TWM645281U - 異質接合導熱結構 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種異質接合導熱結構，其設於一發熱體及一散熱體之間，異質接合導熱結構包含一導熱膠體及一金屬包覆層。金屬包覆層包覆導熱膠體，金屬包覆層的厚度小於100μm；其中，包覆有金屬包覆層的導熱膠體設於發熱體與散熱體之間，使發熱體透過金屬包覆層而將熱能傳遞至導熱膠體，導熱膠體將熱能透過金屬包覆層而傳遞至散熱體，發熱體之熱能亦透過金屬包覆層直接傳遞至散熱體。藉此，本創作透過高導熱係數及延展性的金屬包覆層，提升整體的導熱能力以及彈性，讓本創作能夠被壓縮或延展，而能夠設置於發熱體及散熱體之間狹小的空隙中。
Description
本創作係有關一種導熱結構，特別是指一種異質接合導熱結構。
一般電子元件於運轉或工作的過程中，都會產生大量的熱能，而電子元件通常都會透過散熱件(例如散熱鰭片)進行散熱，以防止大量的熱能對電子元件造成損壞。而在電子元件與散熱件之間因為空隙的緣故而無法有效的散熱。因此，現行作法為利用散熱膏填充於電子元件與散熱件之間，藉此填補空隙而增加導熱效果。
然而，散熱膏的作法只能適用於電子元件與散熱件之間空隙相對小的狀況，若電子元件與散熱件之間具有相當距離，或者是電子元件的面積較大，進一步的，或者電子元件為非平面形狀，散熱膏便無法有效的在這樣的情境下產生作為，實有改進的必要。
本案之主要目的，在於解決傳統散熱膏作為散熱介質的通用性低以及導熱效率低的問題。
為達上述目的，本創作一項實施例提供一種異質接合導熱結構，其設於一發熱體及一散熱體之間，異質接合導熱結構包含一導熱膠體及一金屬包覆層。金屬包覆層包覆導熱膠體，金屬包覆層的厚度小於100μm；其中，包覆有金屬包覆層的導熱膠體設於發熱體與散熱體之間，使發熱體透過金屬包覆層而將熱能傳遞至導熱膠體，導熱膠體將熱能透過金屬包覆層而傳遞至散熱體，發熱體之熱能亦透過金屬包覆層直接傳遞至散熱體。
藉此，本創作係藉由將具有高導熱係數及高延展性的金屬包覆層包覆於導熱膠體，以此提升異質接合導熱結構整體的導熱能力，並提升異質接合導熱結構整體的彈性，讓異質接合導熱結構整體能夠被壓縮或延展，而能夠被設置於發熱體及散熱體之間狹小的空隙中。
為便於說明本創作於上述創作內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。
請參閱圖1至圖2所示，係為本創作異質接合導熱結構100的第一實施例。異質接合導熱結構100設於一發熱體200及一散熱體300之間，異質接合導熱結構100包含有一導熱膠體10及一金屬包覆層20。發熱體200可為中央處理器(CPU)、運算放大器、變壓器、電路板、功率放大器等會發熱之電子元件，散熱體300可為散熱鰭片、機殼或其他散熱機構，以此發熱體200之熱能可經由異質接合導熱結構100傳導至散熱體300。另外，以電動車為例，發熱體200可為逆變器、整流器等會發熱之電子元件，散熱體300可為車殼。
導熱膠體10，其具有一厚度H1，發熱體200與散熱體300之間具有直線間距H2，厚度H1大於直線間距H2。如圖1及圖2所示，於本實施例中，導熱膠體10的材質為矽膠混和導熱粉體所製，其中，由於導熱膠體10為彈性材質且導熱膠體10的厚度H1大於直線間距H2，因此異質接合導熱結構100能夠穩定的卡設於發熱體200及散熱體300之間，並且異質接合導熱結構100能夠與發熱體200及散熱體300完全的貼合，以此防止因空氣而產生導熱效果降低的問題。
於本創作較佳實施例中，導熱膠體10的厚度H1介於直線間距H2的1.1倍至2倍之間，藉此，當異質接合導熱結構100卡設於發熱體200及散熱體300之間時，異質接合導熱結構100能夠穩定的卡設而不會從發熱體200及散熱體300之間脫落，而當使用者欲將異質接合導熱結構100從發熱體200及散熱體300之間取出時，異質接合導熱結構100也不會因為厚度過大而難以取出。
金屬包覆層20，其包覆導熱膠體10，而包覆有金屬包覆層20的導熱膠體10設於發熱體200與散熱體300之間。於本實施例中，金屬包覆層20的材質可以為銀、金、銅、鋁或含有上述材料的合金，以本實施例來說，係選用導熱係數高(皆大於200W/m·K)的金屬材質作為金屬包覆層20的材質，能夠有效的提升異質接合導熱結構100的整體導熱能力，並藉由異質接合導熱結構100快速的將發熱體200的熱能傳導至散熱體300。
於本創作第一實施例中，金屬包覆層20是藉由黏貼或濺鍍方式包覆於導熱膠體10的周緣，並且金屬包覆層20的材質為高延展性的金屬，以此金屬包覆層20能夠完整的包覆導熱膠體10，防止金屬包覆層20與導熱膠體10之間產生空隙，而產生導熱效果降低的問題，而且當異質接合導熱結構100卡設於發熱體200及散熱體300之間時，由於金屬包覆層20的材質具有高延展性，因此當導熱膠體10產生形變時，金屬包覆層20亦能夠隨著導熱膠體10產生形變，以使異質接合導熱結構100整體能夠確實被卡設於發熱體200及散熱體300之間，並降低金屬包覆層20被發熱體200或散熱體300破壞的機率。
