热导体设备和形成热导体设备的方法技术

本发明专利技术提供用于移除来自在频率范围中操作的电部件（12）的热量的热导体设备（10），该设备包括具有第一热导率的本体（13），其特征在于本体（13）被提供有包括由间隙（21）分隔的导热拼贴片（20、50、51、52、61）的图案的散热器（14），拼贴片具有比第一热导率更高的第二热导率，其中每个拼贴片具有至多最大的面积值以及间隙具有至少最小的间隙宽度，并且最大的面积和最小的宽度被标定尺寸以当热导体设备与在频率范围中操作的电部件组合时符合热导体设备的预定的电磁干扰特性。本发明专利技术还提供用于形成热导体设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从电部件、特别地例如在千兆赫（GHz)域中的高频率处运行的电 部件移除热量的热导体设备。本专利技术还涉及形成热导体设备的方法。
技术介绍
需要冷却的电部件被放置为与也叫做热导体设备或者热沉（heatsink)的热传导 材料热接触。然而，具有良好的热导率的材料(例如金属）也往往具有良好的电导率。 当具有良好的电导率的邻近层连同诸如用于在兆赫兹（MHz)或者千兆赫（GHz)域 中操作的处理器集成电路（1C)或者存储器1C的高频设备一起使用时，具有良好的电导率 的邻近层是有问题的。在这些应用中，周围的层的传导表面充当针对内部地存在于1C中的 源电流的辐射体。该表面还可充当电磁（EM)波的反射器。该性状可干扰其它的电组件的 运行，并且由于该原因经常被规则所禁止。 已知的是，使用其它的非传导的或者电传导不佳的材料，例如陶瓷。然而，陶瓷相 对昂贵并且相比于电导体具有一般不佳的热导率。 被使用的另一材料是聚合物或者塑料。塑料没有陶瓷昂贵，但是具有甚至更差的 热传导属性。 注意，US2006/047053公开了也具有一定程度热导率的导电聚合物复合物。多个分 立的导电元件被并入到聚合物复合物中。这些元件给予聚合物复合物一定程度的电导率， 该一定程度的电导率意在屏蔽被涂敷有聚合物的1C以防电磁干扰（EMI)和/或射频（RF) 辐射。1C由导电聚合物复合物包围或者由导电聚合物复合物和另一电导体的组合包围，使 得形成闭合的法拉第笼。本专利技术所涉及的热导体设备或者热沉通常意在扩大热量转移的面 积，并且因此通常仅覆盖1C的部分并且不包围1C。用于高频部件的热沉必须谨慎地被设计 以防止充当天线，这不是US2006/047053的屏蔽应用所关注的事，因此其材料一般不适合 用于在热沉中使用。 因而，存在对具有良好的热导率、用于从电部件移除热量、同时不充当部件的频域 中的辐射体或反射器的热导体设备的需要。
技术实现思路
本专利技术提供用于移除来自在频率范围中操作的电部件的热量的热导体设备，该设 备包括具有第一热导率的本体，其中本体被提供有散热器，该散热器包括具有比第一热导 率更高的第二热导率的导热拼贴片（tile)的图案，其中每个拼贴片具有面积并且由间隙分 隔。 根据电部件的频率范围来确定拼贴片面积和间隙，以符合热导体设备的预定的电 磁干扰（EMI)特性。第一本体的材料通常具有非常低的电导率，以便符合EMI特性。 每个拼贴片具有足够小的面积以防止个体的拼贴片吸收源自电部件内部的高频 电流的电磁能量。同时，每个拼贴片具有尽可能大的面积以改进散热器层的热传导属性并 且因而改进热导体设备的热传导属性。每个间隙形成相邻的拼贴片之间的距离，该距离足 够大以用作抵抗电部件的频率范围中的电流的屏障。同时，每个间隙尽可能地小以改进散 热器层的热传导属性并且因而改进热导体设备的热传导属性。结果，图案化的散热器最大 化地增加了热导体设备的有效热导率，同时最小化地增加了热导体设备的有效电导率。 换言之，本专利技术提供了包括高（电和热）导率散热器材料的"岛"的图案化散热层， 而不是完全的层。传导岛之间的间隙是对电流的屏障，但是如果这些间隙被制作得充分地 窄，则它们仍能够在拼贴片之间传输热量。而且，如果岛大小远低于EM波长，则传导岛将不 作为天线运行，并且小的大小还将限制可能的电流回路的大小，从而也限制了辐射。 描述根据本专利技术的解决方案的另一方式是如下。本专利技术提供用于移除来自在频率 范围中操作的电部件的热量的热导体设备，该设备包括具有第一热导率的本体。热导体设 备和电部件的组合符合针对最大的电磁干扰的预定要求。本专利技术的特征在于本体被提供有 散热器，该散热器包括具有比第一热导率更高的第二热导率的导热拼贴片的图案。