一种导热板的制作方法

1.本技术涉及电子设备散热装置领域，更具体地，涉及一种导热板。


背景技术：

2.随着电子设备内部器件对散热的要求越高，通常需要在电子设备内部布置大面积的散热器件或介质，并且随着电子设备微型化，散器件或介质要求更薄。以下对现有技术中常见的轻薄型散热器件进行说明：
3.均热板(vapor chamber,vc)常用于计算机、手机内部散热，均热板内部密封真空，其一侧抵设于热源，内部的冷却液(一般为水)吸收热源的热量蒸发为水蒸汽，远离热源，遇均热板另一侧的冷源后散热，并重新凝结成液体，通过内部毛细结构回流至热源侧，完成将热量从热源处传导至冷源处的过程。但随着电子设备高密小型化的发展，典型的热源如芯片、电路板、应用处理器 (application processor,ap)、射频放大器等，其功率密度越来越高，厂商通常不会为每个芯片设置单独的均热板，而是采用多个芯片使用同一均热板进行散热。由于不同芯片之间存在不同的高度及高度公差，且芯片的布置位置不一致，因而为了覆盖芯片的发热区域，需要将均热板设置为异形的方式，即高度/ 厚度不一、以及形状不规则，否则需要设置大面积的均热板以使所有目标热源被全覆盖。使用同一散热器实现装配，在芯片与散热器之间存在一定的缝隙，对于缝隙，通常采用柔软易变形的界面导热材料来填充缝隙，吸收公差，此时芯片的外部散热结构包括界面材料以及均热板，材质的不一致，容易出现导热不一致；对于形状，由于均热板一般采用冲压两片金属制成，冲压得到异形的均热板在工艺上容易出现密封失效。
4.石墨虽然在垂直方向的导热效率远低于金属，但由于石墨稀具备优异的平面导热性能，使用大面积的石墨材料也可以消除局部热点，其逐渐被应用于电子器件的导热材料的制作。作为另一种导热方式，采用石墨与金属复合的材料。通过胶水将石墨层与金属层粘合，形成石墨层-胶水层-金属层的三层结构，但由于胶水容易渗透到石墨层中，影响石墨层的导热性能。因此，作为一种改进方式，改变石墨层与金属层的结合方式，如中国专利cn201710690499.7公开的一种石墨、铜复合导热材料的制备方法，其采用金属镀的方式，将铜镀至石墨薄膜上，形成石墨薄膜-铜层的两层结构，此种工艺也是目前石墨薄膜在导热领域的常见应用方式，根据实际需要对压延制成的复合导热材料切取对应形状。但若石墨薄膜具备一定的厚度，在进行模切时需要考虑包边的问题，避免石墨颗粒从未被金属附着的表面脱落到电子设备上，从而导致电子设备出现短路；因此，包边的工序会增加成品石墨薄膜的成本，并且包边的材料与石墨薄膜之间不能无缝连接，二者的界面存在缝隙影响导热性能。
5.因此，现有轻薄型散热器件存在：或不具备可塑性以适应高密度、不规则热源的布置，或由于采用的工艺限制而导致散热器件结构上无法实现完全密封，或实现包边的成本过高的问题。
6.因此，本领域亟需一种具备形状不规则、可塑性强、密封性好、成本低的导热板。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种具备形状不规则、可塑性强、密封性好、成本低的导热板。为实现上述目的，采用以下技术方案：
8.一种导热板，包括抵设于热源的基质层，所述基质层为石墨烯或多层石墨烯组成的六面体；以及金属镀层，所述金属镀层至少包覆所述基质层中所有未背离热源的面。
9.在该方案中，结合均热原理，每一热源处对应一个六面体的基质层，不同热源对应的六面体的大小以及形状不同。由于石墨烯可以模切得到不规则形状的多面体，不同热源间对应的不同的六面体可以从石墨基材中模切得到，视觉上为多个的六面体组成的基质层。应理解，此时从而得到基质层亦为不规则形状，例如高度不一、形状弯延，更有利于适应高功率密度热源的布置，不因不同热源间位置不一致、高度不统一而填充界面材料；模切得到的基质层抵设于热源，由于石墨烯材质的基质层易出现掉粉，因此，在抵设于热源前，采用金属镀层包覆基质层。具体而言，每一热源对应的基质层本身为六面体结构，其中一面抵设热源，那么其余面或垂直于热源所在平面、或与热源所在平面呈夹角、或平行于热源所在平面；应当注意，本技术所指背离热源的面具体为基质层中除抵设于热源的面外、平行于热源所在平面的面。因为背离热源的面对导热板的散热所起作用小，该面并不一定需要金属镀层进行包覆，从节约成本的角度，背离热源的面可以为分隔层，所述分隔层采用非金属材质。从而形成由垂直于热源向外的方向，依次为热源、金属镀层、基质层、分隔层，使得石墨烯材质的六面体基质层被金属镀层以及分隔层包覆。当对应多个热源时，所述基质层应扩大理解为每一热源所对应的基质层的集合。
