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一种导热垫及电子设备

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


一种导热垫及电子设备

技术领域

本申请涉及散热技术领域,尤其涉及一种导热垫及电子设备。

背景技术

近年来,随着自动驾驶技术的深入发展,车辆对车载芯片的算力需求也持续增高。相关研究发现,自动驾驶技术每提高一个等级,所需的算力将成指数形式上升。比如,请参阅图1,自L1级自动驾驶开始,后续每个等级都会比前一个等级增加大约12~14倍的算力。尤其是在L4级高度自动驾驶或L5级完全自动驾驶下,车载芯片每秒执行1万亿次浮点运算(tera floating-point operations per second,TFLOPS)的次数或每秒执行1万亿次运算(tera operations per second,TOPS)的次数达到了4000以上。在如此快速的算力增长速度下,车载芯片的热耗也随之急剧增加,如何对大算力的车载芯片进行快速散热,将成为影响自动驾驶技术进一步发展的一个技术难点。

现阶段,可使用导热垫将车载芯片的热量导出去。然而,现有导热垫通常使用金属氧化物或硅胶等材质制作,而这些材质的导热性并不好,尤其是在现有器件制作公差的影响下,导热垫的厚度需要设置在1~2mm之间,如此厚的导热垫会带来非常大的热阻,无法实现对车载芯片的有效散热。

综上,如何实现对电子部件(如芯片)的有效散热,是目前大算力电子部件发展中亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种导热垫及电子设备,用以实现对电子部件的有效散热。

第一方面,本申请提供一种导热垫,该导热垫包括第一盖、第二盖、弹性壳和液态金属,其中,弹性壳弯曲闭合成管状结构,第一盖和第二盖分别安装在管状结构的两端形成密闭腔体,该密闭腔体内用于容纳液态金属。

在上述设计中,通过在弹性壳内填充液态金属,不仅能利用液态金属的高导热性实现较好的导热效果,还能利用弹性壳的可压缩性,在装配导热垫时对导热垫进行压缩,从而尽可能地减少导热垫的厚度,以降低导热垫的热阻,进一步提高导热垫的导热效果,有助于实现对电子部件的有效散热。

在一种可能的设计中,第一盖和第二盖可为金属盖,金属盖可以由导热性较好的金属材料制作而成,比如铜盖、铝盖、银盖或金盖等。

在上述设计中,通过使用金属盖,能将位于第一盖(或第二盖)外的器件的热量较好地传输给液态金属,也能将液态金属的热量较好地传输给第二盖(或第一盖)外的器件,有助于实现第一盖外的器件与第二盖外的器件之间的快速导热。

在一种可能的设计中,弹性壳可由弹性材料制作而成,弹性材料比如可以为铍铜、磷铜、薄钢或橡胶等,弹性材料可使得弹性壳具有可变形能力,有助于实现对导热垫的压缩。

在一种可能的设计中,在弹性壳的厚度小于第一厚度的情况下,导热垫还可以包括弹性结构,弹性结构连接于第一盖和第二盖之间。

通过上述设计,在弹性壳的厚度过小导致弹性壳的反弹力无法压紧电子设备时,还可以通过设置弹性结构,使得弹性结构和弹性壳提供的反弹力一起作用于电子部件,从而实现对电子部件的压紧,进而使得电子部件与导热垫之间形成有效接触,以实现有效传热。

在一种可能的设计中,导热垫被压缩在散热器与电子部件之间,且导热垫施加给电子部件的压力不小于电子部件可承受的最小压力且不大于电子部件可承受的最大压力。

通过上述设计,在压缩导热垫降低热阻的同时,还能满足电子部件的受力要求,避免损坏电子部件。

在一种可能的设计中,导热垫被压缩在散热器与电子部件之间时,弹性壳的厚度小于第一厚度,第一厚度为导热垫制备出来的初始厚度。如此,可利用弹性壳的变形能力实现对导热垫的压缩。

在一种可能的设计中,导热垫还可以包括鼠尾管,鼠尾管内部中空,且贯穿第一盖或第二盖,鼠尾管的一端延伸至密闭腔体中,另一端用于将液态金属导入密闭腔体后密封。其中,鼠尾管可以与所贯穿的盖一体成型,以简化制备流程。

进一步可能的设计中,弹性壳向外鼓胀。比如,可以是在通过鼠尾管注入液态金属的过程中,直至弹性壳向外鼓胀时方停止注入,以确保液态金属注满整个密闭腔体,通过注满的液态金属实现第一盖和第二盖的连通。

