CN107068633A - 热传导部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供热传导部件，其能够对来自高温部件的热更加高效地进行热传导。热传导部件被夹设在高温部件(500)与低温部件(600)之间。热传导部件仅由铜铁合金构成。在热传导部件中，与高温部件(500)接触的第1接触部(110A)、与低温部件(600)接触的第2接触部(120A)以及将所述第1接触部(110A)和第2接触部(120A)之间连结起来的连结部(130A)形成为一体。连结部(130A)具有弹性。

Description

热传导部件

技术领域

本发明涉及夹设在高温部件与低温部件之间且对来自高温部件的热高效地进行热传导的热传导部件。

背景技术

对于内置电子设备的低温部件的作为半导体的散热板进行利用的结构，存在日本特开平07-202083号公报所记载的半导体模块。该半导体模块由半导体(高温部件)、金属部件(低温部件)以及施力构件构成。半导体由于工作而发热。金属部件是被配置成与半导体的上表面对置的金属板。施力构件由热传导率在100w/m℃以上的材料构成。该施力构件的第1面被固定于半导体的上表面，施力构件的第2面与金属板接触，并始终向所述金属板的方向施力。施力构件采用铜制的コ字型弹簧。

从热传导效率的观点出发，所述施力构件的第1面必须与半导体的上表面紧密接触，并且所述施力构件的第2面必须与金属板紧密接触。因此，发明者利用厚度为0.2mm的韧铜制作出所述施力构件，并在将施力构件夹设在高温部件与低温部件之间的状态下尝试测定施力构件的热传导效率。其结果是，对于高温部件与其周围温度之差，无法获得稳定的值。关于其原因，可以认为是：由于韧铜的虽然热传导性能较高但弹性较差这样的特性，导致施力构件没有与高温部件或低温部件紧密接触。另外，关于磷青铜或铍铜等，被认为是：虽然弹簧特性优异，但热传导性能为韧铜的大约1/5，因此，热传导性能比韧铜差。并且，可以认为：高温部件与其周围温度之差越小，热传导效率越高。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够对来自高温部件的热更加高效地进行热传导的热传导部件。

本发明的热传导部件被夹设在高温部件与低温部件之间。热传导部件仅由铜铁合金构成。在该热传导部件中，能够与高温部件接触的第1接触部、能够与低温部件接触的第2接触部以及将第1接触部和第2接触部之间连结起来的连结部形成为一体。连结部成为具有弹性的结构。

本发明的热传导部件由弹簧特性和热传导特性比以往的韧铜、磷青铜以及铍铜优异的铜铁合金构成，因此，能够形成如下这样的热传导部件：相对于高温部件和低温部件的紧密接触度较高，且热传导特性优异。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的热传导部件的概要立体图。

图2是示出将本发明的第1实施方式的热传导部件夹入高温部件与低温部件之间的状态的概要侧视图。

图3是本发明的第2实施方式的热传导部件的概要侧视图。

图4是本发明的第3实施方式的热传导部件的概要侧视图。

标号说明

100A、100B、100C：热传导部件；

110A、110B、110C：第1接触部；

120A、120B、120C：第2接触部；

130A、130B、130C：连结部；

500：高温部件；

600：低温部件。

具体实施方式

(第1实施方式)

本发明的第1实施方式的热传导部件100A能够夹设在高温部件500与低温部件600之间。热传导部件100A由铜铁合金构成。关于热传导部件100A，能够与高温部件500接触的第1接触部110A、能够与低温部件600接触的第2接触部120A、以及将第1接触部110A和第2接触部120A之间连结起来的连结部130A形成为一体。在侧视观察时，热传导部件100A在整体上成为大致Σ形状。在侧视观察时，连结部130A为大致横向V字状，且具有弹性。

首先，铜铁合金是铜和铁的共晶合金，通过例如日本特开平06-017163号公报中记载的制造方法进行制造。但是，构成本发明的热传导部件100A等的铜铁合金不限于通过下述的制造方法来制造。

