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散热片

阅读：897发布：2020-05-11

专利汇可以提供散热片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明得到一种具有柔软性、具有高的导热系数的散热片。一种散热片 (200)，包含树脂材料(300)和散热构件(100)，散热构件(100)具备向表面方向的扩展与厚度。散热构件(100)中，相邻的切口列(53、53)间的薄板材料部分(54)被折曲成凸部(55)和凹部(56)在X轴方向上交替重复的状态，在Y轴方向上相邻的凸部(55)和凹部(56)以相对向的方式被折曲。散热构件(100)将凸部(55)和凹部(56)的顶部留出而整体埋入树脂材料(300)中。，下面是散热片专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种散热片，包含树脂材料和散热构件，所述散热构件由导热系数比所述树脂材料高的材料制成，并具备向表面方向的扩展和所需要的厚度，
所述散热片的特征在于，
所述散热构件由薄板材料构成，所述散热构件的形状为：在所述薄板材料上，在与X轴正交的Y轴方向上隔着间隔而互相平行地形成有适当数量的切口列，所述切口列是适当数量的预定长度的直线状的切口隔着规定长度的非切口部在X轴方向上呈直线状排列而成的，位于相邻的所述切口列间的所述切口与切口之间的薄板材料部分被折曲成凸部和凹部在X轴方向上交替重复的状态，并且在Y轴方向上相邻的所述凸部和凹部以凸部与凹部相对向的方式被折曲，
所述散热构件将其凸部与凹部的顶部留出而整体埋入所述树脂材料中。
2.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，
所述凸部和凹部的顶部为平坦面。
3.根据权利要求1或2所述的散热片，其特征在于，
在散热片的正反两面形成有绝缘层。
4.根据权利要求1或2所述的散热片，其特征在于，
所述散热构件在正反两面具有绝缘皮膜。
5.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，
所述散热构件由导热系数为10W/m·K以上的单一材料或复合材料制成。
6.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，
所述树脂材料包括有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂和聚酰亚胺树脂中的任一个或两个以上的组合。

说明书全文

散热片

技术领域

[0001] 本发明涉及适合于将例如由发热的电子部件产生的热向外部散热的散热片。

背景技术

[0002] 像CPU那样的自发热的电子部件，如果过度升温则有可能无法正常工作。为避免该情况，将适当的冷却设备与电子部件一起使用。作为这样的冷却设备的一例，可列举专利文献1记载的散热片、专利文献2记载的热输送设备。

[0003] 专利文献1记载的散热片由导热性粘接剂层和延展片构成，所述导热性粘接剂层由基体树脂和导热性填料制成，所述延展片担载该导热性粘接剂层并沿着一个方向延伸。专利文献2记载的热输送设备由被封入到壳体内的工作流体、被设置在壳体内并形成工作流体的流路的延展片、以及毛细管结构体构成。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献1：日本特开2001-291810号公报

[0006] 专利文献2：日本特开2011-086753号公报

发明内容

[0007] 无论是在专利文献1记载的散热片中，还是在专利文献2记载的热输送设备中，延展片都具备作为保持姿势等的构造构件的功能、和作为确保传热性或散热性的导热路径的功能。如专利文献1和专利文献2所记载，以往，这种散热片等所使用的延展片10如图11(a)所示，通过在薄板状的金属片1上以宽度L的间隔多列交错地形成切口2……，并将片1在与切口2的方向正交的方向上延伸(延展)而形成。图11(b)是这样形成的以往的延展片10的一例，通过延伸，所述切口2……的部位在与切口2的形成方向正交的方向上逐渐扩大，通过该扩大使所述切口2的部位变形为菱形的开口部3……。

[0008] 该形态的延展片10是将薄板状的片1延伸而成的，如图11(c)中示出图11(b)的A-A线的剖视图那样，在连结部4的区域，具有相邻的切口2、2之间的距离L的2倍(2L)的宽度，但在连结部4与连结部4之间即绞线部5，变为相邻的切口间的距离L的宽度。

[0009] 图12(a)是向该延展片10的开口部3填充作为基体的树脂材料11而形成的散热片20的正视图，图12(b)是图12(a)的B-B线的剖视图，图12(c)是图12(a)的C-C线的剖视图。如图所示，延展片10整体埋入树脂材料11中，在延展片10的开口部3中填充树脂材料11。该形态的散热片20如图12(b)所示，散热构件10中的所述连结部4规定散热片20的厚度S，连结部
4遍及散热片20的上表面20a与下表面20b之间的整个区域。而且，连结部4的上端部4a在散热片20的上表面20a侧露出或者与该上表面20a侧极为接近，连结部4的下端部4b在散热片
20的下表面20b侧露出或者与该下表面20b侧极为接近。