第二方面,本申请提供一种散热装置,包括散热器、电子部件和如上述第一方面任一项设计中的导热垫,其中,导热垫被压缩在散热器与电子部件之间,弹性壳的反弹力用于将第一盖压向散热器以及将第二盖壳压向电子部件。

在上述设计中,通过将导热垫压缩在散热器与电子部件之间,即使由于现有制作工艺偏差导致电子部件和散热器之间的间隙较大,也可以通过压缩弹性壳缩小该间隙,进而减薄导热垫的厚度,降低导热垫的热阻,提高导热垫的导热效果,进而提高对电子部件的散热效果。

在一种可能的设计中,散热装置还可以包括第一散热层,第一散热层置于第一盖与散热器之间,用于实现自第一盖向散热器的散热。

进一步可能的设计中,第一散热层可以为导热相变材料、导热凝胶、锡膏、硅脂或其他类型的超薄导热垫。如此,通过将第一散热层设计为导热性较好的导热相变材料、导热凝胶或锡膏,可以提高第一散热层的导热效果。或者,通过将第一散热层设计为导热性不好但厚度超薄的硅脂或超薄导热垫,可以降低第一散热层的热阻,提高从第一盖向散热器的散热效果。

在一种可能的设计中,散热装置还可以包括第二散热层,第二散热层置于第二盖与电子部件之间,用于实现自电子部件向第二盖的散热。

进一步可能的设计中,第二散热层可以为硅脂、导热相变材料或导热凝胶。如此,通过将第二散热层设计为导热或散热性较好的非金属材料,既可以降低第二散热层的热阻,提高从电子部件向第二盖的传热效果,又能避免采用金属散热材料而降低对电子部件产生干扰的风险。

在一种可能的设计中,散热装置还可以包括电路板,电路板用于承载电子部件,实现对电子部件的支撑和固定。

进一步可能的设计中,电路板与散热器可通过螺钉柱固定连接,以将电子部件和导热垫夹在电路板和散热器之间,避免发生移动。

第三方面,本申请提供一种电子设备,包括如上述第二方面任一项设计中的散热装置。其中,电子设备可以为车载设备、终端设备、网络设备、计算设备、工业设备或智慧家居设备等。

上述第一方面至第三方面的实现及有益效果,具体将在实施例部分进行介绍。

附图说明

图1示例性示出一种自动驾驶等级与算力需求的对应关系示意图;

图2示例性示出本申请提供的一种可能的导热垫应用场景示意图;

图3示例性示出本申请提供的一种导热垫的结构示意图;

图4示例性示出本申请提供的一种导热垫的制作流程示意图;

图5示例性示出本申请提供的一种导热垫的装配方式示意图;

图6示例性示出本申请提供的另一种导热垫的结构示意图;

图7示例性示出本申请提供的一种散热装置的结构示意图;

图8示例性示出本申请提供的一种液冷散热器的结构示意图;

图9示例性示出本申请提供的一种散热装置的装配流程示意图;

图10示例性示出本申请提供的一种电路板上集成多个电子部件的结构示意图;

图11示例性示出一种车载电子电气架构演进的流程图;

图12示例性示出本申请提供的一种处理器的可能的功能框架示意图;

图13示例性示出本申请提供的一种电子设备的功能框架示意图。

具体实施方式

以下,对本申请可能的应用场景进行介绍。

在一种可能的应用场景中,本申请中的导热垫可应用于交通工具。其中,交通工具例如可以是车辆、轮船、飞机、高铁、无人机、潜艇或地铁等。比如,请参阅图2,以应用在车辆上为例,导热垫可以与车内的任一电子部件配合使用,比如可以连接于电子部件与散热器之间,用于将电子部件的热量传导至散热器,以实现对电子部件的散热。

上述应用场景例如可应用于无人驾驶、自动驾驶、辅助驾驶、智能驾驶、网联车、安防监控、生物医疗或测绘(如三维绘图)等领域。比如,以自动驾驶为例,导热垫可以与车内自动驾驶相关的电子部件,比如自动驾驶芯片或自动驾驶片上系统(system-on-chip,SOC),配合使用,通过快速且有效地散热,适配逐渐增大算力的自动驾驶功能。

