用于电子设备的散热器制造技术

本发明专利技术公开了散热器，该散热器包括基座和从所述基座的一个表面突出的多个鳍片，其中所述基座和所述鳍片独立地由一个或多个的各向异性导热膜组成。所述各向异性导热膜是电绝缘的，具有低Dk和Df值。本发明专利技术还公开了用于制造所述散热器的方法和用于移除具有至少一个发热组件的电子设备的热能的方法。热组件的电子设备的热能的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于电子设备的散热器


[0001]本专利技术涉及一种用于移除电子设备热能的散热器(heat sink)，其由各向异性导热膜组成。

技术介绍

[0002]散热器通常用来增加发热设备的对流表面积以改善散热性。常规散热器通常由高导热率金属(尤其是铝和铜)制成。这些金属散热器能有效地散热，但是仍然具有限制其使用范围的缺点。一个固有的问题是金属散热器的导电性，使其不适用于具有高压或裸露电路(exposed circuit)的电子设备。此外，金属散热器可能会影响电磁信号和/或能量的传输，从而影响一些通信设备的运行。再者，电子设备轻量化的趋势也限制了金属散热器的应用。
[0003]导热聚合物复合材料由于其成本低、重量轻、可模压、具有柔韧性、耐腐蚀性、化学稳定性和电绝缘性，因此是取代散热器中的金属材料的良好替代品。例如，S.Ito等人在JP2014/093427中公开了一种由热塑性树脂组合物制成的模制散热器，该热塑性树脂组合物含有(A)热塑性树脂、(B)导热率为5W/m
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K或更高的填料和(C)松香。如JP2014/093427的表1所示，聚酰胺树脂(PA6)中的石墨含量必须从33重量％(实施例5)增加至57重量％(实施例8)才能获得导热率从5W/m
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K升至28W/m
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K的复合材料。
[0004]T.C.Tankala等人在US2012/0307501 A1中公开了一种塑料散热系统，该塑料散热系统由35-80体积％的热塑性聚合物以及具有高或低导热率和电阻率的填料所组成，所述填料包括ZnS、CaO、MgO、ZnO、TiO2；AlN、BN、MgSiN2、SiC、陶瓷涂覆的石墨；石墨、膨胀石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和石墨化炭黑的组合。
[0005]然而，市售可得的导热聚合物通常仅具有约5W/m
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K的导热率。导热率高于5W/m
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K的聚合物复合材料则可能具有至少30重量％的高导热填料含量，这通常会损害所述聚合物复合材料的优势，例如，所述聚合物复合材料会具有更高的密度、变劣的机械性能、以及增加在可模压性和可加工性方面的难度。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种用于电子设备的散热器，该散热器包括基座(base)和从所述基座的一个表面突出的多个鳍片(fins)，其中
[0007]所述基座具有5mm至300mm的长度L1、5mm至300mm的宽度W1、以及0.03mm至200mm的厚度H1；
[0008]每个鳍片具有小于2.0mm的厚度L2、宽度W2、以及至少3mm的突出高度H2，其中所述宽度W2为W1的0.5～2.0倍；
[0009]鳍片的平均数目为0.5～10个，以每10mm的所述基座长度计；
[0010]所述基座由一个或多个的第一聚合物膜组成；
[0011]每个鳍片由一个或多个的第二聚合物膜组成；并且
[0012]所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜为各向异性导热膜，其各自独立地具有大于10
15
Ω
·
cm的体积电阻率；在一个方向上比在其正交方向上较高的面内导热率(in-plane thermal conductivity)，其中所述较高导热率为10至100W/m
·
K；介电常数(Dk)在30GHz为4或更小；以及耗散因数(Df)在30GHz为0.001或更小；
[0013]前提条件是所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜不含导热率为5W/m
·
K或更高的填料。
[0014]在本专利技术散热器的一个实施方案中，所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地具有至少75％的结晶度。
[0015]在本专利技术散热器的另一实施方案中，所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地由平均分子量为至少100万克/摩尔的聚合物组成。
[0016]在本专利技术散热器的又另一实施方案中，所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地由选自以下的聚合物组成：聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚(对亚苯基苯并双噁唑)(PBO)、聚对苯二酚-二咪唑并吡啶(PIPD)和聚(亚苯基苯并双噻唑)(PBZT)。
