CN105611804B - 导热垫、散热器及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热垫，所述导热垫包括第一导热板、第二导热板和多个导热片，所述多个导热片夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板和所述第二导热板之间，且所述多个导热片彼此独立排布并形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板和所述第二导热板之间传导。本发明还公开包括上述导热垫的一种散热器和一种电子产品。本发明之导热垫热阻，导热性能高，能够满足大功率芯片的散热需求。

Description

导热垫、散热器及电子产品

技术领域

本发明涉及电子产品之散热技术领域，特别涉及导热垫结构。

背景技术

在电子散热领域，当不同芯片使用同一个散热器时，由于不同芯片的高度存在不一致，会导致不同芯片不能同时与散热器平面接触。为了解决由芯片高度不一致而引起的高度的公差，往往在芯片与散热器之间添加有一定弹性和厚度的导热垫(或导热凝胶)来吸收公差。

目前普通导热垫或导热凝胶的导热能力有限，普通导热垫一般在低功率器件上使用，对于大功率器件，用普通导热垫引起的温差太大，是不能满足需求的。现有的常用导热垫导热系数一般在2w/m℃左右,对于40mm*40mm*3mm的普通导热垫，热阻大概为：R＝0.67℃/w。对于一个功率P为100w的芯片，假设100w热量全部通过普通导热垫，则导热垫引起的温升大概为：ΔT＝67℃。这么高的温升，对于电子散热领域，往往是不能接受的。

发明内容

本发明提供一种导热能力高的导热垫及散热器，能够满足大功率芯片的散热需求。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种导热垫，所述导热垫包括第一导热板、第二导热板和多个导热片，所述多个导热片夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板和所述第二导热板之间，且所述多个导热片彼此独立排布并形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板和所述第二导热板之间传导。

在第一方面之第一种可能的实施方式中，所述第一导热板、所述第二导热板和所述多个导热片的材质为金属或具有导热能力的非金属材质。

结合第一方面之第一种可能的实施方式，在第一方面之第二种可能的实施方式中，每个所述导热片均包括弯折部及位于所述弯折部两端的第一端和第二端，所述第一端连接至所述第一导热板，所述第二端连接至所述第二导热板，所述弯折部具弹性变形能力，以调节所述第一导热板和所述第二导热板之间的垂直距离。

结合第一方面之第二种可能的实施方式，在第一方面之第三种可能的实施方式中，所述弯折部呈“C”形、或“＜”形、或“S”形、或“O形”、或“Z形”。

结合第一方面之第二种可能的实施方式，在第一方面之第四种可能的实施方式中，所述导热垫还包括限位柱，所述限位柱的一端连接至所述第一导热板之面对所述第二导热板的表面，所述限位柱的另一端与所述第二导热板之间形成间隔。

结合第一方面之第四种可能的实施方式，在第一方面之第五种可能的实施方式中，所述第一导热板平行于所述第二导热板，所述限位柱垂直于所述第一导热板。

结合第一方面上述任意一种可能的实施方式，在第一方面之第六种可能的实施方式中，所述导热片呈薄片状，且所述导热片的厚度小于等于0.2mm。

第二方面，本发明提供一种散热器，所述散热器包括第一方面所述的导热垫及散热翅片，所述散热翅片连接于所述第二导热板之背离所述第一导热板的一侧。

在第二方面之第一种可能的实施方式中，所述散热翅片与所述第二导热板为一体成型的结构。

第三方面，本发明提供一种电子产品，所述电子产品包括电路板，设于所述电路板上的发热芯片及如第二方面所述的散热器，所述散热器之所述第一导热板与所述发热芯片直接接触，或者所述散热器之所述第一导热板与所述发热芯片之间填充导热介质。

本发明提供的导热垫，通过所述多个导热片夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板和所述第二导热板之间，形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板和所述第二导热板之间传导。多个并联的导热路径彼此独立，即，多个导热片之间为彼此相互独立的散热通路，这样的并联架构，减小了整体导热垫的热阻，从而实现了高效能的导热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式提供的导热垫的示意图。