该共晶铜铁合金的制造方法包括下述工序(1)～(4)。

(1)使碳含量为0.02％以下的铁、和电解铜在高频感应炉中熔化而形成熔液的工序：

(2)将含有0.008％以下的钛的助熔剂投入所述熔液表面的工序：

(3)向所述熔液表面投入脱氧剂的工序：和

(4)向施加有超声波振动的状态下的锭模内注入该熔液来制造铸锭的工序

作为高温部件500(热源)，例如存在硬盘驱动器。关于内置于硬盘驱动器中的盘，其中心即盘的旋转中心大多鼓起。硬盘驱动器的框架沿着盘呈阶梯状鼓起。另外，从确保强度的观点出发，框架的缘部也多凹凸地形成。硬盘驱动器除了作为电脑的存储装置来使用外，也可以用于硬盘记录器。

并且，在本说明书中，作为高温部件500，列举硬盘驱动器为例。可是，本发明的高温部件(热源)不限于此，也可以应用于其他高温部件、例如CPU或电源电路等。

另外，对于低温部件600，只要温度比高温部件500(热源)低即可。在本说明书中，列举机架作为低温部件600的例子。可是，本发明的低温部件不限于此，也可以应用于其他低温部件、例如散热片等。

热传导部件100A是对0.05～0.3mm厚的1张长方形状的铜铁合金的板材弯折而形成的。即，热传导部件100A能够仅由铜铁合金的板材构成。该热传导部件100A的第1接触部110A是能够与高温部件500的上表面接触的部分，形成为例如40mm×60mm的长方形状。

另外，热传导部件100A的第2接触部120A是能够与低温部件600接触的部分，形成为例如30mm×60mm的长方形状。

第1接触部110A和第2接触部120A被配置成例如在热传导部件100A的高度方向上隔开30mm的间隔平行。第1接触部110A和第2接触部120A分别具有一对长边(一个长边和另一个长边)。而且，第1接触部110A的一个长边和第2接触部120A的一个长边在热传导部件100A的高度方向上对齐。第1接触部110A和第2接触部120A的宽度尺寸不同，因此，第1接触部110A的另一个长边和第2接触部120A的另一个长边在热传导部件100A的高度方向上错开。

并且，第1接触部110A只要相对于第2接触部120A配置有间隔即可，可以在热传导部件100A的高度方向上相对于第2接触部120A倾斜。第1接触部110A的宽度尺寸和第2接触部120A的宽度尺寸不同，但本发明不限于此。第1接触部110A和第2接触部120A各自的形状可以对应于高温部件500或低温部件600的尺寸等各种规格适当地变更。

连结部130A具有第1弯曲部141A、第2弯曲部142A和第3弯曲部143A。第1弯曲部141A与第1接触部110A的一个长边连接，且向内侧(另一个长边侧)弯曲。第2弯曲部142A与第2接触部120A的一个长边连接，且向内侧(另一个长边侧)弯曲。第3弯曲部143A是连结部130的中间部，向内侧(另一个长边侧)弯曲。这样，连结部130A构成为在第1接触部110A与第2接触部120A之间的空间中，在侧视观察时呈大致横向V字状弯曲。因此，该热传导部件100A如上述那样在侧视观察时成为大致Σ形状。

这样构成的热传导部件100A如以下这样与高温部件500(硬盘记录器)和低温部件600组合在一起。将例如0.5mm厚的热传导片210夹入第1接触部110A与高温部件500的上表面之间。进而，将例如0.5mm厚的热传导片220夹入第2接触部120A与低温部件600的背面(内表面)之间。并且，如果高温部件500的上表面与低温部件600的背面之间的间隔是25mm，则热传导部件100A被压缩大约5mm。通过像这样使压缩热传导部件100A压缩，热传导部件100A与高温部件500和低温部件600紧密接触。更具体来说，第1接触部110A隔着热传导片210与高温部件500紧密接触(弹性接触)，第2接触部120A隔着热传导片220与低温部件600紧密接触(弹性接触)。

