导热结构、散热装置和导热结构的制作方法与流程

文档序号:15620525发布日期:2018-10-09 22:04阅读:195来源:国知局

本发明涉及电子产品领域,尤其涉及一种导热结构、一种散热装置和一种导热结构的制作方法。



背景技术:

现今,随着芯片功能的多样化和体积的轻小化,对芯片散热的要求越来越高,通过在芯片上方增加散热模组可以对芯片进行散热,在处理散热模组和芯片之间需要使用热界面材料进行填充,以减小芯片和散热模组之间的空气热阻。

热界面材料主要有两种:一种是填充发热体与散热体之间预留的空隙,限制空间尺寸,以达到减少热阻的效果,这种热界面材料一般被称为导热垫品,厚度较厚,硬度较大;另一种是填充发热体与散热体之间无法克服的间隙,主要是平面度和表面粗糙度等问题造成的极小的空间缝隙,这种热界面材料一般称为导热硅脂,部分规格的导热硅脂可以制成片状,但较薄、较软。

这些热界面材料在使用时,结构设计必须要考虑如何减小发热体和散热器之间的间隙尺寸,以达到减少因导热距离过大引起的热阻过大的问题。这些间隙问题在很多大型仪器设备上较为常见,现在的解决方式是填充大量的导热垫片,或导热凝胶。如新能源电池中的电芯和散热模组之间要填充近1千克的导热材料以降低热阻,不仅成本高,而且重量过大。

除此之外,导热垫片、导热硅胶、导热凝胶、以及相变化材料的导热系数在0.5至10w/mk之间,他们的组成物分为硅油和硅脂,以及其他添加剂,以达到不同的形态,这些材料的缺陷为:一是导热系数不高,实际测试值会明显低于所标识的值;二是厚度越大,热阻越大,且增加幅度高;三是被施加一定压力才能达到效果;四是导热系数越高,密度越大,随着使用量的增加,重量也会增加。

所以需要提供一种导热结构,使导热结构的导热性能更好。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是,提供一种导热结构,使得导热结构的导热性能更好。

为了解决上述问题,本发明提供了一种导热结构,包括:导热层,所述导热层具有第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面与所述导热层的导热方向垂直,所述导热层内包括至少一个石墨片,所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

可选的,所述导热层内包括两个以上的石墨片。

可选的,所述导热层还包括:粘合物,所述粘合物位于相邻石墨片之间,用于粘合所述石墨片。

可选的,还包括:覆盖层,所述覆盖层覆盖所述导热层的第一表面和第二表面。

可选的,所述粘合物和覆盖层具有导热性。

本发明还提供一种散热装置,包括:导热结构,包括:导热层,所述导热层具有第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面与所述导热层的导热方向垂直,所述导热层内包括至少一个石墨片,所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面,所述导热结构用于设置于热源表面,使第一表面与热源表面接触;散热器,位于导热结构的第二表面。

可选的,所述导热层还包括:粘合物,所述导热层内包括两个以上的石墨片,所述粘合物位于相邻石墨片之间,用于粘合所述石墨片。

可选的,所述导热结构还包括:覆盖层,所述覆盖层覆盖所述导热层的第一表面和第二表面,用于将所述导热结构与散热器和热源黏贴固定。

本发明还提供一种导热结构的制作方法,包括:将至少一个石墨片沿第一方向排列,形成导热层,所述第一方向与所述石墨片的水平方向垂直;对所述导热层进行切割,使导热层的大小符合需求。

可选的,所述将石墨片沿第一方向排列,形成导热层的方法还包括:通过在所述石墨片之间添加粘合物,固定所述石墨片的位置,所述石墨片至少两个。

本发明的导热结构,其中的导热层主要由石墨片组成,通过将石墨片的水平方向作为导热方向,即使石墨片的水平方向与所述导热层的第一表面和第二表面垂直,来提升导热层的导热率,使导热结构的导热性能更好。

进一步的,所述石墨片的数量为至少两个时,所述导热层中的石墨片由粘合物固定,并在导热层的第一表面和第二表面覆盖有覆盖层,所述粘合物和覆盖层都具有导热性,增强导热结构的导热性能。

本发明的散热装置,由散热器和导热结构组成,所述导热结构主要由石墨片组成,通过将石墨片的水平方向作为导热方向,即使石墨片的水平方向与所述导热层的第一表面和第二表面垂直,来提升导热层的导热率,使导热结构的导热性能更好,散热器位于导热结构的第二表面,所述导热结构使散热器发挥更大的作用,提升散热装置的散热性能。