[0010] 另一方面，如图12(c)所示，在所述绞线部5，其宽度L为连结部4的宽度2L的1/2，所以在图中位于上方的绞线部5U的上端部5a在散热片20的上表面20a侧露出或者与该上表面20a侧极为接近，但其下端部5b位于散热片20的厚度方向的大致中间部，不会到达散热片20的下表面20b侧。另外，在图中位于下方的绞线部5D的下端部5b在散热片20的下表面20b侧露出或者与该下表面20b侧极为接近，但其上端部5a位于散热片20的厚度方向的大致中间部，不会到达散热片20的上表面20a侧。

[0011] 因此，在以往的该技术方案的散热片20中，在延展片10中的连结部4位于的部位和绞线部5位于的部位，在作为导热路径的功能上不可避免出现差异，其结果在将散热片20作为整体进行观察的情况下，由散热构件10实现的导热路径的形成不得已而变得不充分，为了高导热化，需要提高散热构件10在散热片20中所占的比例。这意味着降低树脂材料的比例，不得不牺牲散热片20的柔软性。

[0012] 本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于公开一种能够保持所需要的柔软性、并且能够确保更高的导热性的散热片。

[0013] 本发明的散热片是基本上包含树脂材料和散热构件的散热片，所述散热构件由导热系数比所述树脂材料高的材料制成，并具备向表面方向的扩展和所需要的厚度，该散热片的特征在于，所述散热构件由薄板材料制成，所述散热构件的形状为：在该薄板材料上，在与X轴正交的Y轴方向上隔着间隔而互相平行地形成有适当数量的切口列，所述切口列是适当数量的预定长度的直线状的切口隔着预定长度的非切口部在X轴方向上呈直线状排列而成的，位于相邻的所述切口列间的所述切口与切口之间的薄板材料部分被折曲成凸部和凹部在X轴方向上交替重复的状态，并且在Y轴方向上相邻的所述凸部和凹部以凸部与凹部相对向的方式被折曲，所述散热构件将其凸部与凹部的顶部留出而整体埋入所述树脂材料中。

[0014] 该散热片的优选技术方案为：所述凸部和凹部的顶部为平坦面。

[0015] 关于该散热片，可以在散热片的正反两面形成绝缘层。另外，关于该散热片，所述散热构件可以在正反两面具有绝缘皮膜。

[0016] 关于该散热片，所述散热构件优选由导热系数为10W/m·K以上的单一材料或复合材料制成。

[0017] 关于该散热片，所述树脂材料优选包括有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂和聚酰亚胺树脂中的任一个或两个以上的组合。

[0018] 根据本发明，可提供不牺牲柔软性、具备较高的导热性的散热片。附图说明

[0019] 图1是对散热片中使用的散热构件及其制造工序一起进行说明的第1图。

[0020] 图2是承接图1的第2图。

[0021] 图3是所制造的散热构件的立体图。

[0022] 图4是所制造的散热构件的侧视图。

[0023] 图5是放大表示散热构件的一部分的侧视图。

[0024] 图6是对制造散热片的工序进行说明的第1图。

[0025] 图7是对制造散热片的工序进行说明的第2图。

[0026] 图8是表示制造后的散热片的侧视图。

[0027] 图9是表示散热片的其它实施方式的侧视图。

[0028] 图10是表示散热片的其它实施方式的侧视图。

[0029] 图11是用于对以往的散热片中使用的散热构件即延展片进行说明的图。

[0030] 图12是用于对以往的散热片进行说明的图。

[0031] 附图标记说明

[0032] 50：薄板状的原片

[0033] 51：切口

[0034] 52：非切口部

[0035] 53：切口列

[0036] 54：切口列间的原片的区域

[0037] 55：峰形部即凸部

[0038] 56：谷形部即凹部

[0039] 57：非切口部的区域即平面区域

[0040] 61、62：冲压装置的工作件

[0041] 63：工作件的顶端的平坦面

[0042] 100：在原片的表面方向上进行了折曲加工的状态的散热构件

[0043] 101：绝缘层

[0044] 102：绝缘皮膜

[0045] 200、200a、200b：散热片

[0046] 300：树脂材料

[0047] 400：模具

[0048] a：切口的长度

[0049] b：非切口部的长度

[0050] h：散热构件的厚度

[0051] L(L1、L2、L3)：切口列与切口列之间的间隔

[0052] P：导热路径

[0053] W1：凸部的平面部的X轴方向的长度

[0054] W2：凹部的平坦面的X轴方向的长度

具体实施方式

[0055] 参照附图对本发明的散热片的一实施方式进行说明。

[0056] [散热构件]