拼贴片 由间隙分隔，并且图案以这样的方式被设计使得图案化的本体的有效热导率比第一热导率 更高，优选地高出至少50%或者100%，同时热导体设备和电部件的组合仍符合针对最大的 电磁干扰的预定要求。由图案化的散热器引起的显然提高的热导率有利地允许使用较大的冷却表面，例 如较大的热沉基底，并且因此允许较高的设备功率耗散。 而且，提高非电传导的（热的）塑料的热导率能够实现处于当前仅在陶瓷中是可能 的大小中的塑料热沉的使用。通过塑料替代陶瓷带来成本和重量方面的大的节省并且允许 更大的设计灵活性，例如安装设备的整合方面的灵活性。 一般而言，本专利技术通过添加例如在热沉的基底处的高度传导的(石墨或者其它的） 图案来允许非传导材料(例如，塑料）的改进的热沉属性。本专利技术同时通过避免某个频率范 围（取决于其它的法律边界将应用于的产品族）内的大的导电面积来允许可接受的热沉的 电磁兼容（EMC)特性。通过调节传导图案元件的大小和间隔，技术人员能够满足要求的实 际的或者法律的EMC性状。 示例性的散热器材料（即，图案的岛的材料）是graftechSS500石墨散热器材料。 另一示例性的材料是铝。其它的金属也可以被用作用于拼贴片的材料。 被提供在导热本体上面的均匀的层上方的图案的另一优点在于图案不遭受由于 本体和层的热膨胀系数方面的差异所致的应力。 在根据本专利技术的实施例中，每个拼贴片具有面积，该面积带有电部件的操作频率 范围的特征波长的至多10%，优选地至多5%，更优选地至多1%的主尺寸。这确保了拼贴片 的面积远低于其中显著的电流回路可能在拼贴片中发生的面积。 在根据本专利技术的实施例中，每个间隙的大小是电部件的操作频率范围的特征波长 的至少0. 1%、优选地至少0. 5%、更优选地至少1%。这有利地确保了图案的有效电导率保持 低，即使拼贴片自身可能是导电的也是如此。 在根据本专利技术的实施例中，图案是规则的网格。规则的网格具有制造方面的优点 并且可以更容易地被模型化使得能够进行性能计算。 在根据本专利技术的实施例中，拼贴片的主尺寸在0? 5mm和5mm之间，优选地在1mm 和4mm之间，更优选地在1. 5mm和2. 5mm之间，并且间隙在0? 1mm和1. 2mm之间，优选地在 0? 15mm和5mm之间，更优选地在0? 15mm和0? 25mm之间。这些尺寸已经被示出给出良好的 结果。 在根据本专利技术的实施例中，第一热导率至少是lW/mK。在实施例中，第一热导率 至多是50W/mK，更优选地至多25W/mK。在实施例中，第二热导率至少是50W/mK，或者至少 100W/mK，或者至少250W/mK，或者至少500W/mK。 在根据本专利技术的实施例中，拼贴片或岛由石墨制成。 在根据本专利技术的实施例中，本体包括聚合物或陶瓷。 本专利技术进一步提供用于粘附到热导体设备的本体的膜，该膜包括根据前述权利要 求中的任意权利要求所述的导热拼贴片的图案。 本专利技术还提供根据本专利技术的热导体设备与电部件的组件。电部件可以是视频处 理器IC、SDRAM模块或者任何其它的部件。如果电部件在操作频率(例如高于500MHz、高 于1GHz或者高于1. 5GHz的频率)处操作，则本专利技术可以被有利地应用。在实施例中，1C在 1600MHz处操作。 仍进一步地，本专利技术提供形成图案化的热导体设备的方法，该方法包括提供具有 本体的热导体设备，所述本体具有第一热导率，特征在于为所述本体提供具有比第一热导 率更高的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于移除来自在频率范围中操作的电部件（12）的热量的热导体设备（10），所述设备包括具有第一热导率的本体（13），其特征在于：所述本体（13）被提供有包括由间隙（21）分隔的导热拼贴片（20、50、51、52、61）的图案的散热器（14），所述拼贴片具有比所述第一热导率更高的第二热导率，其中每个拼贴片具有至多最大的面积值以及所述间隙具有至少最小的间隙宽度，并且所述最大的面积和最小的宽度被标定尺寸以当所述热导体设备与在所述频率范围中操作的电部件组合时符合所述热导体设备的预定的电磁干扰特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA鲁伊坦，LHJ皮特斯，
申请(专利权)人：TP视觉控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL