专利名称：具有重力型散热扩展体的散热材料、制造方法及制造系统的制作方法
技术领域：
本发明属于散热器件领域。
背景技术：
电子产品、机械、电力、通信、化工等诸多领域，在产品的加工、生产的过程中，以及使用的过程中，都会产生数量不同的热量。而且，所产生的热量如果不能得到有效散发的话，则会对产品的加工及使用，均有可能造成影响。目前，各种各样的散热材料已经广泛使用。不同类型的散热材料，会具有不同的性能，比如说，金属材料的导热性能良好，特别是其中的一部分金属材料，如铜、铝、银等，其导热性尤其良好。利用这些金属制成的散热器，比如铜质的散热器、铝质的散热器，也得到普遍应用。下面列举一下常用的一些散热材料的热导率性能铝:237ff/m· K ；铜:401ff/m· K ；银420W/m· K ；金318W/m· K。因为价格因素，当前使用的绝大多数散热器，是采用铜质材料或者铝制材料来制造的；但有一些特殊场所，也使用银质或金质材料，来用作散热材料。散热器的形状与结构、 尺寸等，根据不同的应用场合互有不同。比如，各种CUP上使用的散热器，以及电路板上使用的散热器，大多是具有波浪形散热沟槽的散热器件。虽然上述的金属作为散热材料比较常见，但是其散热性还是比较低，随着具有高散热性能的膜材料的出现，用其制造的散热器材越来越向其进行靠拢。在本发明中就应用了这种具有高散热性能的膜材料。利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到1500 1750W/m*K。而目前作为研究热点的石墨烯材料，则具有更加强大的散热能力，其热导率约为5000W/m*K。如此高散热率的膜材料，为各种的产品中的散热器材，提供了新的选择。
发明内容
本发明的目的，是提供一种具有重力型散热扩展体的散热材料，它将金属材料与高散热膜材料结合起来，制作成在散热基材上设置有椎状散热扩展体的散热材料，在使用过程中增加了散热面积，增强了散热性能。一种具有重力型散热扩展体的散热材料，它包括有散热基材，以及设置在散热基材上的散热扩展体，该散热扩展体呈阵列分布，且通过重力作用形成。进一步，本发明所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料还具有如下技术特征所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。
所述的散热扩展体的材质为金属结构或散热陶瓷。一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，包括有步骤1，在散热基材上阵列式排布金属颗粒；步骤2，加热至金属颗粒熔化成金属液滴；步骤3，将设置有熔化金属液滴的散热基材倒置，使金属液滴在散热基材上靠重力拉伸，进行冷凝处理后拉伸的金属液滴凝固在散热基材上。一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，包括有步骤1，在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体；步骤2，在低于散热基材熔点而高于前述金属材料熔点的温度环境下，在散热基材上布局用以生成散热扩展体的金属液滴；步骤3，将设置有金属液滴的散热基材倒置，冷凝后形成椎状散热扩展体。进一步，所述的重力型散热扩展体的制造方法，还具有如下技术特征所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。所述的用作为散热扩展体的金属材料的材质采用铜或铝或锡或铅或铁或银或金， 或其合金。所述的散热基材采用铜，对应的金属采用铝。在步骤3中，将基材倒置的方式，是相对于垂直向下方向，具有0-45度的夹角。本发明还提供一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，它包括金属颗粒分布组件，用以在散热基材上阵列式排布金属颗粒；金属颗粒加热组件，包括有加热结构，用以将前述所排布的金属颗粒加热成金属液滴；散热基材旋转组件，用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构；冷凝组件，用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。本发明还提供一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，它包括金属熔化组件，它是在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体的加热结构；金属液滴布局组件，它是在低于散热基材熔点且高于前述金属材料熔点的温度环境下，将生产散热扩展体的金属液滴布局在在散热基材上的结构；散热基材旋转组件，是用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构；冷凝组件，是用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。进一步，本发明所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造系统还具有如下技术特征所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。所述的用作为散热扩展体的金属材料的材质采用铜或铝或锡或铅或铁或银或金，或其合金。所述的散热基材采用铜，对应的作为散热扩展体的金属采用铝。在本发明中，将金属材料设置在上述的高散热膜材料上，将金属材料作为散热扩展体，增加了散热面积，提高了散热性能。
图1-1是本发明所述的具有重力型散热扩展体的散热材料的结构示意图。图1-2是本发明所述的另一种实施例的示意图，展示的是散热基材倒置与垂直向下方向的夹角为45°时的制造过程的示意图。图2-1是本发明所述的方法的流程图。图2-2是本发明所述的另一种方法的流程图。图3-1是本发明所述系统的示意图。图3-2是本发明所述另一种系统的示意图。
