导热结构与电子装置的制作方法

本实用新型关于一种导热结构与具有该导热结构的电子装置。

背景技术：

近年来，平面显示组件或装置(例如手机、平板计算机、笔记本电脑、或服务器)工艺技术的发展，使得其组件集成化的程度也越来越高，因此，“散热”已经是这些组件或装置不可或缺的需求功能。特别是对高功率组件来说，由于工作时产生的热能大幅增加，使得电子装置的温度会急速上升，当电子装置受到过高的温度时，可能会造成组件或装置的永久性损坏，或是使寿命大幅地降低。

为了避免电子装置过热，前案技术一般都会装设导热结构(或散热结构)，以通过传导、对流与辐射等方式将电子装置所产生的热能传导并散逸出。当前的导热结构(或散热结构)包含有风冷(散热鳍片加上风扇)、液冷(液体加上泵浦)、热管、半导体制冷、压缩机制冷与散热膜等。

然而，公知技术的导热结构(或散热结构)的厚度较厚，不适用于电子装置的轻薄化要求，而且一般情况下也无法变更形状，以因应不同热源形状进行弯折设计以达到全面性的导热与散热需求。

因此，如何发展出一种导热结构，除了可以具有较高的导热效果外，还可适用于不同热源形状，以达到全面性的导热与散热需求，已成为重要课题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的为提供一种导热结构与具有该导热结构的电子装置，除了可具有较高的导热与散热效果，还可适用于不同热源形状，以达到全面性的导热与散热需求。

为达上述目的，依据本实用新型的一种导热结构，包括石墨层、散热层以及金属离子沉积层。石墨层具有表面，散热层设置于石墨层的该表面，且金属离子沉积层设置于散热层远离石墨层的该表面的一侧。

为达上述目的，依据本实用新型的一种导热结构，包括第一散热组件、第二散热组件以及第二黏着层。第一散热组件具有第一石墨层、第一散热层及第一金属离子沉积层，第一石墨层具有第一表面，第一散热层设置于第一表面，且第一金属离子沉积层设置于第一散热层远离第一表面的一侧。第二散热组件具有第二石墨层、第二散热层及第二金属离子沉积层，第二石墨层具有第二表面，第二散热层设置于第二表面，且第二金属离子沉积层设置于第二散热层远离第二表面的一侧。第二黏着层设置第一散热组件与第二散热组件之间。

为达上述目的，依据本实用新型的一种电子装置，包括热源、前述的散热结构以及第三黏着层，散热结构设置于热源，第三黏着层设置于热源与散热结构之间。

承上所述，在本实用新型的导热结构与具有该导热结构的电子装置中，通过将散热层设置在石墨层的表面，且金属离子沉积层设置在散热层远离石墨层的表面一侧的结构设计，可使导热结构具有较高的导热效果，当将导热结构应用于电子装置的散热时，可将其热源所产生的热能快速地导引并散逸至外界；除此之外，还可视热源制作与其形状相互配合的导热结构，通过金属离子沉积层易弯折且不易折断的特性，保护导热结构免于弯折造成的损伤所导致的热能传递中断，降低了散热效果。

此外，通过本实用新型的导热结构，除了可以对目标热源进行散热外，还可通过层别的摆放，以适当地运用在不同产品上，达到大面积或不同形状、设备的不同散热需求。

附图说明

图1a为本实用新型一实施例的一种导热结构的示意图。

图1b为图1a的导热结构中，区域a的放大示意图。

图2a、图2c与图2d分别为本实用新型不同实施例的导热结构的示意图。

图2b为图2a的导热结构中，区域b的放大示意图。

图3为本实用新型一实施例的电子装置的示意图。

图4为本实用新型一实施例的导热结构制造方法的流程步骤图。

图5a至图5c分别为本实用新型一实施例的导热结构的制造过程示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本实用新型一些实施例的导热结构与具有该导热结构的电子装置，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