本发明的导热结构的制作方法,通过将一个或多个石墨片沿第一方向排列,形成导热层,所述第一方向与所述石墨片的水平方向垂直,来利用所述石墨片的水平水平方向导热,使得导热结构的导热性能更好,并且根据导热结构所需放置位置的大小,对所述导热层进行切割,使其符合需求。

进一步的,当所述导热层中的石墨片的数量为至少两个时,所述石墨片由粘合物固定,所述粘合物具有导热性,增强导热结构的导热性能。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的导热结构的俯视示意图;

图2为本发明一具体实施方式的导热结构的剖面示意图;

图3为本发明一具体实施方式的散热装置的示意图;

图4为本发明一具体实施方式的散热装置的示意图;

图5为本发明一具体实施方式的导热结构的制作方法的流程图;

图6为本发明一具体实施方式的导热结构的制作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的导热结构的具体实施方式做详细说明。

本发明提供一种导热结构,所述导热结构包括:导热层,所述导热层具有第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面与所述导热层的导热方向垂直,所述导热层内包括至少一个石墨片,所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

请参考图1,为本发明一具体实施方式的导热结构的俯视结构图。

俯视图呈现的是所述导热结构的俯视形状,在所述导热结构中包括覆盖层101和导热层,其中,覆盖层101为一个平面,是所述导热结构的最外层,用于作用在热源和散热器的表面,所述覆盖层101的形状可以为矩形、圆形、以及菱形等,其形状根据用户的需求确定,在本具体实施方式中,所述覆盖层101的形状为矩形。

请参考图2,为沿图1中割线aa’的剖面示意图

所述导热层201具有第一表面205和第二表面206,所述第一表面205和第二表面206与所述导热层201的导热方向垂直,所述导热层内包括至少一个石墨片,在本具体实施方式中,所述导热层内包括两个以上的石墨片,所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

所述石墨片的水平方向导热率大于垂直方向的导热率,在本具体实施方式中,所述导热层201中包含的石墨片202的水平方向的导热率为300w/mk-1200w/mk,垂直方向的导热率为20w/mk-30w/mk,所述导热层201中的石墨片202的水平方向垂直于导热层201的第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面垂直于所述导热层201的导热方向,即将石墨片202的水平方向作为导热方向,所述石墨片202的水平方向的导热率不仅高于其垂直方向的导热率,也较硅胶和凝胶等热界面材料的导热率高,具体的,所述石墨片202水平方向的导热率理论值是普通硅胶片的60-100倍,例如,以0.05毫米厚的石墨片为导热材料的导热结构,对比以0.05毫米厚的普通硅胶片为导热材料的导热结构,对热源进行散热,所述石墨片的效果优于硅胶片,两者作用的热源温差为2度左右,因此,这种结构大大提升了导热结构的导热率,对热源的散热效果更好。

石墨片202的水平方向的导热率与所述石墨片202的密度和厚度相关,石墨片202在同等的密度值的情况下,厚度越大,导热率越高,在同等的厚度值的情况下,密度越高,导热率越高,在本具体实施方式中,所述石墨片202的密度范围为1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米,厚度范围为0.05毫米至1毫米,这样使导热结构的导热率更高。

并且,所述石墨片202的密度与其他热界面材料相比更小,例如硅胶和凝胶等,具体的,所述石墨片和硅胶在相同的体积下,石墨片的重量是硅胶的50%-20%,这样在需要大体积的导热材料时,使用石墨片202作为导热材料的导热结构,其重量更小,这样将导热结构放入热源和散热器中间时,所述导热结构对散热器和热源的压力更小,并且热源与散热器之间的间隙越大,石墨片对比其他热界面材料的重量优势越明显。

所述导热层201中的石墨片202的排列方式有多种,例如石墨片202之间相互平行排列或不规则排列,石墨片202之间的等间距或不等间距等排列方式。在本具体实施方式中,石墨片202之间相互平行且间距相等。这种排列方式使导热结构的导热效果更均匀。

导热结构的导热层201中还包含粘合物203,所述粘合物203位于相邻的石墨片202之间,用于固定石墨片202,使多个石墨片202形成一个整体,所述粘合物203为双面胶或者胶水。在其他具体实施方式中,所述粘合物203还具有导热性,使得粘合物203在固定石墨片202的同时,能进一步增强所述导热结构的导热性能。

