[发明专利]用于密封液态金属的密封框及应用、一体化散热结构以及电子元器件

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备的散热技术领域，具体涉及用于密封液态金属的密封框及应用、用于密封液态金属的一体化散热结构以及电子元器件。

背景技术

随着智能时代的到来，通信设备等电子设备越来越朝着小型化、轻薄化和高性能的方向发展。在电子设备内部的有限空间内需要配置各种电子元器件（例如IGBT模块、CPU等），其集成度和组装密度不断提高，由于电子设备小型化和轻薄化，使得其在提供了强大的使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量急剧增大，从而对电子元器件的性能造成严重的影响。

现有技术中，为了避免电子元器件中的发热元件在运行过程中持续发热，通常在电子设备中设置散热装置（见图1），并在散热装置与发热元件之间填充导热膏（即膏状的导热硅脂）进行导热，以降低接触热阻，提升传热性能。然而，导热硅脂主要通过人工操作的方式涂覆在散热装置与电子元器件的接触面之间，这种手工涂覆工艺误差大、操作复杂，且其导热系数往往不超过6W/m·k。因而，现有的导热硅脂在电子设备的应用存在制备工艺复杂、导热效果差等缺陷，且随着电子元器件的功率增大，现有的导热硅脂已无法满足其较高的导热需求。

近些年逐渐发展的液态金属，因其具有远超传统导热硅脂的热导率，传热效果显著，已逐渐成为可替代导热硅脂的新型导热材料，但由于液态金属的流动性大，长期使用过程中容易出现液态金属泄露或渗入到散热装置或者电子元器件的材料内部而导致流淌失效的问题，这也是目前严重阻碍液态金属在电子设备中得到广泛应用的难题。目前，液态金属的密封结构及其制备工艺主要有两种：第一种密封结构（见图1）是先将液态金属60单独加工成片，然后将液态金属60放置在发热元件20的表面，并在液态金属60的四周涂覆导热膏50，最后将散热装置30与导热膏50粘结固定，从而将液态金属60密封在导热膏50、发热元件20和散热装置30之间的空间内；第二种是对于智能手机这一类带有屏蔽罩40的密封结构（见图2），其制备工艺为先在屏蔽罩40的底壁401、侧壁402以及发热元件20的上表面与液态金属60的接触处分别手工涂覆密封胶，以形成密封液态金属60的容置空间，然后通过等离子喷涂法、化学气相沉积法等方式将液态金属填充于容置空间内，最后将屏蔽罩40倒扣在发热元件20上表面实现密封。然而，上述两种密封结构及制备工艺存在的缺陷是：（1）采用手工涂覆导热膏或者密封胶加工方式，涂覆的量、厚度以及均匀度存在较大误差，不利于精密封装，而且手工操作复杂、效率低下；（2）用于密封液态金属的导热胶或者导热膏比较软，而液态金属质量和流动性较大，容易把周边的导热胶或者导热膏挤变形而导致开胶泄露，上述密封结构仍然存在密封性能不够好的问题；（3）整个制备工艺繁琐，包括将液态金属单独加工成片、填充液态金属、多次手工涂覆导热膏或密封胶等多个步骤，从而导致整个流程耗时长、生产效率低下，难以得到大规模的产业化应用。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于密封液态金属的密封框及其在电子设备中的应用、用于密封液态金属的一体化散热结构以及采用该一体化散热结构制成的电子元器件，其既具有良好的密封性能以解决液态金属容易发生泄露的技术难题，又能够提高加工精度、简化制备步骤、实现批量化生产。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供用于密封液态金属的密封框，包括与发热元件的外形相匹配的框架本体，以及分别设置于所述框架本体的两个表面的导热胶层，所述框架本体开设有用于填充液态金属的通孔；所述框架本体为耐腐蚀耐老化材料制成的框架本体；

使用时，所述框架本体通过所述导热胶层分别粘接在发热元件和散热装置之间，从而在所述密封框、发热元件、散热装置之间形成密封液态金属的容置空间。

优选的，所述导热胶层为导热双面胶。

优选的，所述板材体为PET、PC或PVC材料制成的板材。

本发明提供上述用于密封液态金属的密封框在电子设备中用于密封液态金属和散热方面的应用。

优选的，所述密封框在制备用于密封液态金属的一体化散热结构中的应用。

本发明还提供用于密封液态金属的一体化散热结构，所述一体化散热结构包括液态金属和上述用于密封液态金属的密封框，所述液态金属填充于所述通孔且通过压铸工艺与所述密封框一体成型，所述液态金属通过压铸工艺成型为片状液态金属。

优选的，所述片状液态金属的形状与所述通孔的形状相一致。