一种多层复合散热结构及电子设备发明专利

专利名称：一种多层复合散热结构及电子设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411198705.9

专利申请（专利权）人：河南烯力新材料科技有限公司
权利人地址：河南省新乡市高新区新延路868号河南综合信兴物流园3号库

专利发明（设计）人：何铭祥,何翊年,洪凡渊,黄军凯,邹易谚,黄汉璋,许铮

专利摘要：本发明涉及多层复合散热结构技术领域，公开了一种多层复合散热结构及电子设备，包括基板、封装膜、散热件、散热通孔、风量调节结构和散热驱动结构，风量调节结构安装在散热通孔内，散热驱动结构装配在基板上。利用封装膜和散热件的组合实现对电子元件的绝缘保护的同时提高导热能力，散热通孔能够增加电子元件的通风能力，利用空气流动来增加电子元件周围热量的外散速度，提高散热效果，风量调节结构加速散热结构的吸热能力，提高结构的主动吸热速度，散热驱动结构可以利用承压气环实现呼吸式散热，在每一次的“呼气”和“吸气”操作中均能够实现空气的流动，加速了热量的流通速度，散热效果优异。

主权利要求：
1.一种多层复合散热结构，其特征在于，包括：
基板（1），所述基板（1）的正面为封装区，背面为散热区；
封装膜（3），所述封装膜（3）封装在封装区上，且装配在电子元件（2）的四周，所述电子元件（2）电性连接装配在封装区，所述电子元件（2）和封装膜（3）之间设置有环形散热腔；
散热件（4），所述散热件（4）和封装膜（3）一体成型设置，所述散热件（4）覆盖电子元件（2）且通过导热黏着层粘结在电子元件（2）表面上，所述散热件（4）和电子元件（2）四周之间设置有环形通风槽，且环形通风槽和环形散热腔连通；
散热通孔（5），所述散热通孔（5）开设在散热件（4）表面，且所述散热通孔（5）沿着散热件（4）的长度方向均匀设置，所述散热通孔（5）和环形通风槽连通；
还包括风量调节结构（6），所述风量调节结构（6）的数量和散热通孔（5）数量相同，且所述风量调节结构（6）安装在散热通孔（5）内部；
所述风量调节结构（6）包括第一密封膜（63），所述第一密封膜（63）固定安装在散热通孔（5）后侧壁上，所述第一密封膜（63）的前侧壁左右两侧均固定有第一弧形记忆合金片（61），单组第一弧形记忆合金片（61）的一端固定在散热通孔（5）内侧壁上，而另一端相对设置，且所述第一弧形记忆合金片（61）弧形朝向第一密封膜（63）；
所述风量调节结构（6）还包括第二密封膜（64）和两组第二弧形记忆合金片（62），且所述第二密封膜（64）和两组第二弧形记忆合金片（62）的布局与第一密封膜（63）和两组第一弧形记忆合金片（61）对称，且所述第二弧形记忆合金片（62）和第一弧形记忆合金片（61）的材质相同。
2.根据权利要求1所述的多层复合散热结构，其特征在于：所述封装膜（3）和散热件（4）结构组成相同，且由下至上依次包括导热黏着层、导热铝箔片和石墨烯散热涂层，且石墨烯散热涂层硬度不小于3H；
石墨烯散热涂层由50‑80wt%黏合剂、5‑15wt%交联硬化剂、不大于3wt%密着促进剂、3‑
15wt%导热材料复合而成。
3.根据权利要求1所述的多层复合散热结构，其特征在于：还包括两组对称设置的散热驱动结构（7），每组所述散热驱动结构（7）设置在环形散热腔内且装配在基板（1）的封装区；
所述散热驱动结构（7）包括开设在基板（1）封装区上的容纳槽（71），所述容纳槽（71）内开口处对称固定安装有记忆合金板（72），所述容纳槽（71）内底部中间位置固定有承压气环（73），所述承压气环（73）的顶部同步连接在两组记忆合金板（72）底部，所述基板（1）的顶部均匀开设有和环形散热腔对应的鼓风口（74），所述基板（1）内部开设有连通鼓风口（74）的鼓风通道（75），且单组鼓风通道（75）通过气管（76）和承压气环（73）连接。
4.根据权利要求3所述的多层复合散热结构，其特征在于：所述容纳槽（71）底部前后两侧均固定有电磁铁板（77），单组所述电磁铁板（77）的顶部均固定有两组导向筒（78），每组所述导向筒（78）的顶部插接装配有导向柱（79），所述导向筒（78）内部固定有连接在导向柱（79）底端的复位弹簧（710），两组所述导向柱（79）的顶端固定装配有衔铁片（711），且所述衔铁片（711）抵靠在记忆合金板（72）的底部。
