CN115003101A - 电子元件散热结构的制造方法、散热结构及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电子元件散热结构的制造方法、散热结构及电子设备,包括:提供导热材料填充包;所述导热材料填充包包括易破损的特制外壳以及封闭于所述特制外壳内的液态导热材料。将所述导热材料填充包、具有电子元件的基板以及散热罩组装成一体结构;所述一体结构包括所述基板与所述散热罩围成的容纳空腔,所述导热材料填充包与所述电子元件位于所述容纳空腔内。使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料。本申请提前加工好导热材料填充包,可以直接用人工或者机械手对导热材料填充包进行拾取和放置,不需要点胶工位对导热材料进行填充,由此降低了散热结构的制造成本,同时提高了生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域,特别涉及一种电子元件散热结构的制造方法、散热结构及电子设备。
背景技术
随着技术进步,电子设备越来越朝着小型化、轻薄化和高性能的方向发展。电子设备中的电子元件集成度也越来越高,伴随着功耗也越来越大。电子元件的功耗不断增加会使电子元件在运行过程中产生大量的热量,当这些热量导致电子元件温度过高时,会影响其运行速度,进而使电子设备运行出现问题。
电子元件的散热方式是通过与其紧密接触的散热器,以热传导的方式将热量传递到散热器,然后到达散热器的热量再通过如风扇等方式将热量送走并散发至环境中。在电子元件与散热器的接触面之间无法避免的存在空隙,这些空隙中的空气是热量的不良导体,会阻碍热量向散热器传导。因此,需要采用导热介质去填充这些空隙,使热量的传导更加顺畅迅速。
现有技术中普遍采用液态的导热介质(例如液态金属导热剂,一般简称为液金)去填充上述的空隙。在加工制造环节的导热介质填充工序中,需要增加点胶工位将液态导热介质进行注入填充。该填充工序不仅需要购置点胶机等专用设备,同时为避免点胶过程中液态导热介质流溢,对于工艺稳定性也要求较高,由此增加了加工制造环节的设备购置成本和运行成本,同时也影响生产效率的提升。
发明内容
本申请提供了一种电子元件散热结构的制造方法、散热结构及电子设备,利用易破损的特制外壳作为容器,内部填充液态导热材料后密封形成为导热材料填充包,在散热罩组装前将导热材料填充包放置于容纳空腔内,在对导热材料填充包施加外力刺激或者发热刺激后,能够使特制外壳破损,使内部的液态导热材料流出以填充电子元件与散热器之间的空隙并建立两者的导热通道。本申请中的导热材料填充包,无需点胶工位对导热材料进行填充,由此降低了散热结构的制造成本,同时提高了生产效率。
第一方面,本申请提供了一种电子元件散热结构的制造方法,包括:
提供导热材料填充包;所述导热材料填充包包括易破损的特制外壳以及封闭于所述特制外壳内的液态导热材料。
将所述导热材料填充包、具有电子元件的基板以及散热罩组装成一体结构;所述一体结构包括所述基板与所述散热罩围成的容纳空腔,所述导热材料填充包与所述电子元件位于所述容纳空腔内。
使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料。
本申请提供的电子元件散热结构的制造方法,利用易破损的特制外壳作为容器,内部填充液态导热材料后密封形成为导热材料填充包,在散热罩组装前将导热材料填充包放置于容纳空腔内,在组装散热罩时施加外力刺激或者电子元件工作时的发热刺激,使特制外壳的结构破损,让内部的液态导热材料流出,进而填充于电子元件与散热罩之间的空隙中,建立两者的导热通道。
相比较现有技术,本申请中的制造方法无需使用点胶工位,由此简化了填充工序的步骤和设备,降低了散热结构的制造成本以及提高了生产效率;同时,由于液态导热材料在释放之前都密封在特制外壳内,因此不再需要担心溢流问题,对于填充工序中基板水平和稳定的工艺控制要求将变低,基于此情况,在对应的生产线上也可以省去监测传感器、控制器等对于工艺控制的软硬件购置费用,进一步降低了制造成本。
可选地,在封装导热材料填充包时,可以直接通过人工或者机械手拾取及放置于容纳空腔。
可选地,特制外壳能够通过加热、戳刺、挤压等外界刺激而使其结构受损。
可选地,在散热罩与基板的连接处可进行密封处理。
具体地,密封时需要将围挡和基板的连接处涂覆密封胶;围挡的材料选用具有弹性的硅胶圈,将散热模组压合在围挡之上,由此使散热罩与基板的连接处密封。
可选地,将导热材料填充包、基板以及散热罩三者组装成一体结构的方式为:方式一,散热罩由一体成型的散热模组和围挡构成,先将导热材料填充包放置于电子元件之上,再将散热罩整体盖合于电子元件和导热材料填充包的外部,围挡与基板密封连接;方式二,散热罩由分体式的散热模组和围挡构成,先将导热材料填充包放置于电子元件之上以及围挡套设于电子元件的外周,再将散热模组盖合于围挡的上方。
在一种可能的设计中,所述使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料,包括:
使用尖锐物刺破所述特制外壳。
其中,采用尖锐物刺破的方式,对于特制外壳的强度控制要求并不高,使得其具有生产工艺控制难度低的优点。
可选地,尖锐物可以不设置在散热结构上,通过外设的尖锐物对特制外壳进行刺破操作。例如,尖锐物可以是人工手持的尖锥,尖锐物还可以是机械手夹持的尖锥。
可选地,尖锐物可以设置在散热结构上,具体可以设置在容纳空腔内。例如,尖锐物可以设置在电子元件的上表面。
在一种可能的设计中,所述尖锐物设于所述散热罩的内壁,所述使用尖锐物刺破所述特制外壳,包括:
将所述导热材料填充包放置于所述电子元件之上;
将所述散热罩盖合于所述电子元件和所述导热材料填充包的外周,当所述散热罩盖合到位后所述尖锐物刺破所述特制外壳。
其中,在将散热罩盖合于导热材料填充包的外部时,同步对特制外壳内的液态导热材料进行释放,无需单独对特制外壳进行破坏操作,进一步减少了制造环节的工序,提高了生产效率。
可选地,尖锐物设置于散热罩内壁的方式:方式一,当散热罩由一体成型的散热模组和围挡构成时,尖锐物可以设置在散热模组的底壁和/或围挡的周壁;方式二,当散热罩由分体式的散热模组和围挡构成时,尖锐物可以设置在散热模组的底壁。
在一种可能的设计中,所述特制外壳的至少部分由热熔性材料构成,所述使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料,包括:
加热熔化所述热熔性材料以使所述特制外壳破损。
可选地,特制外壳的封堵头、封盖板可以由热熔性材料构成,特制外壳整体也可以为热熔性材料。
可选地,可以通过外设的发热件对特制外壳上的热熔性材料进行针对性加热。例如,发热件可以是人工手持的陶瓷加热棒,发热件可以是机械手上设置的电加热丝。
在一种可能的设计中,所述加热熔化所述热熔性材料以使所述特制外壳破损,包括:
外部热源通过所述散热罩向所述特制外壳传热以熔化所述热熔性材料;或者,
所述电子元件上电,通过所述电子元件散发的热量熔化所述热熔性材料。