[0017]在本专利技术散热器的仍另一实施方案中，所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜是相同的。
[0018]在本专利技术散热器的一个实施方案中，所述鳍片和所述基座是分开的部件，并且通过激光焊接、胶合、插入、缝合或它们的组合而组成。
[0019]在本专利技术散热器的另一实施方案中，所述基座的表面是平的；是不平的而且具有多个狭槽或狭缝，其中每个狭槽具有与鳍片的连接部分匹配的形状；或是3D形状的。
[0020]在本专利技术散热器的又另一实施方案中，每个鳍片的一部分与所述基座连接；并且是平的、楔形的、弯曲的、带有法兰的或与所述3D形状的基座相匹配的形状。
[0021]在本专利技术散热器的仍另一实施方案中，每个鳍片是矩形、正方形、圆形、椭圆形或不规则形状的片材。
[0022]在本专利技术散热器的又一实施方案中，每个鳍片是由多个具有三角形、正方形、矩形、圆形或六边形的横截面形状的小室(cell)组成的薄板。
[0023]在本专利技术散热器的一个实施方案中，所述鳍片互连成具有多个空气通道的板块；每个空气通道具有三角形、正方形、矩形、圆形、椭圆形或六边形的横截面形状。
[0024]在本专利技术散热器的另一实施方案中，所述基座是将多个所述第一聚合物膜通过层合、热成型、缝合或它们的组合而形成；并任选地在相邻的聚合物膜之间施用粘合剂。
[0025]在本专利技术散热器的又另一实施方案中，所述第一聚合物膜在相邻的聚合物膜之间相对于各自的较高导热方向以0
°
至90
°
的层叠角(alignment angle)θ1堆叠。
[0026]在本专利技术散热器的又一实施方案中，每个鳍片是将多个所述第二聚合物膜通过层合、热成型、缝合或它们的组合而形成；并任选地在相邻的聚合物膜之间施用粘合剂。
[0027]在本专利技术散热器的一个实施方案中，所述第二聚合物膜在相邻的聚合物膜之间相对于各自的较高导热方向以0
°
至90
°
的层叠角θ2堆叠。
[0028]本专利技术还提供了用于制造本专利技术散热器的方法、用于移除电子设备热能的方法以及包括本专利技术散热器的电子设备。
附图说明
[0029]图1是示出了本专利技术的一个实施方案的透视图，其中基座的表面为平的。
[0030]图2是示出了本专利技术的一些实施方案的横截面图，其中基座是平的(A-B)，或者具有预先切割的狭槽(C-D)或狭缝(E-F)；或者基座和鳍片是由一片经折叠的TC膜或由包含多层TC膜的组合物制成(G-H)。
[0031]图3是示出了本专利技术的三种实施方案的透视图，其中鳍片为不规则形状的薄片(A)或由多个六边形小室制成的薄板(B)，或鳍片互连以形成由多个六边形空气通道组成的板块(C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于电子设备的散热器，所述散热器包括基座和从所述基座的一个表面突出的多个鳍片，其中所述基座具有5mm至300mm的长度L1、5mm至300mm的宽度W1、以及0.03mm至200mm的厚度H1；每个鳍片具有2.0mm或更小的厚度L2、宽度W2、以及至少3mm的突出高度H2，其中所述宽度W2为W1的0.5～2.0倍；鳍片的平均数目为0.5～10个，以每10mm的所述基座长度计；所述基座由一个或多个的第一聚合物膜组成；每个鳍片由一个或多个的第二聚合物膜组成；并且所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜为各向异性导热膜，其各自独立地具有大于10
15
Ω
·
cm的体积电阻率；在一个方向上比在其正交方向上较高的面内导热率，并且所述较高导热率为10至100W/m
·
K；介电常数在30GHz为4或更小；以及耗散因数在30GHz为0.001或更小；前提条件是所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜不含导热率为5W/m
·
K或更高的填料。2.根据权利要求1所述的散热器，其中所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地具有至少75％的结晶度。3.根据权利要求1所述的散热器，其中所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地由平均分子量为至少100万克/摩尔的聚合物组成。4.根据权利要求1所述的散热器，其中所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜各自独立地由选自以下的聚合物组成：聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(对亚苯基苯并双噁唑)、聚对苯二酚-二咪唑并吡啶和聚(亚苯基苯并双噻唑)。5.根据权利要求1所述的散热器，其中所述第一聚合物膜和所述第二聚合物膜是相同的。6.根据权利要求1所述的散热器，其中所述鳍片和所述基座是分开的部件，并且通过激光焊接、胶合、插入、缝合或它们的组合而组成。7.根据权利要求1所述的散热器，其中所述基座的表面是平的；是不平的而且具有多个狭槽或狭缝，其中每个狭槽具有与所述鳍片的连接部分匹配的形状；或是3D形状的。8.根据权利要求1所述的散热器，其中每个鳍片的一部分与基座连接；并且是平的、楔形的、弯曲的、带有法兰的或与所述3D形状的基座相匹配的形状。9.根据权利要求1所述的散热器，其中每个鳍片是正方形、矩形、圆形、椭圆形、六边形或不规则形状的片材。10.根据权利要求1所述的散热器，其中每个鳍片是由多个具有三角形、正方形、矩形、圆形或六边形的横截面形状的小室组成的薄板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王重阳，王平，杨涛，鞠大亮，杨喆悦，
申请(专利权)人：杜邦电子公司，
类型：发明
国别省市：