專利名稱：用于將熱沉熱耦合到部件的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將熱沉熱耦合到部件的方法和設備。
背景技術：
現在，某些電部件正在消耗作為熱量而耗散的大量功率。因此，使用部件加熱和熱沉來從這些電部件耗散熱量以避免損壞并延長電部件的耐久性。在某些應用中，由于熱沉與部件之間的機械約束和/或公差和/或間隙，熱沉與部件之間的熱阻是高的(即使可以將熱沉直接附著于電部件)。在這種情況下，在電部件與熱沉之間施加熱填料(例如導熱凝膠、膏或液體)。熱填料提供良好的導熱性，并且可以由于特定的機械要求而在厚度方面變化。 在產品生命周期期間，可能不得不將熱沉從電部件分離，例如在需要替換電部件的情況下或出于包括此類熱沉的硬件模塊內的修理的目的。然而，熱填料是有粘性的且需要大量的力以將熱沉從電部件分離。印刷電路板和/或電部件對施加的此類機械力敏感，并且可能在該分離過程期間被損壞。在使用外殼作為用于被附著于一個或多個印刷電路板的多個部件的熱沉的情況下，這尤其是顯著的問題。在這種情況下，由于其中外殼經由熱填料被粘合到部件的多個位置，要求大量的力以將外殼(或其一部分)從部件分離。另一缺點是在已將電部件從熱沉分離之后，熱填料的較大部分仍留在電部件上。結果，可能需要清潔電部件和印刷電路板以在可以施加新的熱填料之前去除舊的熱填料，并可以將一個或多個部件與熱沉重新連接。

發(fā)明內容
要解決的問題是避免上述缺點且特別是提供允許在不損壞電部件或電部件被附著到的印刷電路板的情況下將熱沉從電部件分離的高效解決方案。根據獨立權利要求的特征來解決此問題。其他實施例源自于從屬權利要求。為了克服此問題，提供了一種用于將熱沉熱耦合到部件、特別是電部件的方法，
一其中，在熱沉與部件之間施加熱填料和中間層。有利地，經由所述中間層來促進熱沉與(電)部件之間的分離。因此，在熱沉和部件被分離的情況下，可以避免對部件的損壞。在實施例中，該部件是電部件，特別是被特別地安裝于或附著于印刷電路板上的插座的集成電路。該電部件可以是任何集成電路，例如微控制器、處理器、存儲設備、ASIC、FPGA^aH體管等。其還可以指的是被暴露于高電流的任何電部件，其要求冷卻，例如功率控制器或任何高載流部件。應注意的是可以經由插座將部件電連接至印刷電路板，或者可以將其直接安裝(焊接)在板上。
在另一實施例中，熱沉是外殼的一部分或與外殼的至少一部分熱耦合。可以提供包括壓靠在中間層或熱填料的突出體的外殼。該外殼可以包括用于從電部件耗散熱量的主動或被動冷卻裝置。在另一實施例中，該中間層包括以下各項中的至少一個
一紗布(gauze)；
一玻璃纖維結構；
一陶瓷結構；
—箔;
一網狀結構；
一織物(texture)；
一紡織品(textile)。在下一個實施例中，特別地用底漆對中間層進行預處理以改善與熱填料的接觸。中間層包括多孔結構也是個實施例。中間層可以特別地包括(基本上)相同或不同尺寸和/或形式的孔隙或孔。可以將該多孔結構提供為使得熱沉必須以給定的力壓靠在(電)部件以便熱填料穿過中間層的孔。根據另一實施例,使熱沉壓靠在或壓向(towards)部件。可以使熱沉壓靠在部件達到給定持續(xù)時間和/或用給定的力壓靠。根據實施例，在熱沉上施加熱填料。根據另一實施例，在部件上施加熱填料。在另一實施例中，在中間層的至少一側上施加熱填料。根據下一個實施例，所述熱填料包括以下各項中的至少一個
一導熱凝膠；
一導熱膏；
一導熱液體。還由包括以下各項的設備來解決上述問題 —熱沉;
一部件；
一其中，熱沉和部件被經由中間層和至少一個熱填料連接。根據實施例，熱沉是外殼的一部分。根據另一實施例，在中間層的兩側上布置熱填料。根據另一實施例，中間層大于部件，或者中間層延伸(至少部分地)超過部件的邊緣。因此，可以避免熱填料被壓超過中間層并污染印刷電路板。 在下一個實施例中，該設備是通信系統(tǒng)的部件。


