[发明专利]一种定向高导热电子模块盒体及导热设计方法

说明书

本发明公开了一种定向高导热电子模块盒体及导热设计方法，属于电子设备散热技术领域，包括金属基体、高导热板和金属盖板；所述金属基体为两面开槽的结构件，一侧用于安装高导热板，另一侧用于安装印制板或电子组件。本发明通过将非金属的轻质高导热材料封装入内部分腔的金属结构体中，通过布局设计，以实现结构盒体的定向高导热功能，具有可靠性高、导热性能佳、结构简单、密度低、经济可行等优点。

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，更为具体的，涉及一种定向高导热电子模块盒体及导热设计方法。

背景技术

随着电子设备高度集成化的发展，单模块的热耗日益增加。在散热资源不变的情况下，电子模块结构的导热率大小将直接影响芯片结温的高低，故提高模块结构的导热率至关重要。传统电子模块盒体通常采用铝合金材料，导热系数约为120～170W/(m·K)。目前，常用的导热增强技术主要包括相变均热板和高导热复合金属材料。其中，前者通过内部相变过程及毛细作用，将热量从热端运输到冷端，大大减小了热端与冷端之间的热阻，可将结构等效导热系数提高至约500W/(m·K)。该技术方法效果明显，然而工艺复杂，且存在泄露、低温无法启动等风险。后者则通过在金属粉末中融入高导热颗粒，利用改变材料组成来提高原材料的导热率，如碳化硅铝、金刚石铝等。该类材料的加工性差，尺寸受限，且部分材料的导热增强效果一般，导热系数低于300W/(m·K)。针对该现状，非金属的轻质高导热材料与金属的复合高导热结构体，成为一种可能的解决方法。

现有复合高导热结构的专利，主要围绕用于电子模块内部器件散热的小薄层结构展开，如CN108823615 A，CN210406047 U等。同时，部分专利提出了石墨与金属结合的结构方案，如专利CN 106328614 A提出了石墨片与铝合金结合的导热片；专利CN 109548379 A提出了将石墨嵌入两个铝合金框架之中形成导热块的结构。然而，均没有提出石墨板与电子模块盒体有效结合的装置。

另一方面，对于电子模块的热设计而言，除了高导热问题外，如何高效利用热沉，重点保护热敏感器件，实现定向导热，也同样重要。然而，现有专利中，均没有解决定向导热的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定向高导热电子模块盒体及导热设计方法，通过将非金属的轻质高导热材料封装入内部分腔的金属结构体中，通过布局设计，以实现结构盒体的定向高导热功能，具有可靠性高、导热性能佳、结构简单、密度低、经济可行等优点。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种定向高导热电子模块盒体，包括金属基体、高导热板和金属盖板；所述金属基体为两面开槽的结构件，一侧用于安装高导热板，另一侧用于安装印制板或电子组件。

进一步地，所述金属基体安装高导热板的一侧定义为背面腔体，在背面腔体内设有隔筋，用于实现针对性的热量隔断和热量定向传递；并且，所述高导热板安装于金属基体的背面腔体内，用金属盖板将其密封。

进一步地，所述金属基体安装印制板或电子组件的一侧定义为正面腔体，正面腔体的具体结构特征能够根据内部电子器件的布局而设定。

进一步地，所述高导热板包括热解石墨板、石墨烯板中任一种。

进一步地，所述金属盖板包括金属平板结构件。

进一步地，所述高导热板与隔筋之间设有间隙，用于中断热通路。

进一步地，所述金属基体的材料包括铝合金、硅铝和铜中任一种；所述金属盖板的材料包括铝合金、硅铝和铜中任一种。

进一步地，所述金属基体、高导热板和金属盖板通过焊接或螺接或粘接的机械形式结合为一体；所述高导热板与金属基体接触面之间接触紧密，无缝隙；且在螺接中，在高导热板和金属盖板之间，增加导热弹性体，用于保证高导热板与金属基体的紧密结合，同时用于热膨胀补偿，以解决两种材料热膨胀系数不匹配的问题。