具体实施例针对于本发明主要功能的描述在本发明中，将由金属材料制成的散热扩展体设置在散热基材上，并在重力的作用下，经过冷凝后形成椎状的散热扩展体。该散热扩展体呈阵列式排布，增加了其与热源的接触面积，同时散热性能也得到了有效提高。下面通过举例对本发明进行描述。参照图1-1所示，这儿展示的是本发明所述的具有重力型散热扩展体的散热材料的结构示意图。在本图中，该散热材料包括散热基材100，以及设置在该散热基材100上的散热扩展体200。其中的散热基材100采用高散热膜材料或者金属材料，其中高散热膜材料包括散热率高的高散热石墨膜或石墨烯膜，高散热石墨膜的重量轻，其导热系数为1500 1750ff/m ·Κ，是本发明优选的高散热材料。散热扩展体200的材质为金属结构，比如铜或铝或锡或铅或铁或银或金，或其合金；或者采用散热陶瓷。在本实施例中，散热扩展体的材质优选为铜。该散热扩展体200在散热基材100上呈阵列式排布，它是椎状的，由金属材料在重力作用下形成的。当金属材料处于液态时，将其设置在散热基材100上，然后将散热基材 100倒置，使液态的金属材料靠重力拉伸，经过冷凝后形成椎状的散热扩展体200。所述的倒置的方式是将散热基材100与垂直向下方向具有0° -45°夹角，也就是说设置有金属材料的一面与垂直向下方式有0° -45°的夹角，这样形成的散热扩展体200与散热基材100 也有一定的夹角。在图1-1中展示的是散热基材与垂直向下方向为0°而形成的散热扩展体，即散热扩展体垂直于散热基材上。结合着制造过程，对图1-2进行说明。图1-2展示的是散热基材100与垂直向下方向为45°时形成的散热扩展体的散热材料。首先在散热基材100上设置金属颗粒300， 金属颗粒300是阵列式排布的，利用激光对其加热，金属颗粒300熔化成金属液滴301，将带有金属液滴301的散热基材100旋转135°，进行冷凝处理后，熔化的金属颗粒300在重力的作用下形成如图所示的具有重力型散热扩展体的散热材料。需要说明的是，以上所述的散热基材都是采用的高散热膜材料，如果散热基材采用金属材质，那么优选为金属铜。对应着设置在金属同上的用作为散热扩展体的金属材料优选为铝。因为铝的熔点比铜的低，且二者的导热率较高。参照图2-1，展示的是本发明所述的具有重力型散热扩展体的制造方法的流程图。本发明所描述的具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其步骤为步骤1，在散热基材上阵列式排布金属颗粒。在该步骤中，散热基材采用高散热膜，包括高散热石墨膜或石墨烯膜中的至少其一，在上述的实施例中，散热基材采用重量轻且导热率高的高散热石墨膜，其导热系数为 1500 1750W/m · K。金属颗粒采用铜、铝、锡、铅、铁、银、金或其合金，这些金属颗粒的熔点都低于散热基材的熔点，并且导热率较高，比如铜的导热率为401W/m ·Κ，铝的导热率为 237ff/m · K。在具体实施过程中，可以在散热基材上设置阵列式凹槽，在每个节点上设置金属颗粒，使之固定其上。步骤2，加热至金属颗粒熔化成金属液滴。该步骤中，加热的方式可以是利用激光照射金属颗粒，使之融化成金属液滴，或者对散热基材加热，使热量传递到金属颗粒上使之熔化成金属液滴。步骤3，将设置有熔化金属液滴的散热基材倒置，使金属液滴在散热基材上靠重力拉伸，进行冷凝处理后拉伸的金属液滴凝固在散热基材上。在该步骤中，散热基材倒置的方式可以是将其整个翻转过来，使设置有熔化的金属液滴的一面朝下，或者相对应垂直向下的方向具有一定的夹角，比如30°。在图1-2所示的实施例中展示了该夹角为45°时形成的散热扩展体。这种靠重力拉伸形成的散热扩展体，增强了接触和散热面积，无论是散热基材与热源接触，还是散热扩展体与热源接触都增强了散热功能。以上所述的是在散热基材上排布金属颗粒，加热熔化后使之粘附在散热基材上， 还有一种方式就是，直接在散热基材上设置熔化后的金属液体。如图2-2所示，利用这种方式制造散热材料的步骤为步骤1，在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体。在该步骤中，金属材料采用导热性能好的铜、铝、锡、铅、铁、银、金或者某两个或某几种的合金，其主要的作用还是用于导热。比如所选的金属材料为铝，铝的熔点为 660. 37°C，则在高于660. 37°C的温度下得到液态的铝。步骤2，在低于散热基材熔点而高于前述金属材料熔点的温度环境下，在散热基材上布局用以生成散热扩展体的金属液滴。所述的散热基材采用高散热膜，包括高散热石墨膜或石墨烯膜。在上述的实施例中，散热基材采用重量轻且导热率高的高散热石墨膜，其导热系数为1500 1750W/m · K。 将上述得到的液态铝阵列式设置的散热基材上，在这个过程中要保证温度低于高散热石墨膜的熔点而高于铝的熔点。步骤3，将设置有金属液滴的散热基材倒置，冷凝后形成椎状散热扩展体。该步骤中，散热基材的倒置方式如上面所述的方法中描述的相同，这里不在做介绍。对应着上述的制造方法，还设置有制造系统，如图3-1所示，该系统包括
金属颗粒分布组件400，用以在散热基材上阵列式排布金属颗粒；金属颗粒加热组件500，包括有加热结构，用以将前述所排布的金属颗粒加热成金属液滴的功能结构；散热基材旋转组件600，用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构；冷凝组件700，用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。上述的制造系统是针对于在散热基材上设置金属颗粒，然后加热使之熔化的方法所对应的系统。那么对应于在散热基材上设置金属液滴的方法，则采用下面描述的系统。本发明所提供的一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，它包括金属熔化组件800，它是在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体的加热结构；金属液滴布局组件900，它是在低于散热基材熔点且高于前述金属材料熔点的温度环境下，将生产散热扩展体的金属液滴布局在在散热基材上的结构；散热基材旋转组件600，是用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构；冷凝组件700，是用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。上述的两种系统中，所采用的散热基材都是高散热膜材料，包括高散热石墨膜或者石墨烯膜。用作为散热扩展体的金属材质采用铜、铝、锡、铅、铁、金、银或某几种的合金。 需要说明的是，上述的散热基材旋转组件的旋转角度为90° 135°，也就是上面所说的将散热基材相对于垂直向下方向的夹角为0° 45°，这样就形成了与散热基材有一定夹角的椎状散热扩展体。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施例，亦均在本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种具有重力型散热扩展体的散热材料，其特征在于它包括有散热基材，以及设置在散热基材上的散热扩展体，该散热扩展体呈阵列分布，且通过重力作用形成。