应理解,如上应用场景只是举例,本申请所提供的导热垫还可以应用在其它可能场景,而不限于上述示例出的场景。例如,导热垫也可以应用于终端设备,作为终端设备内芯片或其他电子部件的导热件,实现对终端设备的热量疏散。再比如,导热垫也可以应用于计算设备,用于使计算设备始终处在最合适的工作温度,维持计算能力的稳定性。再比如,导热垫也可以应用于网络设备,作为交换机、基站、网关等装置的导热件,实现这些装置与其他装置交互的稳定性。再比如,导热垫也可以应用于工业设备,实现工业设备在长时间工作状态下的温度可控性。再比如,导热垫也可以应用于智慧家居设备,用以维持用户生活环境的安全性。等等。此处不再一一列举。

需要说明的是,本申请所描述的应用场景是为了更加清楚的说明本申请的技术方案,并不构成对本申请提供的技术方案的限定。

如背景技术描述,现有导热垫通常利用非金属材料制作,无法保证其导热效果。鉴于此,本申请提供一种导热垫,通过在弹性壳内填充液态金属,以利用液态金属的高导热性实现较好的导热效果。

需要说明的是,在弹性壳中包裹液态金属来进行导热只是本申请的一部分发明点,而本申请还用于将包裹了液态金属的导热垫装配到散热器和电子部件之间时对其进行压缩,使得导热垫的厚度变薄,从而利用厚度与热阻之间的正相关关系有效降低导热垫的热阻,进一步提高导热垫的导热性能。虽然现有技术也有一些导热垫是在铍铜(一种弹性材料)中包裹水和毛细芯来降温的,看起来与本申请比较相似,但由于毛细芯是刚性的,现有的这种导热垫本身是不能被压缩的,换言之,这种导热垫的厚度只能维持在工艺制作出来的初始厚度,或者可能只能比该初始厚度略微小一点。与此相比,本申请不仅仅只是替换了弹性壳中的导热材料,还要在装配时利用弹性壳的弹性压缩能力实现对导热垫厚度的减薄,以进一步提升导热效果。

基于上述内容,下面结合附图3至附图11,对本申请实施例进行详细描述。

请参阅图3,为本申请提供的一种导热垫的结构示意图。该导热垫包括第一盖310、第二盖320、弹性壳330和液态金属340,弹性壳330弯曲闭合成管状结构,第一盖310和第二盖320分别安装在管状结构的两端形成密闭腔体,该密闭腔体用于容纳液态金属340。

示例性的,请继续参阅图3,导热垫还可包括鼠尾管350,鼠尾管350的内部中空,且贯穿第一盖310或第二盖320(图示以贯穿第二盖320为例),鼠尾管350的一端延伸至密闭腔体中,鼠尾管350的另一端用于将液态金属340注入密闭腔体后密封。

可选地,以鼠尾管350贯穿第二盖320为例,请参阅图4,示例性示出本申请提供的一种导热垫的制作流程示意图,该制作流程主要包括如下几个步骤:

步骤一,如图4中(A)所示,浇筑出第一盖310。

步骤二,如图4中(B)所示,浇筑出一体成型的第二盖320和鼠尾管350,鼠尾管350的两端连通。

步骤三,如图4中(C)所示,将弹性壳330弯曲成管状结构。

可以理解的,图4中(C)是以弹性壳330弯曲成圆管为例,但应理解,弹性壳330也可以弯曲成其他任意形状的管,比如椭圆管、四方形管、长方形管、其他多边形管、异性管或由至少两种管构成的拼接管等。

步骤四,如图4中(D)所示,将第一盖310安装在弹性壳330的一端,并将第二盖320安装在弹性壳330的另一端,形成密闭腔体。

步骤五,如图4中(E)所示,通过鼠尾管350的另一端(k端)将液态金属340注入密闭腔体。

步骤六,如图4中(F)所示,确定液态金属340注满密闭腔体后,密封鼠尾管的k端。其中,密封方式比如可以包括但不限于:焊合、挤压、粘贴、密封条密封、卡槽卡合或扣合等。

可以理解的,在步骤六中,由于弹性壳330不透明,因此,为确保液态金属340注满整个密闭腔体,可在通过鼠尾管350注入至弹性壳330略微鼓胀时停止注入。此时,弹性壳330呈现为向外鼓胀的管状结构,比如图3或图4所示的鼓胀圆桶。