在以下各圖中示出并舉例說明了
具體實施例方式 圖I示出了包括安裝在印刷電路板(PCB)上的電部件的示意圖，其中在電部件的頂部上施加了熱填料且在熱填料的頂部上布置了中間層；圖2示出了包括安裝在印刷電路板(PCB)上的電部件的示意圖，其中在熱沉的頂部上施加了熱填料且在熱填料的頂部上布置了中間層；
圖3示出了具有被與安裝在PCB上的電部件熱耦合的熱沉的示意圖，其中，此類熱耦合是由經由熱填料與熱沉相連并經由熱填料與電部件相連的中間層提供的。
圖4A示出了包括具有給定多孔結構的網狀結構的中間層的示例性結構；
圖4B示出了包括不同形式和直徑的各種孔的中間層的替換示例性結構；
圖5示出了包括安裝在PCB上的電部件的示意圖，其中在熱沉的頂部上施加了熱填料且在熱填料的頂部上布置了中間層，其中，該中間層在尺寸上大于電部件的表面；
圖6示出了被用作包括多個突出體的熱沉的外殼，其中，每個突出體經由熱填料和中間層被熱耦合到被附著于PCB的電部件?！?br> 具體實施例方式可以通過在熱沉與電部件之間提供中間層以及至少一層熱填料一起來實現熱沉從電部件的分離。該中間層可以是以下各項中的至少一個
一紗布；
一玻璃纖維結構；
一陶瓷結構；
—箔;
一網狀結構；
一織物；
一紡織品。作為選項，可以用底漆來的對中間層進行預處理以改善與熱填料的接觸。中間層可以包括多孔結構，特別是或多或少規(guī)則圖案的孔。該孔可以跨中間層對稱地或非對稱地分布。該孔可以具有基本上相同的尺寸和/或形式或具有不同的尺寸和/或形式。向熱沉或向電部件或向兩者施加熱填料?？梢栽谝驯皇┘訜崽盍?即在熱填料的頂部上)的熱沉上提供中間層，或者可以在已被施加熱填料(即在熱填料的頂部上)的電部件上提供該中間層。將熱沉附著在電部件上的過程因此可以包括步驟
一在電部件上施加熱填料；
一在熱填料的頂部上或在熱沉上提供中間層；
一熱沉被放置在中間層的頂部上，其中，由于其多孔性，熱填料的一部分穿過中間層的孔并提供導熱性以及中間層與熱沉之間的附著；因此，熱沉與電部件被熱(并且由于熱填料的附著而至少部分地機械地)耦合。作為替換，將熱沉附著于電部件的過程可以包括步驟
一在熱沉上施加熱填料；
一在熱填料的頂部上或在部件上提供中間層；
一電部件被放置在中間層的頂部上，其中，由于其多孔性，熱填料的一部分穿過中間層的孔并提供導熱性以及中間層與電部件之間的附著；因此，熱沉與電部件被熱(并且由于熱填料的附著而至少部分地機械地)耦合。在兩種情況下，可以臨時地或(半)永久地將熱沉壓在電部件上。因此，由于此機械沖擊，熱填料可以穿過中間層并提供導熱性。可以通過外殼來實現(半)永久性壓力，該外殼在被關閉時提供壓靠在(例如經由熱填料)中間層的突出體。在這種情況下，該突出體可以是外殼的一部分且特別地是熱沉(的一部分)。例如，金屬外殼可以提供熱沉，其可以是用于(印刷電路)板上的多個部件的公共熱沉。 根據另一替換，將熱沉附著于電部件的過程可以包括步驟
一在熱沉上和電部件上施加熱填料；
一在熱沉與電部件之間提供中間層；
一中間層提供熱沉與電部件之間的導熱性。應注意的是可以在熱沉和/或電部件和/或中間層上(在一側或兩側)施加熱填料。此外，可以以某個圖案(包括例如點或條)和/或向熱沉、電部件和/或中間層的一部分(例如面積的70%或邊緣周圍)施加熱填料。還應注意的是電部件可以是印刷電路板的一部分。該電部件可以是對熱量敏感的部件，并且要求由所述熱沉提供的冷卻。在這方面，電部件可以是集成電路，例如微控制器、處理器、存儲設備、ASIC、FPGA、晶體管等。其可以是被暴露于高電流的任何電部件，其要求冷卻，例如功率控制器或任何高載流部件。熱沉可以是各種形狀的冷卻元件?？梢詫⑵錈狁詈系酵鈿せ蛘咂渖踔潦峭鈿さ囊徊糠?。冷卻元件可以包括主動冷卻(例如經由風扇)或被動冷卻(例如經由大型冷卻板)裝置。熱填料可以是以下各項中的至少一個