所述导热结构还包含覆盖层204,用于保护所述导热层201的第一表面205和第二表面206。进一步的,所述覆盖层204还可以为黏贴物,例如双面胶,位于所述导热层的第一表面205和第二表面206,导热结构位于散热器和热源之间时,所述覆盖层204能将所述导热结构与散热器和热源黏贴固定。所述黏贴物为胶水或者双面胶,在其他具体实施方式中,所述黏贴物还可以具有导热性,这样可以进一步增强导热结构的导热性能。

本发明的导热结构,其中的导热层201主要由石墨片202组成,通过将石墨片202的水平方向作为导热方向,即使石墨片202的水平方向与所述导热层201的第一表面和第二表面垂直,来提升导热层的导热率,使导热结构的导热性能更好。

进一步的,所述石墨片202的数量为至少两个时,所述导热层201中的石墨片202由粘合物固定,并在导热层的第一表面205和第二表面206覆盖有覆盖层204,所述粘合物203和覆盖层204都具有导热性,增强导热结构的导热性能。且导热结构由石墨片组成,使导热结构的重量轻,弹性好,更适合平面度和平行度不好的表面,且其制作成本更低。

请参考图3,本发明还提供一种散热装置。

所述散热装置包括:导热结构,包括:导热层201,所述导热层201具有第一表面205和第二表面206,所述第一表面205和第二表面206与所述导热层201的导热方向垂直,所述导热层201内包括至少一个石墨片202,所述石墨片202的水平方向垂直于所述第一表面205和第二表面206,所述导热结构用于设置于热源表面,使第一表面205与热源表面接触;散热器201,位于导热结构的第二表面206。

所述导热层201具有第一表面205和第二表面206,所述第一表面205和第二表面206与所述导热层201的导热方向垂直,并且所述第一表面205用于设置热源表面,所述第二表面206用于设置散热器201表面,降低所述热源与所述散热器201之间的热阻。所述石墨片的水平方向导热率大于垂直方向的导热率,在本具体实施方式中,所述导热层201中包含的石墨片202的水平方向的导热率为300w/mk-1200w/mk,垂直方向的导热率为20-30w/mk,所述导热层201中的石墨片202的水平方向垂直于导热层201的第一表面205和第二表面206,所述第一表面205和第二表面206垂直于所述导热层201的导热方向,即将石墨片202的水平方向作为导热方向,这种结构大大提升了导热结构的导热率。

石墨片202的水平方向的导热率与所述石墨片202的密度和厚度相关,石墨片202在同等的密度值的情况下,厚度越大,导热率越高,在同等的厚度值的情况下,密度越高,导热率越高,在本具体实施方式中,所述石墨片202的密度范围为1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米,厚度范围为0.05毫米至1毫米,这样使导热结构的导热率更高。

并且,所述石墨片202的密度与其他热界面材料相比更小,例如硅胶和凝胶等,这样在需要大体积的导热材料时,使用石墨片202作为导热材料的导热结构,其重量更小,这样将导热结构放入热源和散热器201中间时,所述导热结构对散热器201和热源的压力更小。

导热结构的导热层201中的石墨片数量为至少两个时,所述导热层201中还包含粘合物203,所述粘合物203位于相邻的石墨片202之间,用于固定石墨片202,使多个石墨片202形成一个整体。所述粘合物203为双面胶或者胶水,并且具有导热性,使得粘合物203在固定石墨片202的同时,能增强所述导热结构的导热性能。

导热结构还包含覆盖层204,所述覆盖层204为黏贴物,位于所述导热结构的第一表面205和第二表面206,导热结构位于散热器201和热源之间时,所述覆盖层204能将所述导热结构与散热器201和热源黏贴固定。所述覆盖层204有具有导热性的黏贴物制成,这样增强了导热结构的导热性能。

所述散热器301位于所述导热结构的第二表面206,用于降低热源的温度,使热源正常工作。

在一具体实施方式中,请参考图4,热源401位于所述导热层201的第一表面205,所述散热器301位于所述导热层的第二表面206,导热层201与热源401之间、以及导热层201与散热器301之间为覆盖层204,所述覆盖层204将导热结构、散热器301、以及热源401的相对位置固定,使导热结构填充在所述散热器301和所述热源401之间。所述导热结构能减小散热器301和热源401之间的间隙,因空气的热阻较大,因此导热结构能避免因空气阻隔而产生的热阻,并且所述导热结构的导热率高,提升了散热器301对热源401的散热效果。