图2为图1所示的导热垫局部放大示意图。

图3为本发明一种实施方式提供的导热垫的热阻分布示意图。

图4为本发明一种实施方式提供的导热垫与电子产品之发热芯片之间的热传导侧面示意图。

图5为图4所示的导热垫与电子产品之发热芯片之间的热传导仰视示意图。

图6为本发明一种实施方式提供的电子产品中的热传导示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1和图2，本发明提供一种导热垫，所述导热垫包括第一导热板12、第二导热板14和多个导热片16，所述多个导热片16夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板12和所述第二导热板14之间，且所述多个导热片16彼此独立排布并形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板12和所述第二导热板14之间传导。

所述第一导热板12、所述第二导热板14和所述多个导热片16的材质为金属或具有导热能力的非金属材质(例如石墨)。所述多个导热片16可以由一种金属或多种金属，或者其它高导热***的非金属组合而成。

具体而言，每个所述导热片16均包括弯折部166及位于所述弯折部166两端的第一端162和第二端164。所述第一端162连接至所述第一导热板12，所述第二端164连接至所述第二导热板14。第一端162和第一导热板12之间可以通过焊接、粘接的方式固定，也可以在第一导热板12上设置插孔，将第一端162卡入插孔中以实现第一端162和第一导热板12的固定连接，第二端164和第二导热板14之间的连接方式可以参考第一端162与第一导热板12之间的固定方式。一种实施方式中，可以将第一端162固定连接至第一导热板12，第二端164与第二导热板14直接接触安装至电子产品中，也就是说，第二端164与第二导热板14之间无固定连接结构，进一步通过将导热垫安装在电子产品中的电路板上的发热芯片和散热器之间，通过散热器与电路板的固定连接，实现第二端164与第二导热板14之间的定位。或者，将第二端164固定连接至第二导热板14，而第一端162与第一导热板12之间无固定连接结构，具体的定位方式同上。

所述弯折部166具弹性变形能力，以调节所述第一导热板12和所述第二导热板14之间的垂直距离。将导热垫安装在电子产品中时，第一导热板12和第二导热板14之间受压力相互靠近，使得导热片16的弯折部166发生弹性变形。这样的设计，使得导热垫的尺寸可以调整，也就是说第一导热板12和第二导热板14之间距离是可变的，安装在电子产品中，可以通过导热垫的尺寸可调，不但可以吸收安装公差，还可以提高导热垫适用性，能够用于多种不同电子产品中，可以通过尺寸较大的导热片16使得导热垫适用于高公差的情况。

具体而言，所述弯折部166呈“C”形、或“＜”形、或“S”形、或“O形”、或“Z形”，或者其它不规则的形状。

所述导热垫还包括限位柱18，所述限位柱18的一端连接至所述第一导热板12之面对所述第二导热板14的表面，所述限位柱18的另一端与所述第二导热板14之间形成间隔。一种实施方式中，所述第一导热板12平行于所述第二导热板14，所述限位柱18垂直于所述第一导热板12。限位柱18呈刚性，用于防止导热垫受力较大的情况下，以至于导热垫所承受的压力超过了导热片16的弹性变形极限，导致导热片16无法加弹或被损坏。本实施方式中，导热片16为金属簧片的结构，所述导热片16呈薄片状，且所述导热片16的厚度小于等于0.2mm。

本发明提供的导热垫，通过所述多个导热片16夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板12和所述第二导热板14之间，形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板12和所述第二导热板14之间传导。多个并联的导热路径彼此独立，即，多个导热片16之间为彼此相互独立的散热通路，这样的并联架构，减小了整体导热垫的热阻，从而实现了高效能的导热效果。

请参阅图3，所示为本发明导热垫的热阻分布图，R_up为第二导热板14的热阻，R_bot为第一导热板12的热阻，R₁、R₂、…R_n为导热片16的热阻。可见第一导热板12和第二导热板14之间与导热片16的热阻是串联的关系，所有的导热片16的热阻是并联的关系。第一导热板12和第二导热板14为金属板，热阻小。导热垫的总热阻主要由导热片16的热阻组成。

