CN1838405A - 受热片、电子设备以及受热片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及受热片、电子设备以及受热片的制造方法。用于从电子部件接收热量的受热片包括传热部分和绝热部分。作为具有高发热率的电子部件的发热部件与受热片的传热部分接触，而作为具有低发热率和热脆弱性的电子部件的低温部件与受热片的绝热部分接触。在发热部件中产生的热量被传递到处于接触状态的受热片(传热部分)，从而将发热部件冷却。低温部件与绝热部分接触，因此不会通过受热片接收自发热部件中产生的热量。
Description
技术领域
本发明涉及用于从发热体比如电子部件接收热量的受热片、装有受热片的电子设备以及受热片的制造方法。
背景技术
在电子设备比如台式计算机、笔记本计算机以及移动通信设备中，诸如CPU部件、线圈部件和电容器等电子部件被安装在印刷电路板上。近年来，随着电子设备的处理速度、功能和性能的提升，这些电子部件工作过程中的发热也倾向于增加。因此，为了实现电子设备的稳定工作，需要将电子设备产生的热迅速地释放到外部。也就是，需要改善散热性能。
在电子设备上有足够空间可用的情况下，采用直接冷却电子设备的技术。这些技术包括使用散热器(热沉)和冷却扇的气冷方法以及使用流通冷却剂的通道的液冷方法。相反，在电子设备上没有用于这样的冷却部件的空间的情况下，就设置金属的或者碳的传热板，或者设置热管道，从电子部件将热输送到安装散热器(热沉)或者冷却扇的位置。
但是，当在同一基板上安装具有各种不同高度的多个电子部件时，这样的传热板或者热管道的制造和安装就很困难。但是，在这种情况下，有一种方法是已知的：将整个基板用几mm厚的受热片覆盖，受热片由具有较好的热传导性的硅橡胶构成，以便扩散电子部件的热量(例如见日本专利申请公开No.11-26968(1999))。
这种使用由硅橡胶构成的受热片的方法的优点是，与在发热的电子部件上使用金属散热器(热沉)的方法相比，使用较小的空间就能冷却大量的电子部件。但是，同时会产生下述问题。当受热片被加热，温度升高时，具有热脆弱性的电子部件可能从受热片逆向地接收热，从而使得所述电子部件的性能退化。另外，取决于电子部件的类型，安装在印刷电路板上的电子部件具有各种不同的高度。因此，较大的压强作用于高度大的电子部件，因此造成电子部件和印刷电路板之间的接合部分的损坏。为了避免由于高压导致的损坏，使受热片具有挠性是有益的。但是，当改变电子设备的方向时，这种挠性可能导致受热片的位置滑移或者脱落。另一方面，在高度小的电子部件中，压强不足，因此与受热片的接触不足。这导致冷却效率低的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况作出的。本发明的一个目的是提供一种受热片，其中设置了传热部分和绝热部分，以解决上述问题，尤其是保护热脆弱的电子部件。本发明的目的还在于提供设有受热片的电子设备，以及用于制造这种受热片的受热片制造方法。
根据本发明的受热片是用于接收在多个发热体中产生的热量的受热片，其中提供了传热部分和绝热部分。在本发明的受热片中，具有高发热率的发热体与传热部分接触，而具有低发热率并且具有热脆弱性的发热体与绝热部分接触。这样，来自高温的发热体的热量被高速率地通过传热部分传输。另一方面，具有热脆弱性的发热体与绝热部分接触，因此不从受热片接收热量。这避免了热量的不利影响。
根据本发明的电子设备是设有受热片的电子设备，所述受热片用于接收在多个电子部件中产生的热量，其中，所述受热片包括传热部分和绝热部分，所述受热片被布置为：在多个电子部件当中，具有高发热率的第一电子部件与所述受热片传热部分接触，与第一电子部件相比具有较低发热率的第二电子部件与所述绝热部分接触。这样，在本发明的电子设备中，具有高发热率的第一电子部件与所述传热部分接触，而具有较低发热率和热脆弱性的第二电子部件与受热片的绝热部分接触。这样，来自高温的第一电子部件的热量被高速率地通过传热部分传输。另一方面，具有热脆弱性的第二电子部件与绝热部分接触，因此不从受热片接收热量。这避免了热量的不利影响，比如性能的退化。
根据本发明的受热片制造方法是这样一种受热片制造方法：所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：将一个或者多个传热体与一个或者多个绝热体组合起来，从而制造出一个组合体；并使用制造出来的该组合体。在根据本发明的受热片制造方法中，将传热体和绝热体组合起来，从而制造出组合体。然后，将制造出来的组合体例如切片，从而制造出包括传热部分和绝热部分的受热片。这样就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片。
