专利名称：圆形散热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子产品的散热技术，更具体地说，涉及一种圆形散热装置。
随着芯片等发热器件的集成度越来越高并且日趋微型化，使其散热更加困难，尤其是对于电路板上面的超大功率器件。根据目前电路板上的以CBGA(瓷封球栅阵列)和CCGA(瓷封拄栅阵列)为主要封装形式的超大功率器件使用越来越多的现状，传统的常规散热器很难满足高密度、大功率的要求，如果散热设计问题的不到解决，就会牺牲产品的性能和可靠性。
一、关于散热器的固定方法，目前有胶粘剂固定法、螺钉固定法、弹簧夹固定法等几种，下面分别介绍各种方法的特点1、胶粘剂固定法胶粘剂固定法的步骤包括清洗两胶接面并晾干；被胶接面的一面涂胶，另一面涂固化剂；胶接面相对并施加合适的压力，保持15分钟。这种固定方法存在以下缺点1-1、可能因重力的影响而脱落。
如
图1所示，由于电路板1在运行时通常垂直安装，此时散热器3的重量使胶层4始终受到一个应力P的作用，使散热器3有可能从电路板上剥离。
1-2、热强度变化的影响导热胶的化学成分一般为改性丙烯酸树脂，如图2所示，其热强度随工作温度的升高而降低，从图中可以看出，已经固化的胶层的粘结强度在约40℃开始下降，到达100℃时其粘结强度仅为原始强度的20％。据统计的结果，在热设计中，电源模块的工作温度控制在100℃左右；信号处理器的工作温度控制在70-100℃左右；分离元件的工作温度要大于100℃。在如此高的温度下长期工作，其粘结强度已经较低，在上述应力P的共同作用下，散热器始终存在着脱落的趋势。
1-3、气泡的影响如图3所示，在粘结散热器的过程中，常常会在胶层4内部留下大小不同的气孔5，由于这些气孔是在常温下形成的，当发热器件2工作时，气孔内部的压力也升高，这个升高的压力也使胶层的粘结力下降，从而增加了散热器脱落的可能性，更重要的是由于气泡的存在，增加了导热胶的热阻，从而降低了散热器的散热效率。
另外，芯片封装材料中的脱模剂对胶粘剂的粘性有不良影响，胶粘剂与散热器的膨胀系数不匹配也会减低两者之间的粘结力。
可见，胶粘剂固定法的不足之处在于粘接强度不可控，散热器有脱落可能，并且操作时间长，返修困难。
2、螺钉固定法这是一种传统常用的固定方法，通常用于固定大型散热器，特别是在电源模块上应用较多。如图4所示，具体方法是在散热器3与印刷电路板1之间插入螺钉6，在另一端旋入螺母7并拧紧，将散热器固定到印刷电路板上，为增加散热效果，还可在发热器件2与散热器3之间填充导热硅脂8。
这种方法的优点在于固定牢固可靠，装拆维修方便。缺点在于固定操作不便，不易调平；不适用在PCBA(组装印刷电路板)上固定，要占用较多的布局区；无法控制施加到发热器件上的压力，有压破发热器件的潜在隐患。
3、绝缘胀管固定法如图5所示，这种方法通过在散热器3上插入绝缘膨胀管9，并使之伸同伸印刷电路板1，然后插入膨胀钉10，在发热器件与散热器之间还可以填充导热硅脂8或相变导热胶。该方法中通过弹簧11压紧，不会因压力施加不当而压坏发热器件2。另一方面，其固定更为方便，设计时更容易安排固定孔。但是在CAD布局时要求将固定孔安放在发热器件轴对称线上，所以仍然无法控制施加到发热器件上的压力，也有压破发热器件的潜在隐患。
4、弹簧夹固定法如图6所示，这种方法通过两只不锈钢卡簧13将散热器3牢牢地固定在发热器件2和印刷电路板1上，在散热器与发热器件间还填充有导热材料8。这种固定方法的不足之处在于，在CAD设计时需要预留3个固定孔，也减少了布线空间，增加了CAD的布线困难。
二、关于散热器的结构，目前常用的有板式散热器、针式散热器和塔式散热器等几种，下面分别介绍其结构特点1、板式散热器，其结构为一面带散热肋片、另一面为平面的实心金属体。其不足之处在于固定困难，重量大，不易满足跌落试验要求；而且单位重量的散热效率较低，占空面积大，返修困难。
2、针式散热器，其结构是一面带大量针形散热柱(刺猬形)，另一面为平面的金属体。其不足之处在于固定困难，返修困难。
3、塔式散热器，其结构是一面是叠加的多层散热片，另一面是平面的金属体。其不足之处同样在于固定困难，返修困难。
本实用新型的技术方案如下，构造一种圆形散热装置，包括固定夹及装在其上的圆形散热器，其特征在于，在所述固定夹的两侧对称设有向内弯折的挂勾，可通过所述挂勾固定在印刷电路板上发热器件的表面，其顶面设有带内螺纹的中心圆孔；所述圆形散热器包括多片平行的散热片及其根部的圆柱，所述圆柱的圆周面上设有与所述固定夹的内螺纹对应的外螺纹，可旋转固定在所述固定夹的中心圆孔内，使其底面与所述发热器件的表面紧密接触。
在本实用新型所述的圆形散热装置中，在所述圆形散热器的顶部中心设有一个扭力孔，插入扭力批转动时可将所述圆形散热器旋入所述固定夹的中心圆孔内。所述圆形散热器的圆柱底面还装有双面导热胶，可将圆形散热器牢固粘接在发热器件的表面。
