手機(jī)cpu冰絲導(dǎo)管散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于手機(jī)散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)于熱管的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置。本實(shí)用新型為了能夠更有效的使手機(jī)CPU在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下溫度降低，并且使手機(jī)不再溫度過高使得CPU降頻運(yùn)轉(zhuǎn)的問題出現(xiàn)，提供了一種手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，包括至下而上疊層的TIM導(dǎo)熱界面板、冰絲層、導(dǎo)熱層和封裝基板，所述冰絲層呈四葉式風(fēng)車狀，各葉片為正方形、傾斜設(shè)置，且各葉片的對(duì)角線相互垂直。本實(shí)用利用封裝液態(tài)金屬的銅管冰絲與相變導(dǎo)熱材料結(jié)合，有效降低了熱阻，提高了散熱效果；所述導(dǎo)熱層采用膏狀的PCM，其間隙填充能力強(qiáng)，同時(shí)不用考慮產(chǎn)品尺寸及公差的限制，可根據(jù)設(shè)計(jì)的最優(yōu)效果靈活設(shè)計(jì)，徹底解決傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂滲油與龜裂變干等可靠度問題。
【專利說明】
手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于手機(jī)散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)于熱管的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著手機(jī)硬件的不斷升級(jí)，其所執(zhí)行的任務(wù)計(jì)算處理更加繁雜，CPU等芯片部件將會(huì)面臨熱量的侵襲。CPU核心數(shù)不斷提高，主頻也越來越高，為了使得手機(jī)正常運(yùn)行，手機(jī)的良好散熱變的尤為重要。手機(jī)體積有一定的局限性，處理器系統(tǒng)性能會(huì)因?yàn)闇囟壬叨兴档?，因此手機(jī)的極限功率不應(yīng)超過它的散熱能力。
[0003]我們無辦法像臺(tái)式機(jī)的CHJ—樣，為其加上強(qiáng)大的風(fēng)冷系統(tǒng)，液氮系統(tǒng)更加無可能，因?yàn)槭謾C(jī)體積所限制。手機(jī)散熱能力不但影響其性能，同時(shí)散熱設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)用戶的握持有影響，誰也不希望每時(shí)每刻拿著一個(gè)暖手寶。
[0004]實(shí)際手機(jī)散熱仍然分為主動(dòng)與被動(dòng)散熱兩種，基本的思路便是降低手機(jī)散熱的熱阻或減少手機(jī)的發(fā)熱量，前者是被動(dòng)散熱，而后者是主動(dòng)散熱范疇。主動(dòng)散熱通過降低芯片的功耗減少熱量而實(shí)現(xiàn)，這里主要討論被動(dòng)散熱，接下來看下現(xiàn)在手機(jī)主流的幾種散熱方案:
[0005]—:石墨散熱方案
[0006]現(xiàn)在大部分的智能手機(jī)都采用石墨散熱的方案，基本原理都相同，只不過廠家會(huì)為自家產(chǎn)品設(shè)計(jì)上做一些調(diào)整。目前手機(jī)上面采用的石墨散熱片，主要就是利用了石墨的導(dǎo)熱性。
[0007]導(dǎo)熱石墨片(GTS)也稱石墨散熱片，是一種全新的導(dǎo)熱散熱材料，具有獨(dú)特的晶粒取向，沿兩個(gè)方向均勻?qū)?，片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，屏蔽熱源與組件的同時(shí)改進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的性能。之所以能夠設(shè)計(jì)成石墨散熱片，還利用了石墨的可塑性，我們可以把石墨材料做成一塊像貼紙的薄片，讓它貼附在手機(jī)內(nèi)部的電路板上面。既可以阻隔原件之間的接觸，也起到一定的抗震作用。
[0008]發(fā)熱源CPU和Flash芯片發(fā)熱量大，石墨散熱片在這些芯片的封裝層上面，散熱片的另一面在機(jī)身內(nèi)會(huì)貼附在中間的金屬板上面。金屬板的另一面一般也會(huì)有一塊石墨散熱片，對(duì)應(yīng)連接手機(jī)背蓋。屏幕的后面以及CPU/Flash的熱量都會(huì)通過中間的金屬層相互傳遞，由于石墨散熱片較優(yōu)秀的散熱能力，加上出色的厚度和可塑性，最終使得熱量能夠均勻分布之余并且通過空氣的流動(dòng)進(jìn)行散熱，也能在狹小的手機(jī)空間里面生存。
[0009]二:冰巢散熱
[0010]它在基本的石墨散熱方案上進(jìn)行改良，采用具有獨(dú)家專利的冰巢散熱系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是在芯片和石墨之間添加一種類液態(tài)的金屬材料，平常是固態(tài)，待芯片發(fā)熱加大的時(shí)候，其便會(huì)吸收熱量變成液態(tài)，提高熱傳遞效率。在石墨與芯片之間再加上一特殊物質(zhì)，主要目的還是想通過接近液態(tài)的方法迅速把熱量排出，再次提高手機(jī)的散熱效率與性能。