根据本发明的受热片制造方法是这样一种受热片制造方法：所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：在片状传热体或者片状绝热体中形成孔；将片状绝热体或者片状传热体嵌入所述形成的孔中。这样，在本发明的受热片制造方法中，在片状传热体或者片状绝热体中形成孔。然后，将片状绝热体或者片状传热体嵌入形成的孔中，从而制造出包括传热部分和绝热部分的受热片。这样就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片。
根据本发明的受热片制造方法是这样一种受热片制造方法：所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：制造用于受热片的模腔；在所制造的模腔中放置具有一个或者多个孔的片状传热体或者片状绝热体；以及，在所述孔中形成片状绝热体或者片状传热体。在根据本发明的受热片的制造方法中，制造用于受热片的模腔。然后，将具有孔的片状传热体或者片状绝热体放置到所制造的模腔中。然后在孔中形成片状绝热体或者片状传热体，从而制造出包括传热部分和绝热部分的受热片。这样就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片。
结合附图阅读下面的详细说明可以更加明了本发明的上述以及其它目的和特点。
附图说明
图1的透视图图示了根据本发明的受热片；
图2A和2B是图示受热片的传热部分和绝热部分的结构的剖视图；
图3是图示本发明的电子设备的结构的剖视图；
图4A和4B是根据第一实施例的受热片制造方法的工艺的示意图；
图5A到5D是根据第二实施例的受热片制造方法的工艺的示意图；
图6A和6G是根据第三实施例的受热片制造方法的工艺的示意图；
图7是传热部分的一个例子的剖视图；
图8是在使用各种受热片的电子部件中温度的测量值的图表。
具体实施方式
下面结合图示实施例的附图详细描述本发明。应当注意，本发明不限于下述的实施例。
图1是根据本发明的受热片的透视图。受热片1包括：具有传热性能的传热部分11以及具有绝热性能的绝热部分12。图2A是传热部分11的结构的剖视图。图2B是绝热部分12的结构的剖视图。
在传热部分11中，由铜线或者类似材料构成的多个金属线11b被垂直安装在由硅橡胶等构成的基质11a内，同时上下表面都覆盖有薄的电绝缘层11c。由于金属线11b被定向在热传递的方向上，可以在传热部分11中获得高的热释放效率。
在绝热部分12中，在硅橡胶等构成的基质12a中，作为填料分布有作为中空玻璃体的玻璃泡12b。取代用在这个例子中的玻璃泡12b，也可以使用中空纤维体(纤维泡)、中空树脂体(树脂泡)、多孔陶瓷等，作为填料分布在基质12a中，从而构成绝热部分12。
图3是根据本发明的电子设备的结构的剖视图，其中使用受热片1，该受热片1包括如图1所示的传热部分11和绝热部分12。该电子设备具有金属外壳2。在外壳2的下部中设置有印刷电路板3。作为发热体的多个电子部件4、5、6、7被安装在所述印刷电路板3上。电子部件4、5、6具有高发热率(后面在某些情况下称为发热部件4、5、6)。电子部件7具有低发热率和热脆弱性(下面在某些情况下称为低温部件7)。
在外壳2的左右部分之间桥接有铝或类似材料构成的核心部件8。受热片1被设置为与核心部件8的下侧紧紧接触。发热部件4、5、6与受热片1的传热部分11接触。低温部件7与受热片1的绝热部分12接触。受热片1具有高度的挠性，因此能够与电子部件紧密接触。传热部分11和绝热部分12的厚度是根据对应的电子部件的高度设置的。包含金属线11b的传热部分11与电子部件接触。但是，电绝缘层11c形成在每一个传热部分11的表面上，因此保持了传热部分11和电子部件之间的电绝缘。
通过弯曲核心部件8而制造的弯曲部分8a进入与面积小的发热部件6接触的传热部分11的内部。该弯曲部分8a的提供是为了防止受热片1的位置滑移。在没有设置电子部件的每一个区域，绝热部分12的定位都与印刷电路板3接触。
在发热部件4、5和6中产生的热被传递到处于接触状态的受热片1(传热部分11)。然后，热流被导向核心部件8和外壳2，从而使发热部件4、5、6冷却。此时，受热片1的基质11a(传热部分11)由具有高度的挠性的硅橡胶构成。这实现了发热部件4、5、6和受热片1(传热部分11)的紧密的和大面积的接触，从而实现了高度的热释放性能。
低温部件7与受热片1的绝热部分12接触，从而难以通过受热片1接收在发热部件4、5、6中产生的热，并且还受到保护不受周围的辐射热的影响。这样，低温部件7不受热的影响，并且不会产生热损坏。
或者，也可以采用另一种技术：受热片只覆盖具有高发热率的电子部件(发热部件)，受热片不覆盖具有低发热率和热脆弱性的电子部件(低温部件)。但是，在这种技术中，在核心部件和低温部件之间会出现间隙。这样，当电子设备倾斜或者有类似情况时，就会出现诸如受热片位置滑移或者受热片变形等问题。相反，在本发明中，所有电子部件都由单一的受热片1覆盖。这样，即使电子部件倾斜，也可以避免上述问题。