其中,无需单独对特制外壳进行破坏操作,进一步减少了制造环节的工序,提高了生产效率。
可选地,散热罩上可以开孔并引入电加热丝,电加热丝在容纳空腔内的位置对应特制外壳上具有热熔性材料的位置;也可以在散热罩的外部加设电加热丝。
在一种优选的设计中,通过电子元件自身散发的热量熔化热熔性材料以使特制外壳破损,该方式无需增设加热元件,采用原有零部件即可,成本较低。
在一种可能的设计中,所述提供导热材料填充包,包括:
通过注塑或者吹塑工艺形成具有开口的外壳半成品;
使用注射设备并通过所述开口向所述外壳半成品内注入液态导热材料;
密封所述开口。
其中,导热材料填充包的制造方法,具有工艺简单且便于控制等优点,进一步降低了散热结构的生产成本。
此外,通过对外壳半成品材质的选型,以确定特制外壳的破损方式。例如,当外壳半成品的材质为导热垫时,通过尖锐物刺破特制外壳以释放液态导热材料;当外壳半成品具有部分热熔性材料时,采用加热方式使特制外壳破损以释放液态导热材料。
采用导热垫制成的特制外壳成品,在刺破之前不仅可以行使封装作用,在刺破之后还能够行使导热作用。
可选地,外壳半成品的材质还可以是一些树脂材料,例如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等,采用该树脂材料制成的特制外壳成品,采用尖锐物也可以轻松刺破。由于树脂材料中并不添加导热填料,因此制备成本较低。
可选地,热熔性材料可以为石蜡、明胶或者低熔点的树脂。树脂可采用吹塑成型或者注塑成型。石蜡及明胶可以采用压模压制成型或者注模成型。
可选地,注射设备可以是针筒,但不仅限于此。
可选地,在进行开口密封时,可以选用与外壳半成品相同材质的封堵头对开口进行封堵,也可以选用与外壳半成品相同材质的封盖板对开口进行盖合。
在一种可能的设计中,使用热熔性材料密封所述开口。
可选地,外壳半成品的开口由封堵头、封盖板等部件进行密封,封堵头、封盖板可以由热熔性材料构成。
可选地,可以只在用于密封开口的基材上使用热熔性材料。
在一种可能的设计中,所述外壳半成品包括两个半壳,两个所述半壳相互拼接,连接处通过所述热熔性材料密封。
可选地,两个半壳可以粘接或者套接在一起。
可选地,上述的粘接方式,可通过导热双面胶进行粘接。
可选地,半壳的形状不做限制,可以是长方形、半球形、圆柱等形状。
在一种可能的设计中,所述特制外壳由导热材料构成。
可选地,特制外壳由基材为硅橡胶、填料为纳米氧化铝制成的导热垫所构成。
采用导热垫制成的特制外壳成品,在刺破之前不仅可以行使封装作用,在刺破之后还能够行使导热作用。相比较一些仅行使封装作用的材料,采用导热垫制成的特制外壳,导热效果更佳。
在一种可能的设计中,所述液态导热材料为液态金属。
可选地,金属材料可以为镓基合金、铟基合金或铋基合金。
例如,镓基合金可以为镓铟合金、镓铅合金、镓汞合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。
例如,铟基合金可以为铟铋铜合金或铟铋锡合金。
例如,铋基合金可以为铋锡合金。
上述的液态金属,主要成分有铋、铟、锡、镓等金属,调节不同金属的加入比例得到不同熔点的金属合金,可作为本申请中的液态导热材料。
第二方面,本申请还提供了一种电子元件的散热结构,包括基板以及散热罩。
基板设置有电子元件。散热罩与所述基板连接,并包围在所述电子元件的外部,所述散热罩与所述基板形成容纳所述电子元件的容纳空腔。
其中,所述容纳空腔内具有破损的特制外壳以及液态导热材料。
特制外壳由导热垫或者热熔性材料制成,在未破损前内部密封填充有液态导热材料。由于电子元件在出厂前均需要进行运行测试,在测试阶段便会将特制外壳进行刺破或者热熔破损,使其内部的液态导热材料流入容纳空腔。无论哪种破损方式,破损后的特制外壳会一直保持在容纳空腔内,不会因为使用时间的推移而消失。例如,特制外壳为导热垫时,破损的导热垫以初次刺破时的形态置于容纳空腔内;特制外壳为热熔性材料时,即使由于发热而熔化在液态导热材料内,但是在冷却后,又会重新凝固形成固态的热熔性材料,以残留固体块的形态出现。
本申请中的电子元件的散热结构,在生产时不需要点胶工位对导热材料进行填充,由此简化了填充工序的步骤和设备,降低了散热结构的制造成本,并且提高了生产效率;同时,由于液态导热材料在释放之前都密封在特制外壳内,因此不再需要担心溢流,对于填充工序中基板水平和稳定的工艺控制要求将变低,基于此情况,在对应的生产线上也可以省去监测传感器、控制器等对于工艺控制的软硬件购置费用,进一步降低了制造成本。
在一种可能的设计中,所述散热罩的内壁设置有能使所述特制外壳破损的尖锐物。
在一种可能的设计中,所述散热罩包括散热模组以及沿所述散热模组周向布置的围挡,所述散热模组、所述围挡及所述尖锐物为一体成型的金属罩。
考虑到散热罩的导热效果和屏蔽效果,散热罩为金属罩,比如不锈钢、洋白铜、镁铝合金等。
此外,散热罩为金属罩时,可以通过磁吸式机械臂进行拾取和转移,有利于装配环节的操作。
在一种可能的设计中,所述散热罩包括散热模组及围挡,所述围挡套设于所述电子元件的外周,并被压合于所述散热模组与所述基板之间。
在一种可能的设计中,所述液态导热材料为液态金属。
在一种可能的设计中,所述液态导热材料包括镓基合金、铟基合金或铋基合金。
第三方面,本申请还提供了一种电子设备,包括上述的散热结构。
可选地,电子设备可以为笔记本电脑、台式电脑、平板电脑、游戏主机、手机、电子手表、路由器、机顶盒、电视、调制解调器中的任意一种。
附图说明
图1是现有技术中电子元件散热结构的制造方法的示意图;
图2是图1中(d)的剖面图;
图3是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的流程图;
图4是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图;
图5是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图;
图6是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的示意图;
图7是本申请实施例提供的电子元件散热结构的装配图;
图8是本申请实施例提供的电子元件散热结构的一例的爆炸图;
图9是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图;
图10是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图;
图11是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的示意图;
图12是本申请实施例提供的电子元件散热结构的另一例的爆炸图;
图13是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的流程图;
图14是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的示意图;