下面对图3或图4所涉及的各个部件分别进行介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。

一、第一盖和第二盖

在一种可选地实现方式中,第一盖310和第二盖320可设置为金属盖。其中,金属盖可以认为是由导热性较好的金属材料制作而成,比如铜盖、铝盖、银盖或金盖等。采用金属盖,能将位于第一盖310(或第二盖320)外的器件的热量较好地传输给液态金属,也能将液态金属的热量较好地传输给第二盖320(或第一盖310)外的器件,有助于实现第一盖310与第二盖320之间的有效导热。

进一步的实现方式中,第一盖310和第二盖320可为同种材料的金属盖,也可为不同种材料的金属盖。比如,一个示例中,为降低导热垫的成本,第一盖310和第二盖320可均设置为铜盖。

在一种可选地实现方式中,第一盖310和第二盖320分别安装在管状结构的两端,可以理解为第一盖310与弹性壳330的一端(比如图示上侧边)密封固定,第二盖320与弹性壳330的另一端(比如图示下侧边)密封固定。其中,密封固定的方式比如可以包括但不限于:焊接、粘贴(胶黏剂或胶带等)、密封条密封、卡槽卡合、扣合或夹持等,具体不作限定。

二、弹性壳

可以理解的,弹性壳330可由弹性材料制作而成。其中,弹性材料例如可以包括但不限于:铍铜、磷铜、薄钢或橡胶等。可选地,考虑到铍铜具有高热传导性、耐腐蚀性、耐寒性及耐磨性等优点,弹性壳330可选择铍铜来进行制作。

在一种可选地实现方式中,请参阅图5,在导热垫使用时,弹性壳330可压缩在散热器410与电子部件420之间,电子部件420通常置于电路板430上。换言之,相比于图3所示初始状态的弹性壳330,图5所示使用状态的弹性壳330的鼓胀程度会更大,弹性壳330相比于初始状态会具有更大的变形,且该变形位于弹性壳330的变形能力范围内,具体可根据实际应用场景进行预先设计。

在该实现方式中,通过使弹性壳330具有更大的变形,可利用弹性壳330因变形而产生的反弹力将第一盖310和第二盖320压紧在散热器410和电子部件420之间。比如,当导热垫按照图5中(A)所示方式摆放时,弹性壳330因变形而产生的反弹力可以将第一盖310压紧在散热器410的图示下方,同时将第二盖320压紧在电子部件420的图示上方,从而,电子部件420的热量可依次通过第二盖320、液态金属340和第一盖310传输给散热器410。或者,当导热垫按照图5中(B)所示方式摆放时,弹性壳330因变形而产生的反弹力可以将第一盖320压紧在电子部件420的图示上方,同时将第二盖310压紧在散热器410的图示下方,从而,电子部件420的热量可依次通过第一盖310、液态金属340和第二盖320传输给散热器。

示例性地,当弹性壳330的变形固定后,弹性壳330的厚度可由电子部件420的受力能力来决定。比如,要将弹性壳330压缩到一定的变形程度,则弹性壳330的厚度越大,将弹性壳330压缩到该变形所产生的反弹力也就越大,反之,弹性壳330的厚度越小,将弹性壳330压缩到该变形所产生的反弹力也就越小。因此,在弹性壳330的变形程度固定的情况下,用于压紧的电子部件420的受力能力越大,则弹性壳330可设计的越厚,用于压紧的电子部件420的受力能力越小,则弹性壳330可设计的越薄。

进一步示例性地,以图5中(A)所示装配方式为例,假设弹性壳330施加给第二盖320的反弹力为第一压力,该第一压力经由第二盖320传递给图示下方的电子部件420后转变为第二压力,则为确保电子部件420与第二盖320压紧且不会被第二盖320压坏,第二压力需不小于电子部件420可承受的最小压力且不大于电子部件420可承受的最大压力。因此,一个示例中,在设计好弹性壳330的形状和变形程度后,可通过改变弹性壳330的厚度,测试得到当第二压力为电子部件420可承受的最小压力时的第一厚度,以及当第二压力为电子部件420可承受的最大压力时的第二厚度,从而,在量产导热垫时,弹性壳330的厚度可选择为不小于第一厚度且不大于第二厚度的一个厚度,比如可以选择为第一厚度和第二厚度的平均厚度,以兼容电子部件420由于制作公差而导致的压力偏差。