本实用新型的导热结构可运用于电子装置，例如但不限于笔记本电脑、手机、平板、显示器、以及服务器内相关的计算机设备，或其他电子设备。导热结构可贴附或包覆于电子装置的热源而与热源连接，以将热源所产生的热量导引并散逸出。其中，热源可为电子装置的显示面板、电池、控制芯片、主板、中央控制单元(cpu)、内存、或显示适配器、或其他会产生热量的组件或单元。

图1a为本实用新型一实施例的一种导热结构的示意图，而图1b为图1a的导热结构中，区域a的放大示意图。如图1a所示，本实施例的导热结构1包括石墨层11、散热层12以及金属离子沉积层13。

石墨层11具有表面111。顾名思义，石墨层11是由石墨材料制成的膜层，石墨材料可为天然石墨或人造石墨，并不限制。一般情况下，天然石墨或人造石墨的表面没有孔洞，为了使后续设置的散热层12可以顺利附着在石墨层11，可利用例如针滚轮压印石墨层11的表面111，使表面111具有多个孔洞，进而使散热层12容易附着在石墨层11上。在一些实施例中，石墨层11经过高温或其他处理后，其导热系数可不低于石墨烯导热膜(graphenethermalfilm,gtf，gtf具有良好的导热性)，甚至比石墨烯导热膜还要高。

散热层12设置于石墨层11的表面111，而金属离子沉积层13设置于散热层12远离石墨层11之表面111的一侧。于此，散热层12与金属离子沉积层13为重迭设置，且金属离子沉积层13设置并覆盖在散热层12背向石墨层11的表面。在一些实施例中，可利用电沉积(electrodeposition)方式在散热层12的表面形成一层金属离子沉积层13，使金属离子沉积层13可覆盖在散热层12的表面；在一些实施例中，金属离子沉积层13可覆盖散热层12的部分或所有表面；在一些实施例中，金属离子沉积层13可以利用例如电镀、化学气相沉积(chemicalvapordeposition,cvd)、或物理气相沉积(physicalvapordeposition,pvd)，或其他适当方式等形成于散热层12上。

散热层12的材料可例如但不限于包含石墨烯、碳、人造石墨、天然石墨、纳米碳管、或导热金属，或其组合，而金属离子沉积层13的材料可例如但不限于包含铜、铝、铁、银、金等高导热金属材料。在本实施例中，散热层12的材料是以石墨烯，使得散热层12为gtf，而金属离子沉积层13的材料是以铜，并且是利用电镀方式在材料为石墨烯之散热层12的表面上形成一层铜的金属离子沉积层13为例。如图1a与图1b所示，在本实施例中，由于散热层12的材料为石墨烯，因此，散热层12远离石墨层11的另一表面121可具有多个孔洞o，在电镀工艺中，有些铜离子131会嵌入孔洞o内，因此，在散热层12与金属离子沉积层13的连接界面上(例如区域a)，金属离子沉积层13的一部分会位于这些孔洞o内，由此可增加两者的连结强度。

在电镀工艺中，阳极可为铜金属，阴极可为石墨烯导热膜，以通过电镀工艺在石墨烯导热膜的表面上形成铜离子涂层(金属离子沉积层13)，以成为具有良好接着与散热能力的石墨烯/铜的复合膜层(即散热组件11)。其中，石墨烯的散热层12与铜的金属离子沉积层13的键结主要是靠两者界面处的电子密度的增加所形成强接着力，而键结形态主要是离子键与凡得瓦力(vanderwaalsforce)。此外，还可利用石墨烯的抗腐蚀特性，保护铜离子层在高温时的氧化现象不致于发生，由此保护铜离子层。特别说明的，利用电镀工艺形成铜离子沉积层在石墨烯导热膜上具有以下的优点：a、两者的结合力相当好，强度高；b、铜沉积层的韧性好，延展性佳，弯折不易断裂；c、深镀性能好，整平性也佳。

