散热结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种散热结构，特别是应用于电子设备的散热结构。


背景技术：

2.目前市面上有许多电子设备，包括大型机具、电脑、智能型手机等。电子设备需要电力才能运作，其中某些元件需要相对较高的电力输入，并可能产生大量的热能。在本说明书中，将这些可能产生大量的热能的元件称为「发热源」。为了避免整个电子设备过热或热能影响使用者体验，必须将热能自电子设备散出。为了协助发热源的散热，使用者可能在发热源的上方或周遭设置具有较高的热传导系数(thermal conductivity)的散热元件。
3.此外，在制造电子设备时，电子设备的内部元件之间可能产生公差。可通过散热元件弥补发热源与其他元件之间的公差，即，填补发热源与其他元件之间的空隙。为了有效弥补公差，可能期望散热元件具有较佳的可压缩性以及较佳的可回弹性。
4.不过，具有较高的热传导系数的散热元件通常具有较差的可压缩性以及较差的可回弹性。因此，如何在有效达成发热源的散热兼顾弥补元件之间的公差成为重要的课题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种散热装置。
6.为了解决上述的技术问题，本实用新型的一些实施例提供一种散热结构。散热结构包括一第一散热元件以及一第二散热元件。第二散热元件与第一散热元件形成为一体。第一散热元件具有一第一热传导系数，第二散热元件具有一第二热传导系数，且第一热传导系数与第二热传导系数不同。
7.在一些实施例中，第一散热元件以及第二散热元件通过一基材叠堆制作工艺以及一加热固化制作工艺而结合。
8.在一些实施例中，第一散热元件具有一第一硅含量，第二散热元件具有一第二硅含量，且第一硅含量与第二硅含量不同。
9.在一些实施例中，第一硅含量介于60％至70％之间，而第二硅含量介于20％至30％之间。
10.在一些实施例中，第一散热元件包括一第一导热材料含量，第二散热元件包括一第二导热材料含量，且第一导热材料含量与第二导热材料含量不同。
11.在一些实施例中，第一导热材料含量介于30％至40％之间，而第二导热材料含量介于70％至80％之间。
12.在一些实施例中，散热结构具有一整体热传导系数，整体热传导系数大于第一热传导系数与第二热传导系数的一平均值。
13.在一些实施例中，第一散热元件具有一第一可压缩量，第二散热元件具有一第二可压缩量，散热结构具有一整体可压缩量，整体可压缩量大于第一可压缩量与第二可压缩量的一平均值。在一些实施例中，第一散热元件具有一第一可回弹量，第二散热元件具有一
第二可回弹量，散热结构具有一整体可回弹量，整体可回弹量大于第一可回弹量与第二可回弹量的一平均值。
14.在一些实施例中，第一热传导系数小于第二热传导系数。
15.在一些实施例中，散热结构还包括与第一散热元件以及第二散热元件形成为一体的一第三散热元件。第二散热元件设置于第一散热元件与第三散热元件之间，第三散热元件具有一第三热传导系数，且第二热传导系数小于第三热传导系数。
16.本实用新型的优点在于，通过基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺形成的散热结构。散热结构包括多层散热元件。散热元件可包括硅、导热材料、界面处理剂等材料。通过不同比例(含量)的硅与导热材料，可调整不同散热元件的特性，包括热传导系数、可压缩量、可回弹量等，进而调整散热结构的整体的特性。而且，可改变散热结构的层数、形状、厚度等，以进一步增加散热结构的应用性。在实际压力的区间下，无论压力高低，散热结构的特性优于所有散热元件的平均值。即，散热结构具有相对高的导热性、相对高的压缩量、相对高的回弹量，故可有效达成散热，并兼顾弥补元件之间的公差。此外，因为导热材料的成本可能较高，包括不同散热元件的散热结构可降低成本。
附图说明
17.当阅读所附的附图时，从以下的详细描述能最佳理解本实用新型的各方面。应注意的是，各种特征并不一定按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸，以做清楚的说明。
18.图1是本实用新型的一些实施例的一散热结构以及一发热源的立体图；
19.图2是图1的散热结构的侧视图；
20.图3是散热结构的一成型方法的流程图；
21.图4是成型中的散热结构的示意图；
22.图5是散热结构、第一散热元件、第二散热元件的热传导系数随压力变化的关系图；
23.图6是散热结构、第一散热元件、第二散热元件的可压缩量随压力变化的关系图；