请参阅图4至图6，图中的箭头方向均代表热能散发的方向。本发明提供一种散热器，散热器包括所述的导热垫及散热翅片19，所述散热翅片19连接于所述第二导热板14之背离所述第一导热板12的一侧。也就是说，第一导热板12用于与发热芯片相接触。所述散热翅片19与所述第二导热板14为一体成型的结构，换言之，第二导热板14可以作为散热翅片19的底板，一体成型的结构使得电子产品在组装的过程中更加容易。

图6所示为导热垫在电子产品中使用状态下的，热量传导路径。所述电子产品包括电路板P、设于所述电路板P上的发热芯片C及散热器，散热器包括导热垫及散热翅片19。第一导热板12与所述发热芯片C直接接触，或者所述散热器之所述第一导热板12与所述发热芯片C之间填充导热介质。第二导热板14与散热翅片19为分离式的结构的情况下，二者之间也可以填充导热介质。导热介质可以为导热硅脂等导热材料，导热介质的填充有利于元件之间相互接触形成的热阻。

如图4和图5所示，第一导热板12比发热芯片C面积大的情况下，第一导热板12可以将发热芯片C的热能横向扩散。如图6所示，电路板P上的发热芯片C所散热的热能依次传递至所述第一导热板12、多个并联的导热片16、第二导热板14及散热翅片19。最终热能由散热翅片19散热。

以40mm*40mm*3mm的典型结构为例。第一导热板12和第二导热板14为0.5mm厚铜板，中间导热片16为0.1mm厚铜片，导热片16个数40PCS。通过计算，第一导热板12和第二导热板14的热阻为R_up＝R_bot＝0.0008℃/w。中间1个导热片16的热阻为R₁＝2.63℃/w，40个导热片16并联后热阻为：R_t＝0.066℃/w。那么导热垫总热阻为：R＝0.07℃/W。对于一个功率P为100w的发热芯片，假设100w热量全部通过导热垫，则导热垫引起的温升为：ΔT＝7℃。可见，本发明导热垫的温升明显低于现有技术的导热垫的温升。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种导热垫，其特征在于，所述导热垫包括第一导热板、第二导热板和多个导热片，所述多个导热片夹设于彼此层叠相对设置的所述第一导热板和所述第二导热板之间，且所述多个导热片彼此独立排布并形成多个并联的导热路径，以实现热能在所述第一导热板和所述第二导热板之间传导，每个所述导热片均包括弯折部及位于所述弯折部两端的第一端和第二端，所述第一端连接至所述第一导热板，所述第二端连接至所述第二导热板，所述弯折部具弹性变形能力，以调节所述第一导热板和所述第二导热板之间的垂直距离，所述导热垫还包括限位柱，所述限位柱的一端连接至所述第一导热板之面对所述第二导热板的表面，所述限位柱的另一端与所述第二导热板之间形成间隔，所述限位柱呈刚性，用于防止所述导热垫受力较大的情况下，以至于所述导热垫所承受的压力超过了所述导热片的弹性变形极限。

2.如权利要求1所述的导热垫，其特征在于，所述第一导热板、所述第二导热板和所述多个导热片的材质为金属或具有导热能力的非金属材质。

3.如权利要求2所述的导热垫，其特征在于，所述弯折部呈“C”形、或“＜”形、或“S”形、或“O形”、或“Z形”。

4.如权利要求1所述的导热垫，其特征在于，所述第一导热板平行于所述第二导热板，所述限位柱垂直于所述第一导热板。

5.如权利要求1-4任意一项所述的导热垫，其特征在于，所述导热片呈薄片状，且所述导热片的厚度小于等于0.2mm。

6.一种散热器，其特征在于，所述散热器包括如权利要求1-5任意一项所述的导热垫及散热翅片，所述散热翅片连接于所述第二导热板之背离所述第一导热板的一侧。

7.如权利要求6所述的散热器，其特征在于，所述散热翅片与所述第二导热板为一体成型的结构。

8.一种电子产品，其特征在于，所述电子产品包括电路板，设于所述电路板上的发热芯片及如权利要求6-7任意一项所述的散热器，所述散热器之所述第一导热板与所述发热芯片直接接触，或者所述散热器之所述第一导热板与所述发热芯片之间填充导热介质。