在一些实施例中，散热层12除了包括石墨烯外，还可包括黏结剂(未绘示)，黏结剂混合于石墨烯中。其中，黏结剂具有黏性，例如但不限于高分子树脂、或聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。利用黏结剂可增加石墨烯本身的结合强度，以提高散热层12的结构强度，同时可增加散热层12与石墨层11之间的连结强度，使散热层12不易脱落。

在一些实施例中，可利用一黏着层将导热结构1贴附(黏着)于不同形状的热源上。因此，热源的热能可以通过黏着层传导至导热结构1，通过导热结构1具有良好的导热性能(或散热性能)，可快速地将热能传导并散逸至外界。在一些实施例中，上述的黏着层可包括黏着胶材(例如双面胶)；或者，黏着层可包括黏着胶材和导热材料，导热材料混合于黏着胶材中。于此，导热材料可例如但不限于为石墨烯，因此，黏着层除了具有黏着功能外，还可协助热能的传导。在一些实施例中，黏着层中的黏着胶材，例如可包括黏合树脂(binderresin)，黏合树脂可以是单一树脂，或者是两种或多种树脂的混合，且该树脂的种类可选自聚乙烯乙醇基树脂(polyvinylalcohol-basedresin)、硅基(silicon-based)树脂、环氧基(epoxy-based)树脂、丙烯酸基(acrylate-based)树脂、胺基甲酸乙酯基(urethane-based)树脂、聚酰胺(polyamide-based)基树脂、或聚亚酰胺(polyimide-based)基树脂，或其所组成的群组。在一些实施例中，黏着层的厚度例如为2微米。

承上，在本实施例的导热结构1中，通过将散热层12设置在石墨层11的表面111，且金属离子沉积层13设置在散热层12远离石墨层11表面111之一侧的结构设计，可使导热结构1具有较高的导热效果，当将导热结构1应用于电子装置的散热时，可将电子装置之热源所产生的热能快速地导引并散逸至外界。除此之外，还可视热源制作与其形状相互配合的导热结构1，通过金属离子沉积层13易弯折且不易折断的特性，保护导热结构1免于弯折造成的损伤所导致的热能传递中断，降低了散热效果。

图2a、图2c与图2d分别为本实用新型不同实施例的导热结构的示意图，而图2b为图2a的导热结构中，区域b的放大示意图。

如图2a与图2b所示，本实施例的导热结构1a与前述实施例的导热结构1其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的导热结构1a中，还包括第一黏着层14及不织布散热层15，不织布散热层15设置于金属离子沉积层13远离散热层12的一侧，且第一黏着层14设置于不织布散热层15与金属离子沉积层13之间。于此，是通过第一黏着层14将不织布散热层15贴附于金属离子沉积层13背向散热层12的表面。

不织布(不织布又可称为非织造布或无纺布)散热层15是由不织布纤维构成，其具有柔软、可挠曲性、质轻、耐用，且拉伸强度高，纤维多次弯曲或折迭也不容易断裂的特性。不织布散热层15是由多条纤维151交错而成(图2b)，这些纤维151包括不织布材料，例如可包括天然纤维、人造纤维、或合成纤维、或其组合。不织布材料的种类可为棉(cotton)、羊毛(wool)、麻(flax)、蚕丝(silky)、聚酯(polyester)、尼龙(nylon)、压克力(acrylic)、嫘萦(rayon，人造丝)、开司米纶(cashmilon)、奥纶(orlon)、压克力朗(acrylan)、土拉纶(toraylon)、艾克朗(exlan)、代尼耳(dynel)、弗雷耳(veral)、聚丙烯(polypropylene)、…等。在一些实施例中，不织布散热层15的厚度例如可为20微米。