2.根据权利要求1所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料，其特征在于所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。
3.根据权利要求2所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料，其特征在于所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。
4.根据权利要求1所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料，其特征在于所述的散热扩展体的材质为金属结构或散热陶瓷。
5.一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其特征在于，该方法包括有步骤1，在散热基材上阵列式排布金属颗粒；步骤2，加热至金属颗粒熔化成金属液滴；步骤3，将设置有熔化金属液滴的散热基材倒置，使金属液滴在散热基材上靠重力拉伸，进行冷凝处理后拉伸的金属液滴凝固在散热基材上。
6.一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其特征在于，该方法包括有步骤1，在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体；步骤2，在低于散热基材熔点而高于前述金属材料熔点的温度环境下，在散热基材上布局用以生成散热扩展体的金属液滴；步骤3，将设置有金属液滴的散热基材倒置，冷凝后形成椎状散热扩展体。
7.根据权利要求5或6所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其特征在于所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。
8.根据权利要求7所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其特征在于所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。
9.根据权利要求5或6所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法， 其特征在于所述的用作为散热扩展体的金属材料的材质采用铜或铝或锡或铅或铁或银或金，或其合金。
10.根据权利要求5或6所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法，其特征在于在步骤3中，将基材倒置的方式，是相对于垂直向下方向，具有0-45度的夹角。
11.一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，其特征在于它包括金属颗粒分布组件，用以在散热基材上阵列式排布金属颗粒；金属颗粒加热组件，包括有加热结构，用以将前述所排布的金属颗粒加热成金属液滴的功能结构；散热基材旋转组件，用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构；冷凝组件，用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。
12.—种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，其特征在于它包括金属熔化组件，它是在高于用作为散热扩展体的金属材料的熔点温度下，将该金属材料转变成金属液体的加热结构；金属液滴布局组件，它是在低于散热基材熔点且高于前述金属材料熔点的温度环境下，将生产散热扩展体的金属液滴布局在在散热基材上的结构；散热基材旋转组件，是用于固定散热基材，以及将散热基材倒置的结构； 冷凝组件，是用于将上述熔化的散热扩展体或所在环境冷却，使其凝固在散热基材上的结构。
13.根据权利要求11或12所述的一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，其特征在于所述的散热基材采用高散热膜材料或者金属材料。
14.根据权利要求13所述的一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，其特征在于所述的高散热膜材料，为高散热石墨膜或者石墨烯膜。
15.根据权利要求11或12所述的一种具有重力型扩展体的散热材料的制造系统，其特征在于所述的用作为散热扩展体的金属材料的材质采用铜或铝或锡或铅或铁或银或金， 或其合金。
16.根据权利要求11或12所述的一种具有重力型散热扩展体的散热材料的制造方法， 其特征在于所述的散热基材采用铜，对应的作为散热扩展体的金属采用铝。
全文摘要
本发明提供了一种具有重力型散热扩展体的散热材料、制造方法及制造系统，属于散热器材领域。该散热材料包括它有散热基材，以及设置在散热基材上的散热扩展体，该散热扩展体呈阵列分布，且通过重力作用形成。该散热材料的制造方法包括步骤1，在散热基材上阵列式排布金属颗粒；步骤2，加热至金属颗粒熔化成金属液滴；步骤3，将设置有熔化金属液滴的散热基材倒置，使金属液滴在散热基材上靠重力拉伸，进行冷凝处理后拉伸的金属液滴凝固在散热基材上。这种将金属材料与高散热膜材料结合起来，制作成在散热基材上设置有椎状散热扩展体的散热材料，在使用过程中增加了散热面积，增强了散热性能。
文档编号F28F21/00GK102538553SQ20101061034
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者不公告发明人 申请人:上海杰远环保科技有限公司