下面描述根据本发明的制造具有传热部分和绝热部分的受热片的三种方法。
(第一实施例)
图4A和4B图示了根据第一实施例制造受热片的方法的工艺。将在由硅橡胶组成的基质31a中埋置金属线31b而形成的传热块与在由硅橡胶组成的基质32a中分散用于绝热的填料(未图示)而形成的绝热块组合起来，从而制造出由一个或者多个传热体21和一个或者多个绝热体22的组合构成的组合体23(图4A)。或者，将多个传热片和多个绝热片层叠起来，从而制造出由传热体21和绝热体22构成的组合体23。
然后，在图4A中的虚线所指的位置将所述组合体23切片，获得整体地具有传热部分11和绝热部分12的受热片1(图4B)。根据该方法，容易制造具有传热部分和绝热部分的受热片。
(第二实施例)
图5A到5D图示了根据第二实施例的制造受热片的方法中的工艺。制造传热片24，其中，金属线31b被埋置在由硅橡胶组成的基质31a中(图5A)。然后，通过在传热片24上的预定位置冲孔而形成一个或者多个孔25(图5B)。
然后，将绝热件26嵌入每一个孔25。在绝热件中，用于绝热的填料(未图示)被分布在由硅橡胶组成的基质32a中。这样，就获得了一体地具有传热部分11和绝热部分12的受热片1(图5C和5D)。根据该方法，容易制造具有传热部分和绝热部分的受热片。
在这里所描述的例子中，是将绝热件嵌入传热片中的孔中。但是，相反，也可以将传热件嵌入绝热片中的孔中，从而制造出受热片。
(第三实施例)
图6A到6G图示了根据第三实施例的受热片制造方法中的工艺。依据要制造的受热片的形状，制造具有相应形状的模腔27(图6A)。然后，将绝热片28置入该模腔27中(图6B和6C)。在该绝热片28中，在由硅橡胶组成的基质32a中分布有用于绝热的填料(未图示)，并且形成有一个或者多个孔25。
然后，将具有多个金属线31b的部件29置入该模腔27中，使得金属线31b进入模腔27中所放置的绝热片28中的孔25中(图6D和6E)。然后，将液体硅树脂30注入模腔27中，然后固化(图6F和6G)。之后，将所得的产品从模腔27中移出，从而获得一体地具有传热部分和绝热部分的受热片。
根据该方法，容易制造具有传热部分和绝热部分的受热片。另外，模腔的使用使得受热片的形状具有良好的再现性。
在这里所述的例子中，是首先将绝热片置入模腔中，然后形成传热部分。但是，相反，也可以首先将传热片置入模腔中，然后可以通过注入和固化液体硅树脂而形成绝热部分。
本发明的受热片1的传热部分11和/或绝热部分12可以被构建为单层的形式，或者也可以是多层的叠层的形式。图7的剖面图图示了被构建为多个传热层的叠层的形式的传热部分11的一个例子。在图7的例子中，调节每一个传热层41中金属线11b的布置图案，使得热流的方向(图7中的箭头标记)得到控制。
为了检查本发明的受热片的效果，进行了试验。下面描述试验的结果。制造了一种模拟产品(外部尺寸为125mm长×56mm宽×15mm厚)，其具有高发热率的电子部件(发热部件)和具有低发热率并且具有热脆弱性的电子部件(低温部件)。使用该模拟产品，在包括本发明的情况的四种条件下执行热释放过程，测量发热部件和低温部件的温度，同时检查受热片有无位置滑移。
试验的环境条件为23摄氏度室温和45％的相对湿度。在温度测量方面，将该模拟产品无扰动地放置约20分钟，以使温度达到平衡。受热片有无位置滑移的检查是在将模拟产品倾斜90度的情况下进行的。四种条件(本发明的情况，受控制的情况，现有技术的情况，以及比较例)下的试验结果示于图8。
在本发明的例子中，采用的受热片(尺寸为90mm长×40mm宽×3mm厚)是将上述第一实施例和第二实施例的方法结合起来制造的。具体地，所采用的本发明的受热片的制造过程如下。将由树脂(JapanFillite Co.，Ltd.提供)组成的中空球以30％(体积)的比例作为填料混合到由硅橡胶(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.提供)组成的基质中，形成绝热体。将该绝热体使用切片机切片为绝热片。然后，在制造出的绝热片上的预定区域形成孔。然后，将铜线(1mm直径)以30％(体积)的比例作为金属线混合到由硅橡胶(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.提供)组成的基质中，形成传热件。将传热件嵌入所述孔中。
在受控制的例子中，完全不使用受热片。在现有技术的例子中，将整体上具有均匀的组成的传热片所组成的受热片(一层硅树脂加上氧化铝)粘附到整个面积上。在比较例中，只在发热部件上安装等效于现有技术的例子的受热片，而在低温部件上不安装受热片。