本发明的散热装置,由散热器301和导热结构组成,所述导热结构主要由石墨片202组成,通过将石墨片202的水平方向作为导热方向,即使石墨片202的水平方向与所述导热层201的第一表面205和第二表面206垂直,来提升导热层201的导热率,使导热结构的导热性能更好,散热器301位于导热结构的第二表面206,所述导热结构使散热器301发挥更大的作用,提升散热装置的散热性能,且散热装置中的导热结构由石墨片组成,使散热装置重量轻,弹性好,更适合平面度和平行度不好的表面,且其制作成本更低。

请参考图5,本发明还提供一种导热结构的制作方法。

所述导热结构的制作方法包括:

步骤s501:将至少一个石墨片沿第一方向排列,形成导热层。将一个或多个石墨片沿与所述石墨片的水平方向垂直的方向排列,形成导热层,所述导热层具有第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面与所述导热层的导热方向垂直。

所述石墨片的排列方式有多种,例如斜放排列、垂直排列、以及不规则排列等,在本具体实施方式中,所述石墨片的排列方式为垂直排列,即所述石墨片与第一表面接触的边缘,垂直于第一表面的边缘,这种排列方式简单易于操作,并且导热效果最好。

在一具体实施方式中,石墨片的数量为至少两个,在石墨片的排列过程中,在相邻石墨片之间添加粘合物,所述粘合物所为双面胶或者胶水,并且具有导热性,使得粘合物能够固定石墨片,增强所述导热结构的导热性能,并且所述粘合物能够避免在后续切割石墨片的过程中,石墨片容易裂开、破碎等情况。

所述石墨片的水平方向导热率大于垂直方向的导热率,在本具体实施方式中,所述导热层101中包含的石墨片102的水平方向的导热率为300w/mk-1200w/mk,垂直方向的导热率为20-30w/mk,所述导热层中的石墨片垂直于导热层的第一表面和第二表面,所述第一表面和第二表面垂直于所述导热层的导热方向,即将石墨片的水平方向作为导热方向,这种结构大大提升了导热结构的导热率。

石墨片的水平方向的导热率与所述石墨片的密度和厚度相关,石墨片在同等的密度值的情况下,厚度越大,导热率越高,在同等的厚度值的情况下,密度越高,导热率越高,在本具体实施方式中,所述石墨片的密度范围为1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米,厚度范围为0.05毫米至1毫米,这样使导热结构的导热率更高。

并且,所述石墨片的密度与其他热界面材料相比更小,例如硅胶和凝胶等,这样在需要大体积的导热材料时,使用石墨片作为导热材料的导热结构,其重量更小,这样将导热结构放入热源和散热器中间时,所述导热结构对散热器和热源的压力更小。

步骤s502:对所述导热层进行切割,使导热层的大小符合需求。在对所述石墨片排列之后,根据热源和散热器之间的间距,对导热层进行切割,在计算导热层的切割厚度时,应减去导热结构的其他层面厚度,避免最终形成的导热结构厚度与热源和散热器之间的间距不同。并且,所述石墨片的长宽尺寸完全有模具或者治具控制,数据准确,操作方便。

请参考图6,本发明还提供一种导热结构的制作方法。

在上述具体实施方式的基础上,还包括:

步骤s601:在所述导热层的第一表面和第二表面添加覆盖层。在所述导热层的第一表面和第二表面增加覆盖层,使导热结构位于散热器和热源之间时,将所述导热结构与散热器和热源黏贴固定。所述覆盖层由具有导热性的黏贴物制成,这样增强了导热结构的导热性能。

本发明的导热结构的制作方法,通过将一个或多个石墨片沿第一方向排列,形成导热层,所述第一方向与所述石墨片的水平方向垂直,来利用所述石墨片的水平方向导热,使得导热结构的导热性能更好,并且根据导热结构所需放置位置的大小,对所述导热层进行切割,使其符合需求。

进一步的,所述导热层中的石墨片的数量为至少两个时,所述石墨片之间由粘合物固定,所述粘合物具有导热性,增强导热结构的导热性能。通过石墨片制造而成的导热结构,重量轻,弹性好,更适合平面度和平行度不好的表面,且其制作成本更低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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