在该热传导部件100A中，第1弯曲部141A、第2弯曲部142A和第3弯曲部143A这3处部位发生弹性变形。因此，即使热传导部件100A是小部件，热传导部件100A也会在高温部件500与低温部件600之间被可靠地压缩，从而，隔着夹设在热传导部件100A与高温部件500之间的热传导片210使两者紧密接触，并且，隔着夹设在热传导部件100A与低温部件600之间的热传导片220使两者紧密接触。

在此，进行了下面的实验。在该实验中，将热传导部件100A在上述那样的条件下夹入高温部件500与低温部件600之间，并使高温部件500工作。根据该实验的结果，确认到：高温部件500与其周围的温度差为22.9℃。

另外，进行了下面的与上述实验对照的第1、第2对照实验。在第1对照实验中，使用第1实验部件进行了与上述实验相同的实验。根据该第1对照实验的结果，确认到：高温部件500与其周围的温度差为25.0℃。并且，关于第1实验部件，利用0.8mm厚的钢材制成了与热传导部件100A相同的尺寸和形状的部件。在第2对照实验中，使用第2实验部件进行了与上述实验相同的实验。根据该第2对照实验的结果，确认到：高温部件500与其周围的温度差为24.6℃。并且，关于第2实验部件，利用0.2mm厚的磷青铜制成了与热传导部件100A相同的尺寸和形状的部件。

上述三个实验的结果显示：铜铁合金制的热传导部件100A的热传导效率比钢材制或磷青铜制的优异。

(第2实施方式)

上述的第1实施方式的热传导部件100A在侧视观察时为大致Σ形状，但也可以是其它形状。例如，如图3所示，第2实施方式的热传导部件100B在侧视观察时形成为大致Z字形状。即，该热传导部件100B是对铜铁合金制的1张板材进行弯曲而形成的。在热传导部件100B中，下述部分形成为一体：能够与高温部件500接触的第1接触部110B；第2接触部120B，其与该第1接触部110B在热传导部件100B的高度方向上平行，且能够与低温部件600接触；以及在侧视观察时为大致直线状的连结部130B，其连结所述第1接触部110B和第2接触部120B。

所述第1接触部110B和所述第2接触部120B分别具有第1端和处于第1端的相反侧的第2端。所述连结部130B从所述第1接触部110B的第1端起一边倾斜一边延伸至所述第2接触部120B的第2端。所述连结部130B具有第1弯曲部141B和第2弯曲部142B。所述第1弯曲部141B与所述第1接触部110B的第1端连接，且向所述第1接触部110B的第2端侧弯曲。所述第2弯曲部142B与所述第2接触部120B的第2端连接，且向所述第2接触部120B的第1端侧弯曲。

如果这样的结构的热传导部件100B夹设在高温部件500与低温部件600之间被压缩，则第1弯曲部141B和第2弯曲部142B这2处部位发生弹性变形。由此，第1接触部110B隔着热传导片210与高温部件500紧密接触(弹性接触)，第2接触部120B隔着热传导片220与低温部件600紧密接触(弹性接触)。

(第3实施方式)

另外，在图4中示出了第3实施方式的热传导部件100C。该第3实施方式的热传导部件100C是将铜铁合金制的1张长方形状的板材切断后弯曲而形成的。热传导部件100C具备第1接触部110C、第2接触部120C以及连结部130C。第1接触部110C是长方形的板，具有第1端和处于第1端的相反侧的第2端。第2接触部120C是俯视时为凹字形状的板，具有第1端、处于第1端的相反侧的第2端以及矩形状的孔。孔从第2接触部120C的第2端向第1端侧延伸，且在第2接触部120C的厚度方向上贯通第2接触部120C。第2接触部120C被配置成在热传导部件100C的高度方向上与第1接触部110C隔开间隔对置。连结部130C是从第1接触部110C的第1端的中央部至第2接触部120C的孔的底部一边倾斜一边呈直线状延伸的板。连结部130C具有第1弯曲部141C和第2弯曲部142C。第1弯曲部141C与第1接触部110C的第1端的中央部连接。第2弯曲部142C与第2接触部120C的孔的底部连接。第1弯曲部141C和第2弯曲部142C向彼此相反的方向弯曲。