进一步示例性地,考虑到弹性壳330的厚度过小时,弹性壳330本身可能无法提供能够压紧电子部件420(可以理解为紧密接触)的反弹力,因此,请参阅图6,在弹性壳330的厚度小于第一厚度的情况下,导热垫还可包括弹性结构360,该弹性结构360连接于第一盖310和第二盖320之间。其中,第一厚度可以认为是弹性壳330可提供的最大反弹力刚好能够压紧电子部件420时的厚度,该厚度可由本领域技术人员根据经验进行设置,或者也可经过实验测试得到,具体不做限定。

可以理解的,当导热垫未被压缩在散热器410和电子部件420之间时,弹性壳330和弹性结构360均处于松弛状态,或者由于确保注满液态金属而均处于略微被压缩的状态。而当导热垫被压缩在散热器410和电子部件420之间时,弹性壳330和弹性结构360均处于深度压缩的状态。在深度压缩的状态下,弹性壳330的反弹力和弹性结构360的反弹力一起作用于电子部件420,弹性结构360的反弹力用来补充弹性壳330不足的弹性力,用来实现第二盖320与电子部件420的紧密接触,进而实现第二盖320与电子部件420的有效导热。

进一步可以理解的,弹性壳330被压缩的程度越大,则导热垫的厚度也会变得越小。研究发现,导热垫的热阻与导热垫的厚度呈正相关,因此,为了进一步降低导热垫的热阻,还可以在将导热垫放置在散热器410和电子部件420之间后尽可能地压缩导热垫,直至弹性壳330(或者还包括弹性结构360)提供给电子部件420的压力达到电子部件420可承受的最大压力,或者弹性壳330(或者还包括弹性结构360)提供给散热器410的压力达到散热器410可承受的最大压力为止。此状态下,导热垫的厚度达到电子部件420或散热器410的最大承受能力,从而导热垫的厚度为最小可行厚度,导热垫的热阻达到最小,导热垫的导热性能最好。

需要说明的是,将导热垫的厚度压缩到最小可行厚度,这只是一种可选的实施方式。在实际操作中,导热垫的厚度可被压缩到初始厚度和最小可行厚度之间的任一厚度,具体可根据实际需求进行设置,不做限定。

三、液态金属

可以理解的,液态金属是指在室温或较低的加热温度下呈现为液态且兼具流动性的金属或合金,其熔点通常不超过铝熔融温度(660.37℃)。一些液态金属的举例包括但不限于如下金属或其合金:汞、铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、镉、铅、锌、锑、镁、铝等。

采用图3所示导热垫,通过在弹性壳内填充液态金属,不仅能利用液态金属的高导热性实现较好的导热效果,还能利用弹性壳的可压缩性,在装配导热垫时对导热垫进行压缩,从而尽可能地减少导热垫的厚度,以降低导热垫的热阻,进一步提高导热垫的导热效果。如此,通过该导热垫将电子部件的热量高效地传导出去,有助于对电子部件的有效散热。

上述内容介绍了导热垫的结构,下面再对装配有导热垫的散热装置进行介绍。

请参阅图7,示例性示出本申请提供的一种散热装置的结构示意图。该散热装置包括散热器410、电子部件420和前述任一实施例中介绍的导热垫。其中,导热垫被压缩在散热器410与电子部件420之间,比如,请一起参阅图3和图7,当导热垫未使用时,弹性壳330具有第一变形,但当导热垫被压缩在散热器410与电子部件420之间时,弹性壳330具有第二变形,第二变形下的弹性壳330的鼓胀程度大于第一变形下的弹性壳330的鼓胀程度,第二变形大于第一变形。如此,弹性壳330在第二变形下的反弹力可将第一盖310压向散热器410以及将第二盖320压向电子部件420,以实现散热器410与电子部件420之间的有效导热。

可以理解的,散热器410可以是任一或任多散热方式的散热器,比如可以是液冷散热器、风冷散热器、半导体制冷器或热管散热器等。示例性的,请参阅图8,示出本申请提供的一种液冷散热器的结构示意图,该液冷散热器具有中空腔体,中空腔体内设置多个翅片管411,翅片管411中通入盐水或低温水,用于对中空腔体中的空气进行冷却。

在一种可选地实现方式中,请继续参阅图7,散热装置还可以包括第一散热层451,第一散热层451置于第一盖310与散热器410之间,用于实现自第一盖310向散热器410的散热。其中,第一散热层451比如可以是导热相变材料、导热凝胶、锡膏、硅脂或其他类型的超薄导热垫等。其中,导热相变材料、导热凝胶和锡膏属于导热性较好的材料,用其作第一散热层451,可以提高第一盖310向散热器410的导热效果。另外,硅脂或其他类型的超薄导热垫虽然可能不是导热性特别理想的材料,但可以将其制作地特别薄,以降低第一散热层451的热阻,如此也能提高从第一盖310向散热器410的散热效果。