[0057] 首先，对该实施方式的散热片中使用的散热构件的一例及其制造工序一起进行说明。

[0058] 作为散热构件的原料，能够列举金属、陶瓷、石墨等。作为金属，能够例示铜、铝、金、银、镍、锌等。作为陶瓷，能够例示氧化铝、二氧化硅、氮化硼、氧化锌、氧化镁等。在使用陶瓷的情况下，由于成型容易，优选以烧成前的生片的状态成型。优选导热系数为10W/m·K以上的单一或复合材料。原料优选为10μm～500μm的薄板状的原片50。

[0059] 如图1所示，首先，使用适当的工作设备对薄板状的原片50，进行形成适当数量的在X轴方向上延伸的切口列53的切口加工。所述切口列53包括适当数量的长度a的直线状的切口51、和位于在X轴方向上相邻的切口51与切口51之间的长度b的非切口部52，整体为直线状。

[0060] 适当数量的所述切口列53在与X轴正交的Y轴方向上隔着适当的间隔L互相平行地形成。所述间隔L优选全部相等，但不是必须都为相等的间隔。所述平行且相邻的切口列53与切口列53之间的间隔L优选为0.05mm～5mm左右。另外，以各切口列53中的所述切口51和非切口部52在X轴方向上的位置成为相同位置的方式进行切口加工。

[0061] 然后，使用冲压装置对位于在Y轴方向上相邻的所述切口列53、53间的所述切口51、51之间的原片50的区域54……进行折曲加工。折曲加工如图2(a)中侧视图所示，在所述区域54中的在X轴方向上相邻的部位，例如使峰形部即凸部55与谷形部即凹部56交替重复。
作为一例，相对于所述的原片50，通过将在图中为向上凸的形状的工作件61从下向上进行上推加工而形成凸部55，通过将在X轴方向上相邻的在图中为向下凸的形状的工作件62从上向下进行下压加工而形成凹部56。通过反复进行该操作，例如在图1中L1所示的原片50的区域、即切口列53、53之间的区域，峰形部即凸部55和谷形部即凹部56以在X轴方向上交替重复的状态连续形成。而且，成为在凸部55与凹部56之间留下所述非切口部52的区域即平面区域57的状态。

[0062] 再者，所述凸部55和凹部56的形状依赖于所述工作件61、62的形状。在使用顶端尖的形状的工作件的情况下，凸部55和凹部56的顶部成为锐角的顶部，如图2(b)所示，在使用前端为平坦面63的工作件的情况下，凸部55和凹部56的顶部成为平坦面。另外，工作件61、62的横向宽度T与所述切口列53、53间的间隔L大致相等，顶端的平坦面63的长度P比所述切口51的长度a短。作为工作件61、62，图示中侧视表示为梯形，但也可以为侧视下呈半圆形或者椭圆形的形状，其中也可以是顶部被切除为水平面的形状。

[0063] 如图1所示，对于在Y轴方向上与所述由L1表示的区域相邻的区域L2、L3，也同样进行折曲加工。但在相邻的区域L2、L3中，如图2中阴影线所示，进行折曲加工以使得在与所述区域L1中的峰形部即凸部55相对向的部位，谷形部即凹部56相对向地形成，并且在与谷形部即凹部56相对向的部位，峰形部即凸部55相对向地形成。

[0064] 图3示出像这样在原片50的表面方向上进行了折曲加工的状态的散热构件100的立体图，图4示出其侧视图。图5放大表示图4的一部分。再者，在图4和图5中，标注斜线的部分表示所述的L1的区域的侧视图，空心的部分表示在Y轴方向上与所述L1相邻的L2(L3)的区域的侧视图。

[0065] 如图所示，被折曲加工的散热构件100是整体为厚度h的平板状的构件，在厚度方向的大致中央部，在X轴方向上隔着所需的间隔存在适当数量的平面区域57，该平面区域57的X轴方向的宽度为b，Y轴方向的长度遍及原片50的Y轴方向的整个宽度。

