[发明专利]发热元件散热方法和结构

说明书

发热元件散热方法和结构，本发明涉及发热元件散热方法和结构、采用上述方法和元件的散热装置，尤其是用于电子领域。现有精密电子产品的高功率、小型化和高密度装配，带来了具有挑战性的散热难题。本发明创造性地将发热元件和散热元件的配合改为直接接触；解决了散热过程中界面材料热阻大、导热系数低的关键问题。

技术领域

本发明涉及散热技术领域，元件散热方法和散热结构、采用上述方法和元件的散热装置；本发明还涉及防水技术领域，电子装置防水方法和结构，尤其是用于电子领域。

背景技术

现代技术的发展推动了电子技术的飞跃进步，尤其是IC半导体和MEMS技术进步推动了集成电路、芯片、片上系统、系统芯片、应用处理器、人工智能芯片、显示屏、射频放大器、LED、功率器件、电源管理和其它电子元件技术的不断进步。电子技术进步的结果就是小型化、高功率和高密度化。GaN半桥电路在10MHz 工作频率和400V工作电压时，其每平方厘米发热功率可以达到6400W。单个图形处理器每平方厘米发热功率可以达到40W，单个中央处理器每平方厘米发热功率可以达到30W。将来高功率器件及芯片的每平方厘米发热功率或可以达到500W甚至是1000W。可半导体的耐受温度通常是90度，特殊的是105度。发热元件大多是电子元件。电子产品的热量管理成为一个具有挑战性的问题。电子产品的散热过程包括传热和散热。传热过程不仅与材料的性质和结构有关，还与传热材料与发热元件的接触形式有关。现有电子产品传热过程中散热元件与发热元件的接触形式主要有两种：焊接和粘接，结构固定的方法用的较少；通常的接触形式是粘接。现有技术的散热元件表面与发热元件表面直接接触时，由于间隙的存在热阻很大，远大于通过热界面材料接触的热阻，有研究表明：接触界面的热阻约占总热阻的50％；粘接形式中的热界面材料的导热系数大多不超过10W/m.k的水平；而现有高导热材料的导热系数一般都在200W/m.k以上，因此，解决接触面传热效率低下是解决热量管理问题的一个有效途径。高导热材料与发热表面直接接触时，根据导热材料与发热元件接触表面的配合情况可以有三种形态：表面加工精度可达到气密性接触、表面加工精度可达到液密性接触和现有技术的低加工精度的常态；导热材料与发热元件接触表面的三种形态中传热系数的大小排序，气密性接触最大，常态最小；若能同时在成本、技术难度和制作效率上解决元件散热方法和散热结构、散热装置现有存在的问题，可以达到事半功倍的效果。现有技术中，电子产品的防水主要是依靠焊接、密封胶和密封元件；有时由于使用条件、成本、技术难度和制作效率上的限制，现有技术不能同时满足生产设计的需要。

发明内容

基于现有存在的问题，本发明提出一种发热元件的散热方法和采用该方法的结构；一种采用该元件或元件散热结构的散热装置；一种电子系统或终端，是采用所述权利要求中任一有其电子元件散热结构、任一有采用其的电子元件、任一有该散热装置或系统；提出一种电子产品的防水方法和结构，任一采用电子产品的防水方法和结构的元件、产品、装置或系统。