在图2b的实施例中，不织布散热层15的这些纤维151之间具有多个空隙，而这些空隙填满了石墨烯微片152。在一些实施例中，石墨烯微片152的片径例如可大于0微米且小于等于50微米，且石墨烯微片152的厚度可大于等于0.3纳米且小于等于30纳米。由于石墨烯微片152具有良好的导热性，因此可快速地传递热能。因此，本实施例的导热结构1a更可通过石墨烯微片152填满纤维151空隙的结构设计，达到更快速传导与散逸热能的功能外(例如通过石墨烯微片152由不织布散热层15的上表面快速地将热能传导至其下表面，再通过金属离子沉积层13、散热层12及石墨层11散逸至外界)，还可通过不织布散热层15的纤维151的特性承受无数次的弯曲或折迭。因此，当导热结构1a应用于可挠式电子装置的柔性面板时，还可因应柔性面板的散热与弯折需求。在一些实施例中，可通过黏着层(例如前述的第一黏着层14)将导热结构1a贴附于柔性面板(即热源)，以将柔性面板所产生的热能快速地散逸出，并且承受柔性面板无数次的弯曲或折迭。

此外，在一些实施例中，不织布散热层15还可包括黏结剂(未绘示)，黏结剂可混合于石墨烯微片152中。其中，黏结剂例如但不限于高分子树脂、或聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。利用黏结剂可增加石墨烯微片152本身的结合强度，同时可增加石墨烯微片152与纤维151之间的连接强度，使石墨烯微片152不易脱落。

特别说明的是，本实施例所指的这些空隙“填满”了石墨烯微片，并不是指纤维之间的空隙完全被石墨烯微片塞满而没有任何空间，只要纤维之间的空隙被石墨烯微片填充而占有例如85％或90％以上的空隙空间，即为本新型所称的“填满”，热能就可通过石墨烯微片进行传导。

另外，如图2c所示，本实施例的导热结构1b与前述实施例的导热结构1a其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的导热结构1b中，不织布散热层15是设置于石墨层11远离散热层12的一侧。于此，是利用第一黏着层14将不织布散热层15贴附于石墨层11的下表面。

另外，如图2d所示，本实施例的导热结构1c可包括第一散热组件16、第二散热组件16a及第二黏着层14a。第一散热组件16具有第一石墨层、第一散热层及第一金属离子沉积层，第一石墨层具有第一表面，第一散热层设置于第一表面，且第一金属离子沉积层设置于第一散热层远离第一表面的一侧。第二散热组件16a具有第二石墨层、第二散热层及第二金属离子沉积层，第二石墨层具有第二表面，第二散热层设置于第二表面，且第二金属离子沉积层设置于第二散热层远离第二表面的一侧。而第二黏着层14a设置第一散热组件16与第二散热组件16a之间。于此，是利用第二黏着层14a使第一散热组件16与第二散热组件16a相互连接，以形成导热结构1c。

在一些实施例中，第一散热组件16还可具有第一不织布散热层，第一不织布散热层设置于第一金属离子沉积层远离第一散热层的一侧，或者，第一不织布散热层设置于第一石墨层远离第一散热层的一侧。在一些实施例中，第二散热组件16a还可具有第二不织布散热层，第二不织布散热层设置于第二金属离子沉积层远离第二散热层的一侧，或者第二不织布散热层设置于第二石墨层远离第二散热层的一侧。在一些实施例中，第一不织布散热层或第二不织布散热层可包括多条交错的纤维，这些纤维之间具有多个空隙，这些空隙可填满石墨烯微片。

在一些实施例中，第一散热组件16及第二散热组件16a可分别为上述的导热结构1、1a、1b的其中之一，或其变化方式，或其组合。

承上，本实用新型的导热结构有益效果在于：能够全面覆盖目标热源，除了具有较高的导热或散热效能外，还可利用金属离子沉积层抗弯折的特性，保护散热膜及石墨层能够免于不同角度弯折下的损伤所导致热能传递的中断；此外，通过前述的导热结构，本实用新型除了可以对目标物进行散热外，还可通过层别的摆放，以适切地运用在不同产品上，达到大面积或不同形状、设备的不同散热需求。