[0066] 在相邻的两个所述平面区域57、57之间，在Y轴方向上交替形成有与平面区域57相比向上鼓出的所述凸部55和向下鼓出的所述凹部56，所述凸部55和凹部56的Y轴方向上的位置关系为凸部55与凹部56相对向。因此，具备预定的厚度h的散热构件100，具备上下方向的压缩所需的耐性，并且在X轴方向和Y轴方向这双方，折曲的自由度也增大。

[0067] 如上所述，通过改变在冲压加工中使用的工作件61、62的顶端形状和大小，能够任意变更所述凸部55与凹部56的形状和/或大小。当然，通过适当变更所述直线状的切口51的长度a、非切口部52的长度b、相邻的切口列53的间隔L的值，能够得到具备所希望的柔软性的散热构件100。并且，通过在完成所希望的折曲加工后对散热构件100施加X轴方向的延伸，也能够改变所述凸部55与凹部56的形状和/或高度。

[0068] [树脂材料300]

[0069] 通过将所述的散热构件100埋入树脂材料300内，可得到散热片200。树脂材料300可以是树脂单体，也可以是为了提高功能而填充了填料的树脂。作为树脂，能够例示湿固化型、常温固化型(一种液体类型、两种液体混合类型都可)的有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等热固化型树脂、或者聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂等热塑性树脂。作为填料，能够例示铜、铝、银、镍、锌等金属填充材料、氧化铝、二氧化硅、氮化硼、氧化锌、氧化镁、石墨等无机填充材料。并且，也能够使用将在所述散热构件100的制造中使用的材料颗粒化并与所述树脂材料300混合而得到的混合材料。

[0070] [散热片200的制造]

[0071] 关于将散热构件100埋入所述树脂材料300中，可以采用任意方法进行。图6和图7表示其一例，如图6所示，将形成的散热构件100放入模具400，通过销钉等适当的手段压住端部从而将尺寸固定。然后，从其上方流入所述树脂材料300。接着如图7所示，对模具400设置盖401从而调整高度后，投入到恒温槽，使树脂材料300加热固化。冷却后，从模具取出，由此得到图8中侧视图所示的厚度h的散热片200。

[0072] [散热片200的优点]

[0073] 如上所述，该实施方式的散热片200通过下述方式制造：对1枚导热性高的薄板状的原片50实施切口加工和折曲加工，将所得到的散热构件100作为结构材料，将其整体埋入树脂材料300。

[0074] 所述散热构件100如上所述为一个结构体，并且在表面方向和厚度方向上都连续地取向，因此如图8所示，形成不会在中途中断的导热路径P。另外，散热构件100的一部分位于散热片200的上下表面，所以能够有效地进行与被贴合物(发热体等)的界面处的热传递，能够减小实用时的热阻。并且，散热构件100的所述凸部55和凹部56如上所述那样以在上下方向上不重复的方式，在正视下交替地配置，所以在XY的平面方向、厚度h的方向上都能够柔软地变形。并且，散热构件100具有在X轴方向和Y轴方向上连续连接的空间区域，因此在埋设于树脂材料300中时的树脂材料300的填充性优异。而且也不会发生树脂材料300从填充后的散热片100脱落等情况，耐久性也提高。

[0075] 另外，散热构件100在结构上强度高并且折曲的自由度高，因此在对于CPU那样的自发热的电子部件的安装方面，具有自由度增大的优点。另外，能够追随平面、凹凸面、R面等工件形状，使用场所也扩大。关于使用形态也是，能够使用树脂填充后的散热片200，在工件侧仅贴合有散热构件100的状态下，也可以采用填充树脂材料300而形成散热片200的使用方式。

[0076] [散热片的其它结构]

[0077] 散热构件100相对于散热片200的整个容积所占的体积百分比没有特别限制，优选为5％以上且80％以下。如果小于5％，则无法提高导热系数，不能作为散热材料使用。并且对散热没有帮助的区域扩大，散热片内的传热不均增大，因此有可能在产品内产生预想外的高温部。如果超过80％，则虽然成为导热系数高的散热片，但变得过硬从而与产品之间的界面热阻增大，会发生不能得到所希望的散热性能的情况。

