ТЕПЛОПРОВОДНАЯ ПРОКЛАДКА Российский патент 2011 года по МПК H01L23/36 

Изобретение относится к области теплорегулирования, в частности к теплоотводу приборов, и может быть использовано для охлаждения приборов и их элементов в наземных условиях и в условиях невесомости на космических аппаратах.

Известно устройство для охлаждения плоских полупроводниковых элементов (патент США US 5691736), выполненное в виде нескольких охлаждающих устройств, каждое из которых имеет две охлаждающие пластины. При этом в каждой пластине имеется щель, в которую установлена часть трубки, частично заполненной испаряющейся рабочей жидкостью. Трубка имеет ребра, которые омываются и охлаждаются продуваемым вентилятором потоком воздуха.

Известно охлаждающее устройство (заявка Франции FR 2152652), состоящее из пластины с выемкой и плоской пластины. В образованном ими полом замкнутом объеме проходящие выступы разделяют объем на входной и выходной каналы, по которым протекает охлаждающая жидкость.

Недостатками этих аналогов является необходимость прокачки теплоносителя, что влечет за собой усложнение конструкции, нетехнологичность и ненадежность устройств, а также повышенную массу и большие габариты. Кроме того, эти устройства не предназначены для приборов неплоской формы.

Известен теплоотвод (заявка Великобритании GB 2199775), выполненный из листового или ленточного анодированного алюминия, имеющий темный цвет, что улучшает теплоизлучение.

Недостатком этого аналога является неполный теплосъем из-за неидеальной поверхности охлаждаемых приборов, особенно, если они неплоские, и, соответственно, неидеального контакта ее с алюминиевым теплоотводом.

Известен теплоотвод полупроводникового прибора (патент Франции FR 2038649), состоящий из трех слоев, два из которых - металлсодержащие. Плоские поверхности двух металлсодержащих слоев, выполненных в виде элементов, изготовленных из молибдена, меди, серебра, вольфрама или другого металла, соприкасаются с полупроводниковым прибором, размещенным между ними, а верхний элемент опирается на грани полупроводникового прибора. Средний элемент выполнен в виде изолирующего материала: эпоксидной или другой полимерной смолы.

Недостатками этого аналога являются усложнение технологии, так как сборка теплоотвода производится при давлении и нагреве с учетом времени отверждения смолы, а также неполный теплосъем из-за неидеальной поверхности прибора и, следовательно, неидеального контакта ее с теплоотводом и ограничение использования полупроводникового прибора из-за возможного разного габарита последнего.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является теплопроводная прокладка (патент России RU 2172538), состоящая из терморасширенного графита, с обеих сторон которого приклеены слоем клея внутренней стороной эластичные полимерные пленки, металлизированные алюминием с наружной стороны.

Указанный патент принят в качестве прототипа. Недостатками его являются недостаточная гибкость конструкции, следовательно, изъяны прилегания к поверхностям сложной формы и низкая теплопроводность эластичного слоя, что не позволяет из-за недостаточного теплосъема защищать полупроводниковые приборы с высоким тепловыделением.

Целью настоящего изобретения является исключение указанных недостатков и повышение теплозащитных функций, упрощение технологии изготовления (исключение напыления алюминия на полимер в вакууме) и монтажа теплопроводной прокладки.

Технический результат достигается тем, что предложена теплопроводная прокладка из терморасширенного графита, с обеих сторон которой приклеены слоем клея слои фольги (ГОСТ 618-73, марка ДПРХМ, толщина 5-7 мкм) из складчатого алюминия. Алюминиевая фольга может быть неанодированной или анодированной с внешней стороны. Складки на фольге нанесены во всех направлениях, что дает гибкость, соответственно, во всех направлениях. Складки могут быть одинаковой или разной высоты и давать повторяющийся в виде кругов, овалов, многоугольников или более сложных фигур, а также разомкнутых линий или неповторяющийся рельеф. Максимальная высота складок для разных модификаций прокладки лежит в пределах до 0,08 мм. Складчатая поверхность может быть создана любым доступным техническим методом. Применение складчатой алюминиевой фольги позволяет обеспечить высокую эластичность теплопроводной прокладки без использования низкотеплопроводного эластичного слоя полимера. Гибкость и высокая теплопроводность такой конструкции позволяет обеспечивать контакт с самыми сложными и шероховатыми поверхностями прибора, достаточный для теплоотвода от приборов с теплопроводностью выше 2,5 Вт/м·К (по прототипу выше 0,7 Вт/м·К).

Пример 1. Теплопроводная прокладка с нерегулярными складками на приборе сложной формы имеет теплопроводность 2,5-3,0 Вт/м·К. Теплопроводная прокладка по прототипу с полимерной пленкой, металлизированной с наружной стороны, имеет теплопроводность 0,5-0,7 Вт/м·К.

Пример 2. Теплопроводная прокладка с нерегулярными складками на приборе сложной формы имеет теплопроводность 2,5-2,9 Вт/м·К. Теплопроводная прокладка по прототипу с полимерной пленкой, металлизированной с наружной стороны, имеет теплопроводность 0,5-0,7 Вт/м·К.

Краткое описание чертежей

На чертеже изображен поперечный разрез теплопроводной прокладки:

1 - складчатая алюминиевая фольга;

2 - клей;

3 - терморасширенный графит;

4 - клей;

5 - складчатая алюминиевая фольга.

Изобретение относится к области теплорегулирования, в частности к теплоотводу приборов, и может быть использовано для охлаждения приборов и их элементов в наземных условиях и в условиях невесомости на космических аппаратах. Сущность изобретения: в теплопроводной прокладке, состоящей из терморасширенного графита, с обеих сторон приклеены слои складчатой алюминиевой фольги, складки на фольге нанесены во всех направлениях, а максимальная высота складок лежит в пределах до 0,08 мм. Может быть использована алюминиевая фольга, анодированная с внешней стороны. Изобретение обеспечивает повышение гибкости конструкции, повышение теплозащитных функций, упрощение технологии изготовления и монтажа теплопроводной прокладки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Теплопроводная прокладка, состоящая из терморасширенного графита, отличающаяся тем, что с обеих сторон прокладки приклеены слои складчатой алюминиевой фольги, складки на фольге нанесены во всех направлениях, а максимальная высота складок лежит в пределах до 0,08 мм.

2. Теплопроводная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что использована алюминиевая фольга, анодированная с внешней стороны.