图15是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的流程图;
图16是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的示意图;
图17是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的示意图;
图18是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的示意图;
图19是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的示意图;
图20是本申请实施例提供的导热材料填充包的制造方法的另一例的示意图;
图21是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
附图标记:10、导热材料填充包;11、特制外壳;111、外壳半成品;111a、开口;111b、半壳;112、热熔性材料;12、液态导热材料;20、基板;21、电子元件;30、散热罩;31、散热模组;32、围挡;33、尖锐物;40、容纳空腔;51、硅胶圈;52、泡棉;53、液金;54、散热器;60、电子设备;100、散热结构。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“侧”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
还需说明的是,本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
电子元件是电子电路中的基本元素,具有两个或以上的引线或金属接点。电子元件相互连接后可构成一个具有特定功能的电子电路,连接电子元件常见的方式是焊接到基板上。电子元件可以是单独的封装,例如电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管等,或是各种不同复杂度的群组,例如集成电路(Integrated Circuit,IC)。
电子设备是由集成电路、晶体管、电子管等多种电子元件组成的,应用电子技术软件发挥作用的设备,例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、游戏主机、手机、电子手表、路由器、机顶盒、电视、调制解调器等。
电子设备在工作的时候会产生热量,使设备内部温度迅速上升,其直接原因是由于电子元件的功耗所致。任何电子元件均存在不同程度的功耗,其发热强度随功耗的大小变化,若不及时将该热量散发,电子元件会持续升温,最终因过热而失效,进而导致电子设备的功能稳定性下降,甚至功能完全失效。并且,随着电子设备越来越朝着小型化、轻薄化和高性能的方向发展,电子设备中的电子元件集成度也越来越高,伴随着功耗也越来越大,如何迅速且有效地将电子元件产生的热量散发出去,是电子设备在向小型化、轻薄化和高性能方向发展所要解决的关键问题。
目前,电子元件的散热方式是通过与其紧密接触的散热器,以热传导的方式将热量传递到散热器,然后到达散热器的热量再通过如风扇等方式将热量送走并散发至环境中。在电子元件与散热器的接触面上,外表上看来接触良好,实际上直接接触的面积只有一部分,其余部分都是空隙,空隙内的气体的热阻(热阻指的是热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小)较大,导热能力极弱,会严重阻碍电子元件所发出的热量向散热器传导。因此,需要采用导热介质去填充这些空隙,使热量的传导更加顺畅迅速。
现有技术中普遍采用液态的导热介质去填充上述的空隙,例如液金等。由此,在对散热结构进行加工制造时,填充工序中需要增设点胶工位以将液态的导热介质进行填充。
图1是现有技术中电子元件21散热结构的制造方法的示意图。其中,图1中的(a)为电子元件21位于基板20上且未进行加工时的示意图;图1中的(b)为电子元件21上加装硅胶圈51和泡棉52后的示意图;图1中的(c)为点胶液态导热介质后的示意图;
图1中的(d)为在电子元件21表面压合散热器54后的示意图。图2是现有技术中电子元件21散热结构的剖面图,也就是图1中(d)的剖面图。
以填充液金53为例,将液金53填充在电子元件21与散热器54之间的工艺步骤为:第一步,如图1中的(a)和(b)所示,在设置于基板20上的电子元件21表面安装硅胶圈51和泡棉52;第二步,如图1中的(c)所示,通过点胶工位在电子元件21表面以及在硅胶圈51和泡棉52的包围圈内,点胶液金53;第三步,如图1中的(d)和图2所示,在硅胶圈51和泡棉52的上方压合金属散热器54,液金53被密封在硅胶圈51、电子元件21及散热器54所围设的空间内。
其中,在上述的第二步点胶液金53时,具有两种方式:一种是两步式,先在电子元件21侧用硅胶刷刷一层液金53,再用针管注入液金53,液滴延电子元件21表面自然铺开;另一种是直接利用点胶机在指定区域点胶。
在实际生产中发现,上述的液金53的制造方法具有如下问题:一是需要有点胶工位,由此要购置相应的点胶设备,导致散热结构的制造成本较高;二是由于液金53的质量和流动性较大,点胶时如果不能保证基板20水平和稳定,容易出现液金53四处流溢的情况,为了保证点胶过程液金53不流溢,当前只能实现半自动填充,使得现有制造方法不仅对工艺稳定性要求较高,还造成生产效率下降。
综上所述,现有的电子元件21散热结构的制造方法,具有工艺路线复杂,对工艺稳定性要求较高等特点,由此导致电子元件21散热结构的制造过程成本大,生产效率低下。
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种电子元件21散热结构的制造方法、散热结构及电子设备,利用易破损的特制外壳11作为容器,内部填充液态导热材料12后密封形成为导热材料填充包10,在散热罩30组装前将导热材料填充包10放置于容纳空腔40内,在对导热材料填充包10施加外力刺激或者发热刺激后,能够使特制外壳11破损,使内部的液态导热材料12流出以填充电子元件21与散热器54之间的空隙并建立两者的导热通道。本申请中的导热材料填充包10,无需点胶工位对导热材料进行填充,由此降低了散热结构的制造成本,同时提高了生产效率。
本申请实施例提供了一种电子元件21散热结构的制造方法。图3是本申请实施例提供的电子元件21散热结构的制造方法的流程图。如图3所示,该制造方法包括:
步骤101,提供导热材料填充包10。其中,该导热材料填充包10包括易破损的特制外壳11以及封闭于特制外壳11内的液态导热材料12。
步骤102,将导热材料填充包10、具有电子元件21的基板20以及散热罩30组装成一体结构。其中,该一体结构包括基板20与散热罩30围成的容纳空腔40,导热材料填充包10与电子元件21位于容纳空腔40内。
步骤103,使特制外壳11破损以释放液态导热材料12。
