具有轻质散热结构的导热聚合物散热器及其制造方法与流程

相关申请的引证本申请主张于2018年9月18日提交的韩国专利申请第10-2018-0111775号的优先权及权益，其全部内容通过引用的方式结合于本文中。本公开涉及一种具有轻质散热结构(热辐射结构，heat-radiatingstructure)的导热聚合物散热器(热沉、散热装置，heatsink)及其制造方法。
背景技术：
：本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，可能并不构成现有技术。在照明设备或灯具中，发光二极管(led)通常是用作发光的光源。在为了实现安全驾驶而使用的前照灯中，随着光的亮度逐渐增加，led所产生的热量也更多。led的亮度可能在高于操作温度限值的温度下发生劣化。因此，在当前工业中，可以由制备出用于各种照明器材的金属材料制成的散热结构，也就是所谓的“散热器”，并且，led光源附接在安装于电路上的印刷电路板(pcb)基底(衬底，substrate)的下方。散热器是一种与诸如pcb基底或led基底之类的发热部件紧密接触而安装以便散发由其产生的热量的装置。安装在pcb基底上的各种有源和无源元件及电路在通电时会产生大量热量。这种产生的热量对电子部件的操作性能产生了显著的影响。如果各种有源和无源元件及电路产生的热量没有得到恰当地释放，则其可能会引发整个部件的故障，因此降低所产生热量的温度可能是值得期望的。特别地，由于电子装置存在复杂性，正在研发高度集成/高性能的部件，同时，由于热量温度出现了明显的增大，降低温度的“散热”技术正变得令人期望。在散热结构(其中，将led(即发光的光源)与电源连接起来的pcb基底与散发热量的散热器相连)中，led具有较高的能量到热量的释放比，并且这种释放对散热结构的效率和使用寿命有着绝对的影响。在现有情况下，采用的是由铝制成的金属散热器，如图1所示。由于高导热率和高比重，根据加工方式，铝的缺点在于其重量重和成本高。另外，铝制散热器具有高界面耐热性，这是因为必须将由铝制成的金属芯pcb附接到其上。具体而言，在铝制散热器的情况下，它具有高导热率，但是却具有将热量释放到空气中的低散热率，因此可能需要增大其表面积。因此，期望散热片的高度变长。当散热片制成较短时，表面积会变小，因而，散热性能可能会降低。然而，当散热片的数量增多以改善散热性能并且散热片的高度制成较长时，具有高比重的铝的使用量增大，由此显著增加了铝制散热器的重量。在本
背景技术：
部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。技术实现要素：本公开提供一种具有轻质散热结构的导热聚合物散热器及其制造方法，在该导热聚合物散热器中，热饱和度变得足够，从而能够改善散热性能并实现轻量化。根据本公开的一个方面的具有轻质散热结构的导热聚合物散热器，包括：基板；多个散热片，该多个散热片在基板的下部中间隔形成；基底(衬底，substrate)，该基底连接到基板的上部；以及连接到基底的光源；其中多个散热片中的在光源下方形成的散热片的截面积大于相邻散热片的截面积。向下凹陷的座部(seatpart)可以设置在基板的上部上，基板置于(容纳于，seat)座部中。基板和多个散热片可以由塑料材料形成。塑料材料可以包括选自聚酰胺6(pa6)、改性聚苯醚(mppo)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯硫醚(pps)、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)和聚丙烯(pp)中的至少一种。塑料材料还可以包括选自碳纤维、石墨、膨胀石墨和石墨烯中的至少一种。从基板的顶表面到底表面的厚度可以是2mm至3.5mm。形成在光源下方的散热片是第一散热片，而相邻散热片是第二散热片；从基板向下延伸的第一散热片的长度可以长于向下延伸的第二散热片的长度。形成在光源下面的散热片是第一散热片，而相邻散热片是第二散热片；并且形成在第一散热片右侧和左侧的宽度可以大于形成在第二散热片右侧和左侧的宽度。第一散热片的宽度可以为4mm至10mm；并且第二散热片的宽度可以为2mm至3mm。间隔开的多个散热片之间的距离可以是6mm至10mm。从基板向下延伸的多个散热片的长度可以是10mm至15mm。根据本公开的一个方面的用于制造具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的方法包括：模制基板和多个散热片，在基板的上部中连接有嵌件注射成型的基底(insert-injectedsubstrate)，多个散热片在基板的下部中间隔形成；并且将光源连接到基底；其中在模制基板中，将基板模制为使得多个散热片中的在光源下方形成的散热片的截面积大于相邻散热片的截面积。根据本公开的一个方面的具有轻质散热结构的导热聚合物散热器设置于直接位于光源下方(位于光源正下方，directlybelowthelightsource)的基板中，其中形成在光源下方的散热片的截面积大于相邻散热片的截面积，因此，热饱和度可以变得足够，由此能改善散热性能，而相邻散热片的截面积可以构造成相对较小，由此能抑制重量的过度增加。根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明为了可以充分地理解本公开，现在将参考附图通过示例的方式描述其各种形式，其中：图1是示出了传统铝制散热器的图示；图2是示出了具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的图示；图3是示出了具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的截面侧视图的图示。图4是示出了根据比较例的散热器的图示；以及图5是示出了根据本公开的实施例的散热器的图示。