在一种可选地实现方式中,请继续参阅图7,散热装置还可以包括第二散热层452,第二散热层452置于第二盖320与电子部件420之间,用于实现自电子部件420向第二盖320的散热。其中,第二散热层452可采用导热或散热性较好的非金属材料制作,比如硅脂、导热相变材料、导热凝胶或其他类型的超薄导热垫等,如此,既可以降低第二散热层452的热阻,提高从电子部件420向第二盖320的传热效果,又能通过避免采用金属散热材料来降低对电子部件420产生干扰的风险。

可以理解的,第一散热层451或第二散热层452除了可以实现上下层器件之间的散热功能外,还可作为固定件而存在。比如,第一盖310与散热器410之间通过锡膏焊接或硅脂填充(或其他类型的第一散热层451)实现固定连接,第二盖320与电子部件420之间通过硅脂填充(或其他类型的第二散热层452)实现固定连接。但这只是可选的实现方式。在实际装配中,第一盖310与散热器410之间、或者第二盖320与散热器420之间也可以通过其他方式进行固定,比如螺纹螺钉配合固定等。

在一种可选地实现方式中,请继续参阅图7,散热装置还可以包括电路板430,电路板430用于承载电子部件420,比如电子部件420可以固定在电路板430上。其中,电路板430示例性地可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB)、陶瓷电路板、线路板、铝基板、高频板、厚铜板或阻抗板等。

进一步可选地实现方式中,电路板430还可以固定连接散热器410,其中,固定连接的方式可以包括但不限于:螺钉柱连接、花键连接、楔销连接、焊接、铆接或过榫配合等。比如,以螺钉柱连接为例,请继续参阅图7,散热装置430还可以包括螺钉柱440,该螺钉柱440固定在散热器410上,比如可以与散热器410一体成型。对应的,电路板430上相对螺钉柱440的位置还可以开设螺钉孔,通过将螺钉柱440拧合在螺钉孔中,将散热器410与电路板430固定在一起,进而将电路板430上承载的电子部件420和导热垫夹在电路板430和散热器410之间,避免发生移动。

可选地,以第一散热层451为锡膏、第二散热层452为硅脂为例,请参阅图9,示例性示出本申请提供的一种散热装置的装配流程示意图,该装配流程以装配一个导热垫为例,主要包括如下几个步骤:

步骤一,如图9中(A)所示,在电路板430上固定电子部件420;

步骤二,如图9中(B)所示,将导热垫的第一盖310与散热器410通过锡膏焊接在一起;

步骤二,如图9中(C)所示,将电路板430上的螺纹孔和与散热器410一体成型的螺钉柱440对齐后,将电路板430和散热器410拼在一起,并在导热垫的第二盖320和电子部件420之间填充硅脂;

步骤四,如图9中(D)所示,将螺钉柱440拧入电路板430上的螺纹孔中,并进一步拧紧,使得导热垫受到挤压,导热垫上的弹性壳330向四周鼓胀,弹性壳330被压缩,导热垫的厚度变矮。压缩后的弹性壳330将第一盖310压紧在散热器410的图示下方,并将第二盖320压紧在电子部件420的图示上方。

示例性的,按照前述导热垫介绍部分对弹性壳330的厚度和形状设计,本申请中的弹性壳330自身的厚度可以被压缩50%左右。如此,即使由于现有制作工艺导致螺钉柱440和电子部件420都会具有一定的高度公差,使得电子部件420和散热器410之间的间隙大约有1~2mm,也可以通过弹性壳330在装配过程中将该间隙压缩到0.5~1mm,从而极大地减薄导热垫的厚度,有效地降低导热垫的热阻,提高导热效果。比如,研究发现,相比于现有1~2mm厚度的硅胶制导热垫来说,本申请所提供的导热垫的导热效率可提高至少22%,这极大地提高了导热垫的导热效果。

需要说明的是,前述内容均是以在电路板430上承载一个电子部件420为例进行介绍的。一些场景中,电路板430上还可能会同时承载多个电子部件420。比如,在自动驾驶发展中,随着所需算力的增加,车辆大概率会联合多个电子部件(比如车载芯片)一起工作,这多个电子部件可能会按照平面阵列形式分布在单层电路板上,也可能会按照三维阵列形式分布在多层电路板上,该场景下,每个电子部件都可以单独对应一个导热垫。