[0078] 构成散热构件100的原片50的厚度与散热片200的厚度之比优选为1:3以上且1:10以下。如果小于1:3，则散热构件在厚度方向上对于压缩应力的柔软性降低，会损害作为散热片的柔软性，因此与产品之间的界面热阻增大，有可能得不到所希望的散热性能。如果超过1:10，则无法提高散热构件的体积百分比，不能高热传导化。

[0079] 如图5所示，在所述凸部55和凹部56的侧视形状大致呈梯形的情况下，斜面58与所述平面区域57形成的角度即取向角度(图5中的倾斜角度D、E)优选为90度以上且150度以下。再者，该倾斜角度也能够通过将散热构件100在X轴方向上延伸而任意地调整。由此，能够适当调整散热片200的导热系数和柔软性。另外，角度D与角度E既可以相同也可以不同。

[0080] 在散热构件100的形状为将其峰形部即凸部55和谷形部即凹部56的顶部设为平坦面的情况下，如图3、图4所示，所述凸部55的顶部平坦面的X轴方向上的长度W1、凹部56的顶部平坦面的X轴方向上的长度W2、以及所述平面区域57的X轴方向上的长度b，优选为W1≥W2＞b的关系。如果b的值比W1、W2的值大，其结果W1、W2的值变小，导致导热系数的下降。并且，尤其是Y轴方向上的柔软性下降。进而，从形状追随性的观点出发，所述平面区域57的宽度b优选为原片50的厚度的10倍以下。

[0081] [其它实施方式-1]

[0082] 图9表示散热片的其它实施方式。该散热片200a在散热片100的正反两面设有绝缘层101这一点上与上述绝缘片200不同。其它构成与散热片200相同。作为绝缘层101的原料可使用有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等热固化型树脂、或聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂之类的树脂材料、或氧化铝、二氧化硅、氮化硼等陶瓷材料之类的材料。通过设置绝缘层101，可得到确保了高导热系数和绝缘性这两方的散热片200a。

[0083] [其它实施方式-2]

[0084] 图10表示散热片的其它实施方式。该散热片200b使用在正反两面具有绝缘皮膜102的材料作为原片50，形成散热构件100。作为绝缘皮膜102的原料，可使用有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等热固化型树脂、或聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂之类的树脂材料、或氧化铝、二氧化硅、氮化硼等陶瓷材料之类的材料。该绝缘片200b也能够通过散热构件100自身具有绝缘性能，从而确保高导热系数和绝缘性这两方。

[0085] 【实施例】

[0086] 以下，通过实施例与比较例对本发明的散热片200的优越性进行说明。

[0087] [实施例产品]

[0088] 对作为薄板状的原片50的200μm厚的纯Cu箔，实施切口加工和冲压加工，制造出具体尺寸如表1的实施例1、2、3所示且形状如图3所示的散热构件100。如图6和图7所示，将制作成的散热构件100埋入作为树脂材料300的液状有机硅树脂中之后，在恒温槽中进行加热固化，形成散热片200。

[0089] 如表1所示，在实施例1、2、3中通过使散热构件100的尺寸和/或形状不同，而使散热片200中的散热构件(Cu)的体积百分比分别不同。再者，使用的有机硅树脂为信越化学制KE-1870(附加反应型)，固化条件为150℃×30分钟，粘度为400mPa·s，固化后硬度为15(硬度计A)。

[0090] [比较例产品]

[0091] 使用相同原料，通过之前基于图11进行了说明的以往方法，制作散热构件10。在散热构件10的制作时，改变延伸量，制作成表1所示的散热构件(Cu)的体积百分比不同的比较例散热片1～3。另外，比较例1～3的倾斜角度为图12(b)所示的倾斜角度A°。

[0092] [特性试验]

[0093] 对于实施例产品1～3、比较例产品1～3，采用通常方法测定了导热系数。将其结果示于表1。

[0094] 表1

[0095]

[0096] *1：实施例为图5所示的角度D(＝E)，比较例为图12(b)中的角度A°

[0097] [评价]

[0098] 在实施例产品1、2、3和比较例产品1、2、3中，虽然成品厚度(h、s)都等于1mm，并且散热构件与树脂的体积百分比也大致相等，但实施例产品1、2、3分别与比较例产品1、2、3比较，导热系数大大提高。另外，实施例产品1、2、3分别与比较例产品1、2、3比较，热阻减小。

[0099] 在本实施例中使用的散热构件基本为图3所示的形状，由此使得与比较例产品相比，导热路径P实质上增多。

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