5.根据权利要求4所述的多层复合散热结构，其特征在于：单组所述电磁铁板（77）和单组衔铁片（711）匹配，且衔铁片（711）和记忆合金板（72）一一对应，所述鼓风口（74）设置为十组，且单组所述鼓风口（74）和散热通孔（5）正对应。
6.一种包含如权利要求5所述的多层复合散热结构的电子设备，其特征在于：还包括电子元件（2），且多层复合散热结构封装在电子元件（2）表面上，且和电子元件（2）正对应。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于：所述电子元件（2）为电池、芯片、图像处理器、内存、主板、显卡、发光模块或照明模块的一种。 说明书 : 一种多层复合散热结构及电子设备技术领域[0001] 本发明涉及多层复合散热结构技术领域，特别涉及一种多层复合散热结构及电子设备。背景技术[0002] 随着科技的发展，针对电子装置的设计与研发，无不以薄型化及高效率为优先考虑。在要求高速运算与薄型化的情况下，电子装置的电子元件不可避免地将产生较以往更多的热量，因此，“散热”已经是这些元件或装置不可或缺的需求功能。特别是对高功率元件来说，由于工作时产生的热能大幅增加，使得电子产品的温度会急速上升，当电子产品受到过高的温度时，可能会造成元件的永久性损坏，或是使寿命大幅地降低。[0003] 申请号为CN202111481671.0的散热结构与电子装置中包括金属层、散热保护层以及第一黏着层，散热保护层设置在金属层，散热保护层包括高分子材料层与散热涂层的叠层结构，第一黏着层设置在金属层与散热保护层之间，当散热结构与运行时产生废热的电子元件接触时，可将电子元件所产生的废热快速、有效地传导且散逸至外界，由此可提升电子装置的散热效率。[0004] 然而在实际的电子装置使用过程中，电子元器件的功率不同，导致发热量也不同，虽然上述申请文件能够通过材料的导热特性实现热量的快速传导，但是这种散热方式归咎还是通过物理热传导的方式，当热源区域的热量区域差异性小时，单一的物理传导无法满足电子元器件的散热需求，特别是针对轻薄型的电子元件封装结构，当通过堆加散热材料的方式来增加散热性的同时会导致散热结构尺寸过大或者过厚的情况，反而会影响电子元件的散热，无法从根本上解决热量外散速度慢的问题，存在电子元器件功率和散热需求匹配性差的问题。[0005] 因此，本发明通过一种多层复合散热结构来解决上述问题。发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种多层复合散热结构及电子设备，以解决上述背景技术中提出的问题。[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多层复合散热结构，包括：[0008] 基板，所述基板的正面为封装区，背面为散热区；[0009] 封装膜，所述封装膜封装在封装区上，且装配在电子元件的四周，所述电子元件电性连接装配在封装区，所述电子元件和封装膜之间设置有环形散热腔；[0010] 散热件，所述散热件和封装膜一体成型设置，所述散热件覆盖电子元件且通过导热黏着层粘结在电子元件表面上，所述散热件和电子元件四周之间设置有环形通风槽，且环形通风槽和环形散热腔连通；[0011] 散热通孔，所述散热通孔开设在散热件表面，且所述散热通孔沿着散热件的长度方向均匀设置，所述散热通孔和环形通风槽连通。[0012] 优选地，所述封装膜和散热件结构组成相同，且由下至上依次包括导热黏着层、导热铝箔片和石墨烯散热涂层，且石墨烯散热涂层硬度不小于3H。[0013] 进一步地，石墨烯散热涂层由50‑80wt%黏合剂、5‑15wt%交联硬化剂、不大于3wt%密着促进剂、3‑15wt%导热材料复合而成。[0014] 优选地，还包括风量调节结构，所述风量调节结构的数量和散热通孔数量相同，且所述风量调节结构安装在散热通孔内部。[0015] 优选地，所述风量调节结构包括第一密封膜，所述第一密封膜固定安装在散热通孔后侧壁上，所述第一密封膜的前侧壁左右两侧均固定有第一弧形记忆合金片，单组第一弧形记忆合金片的一端固定在散热通孔内侧壁上，而另一端相对设置，且所述第一弧形记忆合金片弧形朝向第一密封膜。