本申请实施例提供的电子元件21散热结构的制造方法,利用易破损的特制外壳11作为容器,内部填充液态导热材料12后密封形成为导热材料填充包10,在散热罩30组装前将导热材料填充包10放置于容纳空腔40内,在组装散热罩30时施加外力刺激或者电子元件21工作时的发热刺激,使特制外壳11的结构破损,让内部的液态导热材料12流出,进而填充于电子元件21与散热罩30之间的空隙中,建立两者的导热通道。
相比较现有技术,本申请中的制造方法无需使用点胶工位,由此简化了填充工序的步骤和设备,降低了散热结构的制造成本以及提高了生产效率;同时,由于液态导热材料12在释放之前都密封在特制外壳11内,因此不再需要担心溢流问题,对于填充工序中基板20水平和稳定的工艺控制要求将变低,基于此情况,在对应的生产线上也可以省去监测传感器、控制器等对于工艺控制的软硬件购置费用,进一步降低了制造成本。
需要说明的是,上述的易破损的特制外壳11是指:通过特殊的材质选择和结构设计,使成型后的外壳强度较弱,能够通过加热、戳刺、挤压等外界刺激而使其结构受损,进而使外壳的密封性丧失、内部的液态导热材料12流出。该特制外壳11的结构、材质以及外界刺激方式详见后述的实施例。
可选地,封装有液态导热材料12的导热材料填充包10可以直接通过人工或者机械手拾取以及放置于容纳空腔40,无需使用点胶机将液态导热材料12填充于容纳空腔40。
可选地,在步骤102中,将导热材料填充包10、基板20以及散热罩30三者组装成一体结构的方式有多种:方式一,散热罩30由一体成型的散热模组31和围挡32构成,先将导热材料填充包10放置于电子元件21之上,再将散热罩30整体盖合于电子元件21和导热材料填充包10的外部,围挡32与基板20密封连接;方式二,散热罩30由分体式的散热模组31和围挡32构成,先将导热材料填充包10放置于电子元件21之上以及围挡32套设于电子元件21的外周,再将散热模组31盖合于围挡32的上方。
可选地,在散热罩30与基板20的连接处可进行密封处理,以防止液态导热材料12泄露。
具体地,密封处理的方式为:当散热罩30是一体成型结构时,围挡32与散热罩30的材质为如金属等硬质材料,密封时在围挡32和基板20的连接处涂覆密封胶;当散热罩30是分体结构时,散热模组31与围挡32的材质可以不同,围挡32的材料选用具有弹性的硅胶圈,将散热模组31压合在围挡32之上,由此使散热罩30与基板20的连接处密封。
可选地,将导热材料填充包10的上边沿高于围挡32的高度,散热罩30盖合在于电子元件21和导热材料填充包10的外部,与基板20密封连接后,散热罩30会下压导热材料填充包10使其在水平方向摊开,以占满容纳空腔40,能够挤出容纳空腔40内多余的空气。
图4是本申请实施例提供的电子元件21散热结构的制造方法的另一例的流程图。
如图4所示,在本申请提供的另一种实施例中,该制造方法包括:
步骤201,提供导热材料填充包10。
步骤202,将导热材料填充包10、具有电子元件21的基板20以及散热罩30组装成一体结构。
步骤203,使用尖锐物33刺破特制外壳11以释放液态导热材料12。
如前所述,特制外壳11可通过加热、戳刺、挤压等多种方式进行破损,在本实施例中采用尖锐物33刺破特制外壳11的方式,以释放其内部的液态导热材料12。相比较加热、挤压等破损方式,采用尖锐物33刺破特制外壳11的方式具有工艺控制难度低等优点,具体理由为:在加热或者挤压特制外壳11以使其破损,前提条件是特制外壳11的熔点和强度要满足破损条件,如若特制外壳11的熔点过高、强度过大,就会导致破损失败,进而无法将其内部的液态导热材料12释放出来,因此对于特制外壳11的工艺要求较高,需要准确地控制特制外壳11的熔点和强度。而对于采用尖锐物33刺破的方式,由于采用了较为“暴力”的破损方式,因此对于特制外壳11的强度控制要求并不高,使得其具有生产工艺控制难度低的优点。
可选地,尖锐物33可以不设置在散热结构上,通过外设的尖锐物33对特制外壳11进行刺破操作。
具体地,尖锐物33可以是人工手持的尖锥,在将散热罩30盖合在导热材料填充包10的外部之前,人工手持尖锥刺向导热材料填充包10,使特制外壳11破损以释放液态导热材料12。
或者,尖锐物33可以是机械手夹持的尖锥,在将散热罩30盖合在导热材料填充包10的外部之前,机械手夹持尖锥刺向导热材料填充包10,使特制外壳11破损以释放液态导热材料12。
可选地,尖锐物33可以设置在散热结构上,具体可以设置在容纳空腔40内。具体地,尖锐物33可以设置在电子元件21的上表面,将导热材料填充包10放置在容纳空腔40内之后,此时导热材料填充包10搭接在尖锐物33之上,由于导热材料填充包10的重量小,在其自身重力的作用下并不会被尖锐物33所刺破,之后再将散热罩30盖合在导热材料填充包10的外部,通过盖合散热罩30时对导热材料填充包10施加向下的压力,使尖锐物33刺破特制外壳11以释放液态导热材料12。
图5是本申请实施例提供的电子元件21散热结构的制造方法的另一例的流程图。图6是本申请实施例提供的电子元件21散热结构的制造方法的示意图。其中,图6中的(a)为电子元件21位于基板20上且未进行加工时的示意图;图6中的(b)为电子元件21的表面放置导热材料填充包10后的示意图;图6中的(c)为散热罩30向电子元件21盖合时的示意图;图6中的(d)为散热罩30盖合到位后尖锐物33刺破特制外壳11的示意图。图7是本申请实施例提供的电子元件21散热结构的装配图。图8是图7的爆炸图。
如图5-图8所示,在本申请提供的另一种实施例中,该制造方法包括:
步骤301,提供导热材料填充包10。
步骤302,如图6中的(a)和(b)所示,将导热材料填充包10放置于电子元件21之上。
步骤303,如图6中的(c)和(d)所示,将散热罩30盖合于电子元件21和导热材料填充包10的外周,当散热罩30盖合到位后尖锐物33刺破特制外壳11。其中,尖锐物33设于散热罩30的内壁。
本实施例中,在将散热罩30盖合于导热材料填充包10的外部时,同步对特制外壳11内的液态导热材料12进行释放,无需单独对特制外壳11进行破坏操作,进一步减少了制造环节的工序,提高了生产效率;并且,尖锐物33还起到增大导热效率的作用,尖锐物33可以伸入到液态导热材料12内,使尖锐物33与液态导热材料12充分接触,进而增加了散热罩30与液态导热材料12热交换面积,提高了液态导热材料12向散热罩30导热的效率。
可选地,尖锐物33设置于散热罩30的内壁有两种方式,是基于如前所述的两种散热罩30的结构而设计,具体为:方式一,当散热罩30由一体成型的散热模组31和围挡32构成时,尖锐物33可以设置在散热模组31的底壁和/或围挡32的周壁,当散热罩30向电子元件21盖合时,尖锐物33对特制外壳11进行戳刺,随着散热罩30继续盖合直至到位后,尖锐物33将特制外壳11刺破;方式二,当散热罩30由分体式的散热模组31和围挡32构成时,尖锐物33可以设置在散热模组31的底壁,散热罩30在盖合到位后,尖锐物33将特制外壳11刺破。