一導熱凝膠；
一導熱膏；
一導熱液體。有利地，由于中間層，當熱沉被從電部件分離時，顯著地減少了到電部件(和/或到電部件被附著到的電路板)的機械應力。因此，可以在不損壞電部件、電路板或被附著于電路板的其他部件的情況下執(zhí)行分解。該中間層可以大于部件，并且當在部件的頂部上提供時，其可以從而避免部件的周圍面積(例如其他部件和/或PCB本身)被熱填料涂敷。這具有優(yōu)點，即在被從熱沉分離之后，不必將熱填料的其余部分從其他部件或從PCB去除，并且因此顯著地減少了清潔努力(只要清潔熱沉被附著到的部件即可)。圖I示出了包括安裝在印刷電路板(PCB) 105上的電部件104的示意圖。在電部件104和中間層102的頂部上施加了熱填料103，例如在熱填料103的頂部上布置包括具有給定多孔結構的玻璃纖維的材料。熱沉101被安裝(例如以預定量的力壓達預定時間段)在此中間層102上。因此，熱填料103 (至少部分地)穿過中間層102并提供電部件104與熱沉101之間的導熱性?？梢杂昧岢?01從電部件104分離，其中，中間層102促進此類分離；將熱沉101從電部件104分離所需的力因此明顯比在沒有此類中間層102的情況下低。換言之，中間層102減小了其中熱填料103 (“粘彈性材料”)將熱沉101與電部件104相連的面積。這減小了由此類熱填料104提供的附著并允許施加較小的力以便將熱沉101從電部件104分離(與沒有此類中間層102的情況相比)。圖2示出了基于圖I的示意圖，其中，本示例中的熱填料103被施加在熱沉101上，并且中間層102被布置在熱填料103上。然后，可以使中間層102壓靠在(以給定的力達給定時間段)電部件104。熱填料103穿過中間層102 (的孔)并提供到電部件104的熱連接(和附著)。熱沉101可以是在其中布置了印刷電路板105的外殼的一部分。在這方面，該外殼可以是包括主動和/或被動冷卻裝置的冷卻元件。該外殼可以至少部分地是具有冷卻板的金屬外殼，其耗散來自至少一個電部件104的熱量。圖3示出了具有被與安裝在PCB 305上的電部件304熱耦合的熱沉301的示意圖。此類熱耦合是由相連的中間層302提供的
一經由熱填料303與熱沉301相連且 一經由熱填料306與電部件304相連?？梢园凑崭鞣N順序來施加熱填料303、306，例如可以在電部件304上和/或在中間層302上施加熱填料306。因此，可以在熱沉301上和/或在中間層302上施加熱填料303?！岢?01壓靠在電部件304達到預定時間段(以給定的力)。然后，建立經由熱填料303、306和中間層302進行的熱沉301與電部件304之間的熱連接。圖4A示出了包括具有給定多孔結構的網狀結構的中間層102或302的示例性結構。熱填料可以穿過(例如經由如上所述地施加的力)網狀結構的孔。該中間層可以是特別地具有給定多孔結構的紗布、玻璃纖維、箔、網狀結構、織物或紡織品。圖4B示出了包括不同形式和直徑的各種孔的中間層102或302的替換示例性結構?？梢詫⒃摽撞贾贸梢?guī)則或不規(guī)則圖案，其可以是對稱布置的，或者全部具有相同的形式和/或尺寸。并且如圖4B中所指示的，形式和尺寸可以不同。圖5示出了基于圖I的示意圖,其中，本示例中的熱填料503被施加于熱沉501上，并且中間層502被布置在熱填料503上。然后，可以使中間層502壓靠在(以給定的力達到給定時間段)電部件504，可以將其安裝(焊接或用插頭插入插座)在PCB 505上。熱填料503穿過中間層502 (的孔)并提供到電部件504的熱連接(和附著)。在圖5的示例中，向大于電部件504的表面的面積施加熱填料503，但是熱填料503未到達PCB 505，因為中間層502大于(在尺寸和/或直徑上)被熱填料503涂敷的面積以及大于電部件504的面積。因此，可以高效地防止熱填料503到達PCB 505，這顯著地減少了將熱沉501從部件504分離之后的清潔努力。圖6示出了外殼601，其被用作包括多個突出體603、604、605的熱沉，其中，每個突出體603、604、605經由熱填料606、607、608和中間層602、609、610被熱耦合到電部件611、612、613，其被附著于(直接地或經由插座)PCB 614。附圖標記列表