[0016] 优选地，所述风量调节结构还包括第二密封膜和两组第二弧形记忆合金片，且所述第二密封膜和两组第二弧形记忆合金片的布局与第一密封膜和两组第一弧形记忆合金片对称，且所述第二弧形记忆合金片和第一弧形记忆合金片的材质相同。[0017] 优选地，还包括两组对称设置的散热驱动结构，每组所述散热驱动结构设置在环形散热腔内且装配在基板的封装区；[0018] 所述散热驱动结构包括开设在基板封装区上的容纳槽，所述容纳槽内开口处对称固定安装有记忆合金板，所述容纳槽内底部中间位置固定有承压气环，所述承压气环的顶部同步连接在两组记忆合金板底部，所述基板的顶部均匀开设有和环形散热腔对应的鼓风口，所述基板内部开设有连通鼓风口的鼓风通道，且单组鼓风通道通过气管和承压气环连接。[0019] 优选地，所述容纳槽底部前后两侧均固定有电磁铁板，单组所述电磁铁板的顶部均固定有两组导向筒，每组所述导向筒的顶部插接装配有导向柱，所述导向筒内部固定有连接在导向柱底端的复位弹簧，两组所述导向柱的顶端固定装配有衔铁片，且所述衔铁片抵靠在记忆合金板的底部。[0020] 优选地，单组所述电磁铁板和单组衔铁片匹配，且衔铁片和记忆合金板一一对应，所述鼓风口设置为十组，且单组所述鼓风口和散热通孔正对应。[0021] 本发明还提供了一种包含多层复合散热结构的电子设备，还包括电子元件，且多层复合散热结构封装在电子元件表面上，且和电子元件正对应。[0022] 所述电子元件为电池、芯片、图像处理器、内存、主板、显卡、发光模块或照明模块的一种。[0023] 本发明的技术效果和优点：[0024] 1、本发明封装膜和散热件结构组成相同，其中，导热黏着层大幅度提高导热能力，导热铝箔片提高散热件的均温及热辐射效果，增强散热性能，石墨烯散热涂层具有保护金属不受水气、化学物质及化学溶剂氧化蚀刻，兼具绝缘保护的功能，利用封装膜和散热件的组合实现对电子元件的绝缘保护的同时提高导热能力，散热通孔沿着电子元件的周长方向均匀设置，能够增加电子元件的通风能力，利用空气流动来增加电子元件周围热量的外散速度，提高散热效果。[0025] 2、本发明中的第一弧形记忆合金片和第二弧形记忆合金片不仅能够实现快速导热，而且可以利用自身的吸热能力能够加速热量的传导，继而促使空气进行流动，利用流动的空气促使热量快速从散热通孔中排出。[0026] 3、本发明中的散热驱动结构可以利用承压气环实现呼吸式散热，在每一次的“呼气”和“吸气”操作中均能够实现空气的流动，加速了热量的流通速度，散热效果优异，同时配合第一弧形记忆合金片和第二弧形记忆合金片的吸热操作，使得环形通风槽内的气体压力增大，这样会增大环形通风槽内气体外排的压力，增大空气流速，加速热量流通，使得外部进入到散热通孔中的气体流速变大，这样气体速度变大，且由于散热通孔和电子元件对应，因此流速增大的气流会直接吹向电子元件，加速电子元件本体上热量的流动速度。附图说明[0027] 图1为本发明整体结构示意图；[0028] 图2为本发明整体剖视结构示意图；[0029] 图3为本发明整体爆炸结构示意图；[0030] 图4为本发明封装膜和散热件结构示意图；[0031] 图5为本发明A部放大结构示意图；[0032] 图6为本发明基板第一剖视结构示意图；[0033] 图7为本发明基板第二剖视结构示意图；[0034] 图8为本发明B部放大结构示意图；[0035] 图9为本发明导向筒和导向柱装配结构示意图。[0036] 图中：1、基板；2、电子元件；3、封装膜；4、散热件；5、散热通孔；6、风量调节结构；61、第一弧形记忆合金片；62、第二弧形记忆合金片；63、第一密封膜；64、第二密封膜；7、散热驱动结构；71、容纳槽；72、记忆合金板；73、承压气环；74、鼓风口；75、鼓风通道；76、气管；77、电磁铁板；78、导向筒；79、导向柱；710、复位弹簧；711、衔铁片。具体实施方式[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0038] 实施例1：[0039] 本实施例提供了如图1至图4所示的一种多层复合散热结构，包括：[0040] 基板1，基板1的正面为封装区，背面为散热区，基板1保证电子元件2的安装基础，同时利用基板1自身结构的导热能力为电子元件2的散热提供辅助，增加散热途径。