电子元件组装方法和结构、散热方法和结构技术

电子元件组装结构和散热结构，本发明专利技术涉及电子元件组装的采用真空组装新方法和结构，真空的获得通过抽取除气部件的变形和脱离，解决了真空获得复杂性的问题；采用新的真空获得方法在散热元件与发热元件之间直接接触时，低成本地实现散热结构的气密接触。本地实现散热结构的气密接触。本地实现散热结构的气密接触。

【技术实现步骤摘要】
电子元件组装方法和结构、散热方法和结构


[0001]本专利技术涉及电子
，电子元件组装的方法和结构、散热方法和元件散热结构、采用上述方法和结构的元件、组装方法和散热装置；本专利技术尤其适用于散热领域。

技术介绍

[0002]现代技术的发展推动了电子技术的飞跃进步，尤其是IC半导体和MEMS技术进步推动了集成电路、芯片、片上系统、系统芯片、合封芯片、应用处理器、人工智能芯片、显示屏、显卡、存储器、射频放大器、LED、功率器件、服务器、功放模块、电源管理和其它电子元件技术的不断进步。电子技术进步的结果就是元件和装置的超薄/小型化、轻量化、高频、高功率和高密度化。GaN半桥电路在10MHz工作频率和400V工作电压时，其每平方厘米发热功率可以达到6400W。单个图形处理器每平方厘米发热功率可以达到40W，单个中央处理器每平方厘米发热功率可以达到30W。将来高功率器件及芯片的每平方厘米发热功率或可以达到500W甚至是1000W。可半导体的耐受温度通常是90度，特殊的是105度，回流焊温度是260度，有统计研究表明，电子产品功能故障或劣化50％与温度升高有关；发热元件大多是电子元件，电子产品的热量管理成为一个具有挑战性的问题。
[0003]发热元件大多是电子元件，尤其是小型设备终端；散热结构既可以是多层结构，也可以是单层结构；散热元件既可以是多个散热元件，也可以是一个散热元件具有多个不同形状尺寸的散热表面，不同形状尺寸的散热表面可以对应不同的发热表面。电子产品的热管理过程包括传热、均热和散热。传热过程不仅与材料的性质和结构有关，还与传热材料与发热元件的接触形式有关。现有电子产品传热过程中与发热元件的接触形式主要有两种：直接接触和间接接触；通常的接触形式是间接接触。有研究表明：接触界面的热阻约占总热阻的50％；间接接触就是散热元件表面与发热元件表面通过热界面材料接触，热界面材料常见的包括垫片、凝胶、胶粘剂和相变材料；界面材料还可以分为金属和非金属。界面导热性能不仅与材料传热能力有关，还与界面厚度有关；有机形式中的热界面材料的导热系数大多不超过10W/m.k的水平；液态金属的导热系数可以达到80W/m.k，液态金属表面张力大且具有粘性，液态金属具有导电性和屏蔽性，液态金属的厚度、温度、结构、合金、种类、基体表面性质都是影响液态金属流动性的因素；如果不特别说明，本专利所述界面材料至少包括纯界面材料、界面材料的复合和化合；比如液态金属包括纯液态金属、液态金属合金和液态金属复合物。采用高分辨率手段观察热接触表面，热接触表面微观呈现的是微米级及以下的凹凸表面，现有技术大多采用粗糙度来表征表面的凹凸程度，平面度(平整度)或轮廓度也可以表征表面程度，晶片的平整度一般在1
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20微米，但是粗糙度表征的是几何形状，而热传导是空间或平面接触问题，可以说粗糙度只是间接地表征了热传导；两个表面直接接触后并非百分之一百的表面接触，有资料表明，即使存在压力的情况时直接表面接触的接触面积大多在2％以内；决定散热材料与发热元件接触表面的配合形态由接触面的加工精度和界面材料形态决定；非接触空间内充满了空气，空气是热的不良导体，而且非接触空间内的形状是参差不齐、形状多样；增加接触面的面积可以提高接触面的导热性能。由于流体
通过密封空间上接触状态可以通过流体压力变化和流动泄漏数量表征，所以接触面间的配合接触程度既可以通过测量表面加工精度表征，比如通过尺寸公差、轮廓度、平面度或粗糙度的大小来表示，也可以借用密封概念来表征两个表面直接接触后的配合程度对于散热影响的程度；气密或液密接触配合的实现程度可以通过测量气体或液体的密封压力变化，也可以是气体或液体的密封泄漏量大小来表征接触面的接触配合程度；特别是较少采用的真空压力组装固定和传热都可以直接通过测量真空压力大小来表征接触配合程度；现有技术与超微界面接触面配合程度两者之间不同传热效率区分还可以通过直接测量传热效率区别。直接接触密封一般是固
