一种散热材料及其技术方法
【专利摘要】一种散热材料及其技术方法，采用高传导率的碳基材料作为散热器的一部分，金属材料或者非金属材料作为散热器的另外一部分，这两种材料有机的、有序的组合在一起，就构成了新型散热用材料的有机体，为了保证散热器使用于任何场合和环境，金属材料或者非金属材料设置在碳基材料的外部，让热传导率高的碳基材料紧密接触热源的部位，降低热阻系数，实现快速的热量传导，金属材料或者非金属材料作为机械强度保护的直接进行热交换的部分，也可以根据热源的功率密度、内部的机械结构、装配工艺来确定散热器中碳基材料的结构和尺寸。
【专利说明】一种散热材料及其技术方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种碳基散热材料，特别指的是一种碳基散热材料及其技术方法。
【背景技术】:
[0002]目前通用的材料技术及散热器，不外乎使用都是铝型材、纯铝构件、粉末压铸铝件、锻压铝件、浇铸铝件、热管加铝翅片结构、翅片式构架散热器等散热器形式。以上类型的散热器结构庞大，重量很重，在制作过程中不仅要增加结构部件的机械强度，还要多使用相应的材料，不利于节约原材料和降低散热器的生产成本。对于那些因使用环境和条件的限制，而需要体积小、散热效率高、重量轻、成本低的散热器来说，就完全满足不了使用的需求。譬如:电脑主机的CPU散热器，LED照明灯具散热器，电力逆变、无线电发射功率单元、电源变换功率电路、充放电功率回路、自动化控制系统功率器件和家用电器的功率器件的散热器等。
【发明内容】
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[0003]鉴于目前的散热技术的材料、加工工艺和方法的限制，现阶段的散热器重量和体积是制约散热器小型化、模组化、轻量化及高效化散热的技术瓶颈，也是阻碍散热器有效推广利用的重要因素。本发明针对现有散热材料的技术和工艺，改进了散热器构成形态和方式，使散热器在水平方向(横向)和垂直方向(纵向)的传导效率一致，有利于将发热源所产生的热量从其结构构成的3D方向全方位的、均匀快速的传递热量。而本发明的碳基材料和技术方法使发热器件的热端的热量，能够将其产生的热量快速传导至三维散热空间中，继而迅速地、循环不断地传导到各自相应方向的冷端，与外界形成对流交换的媒介，经过这样的一个三维空间的传导过程使热源的热量不再累积，也就降低了热源的工作温度，保证了被保护设备的温升在一个理想的、可控的、稳定的范围之内。由于有了三维快速传导、辐射与对流的效果，使得散热器的重量轻、用材料少、体积小、散热效率高。为散热器的小型化、高效化和低成本化奠定了坚实的基础。
[0004]本发明的碳基散热材料采用高传导率的碳基材料作为散热器的一部分，金属材料或者非金属材料作为散热器的另外一部分，这两种材料有机的、有序的组合在一起，就构成了新型散热用材料的有机体。为了保证散热器使用于任何场合和环境，金属材料或者非金属材料设置在碳基材料的外部，让热传导率高的碳基材料紧密接触热源的部位，降低热阻系数，实现快速的热量传导，金属材料或者非金属材料作为机械强度保护的直接进行热交换的部分，也可以根据热源的功率密度、内部的机械结构、装配工艺来确定散热器中碳基材料的结构和尺寸，通常根据功率器件的不同和使用环境的结构差异化而考虑设计。一般可以有多种几何形式组成，不同应用环境和使用条件的也可以设计任意几何形式的组合结构供工程应用中选择。这里只介绍以下三种典型的组合形式的示意图:
[0005]如图1所示，散热材料中间的部分，是由单个碳基材料构成的芯子，与外部的金属材料或者非金属材料等构成的组合体散体。[0006]如图2所示，散热材料中间由任意多个碳基材料排列的组合芯子，其中碳基材料可以是圆柱体和圆柱外侧面均匀滚花的多齿圆柱体，细实线是金属材料或者非金属材料构成的组合体。还可以是在中间部位由任意多个碳基材料排列的组合芯子，其中碳基材料可以是圆柱体和圆柱外侧面均匀滚花的多齿圆柱体，外部是金属材料或者非金属材料构成的组合体。