[0041] 封装膜3，封装膜3封装在封装区上，且装配在电子元件2的四周，能够对电子元件2提供防护保护，同时可以提供防氧化保护，电子元件2电性连接装配在封装区，电子元件2和封装膜3之间设置有环形散热腔，这样利用环形散热腔实现电子元件2热量的扩散，提高热传导能力。[0042] 散热件4，散热件4和封装膜3一体成型设置，散热件4覆盖电子元件2且通过导热黏着层粘结在电子元件2表面上，散热件4和电子元件2四周之间设置有环形通风槽，且环形通风槽和环形散热腔连通，封装膜3和散热件4结构组成相同，且由下至上依次包括导热黏着层、导热铝箔片和石墨烯散热涂层，且石墨烯散热涂层硬度不小于3H，导热黏着层大幅度提高导热能力，导热铝箔片提高散热件4的均温及热辐射效果，增强散热性能，石墨烯散热涂层具有保护金属不受水气、化学物质及化学试剂氧化蚀刻，兼具绝缘保护的功能，利用封装膜3和散热件4的组合实现对电子元件2的绝缘保护的同时提高导热能力。[0043] 石墨烯散热涂层由60wt%黏合剂、10wt%交联硬化剂、3wt%密着促进剂、8wt%导热材料复合而成，能够大幅度提高对电子元件2的保护能力，同时具备较好的导热能力，进一步提高对电子元件2的保护性。[0044] 散热通孔5，散热通孔5开设在散热件4表面，且散热通孔5沿着散热件4的长度方向均匀设置，散热通孔5和环形通风槽连通，散热通孔5沿着电子元件2的周长方向均匀设置，能够增加电子元件2的通风能力，利用空气流动来增加电子元件2周围热量的外散速度，提高散热效果。[0045] 实施例2：[0046] 本实施例提供了一种多层复合散热结构，不仅包括实施例1中的结构，而且还包括风量调节结构6，风量调节结构6的数量和散热通孔5数量相同，且风量调节结构6安装在散热通孔5内部，利用风量调节结构6对热量的吸收来提高热量流动能力，提高热量的主动外排能力，具体为：[0047] 请参阅图1‑图5，风量调节结构6包括第一密封膜63，第一密封膜63固定安装在散热通孔5后侧壁上，第一密封膜63的前侧壁左右两侧均固定有第一弧形记忆合金片61，单组第一弧形记忆合金片61的一端固定在散热通孔5内侧壁上，而另一端相对设置，且第一弧形记忆合金片61弧形朝向第一密封膜63，风量调节结构6还包括第二密封膜64和两组第二弧形记忆合金片62，且第二密封膜64和两组第二弧形记忆合金片62的布局与第一密封膜63和两组第一弧形记忆合金片61对称，且第二弧形记忆合金片62和第一弧形记忆合金片61的材质相同。[0048] 实际使用时，电子元件2产生的热量通过环形散热腔、环形通风槽随着空气的流动而通过散热通孔5排出，在空气流动的过程中，第一弧形记忆合金片61和第二弧形记忆合金片62能够吸收热量并进行热量的快速传导，由于热空气是向上走的，因此第一弧形记忆合金片61和第二弧形记忆合金片62不仅能够实现快速导热，而且可以利用自身的吸热能力能够加速热量的传导，继而促使空气进行流动，利用流动的空气促使热量快速从散热通孔5中排出。[0049] 实施例3：[0050] 本实施例提供了一种多层复合散热结构，不仅包括实施例2中的结构，还包括两组对称设置的散热驱动结构7，每组散热驱动结构7设置在环形散热腔内且装配在基板1的封装区，利用散热驱动结构7实现对热量的吸收，同时利用热量进行做功，促使环形散热腔和环形通风槽内部的热量快速从散热通孔5中排出，能够加速空气的流动速度，具体为：[0051] 请参阅图1‑图9，散热驱动结构7包括开设在基板1封装区上的容纳槽71，容纳槽71内开口处对称固定安装有记忆合金板72，此处需要说明的是，记忆合金板72的吸热变形速度大于第一弧形记忆合金片61和第二弧形记忆合金片62的吸热变形速度，即在吸收相同热量的情况下，记忆合金板72的变形量大于大于第一弧形记忆合金片61、第二弧形记忆合金片62的变形量，这样可以保证散热驱动结构7对热量进行主动的鼓吹动作，进而提高空气流动能力，容纳槽71内底部中间位置固定有承压气环73，承压气环73的顶部同步连接在两组记忆合金板72底部，基板1的顶部均匀开设有和环形散热腔对应的鼓风口74，基板1内部开设有连通鼓风口74的鼓风通道75，且单组鼓风通道75通过气管76和承压气环73连接。