101熱沉102中間層
103熱填料
104電部件
105印刷電路板
301熱沉
302中間層
303熱填料
304電部件
305印刷電路板
306熱填料
501熱沉
502中間層
503熱填料
504電部件
505印刷電路板
601外殼/熱沉
602中間層
603突出體
604突出體
605突出體
606熱填料
607熱填料
608熱填料
609中間層
610中間層
611電部件
612電部件
613電部件
614印刷電路板
權利要求
1.一種用于將熱沉熱耦合到部件的方法， 一其中，在所述熱沉與所述部件之間施加熱填料和中間層。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述部件是特別地安裝在印刷電路板上的電部件，特別是集成電路。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述熱沉是外殼的一部分或被與所述外殼的至少一部分熱耦合。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述中間層包括以下各項中的至少一個 一紗布； 一玻璃纖維結構； 一陶瓷結構； —箔; 一網狀結構； 一織物； 一紡織品。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，用底漆對所述中間層進行預處理。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述中間層包括多孔結構。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述熱沉被壓靠在所述部件。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在所述熱沉上施加熱填料。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在所述部件上施加熱填料。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在所述中間層的至少一側上施加熱填料。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述熱填料包括以下各項中的至少一個 一導熱凝膠； 一導熱膏； 一導熱液體。
12.—種設備,包括 —熱沉; 一部件； 一其中，熱沉和部件被經由中間層和至少一個熱填料連接。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述熱沉是外殼的一部分。
14.根據權利要求12或13所述的設備，其中，所述熱填料被布置在中間層的兩側。
15.根據權利要求12至14中的任一項所述的設備，其中，所述中間層大于所述部件，或者所述中間層延伸超過所述部件的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于將熱沉熱耦合到部件的方法和設備，其中，在熱沉與部件之間施加了熱填料和中間層。
文檔編號H01L23/373GK102893390SQ201080066930
公開日2013年1月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者S.福斯, A.希貝特 申請人:諾基亞西門子通信公司