本实用新型的散热装置安装简单，能直接替代已有CBGA、CCGA封装发热器件的散热器；而且拆卸维修方便，不会造成集成电路和电路板的损坏。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图12是本实用新型中压力测试的示意图。
从图中可以看出，在固定夹20的两侧对称设有向内弯折的挂勾21，通过该挂勾21可将整个固定夹固定在印刷电路板1上发热器件2的表面，在固定夹的中心设有带内螺纹22的中心圆孔。
二、圆形散热器本实用新型的一个优选实施例中，圆形散热器15的结构如图7、12和图13所示，该圆形散热器的根部为圆柱结构，上部是多片平行的圆形散热片16，在圆柱的圆周面设有与可与固定夹20的内螺纹22配合的外螺纹17；在圆形散热器的顶部中心还设有一个扭力孔18。该圆形散热器可通过其圆柱旋转固定在固定夹20的中心圆孔内，如果再插入扭力批转动，可将圆形散热器15继续旋入固定夹的中心圆孔内。
本实用新型的圆形散热器用金属铝制成，表面采用阳极氧化染黑以利于散热。散热器的体积太大会对产品的封装和结构造成影响，本实用新型的圆形散热器结构精巧、体积小、重量轻，就其体积而言，具有较大的自由散热面积比率。而且其结构也具有导流板的作用，相对同体积的其它散热器而言，它具有较高的散热效率。
根据产品的需要，可设计多种尺寸，例如其中圆形散热片的直径可以是1英寸、1.5英寸、或2英寸，圆形散热片的数量可以是4片，也可以是如图14所示的3片。
三、导热胶本实用新型中，考虑到圆形散热器与CBGA封装的集成电路表面的接触是刚性接触，其间的热阻较大，为了改善导热性能，应该在圆形散热器与集成电路表面之间加上导热材料。因为单头螺纹没有自锁能力，故决定采用双面导热胶8，除了导热功能外，还能防止圆形散热器螺纹松脱。经过测试认证，可优先采用BP105双面绝缘导热胶，T404备用。
四、安装固定如图7所示，先将固定夹20装在印刷电路板1上的发热器件2表面，再将圆形散热器旋15的根部旋入固定夹的中心圆孔内，用扭力批插入圆形散热器旋15顶部的扭力孔，继续向内旋转，直到圆形散热器旋15的底面紧压在发热器件2的表面为止。
五、压力测量方法对于本实用新型的圆形散热器，可采用以下方法进行压力测量，如图12所示为经改装的CMT2502电子拉力实验机，其支架31上开设有与固定夹的中心圆孔相同的螺纹孔，圆形散热器15装在支架31上，用扭力批32插入圆形散热器的扭力孔向上旋转，挤压应变传感器30，应变传感器产生形变，其形变信号输出到计算机34上产生相应的数据变化，这个数据就是挤压力，由于应变传感器的刚性很大，故可以认定应变传感器为准刚性体。逐渐增大扭力，记录下与扭力批的各个可读刻度对应的应变传感器所受到的压力，最后将记录的结果制成表格，在实际安装时，即可通过旋转扭力批的读数查出圆形散热器对发热器件的近似压力。由于应变传感器还是有一定的形变，用这个方法测得的压力会略大于真实压力。
权利要求1.一种圆形散热装置，包括固定夹及装在其上的圆形散热器，其特征在于，在所述固定夹的两侧对称设有向内弯折的挂勾，可通过所述挂勾固定在印刷电路板上发热器件的表面，其顶面设有带内螺纹的中心圆孔；所述圆形散热器包括多片平行的散热片及其根部的圆柱，所述圆柱的圆周面上设有与所述固定夹的内螺纹对应的外螺纹，可旋转固定在所述固定夹的中心圆孔内，使其底面与所述发热器件的表面紧密接触。
2.根据权利要求1所述的圆形散热装置，其特征在于，在所述圆形散热器的顶部中心设有一个扭力孔，插入扭力批转动时可将所述圆形散热器旋入所述固定夹的中心圆孔内。
3.根据权利要求2所述的圆形散热装置，其特征在于，所述圆形散热器的圆柱底面还装有双面导热胶，可将圆形散热器牢固粘接在发热器件的表面。
4.根据权利要求3所述的圆形散热装置，其特征在于，所述固定夹为耐高温的高强度增强尼龙66制成。
5.根据权利要求3所述的圆形散热装置，其特征在于，所述圆形散热器的散热片也为圆形，其直径可以是1英寸、1.5英寸、或2英寸，所述圆形散热片的数量可以是3片或4片。
专利摘要本实用新型涉及一种圆形散热装置，包括固定夹及装在其上的圆形散热器，其中所述固定夹的两侧对称设有向内弯折的挂勾，可通过所述挂勾固定在印刷电路板上发热器件的表面，其顶面设有带内螺纹的中心圆孔；所述圆形散热器包括多片平行的散热片及其根部的圆柱，所述圆柱的圆周面上设有与所述固定夹的内螺纹对应的外螺纹，可旋转固定在所述固定夹的中心圆孔内，使其底面与所述发热器件的表面紧密接触。本实用新型的散热装置安装简单，拆卸维修方便，能直接替代已有CBGA、CCGA封装发热器件的散热器。
文档编号H01L23/34GK2570982SQ0223426
公开日2003年9月3日 申请日期2002年5月1日 优先权日2002年5月1日
发明者陈普养, 曾献科, 池勇, 许云霞, 张寿开, 李天鹏, 郭小琪 申请人:华为技术有限公司