[0011]三:非主流方案
[0012]使用扁平熱管，具有熱量擴(kuò)散能力，減小散熱面的熱流密度，降低芯片散熱路徑的熱阻，這種方案來源于電腦和筆記本的散熱技術(shù)。用于手機(jī)里面，需要將熱管小型化，實(shí)現(xiàn)了熱管微型化之后就可以用于智能手機(jī)散熱。手機(jī)內(nèi)部會(huì)使用了碳纖維導(dǎo)熱紙，這也是降低傳熱熱阻的一種方式。
[0013]熱管散熱原理，熱管其實(shí)并不是一條銅管，里面含有大量毛細(xì)血管一樣的“吸液芯”可以使得熱管中的散熱液體根據(jù)溫度變化，從而使工作液體吸收熱量后移動(dòng)到溫度較低的區(qū)域，擴(kuò)大散熱面積，從而實(shí)現(xiàn)為電腦、手機(jī)散熱。
[0014]然而這種方案最大的弊端就是故障率高，成本高，無法大批量的生產(chǎn)。而最重要的是一一旦液體散露，將會(huì)燒壞手機(jī)其他原件。從而使得手機(jī)報(bào)廢。
[0015]如今，手機(jī)不同于電腦，沒有風(fēng)扇的助力，并且也沒有所謂的出風(fēng)口散熱。主要的發(fā)熱源頭來自于軟件和硬件。過多的后臺(tái)運(yùn)行程序和長時(shí)間使用造成的處理器負(fù)荷運(yùn)作才造成發(fā)熱。金屬背板導(dǎo)熱、石墨散熱、液態(tài)金屬圖層。我們使用的智能手機(jī)最常見的是前兩種散熱手段。其中石墨散熱會(huì)隨著老化而降低功效，如果手機(jī)進(jìn)水等人為影響，對(duì)手機(jī)的散熱系統(tǒng)也會(huì)造成影響。
[0016]一般來說手機(jī)最大的發(fā)熱點(diǎn)源自處理器，而每款手機(jī)的處理器位置都不相同?，F(xiàn)在沒有統(tǒng)一的優(yōu)秀散熱方式，對(duì)散熱處理造成了很大的麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本實(shí)用新型為了能夠更有效的使手機(jī)CPU在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下溫度降低，并且使手機(jī)不再溫度過高使得(PU降頻運(yùn)轉(zhuǎn)的問題出現(xiàn)，提供了一種手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置。
[0018]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0019]—種手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，包括至下而上疊層的??Μ導(dǎo)熱界面板、冰絲層、導(dǎo)熱層和封裝基板，所述冰絲層呈四葉式風(fēng)車狀，各葉片為正方形、傾斜設(shè)置，且各葉片的對(duì)角線相互垂直。
[0020]所述各葉片由若干銅管平行均布排列而成，銅管內(nèi)封裝有吸熱的液態(tài)金屬，與導(dǎo)熱界面材料中心3°角貼合，然后與CPU進(jìn)行貼合，周圍用硅脂填補(bǔ)縫隙，硅脂中間留有氣孔。其中，液態(tài)金屬為鎵與鉍、鉛、錫、鉻、銦、鉈等生成熔點(diǎn)低于60°C的易熔合金。其中如含有25 %的鎵銦合金(熔點(diǎn)16 °C )，含錫8 %的鎵錫合金(熔點(diǎn)20 °C )。
[0021]所述銅管為三段式結(jié)構(gòu)，包括位于傾斜低端的蒸發(fā)段、位于傾斜高端的冷凝段以及位于中間的絕熱段。
[0022]所述導(dǎo)熱層為PCM。
[0023]所述??Μ導(dǎo)熱界面板與冰絲層之間設(shè)有硅脂填充層。
[0024]所述封裝基板的頂部還設(shè)有一層硅脂。
[0025]所述冰絲層的傾斜角度為3-5°。
[0026]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0027]1、本實(shí)用利用封裝液態(tài)金屬的銅管冰絲與相變導(dǎo)熱材料結(jié)合，有效降低了熱阻，提高了散熱效果；
[0028]2、導(dǎo)熱層采用膏狀的PCM，其間隙填充能力強(qiáng)(100%填充)，同時(shí)不用考慮產(chǎn)品尺寸及公差的限制，可根據(jù)設(shè)計(jì)的最優(yōu)效果靈活設(shè)計(jì)，徹底解決傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂滲油與龜裂變干等可靠度問題；
[0029]3、封裝基板的頂層設(shè)有硅脂，可保證散熱均勻的抵達(dá)金屬外殼。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0031]圖2為銅絲管的排布圖；
[0032]圖中:1-硅脂、2-封裝基板、3-導(dǎo)熱層、4-冰絲層、5-TIM導(dǎo)熱界面板、6_填充層、7_銅管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0034]本實(shí)用新型所述散熱裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括至下而上疊層的??Μ導(dǎo)熱界面板
5、冰絲層4、導(dǎo)熱層3和封裝基板2。
[0035]1、第一層為??Μ導(dǎo)熱板，主要用于填補(bǔ)兩種材料接合或接觸時(shí)產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少熱傳遞的熱陰抗，提高散熱性能。