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固接触密封，多用于航空航天或深海潜航等极端条件环境中。按接触面的加工精度排序，气密性接触的加工精度最高，液密接触的表面加工精度不高于气密接触；接触面常态配合时，接触面加工精度或配合精度没有提高，接触面直接接触时的传热系数也不会得到提高；接触表面可以是平面，也可以是曲面；精密接触还可以通过研磨方式得到，或是通过置于真空环境中得到，还可以通过液体排气的方式得到；根据散热元件与发热元件接触表面的配合情况可以有三种形态：表面加工精度配合可达到气密性接触、表面加工精度配合可达到液密性接触和现有技术的低加工精度配合的常态；导热材料与发热元件接触表面的三种形态中传热系数的大小排序，气密性接触最大，常态最小。低粗糙度可以通过精细加工得到，比如研磨、珩磨、镜面加工、超精磨、抛光、电解加工、蚀刻、激光加工等；粗糙度的测量经常采用比较法、触针法、光切法、干涉法和激光测量；在多种粗糙度的表达方法中Rz是比较直接的方式；但现有达到高加工精度表面技术不是设备技术要求高，就是过程繁琐，或者成本高。散热元件与发热元件接触表面的配合大多同时还需要提供固定保持功能，接触面包括密封结构，密封结构可以是聚合物，可以是涂层，可以是密封胶，可以是弹性体，还可以是焊接结构、卡扣结构、螺纹结构等；接触面至少有部分固定结构，固定结构形状可以是各种形状的点，可以是各种形状的边，也可以是各种形状的面；可以是一维、二维或是三维；围绕接触面的侧面至少有部分气密性密封效果。固定保持多通过粘接、焊接、螺纹和卡扣连接；特别的较少采用的是真空压力固定；直接接触密封通常都是大压力的密封，而电子领域元件的许用压力一般较小。在散热领域还没有表征两个表面直接接触后的影响散热程度的物理量；总之接触表面的真空获得不是结构复杂就是难度较大，简便的真空获得是迫切需要的；高导热材料的导热系数一般都在150W/m.k以上；解决接触面传热效率低下是解决热量管理问题的一个有效途径；若能同时在界面散热方法和散热结构上解决现有存在的问题，可以达到事半功倍的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种真空组装的方法和采用该方法的结构；一种散热结构形成方法和采用该方法的结构，一种电子系统或终端。
[0005]一种电子元件组装方法，其特征是在由可变封闭部和部件围成的空间内，中空件可通过可变封闭部连接封闭空间和真空发生部，真空发生部通过中空部件使封闭空间内产生真空，在可变封闭部最终固定前，中空件变形隔绝通路；可变封闭部为中空的连续形状。
[0006]优选的中空件变形为压力变形、热致变形、电致变形、磁致变形或者其任意组合，至少其中一种；压力包括组装固定压力和真空压力；热致变形包括形状记忆结构、低熔点结构和低软化点结构，形状记忆包括记忆合金、记忆化合物和记忆聚合物，低熔点包括有机低
熔点材料、无机低熔点材料和低熔点金属。
[0007]一种电子元件组装方法，其特征是在由可变封闭部和部件围成的空间内，中空件可通过可变封闭部连接封闭空间和真空发生部，真空发生部通过中空部件使封闭空间内产生真空，在可变封闭部最终固定前，中空件脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子元件组装方法，其特征是在由可变封闭部和部件围成的封闭空间，中空件可通过可变封闭部连接封闭空间和真空发生部，真空发生部通过中空部件使封闭空间内产生真空，在可变封闭部最终固定前，中空件变形隔绝通路。2.根据权利要求1所述的电子元件组装方法，其特征是中空件变形为压力变形、热致变形、电致变形、磁致变形或者其任意组合，至少其中一种。3.一种电子元件组装方法，其特征是在由可变封闭部和部件围成的封闭空间，中空件可通过可变封闭部连接封闭空间和真空发生部，真空发生部通过中空部件使封闭空间内产生真空，在可变封闭部最终固定前，中空件脱离可变封闭部或封闭空间。4.根据权利要求1
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3任一所述的电子元件组装方法，其特征是可变封闭部为胶粘剂、弹性体、微胶囊、凝胶或者其任意组合，至少其中一种。5.根据权利要求1
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3任一所述的电子元件组装方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊新，
申请(专利权)人：杨俊新，
类型：发明
国别省市：