<附图标记说明>100：基板200：散热片210：第一散热片220：第二散热片300：基底400：光源在此描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。具体实施方式以下描述在本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。第一、第二、第三等术语用于描述各个部分、部件、区域、层和/或区段，但却不限于此。这些术语仅用于将任何部分、部件、区域、层或区段与其他部分、部件、区域、层或区段区分开。因此，在不脱离本公开的范围的范畴内，下面描述的第一部分、部件、区域、层或区段可以被称为第二部分、部件、区域、层或区段。本文使用的术语不旨在限制本公开。如在说明书中所用，“包括”的含义体现了某些特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或部件，并且不排除其他特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在或添加。如果一个部分被称为位于另一个部分“上方”或“上”，则它可以直接位于另一个部分的顶部，或者可以在它们之间具有另一个部分。相反，如果一个部分提到它“直接位于”另一个部分“上方”，则它们之间没有插入其他部分。除非另有定义，否则，本文使用的包括技术术语和科学术语在内的所有术语都具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非另有定义，否则，常用的预定义术语被进一步解释为具有与相关技术文献和本公开一致的含义，并且不应被解释为理想或非常正式的含义。在下文中，将详细描述本公开的一个方面，使得本领域技术人员可以容易地实施本公开。如本领域技术人员将认识到的那样，可以以各种不同方式修改所描述的形式，所有这些修改都不脱离本公开的精神或范围。具有轻质散热结构的导热聚合物散热器如图2和图3所示，根据本公开的一个方面的具有轻质散热结构的导热聚合物散热器，包括：基板100；多个散热片200，该多个散热片在基板100的下部间隔形成；基底300，该基底连接到基板100的上部；以及连接到基底300的光源400；其中多个散热片中的在光源400下方形成的散热片200的截面积大于相邻散热片200的截面积。在基板100中，基底300连接到基板100的上部，并且多个散热片200形成在基板100的下部。具体地，从基板100的顶表面到底表面的厚度(t)可以是2mm至3.5mm。散热片200在基板100的下部形成为多个以间隔开。具体地，散热片200可以从基板100的下表面向下延伸。从光源400产生的热量可以发射到外部。具体地，间隔开的多个散热片200之间的距离(即，多个散热片之间的间隙(s))可以是6mm至10mm。当散热片200之间的间隙(s)小于6mm时，在散热片200之间可能发生热截留。同时，当散热片200之间的间隙(s)超过10mm时，表面积可能发生劣化。另外，从基板100向下延伸的多个散热片200的长度(h)可以是10mm至15mm。当散热片200的延伸长度(h)小于10mm时，在散热片200之间可能发生热截留。同时，当散热片200的延伸长度(h)超过15mm时，散热性能的改善效果可能不显著，而仅仅可能增加了重量。基板100和多个散热片200整体形成并且可以由塑料材料形成。具体地，基板100和多个散热片200可以由包含选自以下中的至少一种的材料形成：聚酰胺6(pa6)、改性聚苯醚(mppo)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯硫醚(pps)、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)和聚丙烯(pp)。更具体地，基板100和多个散热片200可以通过进一步包含选自以下中的至少一种而形成为复合材料：碳纤维、石墨、膨胀石墨和石墨烯。塑料材料可以具有10w/mk或更大的导热率。因此，可以使用具有低比重和高辐射率的塑料材料。因此，可以减小基板100和多个散热片200的重量和体积。基底300连接到基板100的上部，并且可以由金属芯pcb形成。基底300可以由a1050或a5052(其是铝a1050或镁的合金)形成。具体地，向下凹陷的座部可以设置在基板100的上部中，并且基底300可以置于座部中。特别地，在制造具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的过程中，基底300经历嵌件注射成型(insertinjection)并由此连接到基板100。因此，在基底300与基板100之间无需用于传热的额外的粘合剂或介质(媒介物，mediator)，比如，界面传热材料(tim)。因此，可以降低界面热阻(interfaceresistance)并且可以改善传热效率。后面将说明细节。光源400连接到基底300并且可以包括led光源400。led光源400基本上用作1芯片封装，并且可以使用包含2芯片、3芯片、4芯片、5芯片等的封装。根据侧截面，形成在基板100的下部的多个散热片200分类为形成在光源400的下部的散热片200和相邻散热片200。由于基板100中光源400的下部因为光源400的缘故是强加热部分，因而热饱和度必须足以改善散热性能。因此，散热片200设置在直接位于光源400下方(位于光源400正下方)的基板中，其中形成在光源400下方的散热片200的截面积大于相邻散热片200的截面积。可以通过将散热片200的延伸长度(h)乘以散热片200的宽度(d)来计算出散热片200的截面积。这样，随着热饱和度变得足够，可以改善散热性能，并且，相邻散热片可以构造成使得它们的截面相对较小，从而抑制重量的过度增加。形成在光源400下方的散热片200的数量可以根据连接到基底300的led光源400的数量而变化。