[0007]如图3所示，散热材料的中间部位可以由任意多个圆柱、半圆柱或者圆柱、半圆柱的外侧面为均匀滚花的多齿半圆柱体的碳基材料排列的组合芯子，细实线部分为金属材料或者非金属材料组合而成的整体。
[0008]本专利技术构成的15W LED灯的散热器，所需要的散热器材料重量为2.67g/ff,直径90.6 X 18.5mm,其中实体部分的直径为20mm，整个散热器的重量是目前LED灯具市场上传统散热器重量的1/28.8倍，是现阶段技术先进型、轻量型散热器重量的1/10.9倍。由此可见，本发明所述的散热技术方法是散热技术中散热器重量大幅降低的技术方法之一。由本专利技术构制的散热器符合国家节能减排，节约能源，降低原材料消耗，大有发展前途的散热技术方法。
[0009]本发明专利的有益效果是可以任意的构制任意类型的散热器，保证发热源部位的工作温度快速恒定，满足相关产品技术条件要求的可靠工作温升范围之内，从而减少散热器的体积、重量、加工工艺和生产成本，节约能源和原材料。
【专利附图】
【附图说明】:
[0010]图1是本发明单个碳基材料芯子的组合结构截面图。
[0011]图2是本发明三个碳基材料芯子的组合结构截面图。
[0012]图3是本发明多个圆柱、半圆柱碳基材料芯子的组合结构截面图。
【具体实施方式】:
[0013]如图1-3所示，本发明由碳基材料I和金属材料或者非金属材料2有机地、有序地排布在一起，就构成了新型的散热器用材料。
[0014]实例一:以双核2GHz的CPU散热器为例，直径28_的散热器，中心碳基材料I的直径为20mm,散热器的重量为40g,配以传统的CPU散热器风扇，完全达到原散热器的散热效果。
[0015]实例二:以LED灯为例，直径28mm的散热器，中心碳基材料的直径为20臟，散热器的重量为40g，可以作为15W LED的散热器使用，在室温下LED的工作温升不大于50°C，而行业内15W的LED散热器都要在800g之上。
[0016]实例三:以太阳能逆变器为例，用实例二的散热器，可以满足2KW太阳能高频逆变器功率模块的散热要求，保证可靠工作。
【权利要求】
1.一种散热材料及其技术方法，其特征是采用高传导率的碳基材料作为散热器的一部分，金属材料或者非金属材料作为散热器的另外一部分，这两种材料有机的、有序的组合在一起，就构成了新型散热用材料的有机体。
2.由权利要求1所述的一种散热材料及其技术方法，其特征是散热材料中间的部分，是由单个碳基材料构成的芯子，与外部的金属材料或者非金属材料等构成的组合体散体。
3.由权利要求1所述的一种散热材料及其技术方法，其特征是散热材料中间由任意多个碳基材料排列的组合芯子，其中碳基材料可以是圆柱体和圆柱外侧面均匀滚花的多齿圆柱体，细实线是金属材料或者非金属材料构成的组合体，还可以是在中间部位由任意多个碳基材料排列的组合芯子，其中碳基材料可以是圆柱体和圆柱外侧面均匀滚花的多齿圆柱体，外部是金属材料或者非金属材料构成的组合体。
4.由权利要求1所述的一种散热材料及其技术方法，其特征是散热材料的中间部位可以由任意多个圆柱、半圆柱或者圆柱、半圆柱的外侧面为均匀滚花的多齿半圆柱体的碳基材料排列的组合芯子，细实线部分为金属材料或者非金属材料组合而成的整体。
【文档编号】H05K7/20GK103582383SQ201210257684
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月24日 优先权日:2012年7月24日
【发明者】李姝江 申请人:李姝江