於本創作第一實施例中，金屬包覆層20的厚度小於100μm；於本創作較佳實施例中，金屬包覆層20的厚度介於6μm至35μm。其中，若金屬包覆層20的厚度小於6μm，則金屬包覆層20的硬度會過低，導致當異質接合導熱結構100卡設於發熱體200及散熱體300之間時，金屬包覆層20容易被發熱體200或散熱體300破壞。
如圖1及圖2所示，於本創作第一實施例中，發熱體200的熱能可透過金屬包覆層20傳遞至導熱膠體10，而導熱膠體10則可將熱能透過金屬包覆層20傳遞至散熱體300；另一方面，發熱體200的熱能亦可透過金屬包覆層20沿著導熱膠體10的外圍直接傳遞至散熱體300，而因為金屬包覆層20的熱傳導係數遠高於導熱膠體10，因此透過金屬包覆層20直接導熱至散熱體300的方式，亦能有效且快速的達到導熱效果。以此異質接合導熱結構100能夠使發熱體200的熱能沿著兩種路徑(如圖2中的箭頭方向)快速的傳導至散熱體300，以達到使發熱體200快速散熱的目的。
如圖3所示，係為本創作異質接合導熱結構100的第二實施例。第二實施例中與第一實施例中相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，故不再贅述。異質接合導熱結構100更包括有一絕緣層30，絕緣層30包覆於金屬包覆層20遠離導熱膠體10之一側表面。其中，絕緣層30的材質選自於由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalates, PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate, PEN)、聚醯亞胺(Polyimide, PI)、雙向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene, BOPP)、單向拉伸聚丙烯(Monoaxially Oriented Polypropylene, MOPP)及聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)所組成之群組，絕緣層30的導熱係數介於0.01~10W/m·K，絕緣層30的厚度介於2~250μm。藉此，當發熱體200處於工作狀態時，異質接合導熱結構100能夠藉由絕緣層30防止發熱體200產生的電力傳遞至散熱體300，避免因漏電而發生事故狀況。
另外，於本創作其他實施例中，絕緣層30能夠單獨形成於金屬包覆層20靠近發熱體200之一側表面，或是形成於金屬包覆層20靠近發熱體200及散熱體300之兩側表面，以此絕緣層30能夠在保有絕緣功能的狀態下，減少絕緣層30的製程時間，並提高異質接合導熱結構100的整體製程效率。
如圖4所示，係為本創作異質接合導熱結構100的第三實施例。第三實施例中與第一實施例中相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，故不再贅述。異質接合導熱結構100更包括有一石墨散熱層40，其由純石墨所組成，石墨散熱層40包覆於金屬包覆層20遠離導熱膠體10之一側表面，石墨散熱層40的厚度介於0.005μm至10μm，且石墨散熱層40的導熱係數為800~1800W/m·K。藉此，異質接合導熱結構100能夠藉由高導熱係數的石墨散熱層40進一步的提升導熱效率，以此將發熱體200的熱能快速的傳導至散熱體300，以達到使發熱體200快速散熱的目的。
如圖5所示，係為本創作異質接合導熱結構100的第四實施例。第三實施例中與第二實施例中相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，故不再贅述。於本創作第四實施例中，亦能夠將第二實施例中的絕緣層30包覆於石墨散熱層40遠離金屬包覆層20之一側表面，以此當發熱體200處於工作狀態時，異質接合導熱結構100能夠藉由絕緣層30防止發熱體200產生的電力傳遞至散熱體300，避免因漏電而發生事故狀況。
藉此，本創作具有以下優點：
1.本創作係藉由將具有高導熱係數及高延展性的金屬包覆層20包覆於導熱膠體10，以此提升異質接合導熱結構100整體的導熱能力，並提升異質接合導熱結構100整體的彈性，讓異質接合導熱結構100整體能夠被壓縮或延展，而能夠被設置於發熱體200及散熱體300之間狹小的空隙中。
2.本創作可藉由具有更高導熱係數的石墨散熱層40進一步的提升異質接合導熱結構100的導熱能力。
3.本創作的絕緣層30可在發熱體200處於工作狀態時，防止發熱體200產生的電力傳遞至散熱體300，避免因漏電而發生事故狀況。