根据本公开的一个方面的具有轻质散热结构的导热聚合物散热器可以应用于构成车辆前照灯的近光模块，并且还可以适用于远光和日间行车灯(drl)。具体地，当形成在光源400下方的散热片200是第一散热片210并且相邻散热片200是第二散热片220时，从基板100向下扩展的第一散热片210的长度可以形成为长于从基板100向下扩展的第二散热片220的长度，从而改善第一散热片210的热饱和度。特别地，第一散热片210和第二散热片220可以在具有相同宽度的同时具有不同的长度。可替换地，形成在其右侧和左侧的第一散热片210的宽度可以形成为比第二散热片220的宽度更厚(更大，thicker)，从而改善第二散热片220的热饱和度。具体地，第一散热片210和第二散热片220可以在具有相同长度的同时具有不同的宽度，并且，第一散热片210的宽度可以是4mm至10mm，而第二散热片220的宽度可以是2mm至3mm。当第一散热片210的宽度小于4mm时，热饱和度的改善效果可能不够。同时，当第一散热片210的宽度超过10mm时，散热性能的改善效果可能不显著，而仅仅可能增加了重量。同时，当第二散热片220的宽度小于2mm时，可能会发生注射成型特性的劣化现象。相反，当第二散热片220的宽度超过3mm时，散热性能的改善效果同样可能不显著，而仅仅可能增加了重量。具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的制造方法根据本公开的一个方面的用于制造具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的方法包括：模制基板和多个散热片，在基板的上部中连接有嵌件注射成型的基底，多个散热片在基板的下部间隔形成；并且将光源连接到基底；其中在模制基板中，将基板模制为使得多个散热片中的在光源下方形成的散热片的截面积形成为大于相邻散热片的截面积。首先，在模制基板中，将基底设置在模具中并执行嵌件注射成型，从而使得基底连接到基板的上部，而模制其下部形成有多个散热片的基板。然而，特别地，将基板模制为使得多个散热片中的在光源下方形成的散热片的截面积形成为大于相邻散热片的截面积。当如上所述对基底进行嵌件注射成型并连接到基板时，在基底与基板之间无需用于传热的额外的粘合剂或介质，比如，界面传热材料(tim)。因此，可以降低界面热阻，并且可以改善传热效率。另外，为了避免重复说明，将用以上描述来代替基板、散热片和基底的描述。然后，将光源电连接到基底。在下文中，描述了本公开的具体实施例。然而，以下实施例仅用于说明本公开，并不意图限制本公开的范围。实施例1具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的制造在表1所公开的条件下，在根据本公开的实施例和比较例中制造具有轻质散热结构的导热聚合物散热器。(表1)在表1中，连接方法是指将基底与基板连接的方法，并且，长度、间隙和宽度是指每个散热片的长度、间隙和宽度。对于宽度，当包括第一散热片和第二散热片时，从左侧依次描述了第一散热片的宽度和第二散热片的宽度。厚度是指基板的厚度。2具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的评估为了检验实施例和比较例中的散热效应，对光源的结温进行测量，并且还测量具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的重量。具体地，构成基板和散热片的塑料材料具有15w/mk的导热率。采用了al1050的铝合金作为基底的材料，并且采用了luwceup型号(osramgmbh)作为光源。将环境温度设定为反映出前照灯的环境的105℃，在没有外部壳体或外壳的状态下，将重力方向设定为(y轴重力)9.8m/s2，并且所使用的热源为led1.533w水平的五个1芯片。结果如下面的表2所示。(表2)情况led结温(℃)重量(g)备注1131.04205.90比较例2131.05252.05比较例3130.71303.12比较例4130.89199.52比较例5131.08175.66比较例6129.45557.83比较例7129.31422.74比较例8129.22551.75比较例9129.15357.39比较例10128.92392.56比较例11128.51482.03比较例12130.44301.40实施例13130.21157.87实施例14130.05302.73实施例15130.08300.94实施例16130.08352.11实施例17129.93324.26实施例在表2中，led结温是指五个芯片的平均温度，并且重量是指具有轻质散热结构的导热聚合物散热器的重量。在表2中，参考图4和图5，对作为比较例的情况1至5的led结温(℃)进行测量，表明它们比作为实施例的情况12至17的led结温更高。这可能表明，散热效果与实施例相比是不够的，并且这可能是由基底的下部中具有足够的热饱和度的散热片构件引起的。对作为比较例的情况6至11的led结温(℃)进行测量，表明它们为130℃或更低，因而具有优良的散热效果，但是却具有357g或更重的重量，因此，与实施例相比具有更重的重量。这是由于散热片长度的过度增加而导致的。即使是在实施例中，基板和散热片由塑料材料形成且基底通过嵌件注射成型连接到基板，并且具有更大截面积的第一散热片形成在基底的下部中，其中散热片以经过改进的长度、间隙和宽度形成的情况13表现出与其他实施例相同的散热效果，并且同时还表现出小于158g的重量，因此其重量最轻。本公开不受限制并且可以以各种其他形式加以制造，并且本领域技术人员将能够理解的是，本公开可以在不脱离其精神的前提下以其他具体形式体现。因此，应该理解，上述实施例在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。当前第1页1 2 3