比如,请参阅图10,示例性以单层电路板430上承载两个电子部件4201和4202为例,这两个电子部件4201和4202均可以通过自己对应的导热垫连接至散热器410上进行散热。比如,电子部件4201通过对应的导热垫(包括第一盖3101、第二盖3201、弹性壳3301和液态金属3401)和对应的第一散热层4511和第二散热层4521连接至散热器410上进行散热,电子部件4202通过对应的导热垫(包括第一盖3102、第二盖3202、弹性壳3302和液态金属3402)和对应的第一散热层4512和第二散热层4522连接至散热器410上进行散热。

可以理解的,由于制作公差影响,可能电子部件4201和4202的厚度并不相同,比如图示电子部件4202相比于电子部件4201就具有更大的厚度,但由于所使用的导热垫是弹性的,这些厚度上的偏差可以通过将导热垫压缩到不同的厚度来进行吸收,而导热垫压缩的越薄,则传热过程中的热阻越小,进而也就越容易快速地将电子部件的热量传输至上方的散热器410。

另外,前述的电子部件可以是具有处理能力的任意器件或器件组合。比如,在智能驾驶领域中,电子部件可以是车辆中用于实现自动驾驶功能相关的电子控制单元(electronic control unit,ECU)。其中,车辆可以是目前已经存在的或者未来可能会演进出的任意电子电气架构(electrical/electronic architecture,EEA)架构下的车辆,比如,请参阅图11,示例性示出一种车载EEA演进的流程图,如图11所示:

一个示例中,车辆可为传统的分布式电子电气架构(distributed EEA),distributed EEA经历了由功能模块化阶段向功能集成化阶段的演进。在功能模块化阶段,单个ECU通常只负责控制单一的功能,比如车上的灯光对应一个ECU,门对应一个ECU,无钥匙系统对应一个ECU。而在功能集成化阶段中,单个ECU可以负责多个功能单元,比如门和无钥匙系统统一由一个ECU控制。

在distributed EEA车辆中,电子部件可以是负责实现单一功能或负责实现多个功能的ECU,比如灯光控制器、车门控制器、无钥匙系统或用于控制车门和无钥匙系统的集成控制器等。

另一个示例中,车辆可为目前比较常用的域集中式电子电气架构(domain-centralized EEA),domain-centralized EEA经历了由域集成化阶段向跨域融合化阶段的演进。在域集成化阶段中,整个车辆按照功能划分为多个域,比如动力域、底盘域、车身域、座舱域和自动驾驶域,每个域的域控制器连接所对应域内的全部ECU。而在跨域融合阶段中,多个域控制器进行跨域融合,并由跨域控制单元统一进行控制,比如,一种跨域融合方案中,动力域、底盘域和车身域合并为整车控制域。

在domain-centralized EEA车辆中,电子部件可以是单个功能域的域控制器、跨域融合的域控制器或任一域中的ECU,比如动力域控制器、底盘域控制器、车身域控制器、座舱域控制器、自动驾驶域控制器、整车域控制器或其管理的ECU等。

再一个示例中,车辆可为未来可能会演进出的车辆集中式电子电气架构(vehicle-centralized EEA),vehicle-centralized EEA预计会经历由车载电脑计算阶段向车云计算阶段的演进。在车载电脑计算阶段中,功能域会进一步升级为更加通用的车载电脑计算平台,从功能域跨入区域(如左前域、左后域、右前域和右后域),且每个区域设置对应的区域控制器平台(zonal control unit,ZCU)。在车云计算阶段中,会进一步将车上部分或全部功能转移至云端,并使车上的各传感器和执行器可被软件定义和控制,车上的零部件逐步变成标准件,进一步简化车内架构,彻底实现软件定义汽车功能。

在vehicle-centralized EEA车辆中,电子部件可以是车载电脑计算平台、任意一个或多个区域的ZCU、ZCU中的ECU或可被软件定义的ECU等。

应理解,上述内容只是以车辆中的自动驾驶为例,介绍电子部件的可能情况,本申请并不限定电子部件只能是车辆中的电子部件。比如,其他一些场景中,电子部件也可以是终端设备、网络设备、服务器、工业设备、智能家具设备或智慧电网等中具有处理功能的部件。