图9是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图。
如图9所示,在本申请提供的另一种实施例中,该制造方法包括:
步骤401,提供导热材料填充包10。
步骤402,将导热材料填充包10、具有电子元件21的基板20以及散热罩30组装成一体结构。
步骤403,加热熔化热熔性材料112以使特制外壳11破损。其中,特制外壳11的至少部分由热熔性材料112构成。
在本实施例中采用加热的方式使特制外壳11受损破裂,能够提高散热结构中液态导热材料12的有效填充量,进而实现增加导热效率的目的,具体理由为:由于特制外壳11的至少部分由热熔性材料112构成,因此,可以将该部分热熔性材料112选择为熔点更高的导热材料,比如室温下为固态的相变材料,也就是说,可以通过高熔点的相变材料去封装低熔点液态导热材料12,待热熔之后,散热结构内的所有填充物均具有导热性,进而实现了增加导热效率的目的。
可选地,特制外壳11的封堵头、封盖板可以由热熔性材料112构成,甚至特制外壳11整体均为热熔性材料112,详见后述实施例。
可选地,加热特制外壳11使其破损,可以通过外设的发热件对特制外壳11上的热熔性材料112进行针对性加热,待热熔性材料112熔化后,特制外壳11的密封性被破坏,其内部的液态导热材料12便会释放而流出。
具体地,发热件可以是人工手持的陶瓷加热棒,在将散热罩30盖合在导热材料填充包10的外部之前,人工手持陶瓷加热棒朝向导热材料填充包10,使特制外壳11上的热熔性材料112熔化,破坏特制外壳11的密封性后释放液态导热材料12。
或者,发热件可以是机械手上设置的电加热丝,在将散热罩30盖合在导热材料填充包10的外部之前,机械手带动电加热丝朝向导热材料填充包10,使特制外壳11上的热熔性材料112熔化,破坏特制外壳11的密封性后释放液态导热材料12。
图10是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的流程图。图11是本申请实施例提供的电子元件散热结构的制造方法的另一例的示意图。其中,图11中的(a)为电子元件21位于基板20上且未进行加工时的示意图;图11中的(b)为电子元件21的表面放置导热材料填充包10后的示意图;图11中的(c)为电子元件21的外周套设围挡32后的示意图;图11中的(d)为散热模组31安装到位后的示意图;图11中的(e)为特制外壳11被热熔破坏后的示意图。图12是图7的另一例的爆炸图。
如图10-图12所示,在本申请提供的另一种实施例中,该制造方法包括:
步骤501,提供导热材料填充包10。
步骤502,如图11中的(a)、(b)、(c)及(d)所示,将导热材料填充包10、具有电子元件21的基板20以及散热罩30组装成一体结构。
步骤503,如图11中的(e)所示,外部热源通过散热罩30向特制外壳11传热以熔化热熔性材料112;或者,电子元件21上电,通过电子元件21散发的热量熔化热熔性材料112。
本实施例中,针对如何通过加热方式去破坏特制外壳11,提供了两种方式,这两种方式均可以在盖合散热罩30之后完成热熔性材料112的熔化以及液态导热材料12的释放,无需单独对特制外壳11进行破坏操作,进一步减少了制造环节的工序,提高了生产效率。
可选地,散热罩30上可以开孔并引入电加热丝,电加热丝在容纳空腔40内的位置对应特制外壳11上具有热熔性材料112的位置,并且基板20上可单独为电加热丝加设一组控制电路,使电加热丝被控制通电之后针对热熔性材料112加热。
可选地,也可以在散热罩30的外部加设电加热丝,电加热丝被控制通电之后对散热罩30进行加热,热量通过散热罩30传导至特制外壳11上,使热熔性材料112受热熔化。
在一种优选的实施例中,通过电子元件21自身散发的热量熔化热熔性材料112以使特制外壳11破损,该方式无需增设加热元件,采用原有零部件即可,制造成本较低。
图13是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的流程图。图14是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的示意图。其中,图14中的(a)为外壳半成品111的示意图;图14中的(b)为通过开口111a向外壳半成品111注入液态导热材料12时的示意图;图14中的(c)为注入完成后的示意图;图14中的(d)为密封外壳半成品111的开口111a后的示意图。
如图13、图14所示,在本申请提供的一种实施例中,导热材料填充包10的制造方法包括:
步骤601,如图14中的(a)所示,通过注塑或者吹塑工艺形成具有开口111a的外壳半成品111。
步骤602,如图14中的(b)和(c)所示,使用注射设备并通过开口111a向外壳半成品111内注入液态导热材料12。
步骤603,如图14中的(d)所示,密封开口111a。
本实施例中具体介绍了导热材料填充包10的制造方法,具有工艺简单且便于控制等优点,进一步降低了散热结构的生产成本。
本实施例中通过对外壳半成品111材质的选型,以确定特制外壳11的破损方式。例如,当外壳半成品111的材质为导热垫时,通过尖锐物33刺破特制外壳11以释放液态导热材料12;当外壳半成品111具有部分热熔性材料112时,采用加热方式使特制外壳11破损以释放液态导热材料12。
导热垫具有柔性导热特性,通过在高分子有机基体中添加导热填料而制造。可选地,高分子有机基体可以是硅橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂等;导热填料顾名思义就是添加在上述高分子有机基体中用来增加材料导热系数的填料,可选地,导热填料可以是氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。其中,尤以硅微粉、纳米氧化铝、纳米氮化物作为填料制成的导热垫导热性能最优。
采用导热垫制成的特制外壳11成品,在刺破之前不仅可以行使封装作用,在刺破之后还能够行使导热作用。相比较一些仅行使封装作用的材料,采用导热垫制成的特制外壳11,导热效果更佳。
可选地,外壳半成品111的材质还可以是一些树脂材料,例如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等,采用该树脂材料制成的特制外壳11成品,采用尖锐物33也可以轻松刺破。由于树脂材料中并不添加导热填料,因此制备成本较低。
可选地,热熔性材料112的熔点为50-60℃,材质可以为石蜡、明胶或者低熔点的树脂。树脂可选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA),采用吹塑成型或者注塑成型。石蜡及明胶可以采用压模压制成型或者注模成型。
可选地,注射设备可以是针筒,但不仅限于此。
可选地,在进行开口111a密封时,可以选用与外壳半成品111相同材质的封堵头对开口111a进行封堵,也可以选用与外壳半成品111相同材质的封盖板对开口111a进行盖合。