[0036]2、上一層為銅管“冰絲”，然后相變導(dǎo)熱材料與銅管縫隙相結(jié)合，這樣可以解決導(dǎo)熱硅脂使用中帶來的臟污和組裝中的難以操作問題，節(jié)省時(shí)間和金錢;相變化合物可以反復(fù)流動(dòng)，直到界面厚度最薄，使得熱阻降低，并使導(dǎo)熱性能更出色;相變導(dǎo)熱材料間隙填充能力強(qiáng)，能100%填充間隙。給研發(fā)設(shè)計(jì)帶來極大的方便性，因?yàn)镻CM是膏狀且永久不干，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，不用特別考慮產(chǎn)品尺寸及公差的限制，可根據(jù)設(shè)計(jì)的最優(yōu)效果靈活設(shè)計(jì)，徹底解決傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂滲油與龜裂變干等可靠度問題。當(dāng)工作溫度達(dá)到45°C，產(chǎn)品就會(huì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，使得產(chǎn)品有更好流動(dòng)性，達(dá)到最佳表面服貼效果，以減少界面接觸熱阻，并填補(bǔ)散熱器表面不平整之空隙，以達(dá)到最佳散熱效果。
[0037]3、再上一層為球柵陣列封裝基板，為相變導(dǎo)熱材料留下空隙，使得受熱后的形變留有空間。
[0038]4、最頂層再加裝一層硅脂，使得散熱均勻的抵達(dá)金屬外殼。
[0039]5、補(bǔ)充，銅管與底板間縫隙3°角之間縫隙用硅脂導(dǎo)熱材料填充。
[0040]冰絲層的銅管結(jié)構(gòu)如圖2所示，銅管內(nèi)裝有液態(tài)金屬的銅絲，管徑2mm，即所謂“冰絲”與導(dǎo)熱界面材料板相貼合，以正方形板子對(duì)角線垂直方向，與正方形邊成45度角排列，即“風(fēng)車狀”。這樣能增大接觸面積，更良好的散熱。每根銅絲在矩形中間部分低，邊緣處高，與水平面呈5度角。
[0041 ] 將銅管內(nèi)抽成I.3X(10-1---10_4)Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段，矩形板中心部分)，另一端為冷凝段(冷卻段，矩形板邊緣部分)，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)，熱量由熱管的一端傳至另一端。
[0042]本實(shí)用新型采用了相變導(dǎo)熱材料(PCM);空心金屬銅絲；內(nèi)部吸熱的液態(tài)金屬，硅脂，球柵陣列封裝基板;導(dǎo)熱界面材料(??Μ)，作用是主要用于填補(bǔ)兩種材料接合或接觸時(shí)產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少熱傳遞的熱陰抗，提高散熱性能。
[0043]本實(shí)用新型中未作特殊說明的材料、構(gòu)件等均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可結(jié)合現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)獲得。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:包括至下而上疊層的??Μ導(dǎo)熱界面板(5)、冰絲層(4)、導(dǎo)熱層(3)和封裝基板(2)，所述冰絲層(4)呈四葉式風(fēng)車狀，各葉片為正方形、傾斜設(shè)置，且各葉片的對(duì)角線相互垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述各葉片由若干銅管(7)平行均布排列而成，銅管(7)內(nèi)封裝有液態(tài)金屬。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述銅管(7)為三段式結(jié)構(gòu)，包括位于傾斜低端的蒸發(fā)段、位于傾斜高端的冷凝段以及位于中間的絕熱段。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手機(jī)CTU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱層(3)為PCM05.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述TIM導(dǎo)熱界面板(5)與冰絲層(4)之間設(shè)有硅脂填充層(6)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述封裝基板(2)的頂部還設(shè)有一層硅脂(I)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手機(jī)CPU冰絲導(dǎo)管散熱裝置，其特征在于:所述冰絲層(4)的傾斜角度為3-5°。
【文檔編號(hào)】H01L23/373GK205680675SQ201620532008
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日 公開號(hào)201620532008.7, CN 201620532008, CN 205680675 U, CN 205680675U, CN-U-205680675, CN201620532008, CN201620532008.7, CN205680675 U, CN205680675U
【發(fā)明人】吳斐, 孟青
【申請(qǐng)人】吳斐