基于上述描述的导热垫的结构和功能原理,本申请还可以提供一种处理器。请参见图12,为本申请提供的一种处理器的可能的功能框架示意图,该处理器1200比如可以是一个集成芯片,可以包括一个或多个处理单元1210和设置在每个处理单元1210周围的外围电路1220,任一处理单元1210可以通过前述任一实施例中的导热垫连接至散热器。

一些示例中,处理单元1210可以为应用处理器(application processor,AP),调制解调处理单元,图形处理单元(graphics processing unit,GPU),图像信号处理器(image signal processor,ISP),视频编解码单元,数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP),基带处理单元,和/或神经网络处理单元(neural-network processingunit,NPU)等,或者,也可以为现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)、专用集成芯片(application-specific integrated circuit,ASIC)、SoC、微控制器(micro controller unit,MCU)、可编程控制器(programmable logic device,PLD)或其他具有处理能力的器件。

一些示例中,外围电路1220可以包括但不限于:通用单元、加速器单元、输入/输出控制单元、接口单元、外部缓存器、内部缓存器等。其中,存储器(例如内部存储器和外部缓存器)可以是易失性存储器或非易失性存储器,或可包括易失性和非易失性存储器两者,具体不做限定。

可以理解的是,图12所示功能框架并不构成对处理器的具体限定。在本申请另一些实施例中,处理器可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置,或者不同的位置布置,具体不做限定。

基于上述描述的处理器的结构和功能原理,本申请还可以提供一种电子设备。请参见图13,为本申请提供的一种电子设备的可能的功能框架示意图,该电子设备1300可包括处理器1310和存储器1320,或者还可包括收发器1330。其中,处理器1310可为前述处理器1200。处理器1310,与其周边的元件,比如存储器1320和收发器1330,可以通过总线连接,比如通过IO总线相连。处理器1310可通过IO总线,读写存储器1320中的数据。

存储器1320具体可为内部存储器,可以用于存储计算机可执行程序代码,可执行程序代码包括指令。内部存储器可以包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作系统,至少一个功能所需的应用程序(比如通话功能,时间设置功能等)等。存储数据区可存储电子设备使用过程中所创建的数据(比如电话簿,世界时间等)等。此外,内部存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件,通用闪存存储器(universal flash storage,UFS)等。处理器1310通过运行存储在内部存储器的指令,执行电子设备1300的各种功能应用以及数据处理。

一些场景中,电子设备1300中还可包括外部存储器接口,电子设备1300可通过外部存储器接口连接外部存储卡,例如Micro SD卡,扩展其存储能力。比如,外部存储卡通过外部存储器接口与处理器1310通信,实现数据存储功能。

收发器1330可以使得电子设备1300与外界进行无线通信,其可以提供无线局域网(wireless local area networks,WLAN)(如无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi)网络),蓝牙(bluetooth,BT),全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS),调频(frequency modulation,FM),近距离无线通信技术(near field communication,NFC),红外技术(infrared,IR)等无线通信的解决方案。收发器1330可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。收发器1330经由天线接收电磁波,将电磁波信号调频以及滤波处理,将处理后的信号发送到处理器1310。收发器1330还可以从处理器1310接收待发送的信号,对其进行调频和放大,经天线转为电磁波辐射出去。

一些举例中,电子设备可以为终端设备,比如手机、电脑、智能手表、虚拟现实设备、投影仪、智能相机等。或者,电子设备也可以为交通工具,比如汽车、飞机、轮船、无人机、地铁、火车、货车等。或者,电子设备也可以为计算机,比如台式计算机、掌上型计算机、膝上计算机、计算机集群等。或者,电子设备也可以为网络设备,比如网关、交换机、路由器、防火墙、网桥、无线接入点、调制解调器、光纤收发器等。

另外,图13给出的电子设备功能框架只是一个示例,在本申请另一些实施例中,电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。

在本申请的各个实施例中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用,不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

本申请中,“厚度”不是指绝对的厚度,其可以具有一定工程上的误差。“形状”不是指绝对均匀的形状,其可以具有一定工程上的误差。“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。在本申请的文字描述中,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的公式中,字符“/”,表示前后关联对象是一种“相除”的关系。另外,在本申请中,“示例性地”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。或者可理解为,使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念,并不对本申请构成限定。

可以理解的是,在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分,并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。术语“第一”、“第二”等类似表述,是用于分区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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