24.图7是散热结构、第一散热元件、第二散热元件的可回弹量随压力变化的关系图；
25.图8是本实用新型的一些其他实施例的一散热结构的立体图；
26.图9是本实用新型的另外一些其他实施例的一散热结构的立体图；
27.图10是本实用新型的又一些其他实施例的一散热结构的立体图。
28.符号说明
29.10:发热源
30.100,100a,100b,100c:散热结构
31.110,110a,110b,110c:第一散热元件
32.111:第一散热基材
33.120,120a,120b,120c:第二散热元件
34.121:第二散热基材
35.130a:第三散热元件
36.200:成型方法
37.210,220,230:步骤
38.240:夹持工具
39.250:第一加热装置
40.260:第二加热装置
41.t1:第一厚度
42.t2:第二厚度
具体实施方式
43.以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例，并叙述各个构件以及排列方式的特定范例，以实施本实用新型的不同特征。例如，若本说明书叙述了第一特征形成于第二特征「的上方」，即表示可包括第一特征与第二特征直接接触的实施例，也可包括有附加特征形成于第一特征与第二特征之间，而使第一特征与第二特征未直接接触的实施例。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用语意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关用语也可依此相同解释。
44.又，在说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」等，并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。除此之外，在本实用新型的不同范例中，可能使用重复的符号或字母。
45.请先参考图1以及图2。图1是本实用新型的一些实施例的一散热结构100以及一发热源10的立体图。图2是图1的散热结构100的侧视图。散热结构100可设置于发热源10的上方。散热结构100可直接接触发热源10，使得发热源10与其上方的元件之间不存在空隙，有助于达成散热以及弥补发热源10与其上方的元件之间的公差。在一些实施例中，可进一步通过风扇等装置来协助散热。在一些实施例中，俯视时，散热结构100的轮廓大致与发热源10的轮廓重合。在一些实施例中，俯视时，散热结构100的轮廓超出发热源10的轮廓，使得散热结构100完全地覆盖发热源10。
46.散热结构100包括一第一散热元件110以及一第二散热元件120。第二散热元件120设置于第一散热元件110的一侧(例如，顶侧或底侧)，并与第一散热元件110形成为一体。在一些实施例中，俯视时，第一散热元件110以及第二散热元件120具有大致相同的形状以及面积。在一些实施例中，俯视时，第一散热元件110以及第二散热元件120为多边形，例如，长方形。
47.第一散热元件110以及第二散热元件120可包括硅、导热材料、界面处理剂等材料。导热材料可为陶瓷粉末混合体，包括氧化铝、氧化锌、氧化钛、氮化硼、氮化铝、前述材料的组合等。在第一散热元件110以及第二散热元件120中，界面处理剂含量通常介于0％至1％之间。通过不同比例(含量)的硅与导热材料，可调整第一散热元件110以及第二散热元件120的特性，包括热传导系数、可压缩量、可回弹量等参数。通常地，材料的硅含量愈低(导热材料含量愈高)会使得材料的热传导系数愈高、可压缩量愈低、可回弹量愈低。
48.在一些实施例中，第一散热元件110具有一第一硅含量，第二散热元件120具有一第二硅含量，且第一硅含量与第二硅含量不同。在一些实施例中，第一硅含量介于60％至70％之间，而第二硅含量介于20％至30％之间。
49.在一些实施例中，第一散热元件110具有一第一导热材料含量，第二散热元件120具有一第二导热材料含量，且第一导热材料含量与第二导热材料含量不同。在一些实施例中，第一导热材料含量介于30％至40％之间，而第二导热材料含量介于70％至80％之间。
50.在一些实施例中，第一散热元件110具有一第一热传导系数，第二散热元件120具有一第二热传导系数，且第一热传导系数与第二热传导系数不同。在一些实施例中，第一热传导系数小于第二热传导系数。
51.在一些实施例中，第一散热元件110具有一第一可压缩量，第二散热元件120具有一第二可压缩量，且第一可压缩量与第二可压缩量不同。在一些实施例中，第一可压缩量大于第二可压缩量。