图15是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的流程图。图16是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的示意图。其中,图16中的(a)为外壳半成品111的示意图;图16中的(b)为注入液态导热材料12后的示意图;图16中的(c)为密封外壳半成品111的开口111a后的示意图。
如图15-图16所示,在本申请提供的另一种实施例中,导热材料填充包10的制造方法包括:
步骤701,如图16中的(a)所示,通过注塑或者吹塑工艺形成具有开口111a的外壳半成品111。
步骤702,如图16中的(b)所示,使用注射设备并通过开口111a向外壳半成品111内注入液态导热材料12。
步骤703,如图16中的(c)所示,使用热熔性材料112密封开口111a。
本实施例中进一步介绍了导热材料填充包10的制造方法,在开口111a处使用热熔性材料112进行密封,具有工艺简单、便于实施的优点。
可选地,外壳半成品111的开口111a由封堵头、封盖板等部件进行密封,封堵头、封盖板可以由热熔性材料112构成。例如,如图16中的(a)所示,上开口111a处的封盖板材质为热熔性材料112构成。
图17是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的示意图。其中,图17中的(a)为封盖底板的示意图;图17中的(b)为环圈状的外壳半成品111与封盖底板连接的示意图;图17中的(c)为注入液态导热材料12后的示意图;图17中的(d)为加装封盖顶板后的示意图。
在本实施例中,可以在外壳半成品111的顶部和底部均开设开口111a,即外壳半成品111呈环圈状结构,该实施例中导热材料填充包10的制造方法的具体步骤为:如图17中的(a)和(b)所示,一是用热熔性材料112制成的封盖底板与外壳半成品111的底部粘接;如图17中的(c)所示,二是形成容纳腔之后注入液态导热材料12;如图17中的(d)所示,三是在外壳半成品111的顶部再通过热熔性材料112制成的封盖顶板进行粘接。
在本实施例中,热熔性材料112制成的封盖底板和封盖顶板,是熔点更高的相变材料,例如常温下呈固态的镓基合金片、铟基合金片或铋基合金片。如此,封盖底板和封盖顶板在熔化之后,也可以作为导热材料进行使用,进一步提高导热效果。
图18是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的示意图。其中,图18中的(a)为外壳半成品111的示意图;图18中的(b)为封堵底部开口111a后的示意图;图18中的(c)和(d)为注入液态导热材料12后的示意图;图18中的(e)为开口111a全部封堵后的示意图。
在本实施例中,可以在外壳半成品111的顶部和底部均开设孔型开口111a,逐个封堵后留下一个用于注入液态导热材料12,注满后封堵形成导热材料填充包10。该实施例中导热材料填充包10的制造方法的具体步骤为:如图18中的(a)和(b)所示,一是对外壳半成品111的所有底部开口111a进行封堵,留下一个位于顶部的开口111a;如图18中的(c)所示,二是向外壳半成品111内部注入液态导热材料12;如图18中的(d)所示,三是封堵顶部的开口111a。其中所有封堵头都为热熔性材料112制成。
本实施例中,外壳半成品111的底部设置开口111a,为了使特制外壳11内的液态导热材料12能够充分流出,以保证液态导热材料12填充在电子元件21与散热罩30之间的空隙中,建立两者的导热通道。
图19是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的示意图。其中,图19中的(a)为半壳111b的示意图;图19中的(b)为注入液态导热材料12后的示意图;图19中的(c)为开口111a边缘安装热熔性材料112的密封圈的示意图;图19中的(d)为进一步注入液态导热材料12的示意图;图19中的(e)为安装另一个半壳111b后的示意图。如图19所示,在一种实施例中,外壳半成品111包括两个半壳111b,两个半壳111b相互拼接,连接处通过热熔性材料112密封。
该实施例中导热材料填充包10的制造方法的具体步骤为:如图19中的(a)和(b)所示,一是在第一半壳111b内注入液态导热材料12;如图19中的(c)所示,二是在第一半壳111b的开口111a处粘贴用热熔性材料112制成的密封圈;如图19中的(d)所示,三是再次注入液态导热材料12使液位提升,为了使液位没过热熔性材料112制成的密封圈,排掉空气;如图19中的(e)所示,四是盖合第二半壳111b并与热熔性材料112制成的密封圈粘接。
可选地,若热熔性材料112制成的密封圈厚度不大,可以省去图19中的(d)所示的步骤。
可选地,上述的粘接方式,可通过导热双面胶进行粘接。
可选地,半壳111b的形状不做限制,可以是长方形、半球形、圆柱等形状。
图20是本申请实施例提供的导热材料填充包10的制造方法的另一例的示意图。其中,图20中的(a)为胶囊型半壳111b的示意图;图20中的(b)为注入液态导热材料12后的示意图;图20中的(c)为安装另一个胶囊型半壳111b后的示意图。如图20所示,在一种实施例中,外壳半成品111包括两个半壳111b,两个半壳111b相互拼接,连接处可以通过粘接、套接。
本实施例的具体步骤为:如图20中的(a)和(b)所示,在胶囊型半壳111b内注入液态导热材料12;如图20中的(c)所示,两个胶囊型半壳111b套接。
可选地,两个胶囊型半壳111b可以均为导热垫材料,二者形成的导热材料填充包10通过尖锐物33刺破。
可选地,两个胶囊型半壳111b可以均为热熔性材料112,二者形成的导热材料填充包10通过热熔破损。
可选地,两个胶囊型半壳111b可以分设为导热垫材料和热熔性材料112,二者形成的导热材料填充包10通过热熔破损。
在一种实施例中,特制外壳11由导热材料构成,优选采用基材为硅橡胶、填料为纳米氧化铝制成的导热垫。
采用导热垫制成的特制外壳11成品,在刺破之前不仅可以行使封装作用,在刺破之后还能够行使导热作用。相比较一些仅行使封装作用的材料,采用导热垫制成的特制外壳11,导热效果更佳。
在一种实施例中,液态导热材料12为液态金属。
考虑到金属材料的热阻小、导热系数较大,本申请实施例选用的液态导热材料12为液态金属。
可选地,金属材料可以为镓基合金、铟基合金或铋基合金。
例如,镓基合金可以为镓铟合金、镓铅合金、镓汞合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。
例如,铟基合金可以为铟铋铜合金或铟铋锡合金。
例如,铋基合金可以为铋锡合金。
上述的液态金属,主要成分有铋、铟、锡、镓等金属,调节不同金属的加入比例得到不同熔点的金属合金,可作为本申请中的液态导热材料12。
本申请中采用的液态金属,其导热性能在传统导热膏的10倍以上,并且具有不易挥发、工作寿命长、物化性能稳定、使用可靠、无毒等优点。