在受控制的例子中，由于没有使用受热片，发热部件达到的温度极高，达到92摄氏度。也就是，没有实现冷却处理。在现有技术的例子中，实现了发热部件的冷却但是，具有热脆弱性的低温部件的温度达到了40摄氏度。这样，就会担心对低温部件的不利热影响。在比较例中，低温部件中的温度上升得到抑制。但是，当模拟产品被倾斜90度时，在受热片中发生了位置滑移。
与上述受控制的例子、现有技术的例子和比较例不同，在本发明的例子中，在发热部件中实现了适当的冷却处理。另外，抑制了低温部件中的温度上升，同时，在受热片中也不会发生位置滑移。
从这里所述的试验结果看到，当将本发明的受热片应用于包括多个具有各种不同的热特性的电子部件的电子设备时，可以实现有效的冷却处理，同时不会导致电子部件的性能退化。另外，当根据在接触状态下电子部件的高度调整受热片的传热部分和绝热部分的厚度时，即使对于包括高度各不相同的多个电子部件的电子设备来说，也能实现有效的冷却处理。
如上所述，根据本发明的受热片包括传热部分和绝热部分。因此，来自高温的发热体的热量通过传热部分高速率传输。另一方面，具有热脆弱性的发热体与绝热部分接触，因此不从受热片接收热量。这就抑制了热量的不利影响。
在根据本发明的电子设备中，这样布置受热片，使得在多个电子部件中，具有高发热率的电子部件与受热片的传热部分接触，具有低发热率的电子部件与受热片的绝热部分接触。这样，来自高温的电子部件的热量通过传热部分高速率地传输。另一方面，具有热脆弱性的电子部件与绝热部分接触，因此不会从受热片接收热量。这就抑制了由于热量而造成的不利影响比如性能退化。
在根据本发明的受热片制造方法中，将一个或者多个传热体与一个或者多个绝热体组合起来，从而制造出组合体。然后例如将制造出来的组合体切片。这样，就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片。
在根据本发明的受热片制造方法中，在片状传热体或者片状绝热体中形成孔，然后在形成的孔中嵌入片状绝热体或者片状传热体。这样，就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片。
在根据本发明的受热片制造方法中，制造用于受热片的模腔。然后，将具有一个或多个孔的片状传热体或者片状绝热体置入所制造的模腔中。然后，在所述孔中形成片状绝热体或者片状传热体。这样，就容易制造包括传热部分和绝热部分的受热片，并具有良好的再现性。
Claims (11)
1.一种受热片，用于接收在多个发热体中产生的热量，其包括：
传热部分；和
绝热部分。
2.如权利要求1所述的受热片，其中，所述绝热部分具有这样的结构：中空体被分布在由硅橡胶组成的基质中。
3.如权利要求1所述的受热片，其中，所述传热部分具有这样的结构：金属线被埋置在由硅橡胶组成的基质中。
4.如权利要求3所述的受热片，其中，所述绝热部分具有这样的结构：中空体被分布在由硅橡胶组成的基质中。
5.一种设有受热片的电子设备，所述受热片用于接收在多个电子部件中产生的热量，其中，
所述受热片包括传热部分和绝热部分，所述受热片被布置为：在多个所述电子部件当中，具有高发热率的第一电子部件与所述传热部分接触，与第一电子部件相比具有较低发热率的第二电子部件与所述绝热部分接触。
6.如权利要求5所述的电子设备，其中，所述传热部分具有这样的结构：金属线被埋置在由硅橡胶组成的基质中，同时所述金属线被定向在热流的方向上。
7.如权利要求5所述的电子设备，其中，基于分别与所述传热部分和绝热部分接触的具有高发热率的所述第一电子部件以及具有低发热率的所述第二电子部件的高度，设置所述传热部分和所述绝热部分的厚度。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述传热部分具有这样的结构：金属线被埋置在由硅橡胶组成的基质中，同时所述金属线被定向在热流的方向上。
9.一种受热片制造方法，所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：
将一个或者多个传热体与一个或者多个绝热体组合起来，从而制造出一个组合体；以及，
从制造出来的该组合体制造受热片。
10.一种受热片制造方法，所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：
在片状传热体或者片状绝热体中形成孔；以及，
将片状绝热体或者片状传热体嵌入所形成的孔中。
11.一种受热片制造方法，所述受热片有传热部分和绝热部分，该方法包括：
制造用于所述受热片的模腔；
在所制造的模腔中放置具有一个或者多个孔的片状传热体或者片状绝热体；以及，
在所述孔中形成片状绝热体或者片状传热体。
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