52.在一些实施例中，第一散热元件110具有一第一可回弹量，第二散热元件120具有一第二可回弹量，且第一可回弹量与第二可回弹量不同。在一些实施例中，第一可回弹量大于第二可回弹量。
53.接下来，请参考图3以及图4，以了解如何形成散热结构100。图3是散热结构100的一成型方法200的流程图。图4是成型中的散热结构100的示意图。成型方法200包括一步骤210、一步骤220、一步骤230。在成型方法200中，可利用一夹持工具240、一第一加热装置250、一第二加热装置260。
54.在成型方法200之前，可先通过选定材料、混合材料、搅拌材料等步骤来分别形成一第一散热基材111以及一第二散热基材121。在成型方法200之后，可通过一切割制作工艺切割出多个散热结构100，其中第一散热元件110即是第一散热基材111的一部分，而第二散热元件120即是第二散热基材121的一部分。
55.在成型方法200的步骤210中，可对第一散热基材111以及第二散热基材121分别进行一预处理制作工艺，包括但不限于一压延(calendering)制作工艺、一刮除制作工艺等，以决定第一散热基材111以及第二散热基材121的尺寸、形状，并去除第一散热基材111以及第二散热基材121的不想要的部分(例如，毛边)。
56.在成型方法200的步骤220中，可对第一散热基材111以及第二散热基材121进行一基材叠堆制作工艺。例如，可利用夹持工具240将第一散热基材111放置于第一加热装置250的上方，并将第二散热基材121叠堆于第一散热基材111的上方。接下来，可将第二加热装置260设置于第二散热基材121的上方，使得第一散热基材111以及第二散热基材121位于第一加热装置250与第二加热装置260之间。
57.在成型方法200的步骤230中，可对第一散热基材111以及第二散热基材121进行一加热固化制作工艺，使得第一散热基材111以及第二散热基材121彼此连接并形成为一体。例如，可调控第一加热装置250以及第二加热装置260的温度，以满足第一散热基材111以及第二散热基材121的固化温度。值得注意的是，第一散热基材111以及第二散热基材121分别包括一第一固化温度以及一第二固化温度。第一固化温度通常高于第二固化温度。在一些实施例中，第一固化温度以及第二固化温度介于110℃至150℃之间。
58.接下来，请搭配图5至图7，以进一步了解散热结构100的特性。散热结构100具有一整体热传导系数、一整体可压缩量、一整体可回弹量。图5是散热结构100、第一散热元件110、第二散热元件120的热传导系数随压力变化的关系图。图6是散热结构100、第一散热元件110、第二散热元件120的可压缩量随压力变化的关系图。图7是散热结构100、第一散热元
件110、第二散热元件120的可回弹量随压力变化的关系图。在图5至图7中，以叉号表示散热结构100，以菱形表示第一散热元件110，以方形表示第二散热元件120，以三角形表示第一散热元件110与第二散热元件120的平均值。
59.横轴的压力涵盖的范围可视为包括实际压力的区间(例如，可包括30psi至50psi的区间，特别是约40psi的值)。应理解的是，图5至图7是示意性地绘示，仅用以说明热传导系数、可压缩量、可回弹量随压力的变化的趋势，故以线性绘示。不过，实际上热传导系数、可压缩量、可回弹量随压力的变化可能并非呈线性变化。而且，图5至图7中的数值差异不代表实际差异。
60.如图5至图7所示，在实际压力的区间下，无论压力高低，散热结构100的整体热传导系数大于第一散热元件110的第一热传导系数与第二散热元件120的第二热传导系数的平均值，散热结构100的整体可压缩量大于第一散热元件110的第一可压缩量与第二散热元件120的第二可压缩量的平均值，散热结构100的整体可回弹量大于第一散热元件110的第一可回弹量与第二散热元件120的第二可回弹量的平均值。
61.因此，虽然散热结构100是第一散热元件110与第二散热元件120的结合，不过，通过基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺形成一体化的散热结构100的特性(包括但不限于热传导系数、可压缩量、可回弹量)可优于第一散热元件110与第二散热元件120的平均值。即，相较单独的第一散热元件110或单独的第二散热元件120而言，本实用新型的散热结构100具有相对高的热传导性、相对高的可压缩量、相对高的可回弹量，故可有效达成电子设备的散热，并兼顾弥补元件之间的公差。此外，因为导热材料的成本可能较高，相较仅使用第二散热元件120达成散热的情形，本实用新型的散热结构100可降低成本。