雖然本創作是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本創作精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或改變，俱屬本創作申請專利範圍。
100:異質接合導熱結構
200:發熱體
300:散熱體
10:導熱膠體
20:金屬包覆層
30:絕緣層
40:石墨散熱層
H1:厚度
H2:直線間距
[圖1]係本創作第一實施例之異質接合導熱結構之結構示意圖。
[圖2]係本創作第一實施例之異質接合導熱結構之實施狀態示意圖，用以表示異質接合導熱結構被夾設於發熱體及散熱體之間，且異質接合導熱結構呈被擠壓狀態。
[圖3]係本創作第二實施例之異質接合導熱結構之結構示意圖。
[圖4]係本創作第三實施例之異質接合導熱結構之結構示意圖。
[圖5]係本創作第四實施例之異質接合導熱結構之結構示意圖。
100:異質接合導熱結構
10:導熱膠體
20:金屬包覆層
H1:厚度
Claims (12)
- 一種異質接合導熱結構，其設於一發熱體及一散熱體之間，該異質接合導熱結構包含：一導熱膠體；以及一金屬包覆層，其包覆該導熱膠體，該金屬包覆層的厚度小於100μm；其中，包覆有該金屬包覆層的該導熱膠體設於該發熱體與該散熱體之間，使該發熱體透過該金屬包覆層而將熱能傳遞至該導熱膠體，該導熱膠體將熱能透過該金屬包覆層而傳遞至該散熱體，該發熱體之熱能亦透過該金屬包覆層直接傳遞至該散熱體。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，其中，該導熱膠體具有一厚度，該發熱體與該散熱體之間具有一直線間距，該厚度大於該直線間距。
- 如請求項2所述之異質接合導熱結構，其中，該厚度介於該直線間距的1.1倍至2倍之間。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，其中，該導熱膠體的材質為矽膠混和導熱粉體所製。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，其中，該金屬包覆層的厚度介於6μm至35μm。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，其中，該金屬包覆層是藉由黏貼或濺鍍方式包覆於該導熱膠體的周緣。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，其中，該金屬包覆層的材質選自於由銀、金、銅及鋁所組成之群組。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，更包括有一絕緣層，該 絕緣層包覆於該金屬包覆層遠離該導熱膠體之一側表面。
- 如請求項8所述之異質接合導熱結構，其中，該絕緣層的材質選自於由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalates,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)、雙向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)、單向拉伸聚丙烯(Monoaxially Oriented Polypropylene,MOPP)及聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)所組成之群組，該絕緣層的導熱係數介於0.01~10W/m．K之間，該絕緣層的厚度介於2~250μm。
- 如請求項1所述之異質接合導熱結構，更包括有一石墨散熱層，其由純石墨所組成，該石墨散熱層包覆於該金屬包覆層遠離該導熱膠體之一側表面，該石墨散熱層的厚度介於0.005μm至10μm。
- 如請求項10所述之異質接合導熱結構，其中，該石墨散熱層的導熱係數為800~1800W/m．K。
- 如請求項10所述之異質接合導熱結構，更包括有一絕緣層，該絕緣層包覆於該石墨散熱層遠離該金屬包覆層之一側表面，該絕緣層的材質選自於由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalates,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)、雙向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)、單向拉伸聚丙烯(Monoaxially Oriented Polypropylene,MOPP)及聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)所組成之群組，該絕緣層的導熱係數介於0.01~10W/m．K之間，該絕緣層的厚度介於2~250μm。
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