散开于液态金属散热膏层60’，而均匀分布于液态金属散热膏层60’上。
在一些实施方式中，第二次液态金属散热膏30施加的预定量大于第一次液态金属散热膏30施加的预定量。举例来说，第二次液态金属散热膏30施加的预定量大约为第一次液态金属散热膏30施加的预定量的12～14倍，但本发明不应以此为限。
在一些实施方式中，步骤S106可重复一次或多次，本发明不应以此为限。
在一些实施方式中，在步骤S106之后，接着放置散热件于液态金属散热膏30与电子元件20上。如图6所示，在施加一次或多次的液态金属散热膏30于电子元件20表面21上的液态金属散热膏层60’上之后，即可获得最终的液态金属散热膏层60。接着，可将散热件70放置于液态金属散热膏层60及电子元件20上，使得液态金属散热膏层60位于散热件70以及电子元件20之间。进一步地，液态金属散热膏层60内受散热件70挤压的液态金属散热膏30可部分流至缓冲区21a中，如此可避免液态金属散热膏30溢流出电子元件20的表面21，造成电子元件20周围电子组件的短路。在此并不限制散热件70的形式。
如图7所示，图7为根据本发明的实施方式的散热模块100的侧视图。散热模块100包括散热件70及液态金属散热膏30。液态金属散热膏30经图1至6所示的涂布方法涂布于电子元件20的表面21上。液态金属散热膏30位于电子元件20与散热件70之间，并与电子元件20的表面21以及散热件70的表面71直接接触。实际上，散热件70与电子元件20之间的间隙很小，使得液态金属散热膏30通过毛细作用吸附于散热件70的表面71与电子元件20的表面21之间。通过毛细作用的吸附，有助于避免液态金属散热膏30流出电子元件20的表面21外缘，造成电子元件20周围电子组件的电性故障。此外，具高导热系数的液态金属散热膏30可迅速地将电子元件20的热传导至散热件70以进行散热。借此，可有效降低电子元件20的温度，使电子装置的运作更为顺畅。
在一些实施方式中，液态金属散热膏30是施加于表面21上的预定位置，如图3以及图5所示，但本发明不应以此为限。
在另一些实施方式中，在步骤S102中，液态金属散热膏30是施加于电子元件20的表面21上的多个预定位置，如图8所示，液态金属散热膏30是施加于电子元件20的表面21上的四个预定位置，以初步分散液态金属散热膏30于表面21，提升整体方法的效率，但本发明不以此为限。
在一些实施方式中，在步骤S106中，液态金属散热膏30是施加于表面21上的多个预定位置，如图9所示，例如四个预定位置，但本发明不以此为限。或者说是在多个预定位置将液态金属散热膏30施加于液态金属散热膏层60’以形成液态金属散热膏层60。换言之，预定位置的数量可视实际操作情况而弹性调整，本发明不应以此为限。
在一个实施例中，所述的多个预定位置例如是对表面21的各边取等分点后，再取相对的等分点连线的交点为前述的预定位置。
在一些实施方式中，步骤S106可选择性地省略。在这些实施方式中，步骤S102中液态金属散热膏30的量即为步骤S102与步骤S106中液态金属散热膏30施加的总量。
在一些实施方式中，步骤102中的液态金属散热膏30可利用其他合适的方式施加于电子元件20的表面21上。举例而言，液态金属散热膏30先施加于刮刀50具有粗糙化结构511的表面51上，再经由刮刀50的表面51与电子元件20的表面21接触，使得液态金属散热膏30被施加于电子元件20的表面21上。接着，再进一步利用刮刀50涂抹电子元件20的表面21，使得液态金属散热膏30涂布于电子元件20的表面21。但本发明不应以此为限。
由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的液态金属散热膏涂布方法是通过表面经过粗糙化的刮刀刮动施加于电子元件表面的液态金属散热膏，以使液态金属散热膏涂布于电子元件表面。刮刀上的粗糙化结构有助于液态金属散热膏暂时地附着于刮刀上，因此，可有效地将液态金属散热膏均匀涂布于电子元件的表面上。此外，通过限制元件的开口限制液态金属散热膏的涂布范围，可避免过多的液态金属散热膏溢出电子元件的表面，导致周围的电路短路。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (11)

1.一种涂布方法，其特征在于，用以涂布液态金属散热膏于电子元件，所述涂布方法包括：
施加所述液态金属散热膏于电子元件的表面上；以及
利用刮刀刮动所述液态金属散热膏，以使所述液态金属散热膏涂布于所述电子元件的所述表面上，其中所述刮刀的表面经粗糙化处理。
2.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，还包括放置限制元件于所述电子元件上，使所述限制元件的下表面与所述电子元件的所述表面抵接，且所述电子元件的所述表面至少部分由所述限制元件的开口暴露出。
3.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，进一步包括：
在利用所述刮刀刮动所述液态金属散热膏之后，再次施加所述液态金属散热膏于所述电子元件的所述表面上。
4.如权利要求2所述的涂布方法，其特征在于，其中施加所述液态金属散热膏于所述电子元件的所述表面上的步骤包括：
施加预定量的所述液态金属散热膏于所述限制元件范围。
5.如权利要求4所述的涂布方法，其特征在于，其中在利用刮刀刮动所述液态金属散热膏的步骤之后，施加另一预定量的所述液态金属散热膏于所述限制元件范围。
6.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，其中所述刮刀的所述表面粗糙化通过打磨处理、喷砂处理或化学蚀刻处理。
7.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，其中所述液态金属散热膏至少包括镓或镓的化合物，其中镓或镓的化合物含量至少为85％以上。
8.一种涂布方法，其特征在于，用以涂布液态金属散热膏，所述涂布方法包括：
施加所述液态金属散热膏于刮刀的表面上；以及
利用所述刮刀的所述表面涂抹电子元件的表面，其中所述刮刀的所述表面经粗糙化处理。
9.如权利要求8所述的涂布方法，其特征在于，还包括在利用所述刮刀的所述表面涂抹所述电子元件的所述表面之前，放置限制元件于所述电子元件上，使所述限制元件的下表面与所述电子元件的所述表面抵接，且所述电子元件的所述表面至少部分由所述限制元件的开口暴露出。
10.一种散热模块，其特征在于，连接于电子元件，所述散热模块包括：
散热件；以及
液态金属散热膏，位于所述电子元件的表面与所述散热件的表面之间，且所述液态金属散热膏接触所述电子元件的所述表面并接触所述散热件的所述表面。
11.如权利要求10项所述的散热模块，其特征在于，其中所述液态金属散热膏至少包括镓或镓的化合物，其中镓或镓的化合物含量至少为85％以上。
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