62.值得注意的是，在基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺中，具有较低的固化温度的第二散热元件120位于具有较高的固化温度的第一散热元件110的上方，以利于调节第一加热装置250以及第二加热装置260的温度。不过，在使用散热结构100时，并不限定散热结构100的放置方式。即，可任意地颠倒散热结构100，包括将第一散热元件110接触发热源10以及将第二散热元件120接触发热源10。可通过模拟或实验了解发热源10产生的热能的传导路径以及确定发热源10与其上方的元件之间的公差，并由此决定如何放置散热结构100。例如，若发热源10的产热速度较快，为了快速地协助发热源10散热，可将具有较高的热传导系数的第二散热元件120接触发热源10。例如，若发热源10周遭的外力来自下方，为了弥补公差，可将具有较高的可回弹量的第一散热元件110接触发热源10。
63.此外，可改变散热结构100的层数、形状、厚度等，以进一步增加散热结构100的应用性。在以下内容中，相同或类似的元件将以相同或类似的符号表示，且相关内容不再赘述。图8是根据本实用新型的一些其他实施例的一散热结构100a的立体图。图9是根据本实用新型的另外一些其他实施例的一散热结构100b的立体图。图10是根据本实用新型的又一些其他实施例的一散热结构100c的立体图。
64.散热结构100a包括一第一散热元件110a、一第二散热元件120a、一第三散热元件130a。第三散热元件130a与第一散热元件110a以及第二散热元件120a形成为一体。第二散热元件120a设置于第一散热元件110a与第三散热元件130a之间。第一散热元件110a、第二散热元件120a、第三散热元件130a分别具有一第一热传导系数、一第二热传导系数、一第三热传导系数。第一热传导系数小于第二热传导系数，且第二热传导系数小于第三热传导系
数。即，在散热结构100a中，热传导系数在铅直方向上向上递增。此外，可视实际需求任意地调整散热结构100a的层数。例如，散热结构100a可包括多于三层的散热元件。
65.需补充说明的是，在形成包括多层的散热元件的散热结构时，可能需要重复进行基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺。为了方便重复进行基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺，散热元件可按照固化温度依序排列。在一些实施例中，具有愈高的固化温度散热元件愈靠近下方(即，愈靠近第一加热装置250)，而具有愈低的固化温度的散热元件愈靠近上方(即，愈靠近第二加热装置260)。
66.散热结构100b包括一第一散热元件110b以及一第二散热元件120b。俯视时，第一散热元件110b以及第二散热元件120b为圆形。此外，可视实际需求任意地调整散热结构100b的形状。例如，散热结构100b的形状可配合发热源10的形状。
67.散热结构100c包括一第一散热元件110c以及一第二散热元件120c。第一散热元件110c以及第二散热元件120c分别具有一第一厚度t1以及一第二厚度t2。第一厚度t1小于第二厚度t2。此外，可视实际需求任意地调整第一散热元件110c的第一厚度t1以及第二散热元件120c的第二厚度t2。例如，散热结构100c的整体厚度可配合发热源10与其上方的元件之间的公差。
68.综上所述，本实用新型提供一种通过基材叠堆制作工艺以及加热固化制作工艺形成的散热结构。散热结构包括多层散热元件。散热元件可包括硅、导热材料、界面处理剂等材料。通过不同比例(含量)的硅与导热材料，可调整不同散热元件的特性，包括热传导系数、可压缩量、可回弹量等，进而调整散热结构的整体的特性。而且，可改变散热结构的层数、形状、厚度等，以进一步增加散热结构的应用性。在实际压力的区间下，无论压力高低，散热结构的特性优于所有散热元件的平均值。即，散热结构具有相对高的导热性、相对高的压缩量、相对高的回弹量，故可有效达成散热，并兼顾弥补元件之间的公差。此外，因为导热材料的成本可能较高，包括不同散热元件的散热结构可降低成本。
69.前面概述数个实施例的特征，使得本技术领域中普通技术人员可更好地理解本实用新型的各方面。本技术领域中普通技术人员应理解的是，可轻易地使用本实用新型作为设计或修改其他制作工艺以及结构的基础，以实现在此介绍的实施例的相同目的或达到相同优点。本技术领域中普通技术人员也应理解的是，这样的等同配置不背离本实用新型的精神以及范围，且在不背离本实用新型的精神以及范围的情况下，可对本实用新型进行各种改变、替换以及更改。