[0052] 使用时，一旦电子元件2产生热量，在利用基板1、封装膜3和散热件4自身的热传导能力进行散热操作的同时，记忆合金板72也在同步吸收热量，继而向下弯曲变形，变形的过程中，两组记忆合金板72会同步对承压气环73进行挤压，这样承压气环73就会被挤压，当承压气环73被持续挤压时，内部气体压力逐渐增大，当气体压力达到气体压力阀阈值时，承压气环73内部的气体通过气管76快速导入到鼓风通道75中，继而通过鼓风口74喷出，能够带动环形散热腔和环形通风槽内部的空气流动，促使空气带动热量从散热通孔5快速排出，大幅度提高散热效果。[0053] 请参阅图8和图9，容纳槽71底部前后两侧均固定有电磁铁板77，单组电磁铁板77的顶部均固定有两组导向筒78，每组导向筒78的顶部插接装配有导向柱79，导向筒78内部固定有连接在导向柱79底端的复位弹簧710，两组导向柱79的顶端固定装配有衔铁片711，且衔铁片711抵靠在记忆合金板72的底部，单组电磁铁板77和单组衔铁片711匹配，且衔铁片711和记忆合金板72一一对应，鼓风口74设置为十组，且单组鼓风口74和散热通孔5正对应，且由于记忆合金板72并没有完全实现对容纳槽71的密封，因此环形散热腔中的气体是可以流通至容纳槽71内部的，且承压气环73上装配有单向阀，方便气体通过单向阀进入到承压气环73中。[0054] 实际使用时，由于记忆合金板72在吸收热量发生变形后无法快速恢复，因此当记忆合金板72对承压气环73完成挤压动作后，此时电磁铁板77得电，产生对衔铁片711的磁斥力，促使衔铁片711产生对记忆合金板72的推力，使得记忆合金板72克服变形挠力而向上弯曲，同时导向柱79在复位弹簧710的顶持下沿着导向筒78上移，能够保证衔铁片711的移动直线性，防止衔铁片711发生偏移，这样能够利用外力使得记忆合金板72复位，在此过程中，环形散热腔和环形通风槽中的空气会通过单向阀进入到承压气环73中，这样承压气环73逐步膨胀复位，这样环形散热腔和环形通风槽中的热量也会得到进一步疏导而集中在承压气环73内部，能够加速空气的流动，当记忆合金板72复位后，此时电磁铁板77失电，这样利用记忆合金板72自身变形的挠力而快速对承压气环73进行挤压，促使承压气环73内部的气体再次通过鼓风口74吹出，继而通过散热通孔5实现空气的疏导，加速热量的外排。[0055] 以此循环，通过承压气环73膨胀复位的过程实现热量的集中收集，实现热量的引导，当记忆合金板72再次对承压气环73进行挤压时，能够使得集中的热量随着空气的喷出而快速排出，加速了电子元件2附近热量的流动速度，这样将集中的空气快速喷出时的气体流动速度来带动环形通风槽内空气的流动，进一步增加了热量的外排速度，这样可以利用承压气环73实现呼吸式散热，在每一次的“呼气”和“吸气”操作中均能够实现空气的流动，加速了热量的流通速度，散热效果优异。[0056] 值得说明的是，在承压气环73进行呼吸式散热操作时，第一弧形记忆合金片61和第二弧形记忆合金片62同步在吸热并发生变形，而随着第一弧形记忆合金片61和第二弧形记忆合金片62的变形，会使得散热通孔5的孔径变小，这样在利用承压气环73进行“呼气”操作时，由于鼓风口74气体被快速释放到环形通风槽内，而散热通孔5向外排出气体的速度小于从鼓风口74排入的气体速度，因此环形通风槽内的气体压力增大，这样会增大环形通风槽内气体外排的压力，增大空气流速，加速热量流通，并且，在利用承压气环73进行“吸气”操作时，由于散热通孔5的孔径减小，因此外部进入到散热通孔5中的气体流速变大，这样气体速度变大，且由于散热通孔5和电子元件2对应，因此流速增大的气流会直接吹向电子元件2，加速电子元件2本体上热量的流动速度，因此，通过整体结构的配合使用，能够加速空气流动速度的同时还可以对热量进行吸收利用，并基于热量反作用于自身结构来增强散热效果。[0057] 实施例4：[0058] 本实施例提供了一种包含多层复合散热结构的电子设备，还包括电子元件2，且多层复合散热结构封装在电子元件2表面上，且和电子元件2正对应，加速电子元件2工作时热量的外排速度，而电子元件2为芯片，因此在芯片工作时能够通过多层复合散热结构来实现热量的流通，同时加速热量的传导速度，并且主动增加空气流速来加速热量的外排，散热效果好。[0059] 最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：河南

专利申请日期：2024-08-29

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118714827B