手机cpu冰丝导管散热装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于手机散热技术领域，具体涉及一种优于热管的手机CPU冰丝导管散热装置。本实用新型为了能够更有效的使手机CPU在高负荷运转下温度降低，并且使手机不再温度过高使得CPU降频运转的问题出现，提供了一种手机CPU冰丝导管散热装置，包括至下而上叠层的TIM导热界面板、冰丝层、导热层和封装基板，所述冰丝层呈四叶式风车状，各叶片为正方形、倾斜设置，且各叶片的对角线相互垂直。本实用利用封装液态金属的铜管冰丝与相变导热材料结合，有效降低了热阻，提高了散热效果；所述导热层采用膏状的PCM，其间隙填充能力强，同时不用考虑产品尺寸及公差的限制，可根据设计的最优效果灵活设计，彻底解决传统导热硅脂渗油与龟裂变干等可靠度问题。
【专利说明】
手机CPU冰丝导管散热装置
技术领域
[0001]本实用新型属于手机散热技术领域，具体涉及一种优于热管的手机CPU冰丝导管散热装置。
【背景技术】
[0002]随着手机硬件的不断升级，其所执行的任务计算处理更加繁杂，CPU等芯片部件将会面临热量的侵袭。CPU核心数不断提高，主频也越来越高，为了使得手机正常运行，手机的良好散热变的尤为重要。手机体积有一定的局限性，处理器系统性能会因为温度升高而有所降低，因此手机的极限功率不应超过它的散热能力。
[0003]我们无办法像台式机的CHJ—样，为其加上强大的风冷系统，液氮系统更加无可能，因为手机体积所限制。手机散热能力不但影响其性能，同时散热设计也会对用户的握持有影响，谁也不希望每时每刻拿着一个暖手宝。
[0004]实际手机散热仍然分为主动与被动散热两种，基本的思路便是降低手机散热的热阻或减少手机的发热量，前者是被动散热，而后者是主动散热范畴。主动散热通过降低芯片的功耗减少热量而实现，这里主要讨论被动散热，接下来看下现在手机主流的几种散热方案:
[0005]—:石墨散热方案
[0006]现在大部分的智能手机都采用石墨散热的方案，基本原理都相同，只不过厂家会为自家产品设计上做一些调整。目前手机上面采用的石墨散热片，主要就是利用了石墨的导热性。
[0007]导热石墨片(GTS)也称石墨散热片，是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。之所以能够设计成石墨散热片，还利用了石墨的可塑性，我们可以把石墨材料做成一块像贴纸的薄片，让它贴附在手机内部的电路板上面。既可以阻隔原件之间的接触，也起到一定的抗震作用。
[0008]发热源CPU和Flash芯片发热量大，石墨散热片在这些芯片的封装层上面，散热片的另一面在机身内会贴附在中间的金属板上面。金属板的另一面一般也会有一块石墨散热片，对应连接手机背盖。屏幕的后面以及CPU/Flash的热量都会通过中间的金属层相互传递，由于石墨散热片较优秀的散热能力，加上出色的厚度和可塑性，最终使得热量能够均匀分布之余并且通过空气的流动进行散热，也能在狭小的手机空间里面生存。
[0009]二:冰巢散热
[0010]它在基本的石墨散热方案上进行改良，采用具有独家专利的冰巢散热系统。这个系统是在芯片和石墨之间添加一种类液态的金属材料，平常是固态，待芯片发热加大的时候，其便会吸收热量变成液态，提高热传递效率。在石墨与芯片之间再加上一特殊物质，主要目的还是想通过接近液态的方法迅速把热量排出，再次提高手机的散热效率与性能。
[0011]三:非主流方案
[0012]使用扁平热管，具有热量扩散能力，减小散热面的热流密度，降低芯片散热路径的热阻，这种方案来源于电脑和笔记本的散热技术。用于手机里面，需要将热管小型化，实现了热管微型化之后就可以用于智能手机散热。手机内部会使用了碳纤维导热纸，这也是降低传热热阻的一种方式。
[0013]热管散热原理，热管其实并不是一条铜管，里面含有大量毛细血管一样的“吸液芯”可以使得热管中的散热液体根据温度变化，从而使工作液体吸收热量后移动到温度较低的区域，扩大散热面积，从而实现为电脑、手机散热。
[0014]然而这种方案最大的弊端就是故障率高，成本高，无法大批量的生产。而最重要的是一一旦液体散露，将会烧坏手机其他原件。从而使得手机报废。
[0015]如今，手机不同于电脑，没有风扇的助力，并且也没有所谓的出风口散热。主要的发热源头来自于软件和硬件。过多的后台运行程序和长时间使用造成的处理器负荷运作才造成发热。金属背板导热、石墨散热、液态金属图层。我们使用的智能手机最常见的是前两种散热手段。其中石墨散热会随着老化而降低功效，如果手机进水等人为影响，对手机的散热系统也会造成影响。
[0016]一般来说手机最大的发热点源自处理器，而每款手机的处理器位置都不相同。现在没有统一的优秀散热方式，对散热处理造成了很大的麻烦。
【发明内容】
[0017]本实用新型为了能够更有效的使手机CPU在高负荷运转下温度降低，并且使手机不再温度过高使得(PU降频运转的问题出现，提供了一种手机CPU冰丝导管散热装置。
[0018]本实用新型采用如下技术方案:
[0019]—种手机CPU冰丝导管散热装置，包括至下而上叠层的??Μ导热界面板、冰丝层、导热层和封装基板，所述冰丝层呈四叶式风车状，各叶片为正方形、倾斜设置，且各叶片的对角线相互垂直。
[0020]所述各叶片由若干铜管平行均布排列而成，铜管内封装有吸热的液态金属，与导热界面材料中心3°角贴合，然后与CPU进行贴合，周围用硅脂填补缝隙，硅脂中间留有气孔。其中，液态金属为镓与铋、铅、锡、铬、铟、铊等生成熔点低于60°C的易熔合金。其中如含有25 %的镓铟合金(熔点16 °C )，含锡8 %的镓锡合金(熔点20 °C )。
[0021]所述铜管为三段式结构，包括位于倾斜低端的蒸发段、位于倾斜高端的冷凝段以及位于中间的绝热段。
[0022]所述导热层为PCM。
[0023]所述??Μ导热界面板与冰丝层之间设有硅脂填充层。