优选地,热熔性材料112优选为熔点更高的金属片。具体地,利用熔点在45℃以上的铟含量较高的高熔点金属片,按照前述实施例的方式,对内部熔点10℃左右的低熔点液态金属进行封装/粘接,金属片底部刷硅油层防止两侧组装完成前固溶。装填完成后,在散热模组31上施加高于金属片熔点的温度,让金属片熔化后和内部液态金属混合,形成熔点在20℃左右的液态金属导热材料。
本申请实施例还提供了一种电子元件21的散热结构。如图6和图17所示,该散热结构包括基板20以及散热罩30。
基板20设置有电子元件21。散热罩30与基板20连接,并包围在电子元件21的外部,散热罩30与基板20形成容纳电子元件21的容纳空腔40。
其中,容纳空腔40内具有破损的特制外壳11以及液态导热材料12。
特制外壳11由导热垫或者热熔性材料112制成,在未破损前内部密封填充有液态导热材料12。由于电子元件21在出厂前均需要进行运行测试,在测试阶段便会将特制外壳11进行刺破或者热熔破损,使其内部的液态导热材料12流入容纳空腔40。无论哪种破损方式,破损后的特制外壳11会一直保持在容纳空腔40内,不会因为使用时间的推移而消失。例如,特制外壳11为导热垫时,破损的导热垫以初次刺破时的形态置于容纳空腔40内;特制外壳11为热熔性材料112时,即使由于发热而熔化在液态导热材料12内,但是在冷却至熔点温度以下后,又会重新凝固形成固态的热熔性材料112,以残留固体块的形态出现。
本申请实施例中的电子元件21的散热结构,在生产时不需要点胶工位对导热材料进行填充,由此简化了填充工序的步骤和设备,降低了散热结构的制造成本,并且提高了生产效率;同时,由于液态导热材料12在释放之前都密封在特制外壳11内,因此不再需要担心溢流,对于填充工序中基板20水平和稳定的工艺控制要求将变低,基于此情况,在对应的生产线上也可以省去监测传感器、控制器等对于工艺控制的软硬件购置费用,进一步降低了制造成本。
本申请对于电子元件21的具体类型不作限定。例如,电子元件21可以是中央处理器(central processing unit,CPU)、图形处理器(graphics processing unit,GPU)、通用闪存存储(universal flash storage,UFS)、系统级封装(System in Package,SiP)元件、封装天线(antenna in package,AiP)、片上系统(system on chip,SOC)元件、双倍数据率(double data rate,DDR)存储器、射频芯片(radio frequency integrated circuit,RFIC)、射频功率放大器(radiofrequency power amplifier,RF PA)、电源管理芯片(powermanagement unit,PMU)、嵌入式多媒体卡(embedded multimedia card,EMMC)等。
本申请对于基板20的具体类型不作限定。例如,基板20可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB)、柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)、双面PCB板、多层PCB板等。
可选地,电子元件21与基板20之间可以通过导线或者触点焊接在一起,也可以通过贴片的方式连接,从而实现电子元件21与基板20的集成。
在一种实施例中,散热罩30的内壁设置有能使特制外壳11破损的尖锐物33。
本实施例中,在将散热罩30盖合于导热材料填充包10的外部时,尖锐物33能够同步对特制外壳11内的液态导热材料12进行释放,无需单独对特制外壳11进行破坏操作,进一步减少了制造环节的工序,提高了生产效率;并且,尖锐物33还起到增大导热效率的作用,尖锐物33可以伸入到液态导热材料12内,使尖锐物33与液态导热材料12充分接触,进而增加了散热罩30与液态导热材料12热交换面积,提高了液态导热材料12向散热罩30导热的效率。
尖锐物33设置于散热罩30的内壁有两种方式,是基于两种散热罩30的结构而设计,具体为:方式一,当散热罩30由一体成型的散热模组31和围挡32构成时,尖锐物33可以设置在散热模组31的底壁和/或围挡32的周壁,当散热罩30向电子元件21盖合时,尖锐物33对特制外壳11进行戳刺,随着散热罩30继续盖合直至到位后,尖锐物33将特制外壳11刺破;方式二,当散热罩30由分体式的散热模组31和围挡32构成时,尖锐物33可以设置在散热模组31的底壁,散热罩30在盖合到位后,尖锐物33将特制外壳11刺破。
在一种实施例中,散热罩30包括散热模组31以及沿散热模组31周向布置的围挡32,散热模组31、围挡32及尖锐物33为一体成型的金属罩。
考虑到散热罩30的导热效果和屏蔽效果,散热罩30为金属罩。可选地,金属罩的材质为不锈钢、洋白铜、镁铝合金等。
此外,散热罩30为金属罩时,可以通过磁吸式机械臂进行拾取和转移,有利于装配环节的操作。
散热罩30除了防止液态导热材料12泄露、具有散热的功能之外,在本实施例中,散热罩30还可以支撑散热模组31的重量,避免散热模组31对基板20上的电子元件21造成破坏,可以起到保护电子元件21的作用。此外,通过散热罩30以及基板20形成封闭的容纳空腔40,电子元件21放置在基板20上,一方面,可以避免电子元件21暴露在空气中,起到保护电子元件21的作用;另一方面,避免填充在容纳空腔40的液态导热材料12外漏或与外界空气或其他物质发生反应,进而影响电子设备的正常工作。
可选地散热模组31具有散热翅片或者散热格栅。
具有散热翅片或者散热格栅的散热模组31,能够增大与空气的热交换面积,提高散热效率。
其中,散热罩30与基板20之间形成的容纳空腔40的大小可以根据基板20的大小进行确定。例如,当需要容纳空腔40较大时,可以设置基板20的尺寸较大。此外,容纳空腔40的大小也可以根据电子元件21的功耗进行确定,当电子元件21的功耗较大时,产生的热量会较多,此时容纳空腔40可以较大,以便容纳更多的液态导热材料12,提高热量传导的速率。当电子元件21的功耗较低时,电子元件21产生的热量会较少,此时容纳空腔40较小也可以达到热量传导的目的,如此,也可以降低液态导热材料12的填充量,进而降低了散热结构的制造成本。
此外,对于电子设备而言,电子元件21可以设置在基板20上。设置了电子元件21的基板20可以设置在电子设备中。基板20的大小可以根据电子设备的大小以及散热性能的要求来确定。
本实施例中,散热模组31上具有散热翅片或者散热格栅,能够增大与空气进行热交换的接触面积。
可选地,在散热模组31外部可以增设风扇,风扇的气流方向正对散热翅片或者散热格栅,通过风冷的方式迅速带走散热模组31上来自电子元件21的热量。
可选地,在散热模组31内部还可以增设水冷机构,以进一步增强散热效果。例如,增设循环水泵,散热模组31为中空结构且开设有进水口和出水口,循环水泵通过管路分别与进水口和出水口连通,向散热模组31内部注入循环冷却水。