该热传导部件100C如下述这样制成。首先，准备长方形状的板材。从长方形状的板材的互相对置的一对长边的大致中央部分分别朝向内侧形成短边长度的大约1/3左右的第1切入部。进而，从该第1切入部的终端部分别朝向一对短边中的一个短边侧形成长边长度的大约1/6左右的第2切入部。将通过第1切入部和第2切入部形成的部分作为连结部130C，将形成有第2切入部的凹字形状的部分作为具有上述孔的第2接触部120C，将通过所述连结部130C与该第2接触部120C连结的部分作为第1接触部110C。这样，第1弯曲部141C和第2弯曲部142C向彼此相反的方向弯曲。

这样构成的第3实施方式的热传导部件100C只有第1弯曲部141C和第2弯曲部142C这2个弯曲部。可是，由于两个弯曲部141C、142C的宽度被设定得比热传导部件100C的宽度小，因此，能够利用比压缩第2实施方式的热传导部件100B所需要的力小的力来压缩热传导部件100C。因此，热传导部件100C适用于高温部件500与低温部件600之间的间隔更窄的情况。

当热传导部件100C在高温部件500与低温部件600之间被压缩时，第1弯曲部141C和第2弯曲部142C这2处部位发生弹性变形。由此，第1接触部110C隔着热传导片210与高温部件500紧密接触(弹性接触)，第2接触部120C隔着热传导片220与低温部件600紧密接触(弹性接触)。

并且，也可以将热传导部件100C在其高度方向上反向配置，使第2接触部120C隔着热传导片210与高温部件500紧密接触(弹性接触)，并使第1接触部110C隔着热传导片220与低温部件600紧密接触(弹性接触)。这种情况下，第2接触部120C相当于权利要求的第1接触部，第1接触部110C相当于权利要求的第2接触部。

在热传导部件是具有由上述那样的切入部形成的连结部130C的长条状物的情况下，可以在热传导部件的长度方向上每隔规定的间隔设置多个连结部130C。这种情况下，能够使整个热传导部件的压缩在所述长度方向上均匀。

上述的第1实施方式的热传导部件100A在第1接触部110A与高温部件500之间和第2接触部120A与低温部件600之间分别夹设有热传导片210、220。可是，如果第1接触部110A和高温部件500紧密接触且第2接触部120A和低温部件600紧密接触，则不需要这些热传导片210、220。但是，由于在高温部件500上存在凹凸等，因此，在高温部件500和第1接触部110A没有紧密接触或者紧密接触度变低的情况下，通过将热传导片210夹设于高温部件500和第1接触部110A之间，能够对前述的紧密接触度的降低进行补偿。由于在低温部件600上存在凹凸等，因此，在低温部件600和第2接触部120A没有紧密接触或者紧密接触度变低的情况下，通过将热传导片220夹设于低温部件600和第2接触部120A之间，能够对前述的紧密接触度的降低进行补偿。关于热传导片210、220，可以仅使用任意一方。这在第2和第3实施方式的热传导部件100B、100C中也相同。