请参照图3所示，其为本实用新型一实施例的电子装置的示意图。

电子装置2包括热源21、导热结构22以及第三黏着层23。导热结构22设置于热源21，且第三黏着层23设置于热源21与导热结构22之间。于此，是利用第三黏着层23将导热结构22贴附于热源21上。其中，导热结构22可为上述的导热结构1、1a～1c的其中之一，或其变化方式，或其组合，而第三黏着层23的材料可与上述的黏着层14或14a相同，具体技术内容已于上述中详述，在此不再多作说明。

电子装置2可例如但不限于笔记本电脑、手机、平板、显示器、以及服务器内相关的计算机设备，或其他电子设备。在一些实施例中，当电子装置2为手机或显示器，例如但不限于包括可发光二极管(led)显示设备或有机发光二极管(oled)显示设备时，热源21可为其显示屏幕而具有显示面，而导热结构22可通过第三黏着层23贴附于显示面相反的表面(即显示屏幕的背面)，以通过第三黏着层23使导热结构22与热源21连接，由此到较高的导热与散热效能。

请参照图4并配合图5a至图5c所示，以说明本实用新型一实施例的导热结构的制造方法。其中，图4为本实用新型一实施例的导热结构制造方法的流程步骤图，而图5a至图5c分别为本实用新型一实施例的导热结构的制造过程示意图。

如图4所示，本实用新型一实施例的导热结构的制造方法至少包括步骤s01至步骤s03。

如图4所示，首先，步骤s01为：提供石墨层11。接着。步骤s02为：形成散热层12在石墨层11的表面111上。在一些实施例中，如图5a所示，可将石墨烯微片、溶剂(及粘结剂)混合均匀以形成浆料s后，通过例如涂布或印刷等工艺，将浆料s设置在石墨层11的表面111上。上述的溶剂可为例如但不限于丁酮(methylethylketone,mek)、水、丙酮(acetone)、乙酸乙脂(ethylacetate,eac)、3-甲氧基丙酸甲酯(mmp)、甲苯、酒精、或其组合，或其他的中高极性溶剂。另外，涂布工艺可例如但不限于为喷射涂布(spraycoating)或旋转涂布(spincoating)，而印刷工艺可例如但不限于为喷墨打印(inkjetprinting)或网版印刷(screenprinting)。如图5b所示，本实施例是以喷射涂布的方式将浆料s设置在石墨层11上，以形成散热层12(gtf)为例。

之后，进行步骤s03：进行固化工艺，以在石墨层11上形成散热层12。其中，可例如利用干燥、烘烤及或热压等工艺固化以去除溶剂而形成散热层12。最后，如图5c所示，再进行步骤s04：在散热层12远离石墨层11表面111的一侧形成金属离子沉积层13，以得到散热结构1(与图1a的结构相同)。在一些实施例中，导热结构的制造方法还可包括：设置不织布散热层15于金属离子沉积层13远离散热层12的一侧(可参考图2a)。在一些实施例中，导热结构的制造方法还可包括：设置不织布散热层15于石墨层11远离散热层12的一侧(可参考图2c)。在一些实施例中，导热结构的制造方法还可包括：设置第一黏着层14于不织布散热层15与金属离子沉积层13之间(可参考图2a)，或者，设置第一黏着层14于不织布散热层15与石墨层11之间(可参考图2c)。

此外，本实用新型的导热结构制造方法的其他技术内容已于上述中详述，在此不再赘述。

综上所述，在本实用新型的导热结构与具有该导热结构的电子装置中，通过将散热层设置在石墨层的表面，且金属离子沉积层设置在散热层远离石墨层之表面一侧的结构设计，可使导热结构具有较高的导热效果，当将导热结构应用于电子装置的散热时，可将其热源所产生的热能快速地导引并散逸至外界；除此之外，还可视热源制作与其形状相互配合的导热结构，通过金属离子沉积层易弯折且不易折断的特性，保护导热结构免于弯折造成的损伤所导致的热能传递中断，降低了散热效果。

此外，通过本实用新型的导热结构，除了可以对目标热源进行散热外，还可通过层别的摆放，以适切地运用在不同产品上，达到大面积或不同形状、设备的不同散热需求。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型之精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。