[0024]所述封装基板的顶部还设有一层硅脂。
[0025]所述冰丝层的倾斜角度为3-5°。
[0026]本实用新型具有如下有益效果:
[0027]1、本实用利用封装液态金属的铜管冰丝与相变导热材料结合，有效降低了热阻，提高了散热效果；
[0028]2、导热层采用膏状的PCM，其间隙填充能力强(100%填充)，同时不用考虑产品尺寸及公差的限制，可根据设计的最优效果灵活设计，彻底解决传统导热硅脂渗油与龟裂变干等可靠度问题；
[0029]3、封装基板的顶层设有硅脂，可保证散热均匀的抵达金属外壳。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的结构不意图；
[0031]图2为铜丝管的排布图；
[0032]图中:1-硅脂、2-封装基板、3-导热层、4-冰丝层、5-TIM导热界面板、6_填充层、7_铜管。
【具体实施方式】
[0033]结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0034]本实用新型所述散热装置的结构如图1所示，包括至下而上叠层的??Μ导热界面板
5、冰丝层4、导热层3和封装基板2。
[0035]1、第一层为??Μ导热板，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的热阴抗，提高散热性能。
[0036]2、上一层为铜管“冰丝”，然后相变导热材料与铜管缝隙相结合，这样可以解决导热硅脂使用中带来的脏污和组装中的难以操作问题，节省时间和金钱;相变化合物可以反复流动，直到界面厚度最薄，使得热阻降低，并使导热性能更出色;相变导热材料间隙填充能力强，能100%填充间隙。给研发设计带来极大的方便性，因为PCM是膏状且永久不干，所以在产品设计时，不用特别考虑产品尺寸及公差的限制，可根据设计的最优效果灵活设计，彻底解决传统导热硅脂渗油与龟裂变干等可靠度问题。当工作温度达到45°C，产品就会从固态转变为液态，使得产品有更好流动性，达到最佳表面服贴效果，以减少界面接触热阻，并填补散热器表面不平整之空隙，以达到最佳散热效果。
[0037]3、再上一层为球栅阵列封装基板，为相变导热材料留下空隙，使得受热后的形变留有空间。
[0038]4、最顶层再加装一层硅脂，使得散热均匀的抵达金属外壳。
[0039]5、补充，铜管与底板间缝隙3°角之间缝隙用硅脂导热材料填充。
[0040]冰丝层的铜管结构如图2所示，铜管内装有液态金属的铜丝，管径2mm，即所谓“冰丝”与导热界面材料板相贴合，以正方形板子对角线垂直方向，与正方形边成45度角排列，即“风车状”。这样能增大接触面积，更良好的散热。每根铜丝在矩形中间部分低，边缘处高，与水平面呈5度角。
[0041 ] 将铜管内抽成I.3X(10-1---10_4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段，矩形板中心部分)，另一端为冷凝段(冷却段，矩形板边缘部分)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环，热量由热管的一端传至另一端。
[0042]本实用新型采用了相变导热材料(PCM);空心金属铜丝；内部吸热的液态金属，硅脂，球栅阵列封装基板;导热界面材料(??Μ)，作用是主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的热阴抗，提高散热性能。
[0043]本实用新型中未作特殊说明的材料、构件等均为现有技术，本领域技术人员可结合现有常规技术获得。
【主权项】
1.一种手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:包括至下而上叠层的??Μ导热界面板(5)、冰丝层(4)、导热层(3)和封装基板(2)，所述冰丝层(4)呈四叶式风车状，各叶片为正方形、倾斜设置，且各叶片的对角线相互垂直。2.根据权利要求1所述的手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述各叶片由若干铜管(7)平行均布排列而成，铜管(7)内封装有液态金属。3.根据权利要求2所述的手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述铜管(7)为三段式结构，包括位于倾斜低端的蒸发段、位于倾斜高端的冷凝段以及位于中间的绝热段。4.根据权利要求3所述的手机CTU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述导热层(3)为PCM05.根据权利要求4所述的手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述TIM导热界面板(5)与冰丝层(4)之间设有硅脂填充层(6)。6.根据权利要求5所述的手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述封装基板(2)的顶部还设有一层硅脂(I)。7.根据权利要求6所述的手机CPU冰丝导管散热装置，其特征在于:所述冰丝层(4)的倾斜角度为3-5°。
【文档编号】H01L23/373GK205680675SQ201620532008
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201620532008.7, CN 201620532008, CN 205680675 U, CN 205680675U, CN-U-205680675, CN201620532008, CN201620532008.7, CN205680675 U, CN205680675U
【发明人】吴斐, 孟青
【申请人】吴斐