另外，通过在第1实施方式的热传导部件100A的第1接触部110A、第2接触部120A和连结部130A的背面涂敷散热涂料，也能够进一步提高散热效果。在此，关于背面，如果是第1接触部110A，则是指高温部件相反侧(与高温部件接触的面(接触面)的相反侧的面)，如果是第2接触部120A，则是指低温部件相反侧(与低温部件接触的面(接触面)的相反侧的面)，如果是连结部130A，则是指与第1接触部110A的背面和第2接触部120A的背面相连的部分。通过在背面涂敷散热涂料，从高温部件500传递至热传导部件100A的热在到达低温部件600之前被散热，因此，能够进一步提高散热效果。通过涂敷散热涂料能够进一步提高散热效果，这对于第2和第3实施方式的热传导部件100B、100C也相同。可将热传导部件100B的连结部130B的背面设定为与第1接触部110B的背面和第2接触部120B的背面中的任意一方相连的部分。并且，散热涂料只要涂敷在热传导部件的背面的至少一部分上即可。例如，可以在第1接触部、第2接触部和连结部中的任意一方或两者的背面上涂敷散热涂料。并且，散热涂料有多种，例如存在散热特性高的颜料、或者在树脂(粘合剂)中混合/分散放射特性(放射率)优异的材料(放射材料)而成的涂料等。

Claims (10)

1.一种热传导部件，其被夹设在高温部件与低温部件之间，其特征在于，

所述热传导部件由铜铁合金构成，

所述热传导部件一体地形成有能够与高温部件接触的第1接触部、能够与低温部件接触的第2接触部以及将所述第1接触部和所述第2接触部之间连结起来的连结部，

所述连结部成为具有弹性的结构。

2.根据权利要求1所述的热传导部件，其特征在于，

在侧视观察时，所述热传导部件在整体上为Σ形状，

在侧视观察时，所述连结部为横向V字状。

3.根据权利要求1所述的热传导部件，其特征在于，

在侧视观察时，所述热传导部件在整体上为Z字形状，

所述第1接触部和所述第2接触部分别具有第1端和处于该第1端的相反侧的第2端，

所述连结部从所述第1接触部的所述第1端斜着延伸至所述第2接触部的所述第2端。

4.根据权利要求1所述的热传导部件，其特征在于，

所述第1接触部是矩形状的板，并且具有第1端和处于该第1端的相反侧的第2端，

所述第2接触部是俯视观察时为凹字形的板，并且具有第1端、处于该第1端的相反侧的第2端以及矩形状的孔，所述孔在厚度方向上贯通所述第2接触部，并且从所述第2接触部的所述第2端开口，

所述连结部是从所述第1接触部的第1端的中央部至所述第2接触部的所述孔的底部斜着倾斜并且呈直线状延伸的板。

5.根据权利要求1所述的热传导部件，其特征在于，

所述第2接触部是矩形状的板，并且具有第1端和处于该第1端的相反侧的第2端，

所述第1接触部是俯视观察时为凹字形的板，并且具有第1端、处于该第1端的相反侧的第2端以及矩形状的孔，所述孔在厚度方向上贯通所述第1接触部，并且从所述第1接触部的所述第2端开口，

所述连结部是从所述第2接触部的第1端的中央部至所述第1接触部的所述孔的底部斜着倾斜并且呈直线状延伸的板。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热传导部件，其特征在于，

所述第1接触部具有能够与所述高温部件接触的接触面和所述接触面的背面，

所述第2接触部具有能够与所述低温部件接触的接触面和所述第2接触部的所述接触面的背面，

所述连结部具有与所述第1接触部和所述第2接触部中的至少一方相连的背面，

在所述第1接触部的所述背面、所述第2接触部的所述背面以及所述连结部的所述背面中的至少一部分上涂敷有散热涂料。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热传导部件，其特征在于，

所述热传导部件还具备热传导片，所述热传导片能够夹设在所述第1接触部与所述高温部件之间以及所述第2接触部与所述低温部件之间中的至少一方。

8.根据权利要求6所述的热传导部件，其特征在于，

所述热传导部件还具备热传导片，所述热传导片能够夹设在所述第1接触部与所述高温部件之间以及所述第2接触部与所述低温部件之间中的至少一方。

9.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热传导部件，其特征在于，

所述热传导部件仅由铜铁合金构成。

10.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热传导部件，其特征在于，

所述连结部是使所述第1接触部与所述高温部件弹性接触并使所述第2接触部与所述低温部件弹性接触的形状。