具体地,冷却水在管路内封闭循环,散热模组31的热量由冷却水带走,再通过管路将热量散发至环境中;或者,通过管路再外接换热器,散热模组31的热量由冷却水带走流入换热器,由换热器将热量通过空气散失。
可选地,散热模组31可以是金属或者非金属。
具体地,散热模组31可以与电子设备中一些功能元件的金属支架连接,例如,电池或者屏幕的金属支撑部件,可以将热量传导至金属支撑部件上,再由金属支撑部件将热量散发至环境中。
具体地,散热模组31还可以是电子设备的金属中框。
具体地,在一些非金属材料中也可以具备足够大的导热系数,具有较强的导热能力,例如,散热模组31还可以是非金属结构件,具体为石墨烯材料制成的非金属结构件。
可选地,散热罩30的形状为长方体、圆形等,本申请对此并不限定。
在一种实施例中,液态导热材料12为液态金属。
在一种实施例中,液态导热材料12包括镓基合金、铟基合金或铋基合金。
本实施例中,关于液态导热材料12的选择可以与前述制造方法实施例中关于液态导热材料12的选择相同或相似,在此不再赘述。
可选地,为了防止液态导热材料12渗入到与其接触的接触面基材内部,在散热罩30的周壁内表面、顶壁内表面以及电子元件21的上表面,即分别与液态导热材料12的接触处,均涂覆有防渗胶。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括上述的散热结构。图21是本申请实施例提供的电子设备的示意图。如图21所示,该电子设备60为笔记本电脑,壳体内设置散热结构100。
此外,电子设备60还可以为台式电脑、平板电脑、游戏主机、手机、电子手表、路由器、机顶盒、电视、调制解调器中的任意一种。
可选地,在本申请的电子设备60中,除了应用前述的散热结构100之外,还可对散热结构100在电子设备60中的位置关系进行合理布局,以进一步提高电子设备60的散热效果以及提高散热结构100的导热效率。具体布局设计如下:
一、对温度比较敏感的电子元件21最好安置在温度最低的区域,如电子设备60的底部,避免将其安装在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局;
二、散热结构100的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置风扇等器件;
三、避免基板20上热点的集中,尽可能地将具有大功率的电子元件21均匀地分布在基板20上,保持基板20表面温度性能的均匀和一致;
四、将功耗最高和发热最大的电子元件21布置在电子设备60中散热最佳位置附近,如接近风扇出风位置;
五、若电子设备60内没有配置风扇,散热结构100采用自由对流空气冷却的方式,此时,将电子元件21按纵长方式排列,或按横长方式排列;
六、同一块基板20上的电子元件21应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的电子元件21,放在冷却气流的最上游,发热量大或耐热性好的器件(如大规模集成电路)放在冷却气流最下游;
七、在水平方向上,大功率电子元件21尽量靠近基板20边沿布置,以便缩短传热路径,在垂直方向上,大功率电子元件21尽量靠近基板20上方布置,以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种电子元件散热结构的制造方法,其特征在于,包括:
提供导热材料填充包;所述导热材料填充包包括易破损的特制外壳以及封闭于所述特制外壳内的液态导热材料;
将所述导热材料填充包、具有电子元件的基板以及散热罩组装成一体结构;所述一体结构包括所述基板与所述散热罩围成的容纳空腔,所述导热材料填充包与所述电子元件位于所述容纳空腔内;
使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料,包括:
使用尖锐物刺破所述特制外壳。
3.根据权利要求2所述的制造方法,其特征在于,所述尖锐物设于所述散热罩的内壁,所述使用尖锐物刺破所述特制外壳,包括:
将所述导热材料填充包放置于所述电子元件之上;
将所述散热罩盖合于所述电子元件和所述导热材料填充包的外周,当所述散热罩盖合到位后所述尖锐物刺破所述特制外壳。
4.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述特制外壳的至少部分由热熔性材料构成,所述使所述特制外壳破损以释放所述液态导热材料,包括:
加热熔化所述热熔性材料以使所述特制外壳破损。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,所述加热熔化所述热熔性材料以使所述特制外壳破损,包括:
外部热源通过所述散热罩向所述特制外壳传热以熔化所述热熔性材料;或者,
所述电子元件上电,通过所述电子元件散发的热量熔化所述热熔性材料。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述提供导热材料填充包,包括:
通过注塑或者吹塑工艺形成具有开口的外壳半成品;
使用注射设备并通过所述开口向所述外壳半成品内注入液态导热材料;
密封所述开口。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于,使用热熔性材料密封所述开口。
8.根据权利要求7所述的制造方法,其特征在于,所述外壳半成品包括两个半壳,两个所述半壳相互拼接,连接处通过所述热熔性材料密封。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述特制外壳由导热材料构成。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述液态导热材料为液态金属。
11.一种电子元件的散热结构,其特征在于,包括:
基板,设置有电子元件;
散热罩,与所述基板连接,并包围在所述电子元件的外部,所述散热罩与所述基板形成容纳所述电子元件的容纳空腔;
所述容纳空腔内具有破损的特制外壳以及液态导热材料。
12.根据权利要求11所述的散热结构,其特征在于,所述散热罩的内壁设置有能使所述特制外壳破损的尖锐物。
13.根据权利要求12所述的散热结构,其特征在于,所述散热罩包括散热模组以及沿所述散热模组周向布置的围挡,所述散热模组、所述围挡及所述尖锐物为一体成型的金属罩。
14.根据权利要求11所述的散热结构,其特征在于,所述散热罩包括散热模组及围挡,所述围挡套设于所述电子元件的外周,并被压合于所述散热模组与所述基板之间。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的散热结构,其特征在于,所述液态导热材料为液态金属。
16.根据权利要求15所述的散热结构,其特征在于,所述液态导热材料包括镓基合金、铟基合金或铋基合金。
17.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求11-16中任一项所述的散热结构。
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