10.在一种可能的实施方式中，所述分隔层亦为金属镀层，虽然该层与基质层的界面对导热板整体的散热所起作用小，但在一致性上，基质层被同一的金属镀层包覆，在工艺上减少工序的转换。
11.在一种可能的实施方式中，所述分隔层为载体膜，同上，从节约从成本的角度，背离热源的面采用载体膜包覆，具体为绝缘材料涂覆而成。
12.在一种可能的实施方式中，所述基质层中两面平行于热源所在平面，四面垂直于热源所在平面。
13.在一种可能的实施方式中，所述基质层中垂直于热源的面中至少包括一个曲面。
14.在一种可能的实施方式中，所述金属镀层为单一金属材料。
15.在一种可能的实施方式中，所述金属镀层为铜、铝、钛、银、金中的任一种。
16.在一种可能的实施方式中，所述金属镀层至少包括铜、铝、钛、银、金中任两种的组合。
17.在一种可能的实施方式中，所述金属镀层采用真空蒸镀、磁控溅射、气相沉积中的任一种方式包覆所述基质层。
附图说明
18.图1为本技术中一实施方式导热板示意图；
19.图2为本技术中另一实施方式导热板剖视以及俯视示意图；
20.图3为本技术中另一实施方式中基质层示意图；
21.图4为本技术中另一实施方式中导热板俯视示意图。
22.主要元件符号说明
23.导热板10基质层101金属镀层102分隔层103
具体实施方式
24.为了使发明的目的、原理、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，正如本技术内容部分所述，此处所描述的具体实施例用以解释本技术，并不用于限定本技术。
25.需要特别说明的是，根据说明书的文字或者技术内容可以确定的连接或位置关系，为了图画的简洁进行了部分的省略或者没有画出全部的位置变化图，本说明书未明确说明省略的或者没有画出的位置变化图，不能认为没有说明，为了阐述的简洁，在具体阐述时不再一一进行说明，在此统一说明。
26.散热性能是影响电子器件能否具有良好使用性能的重要因素。对于设备终端而言，其芯片等发热元件往往设置于某一区域，为了避免局部过热，此时较好的实现方式散热元件，以实现将局部热源产生的热量在平面方向以及竖直方向上从热源侧传递至远离热源侧传递至另一侧，从而降低局部过热。为了方便表述，本技术中所称热源为电子设备领域，如芯片、电路板、应用处理器 (application processor,ap)、射频放大器或其他高功耗元件的总称，同一设备内包含多处形状、位置不同的热源。
27.本领域的技术人员可以理解，石墨在电子设备中的应用，其结构与工艺是对应的。为了便于理解，以下对现有技术中包含石墨的散热器件进行说明，在手机内部芯片散热结构中，石墨以薄膜形式存在，以石墨薄膜覆盖在散热铜管上，利用石墨薄膜优异的平面导热效率，但散热基材为金属铜管，对应制作工艺可以如中国专利cn201710690499.7公开的技术方案。另一种是以石墨为基材，通过层叠石墨的形式获得较厚层叠体，利用石墨的平面导热效率以及储热能力，此种方式中，基材为石墨，对应的制作工艺可以如申请人先前申请的中国专利cn202010668096.4。因此，结合本技术背景技术部分的阐述，本技术所提出导热板并非石墨薄膜，而是具备一定厚度。
28.在本发明中，石墨烯是指符合gb/t 30544.13-2018《纳米科技术语第13 部分：石墨烯及相关二维材料》的定义，具体而言，石墨烯是由一个碳原子与周围3个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层。在本发明特别声明，为描述的简洁，本发明所述的石墨烯也可包括gb/t 30544.13-2018《纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料》定义的石墨烯层，描述主要以sp2 杂化成键所形成的三维碳材料的结构和性质的，一个概念性结构单元。在本发明中，多层石墨烯是指双层石墨烯、三层石墨烯、少层石墨烯，也就是上述标准中定义的厚度小于或者等于10层时。在此需要特别说明，在本发明中，多层石墨烯也指超过厚度超过10层的情形，也就是通常所称的石墨片，也属于本发明的多层石墨烯的一种情形。
29.图1本技术导热板10的应用示意图。如图所示，导热板10中的基质层101 抵设于热源，所述基质层101为石墨烯或多层石墨烯组成的六面体；导热板10 中的金属镀层102至少包覆所述基质层101中所有未背离热源的面；以及分隔层103，所述分隔层103包覆所述基质
层101中背离热源的面。从而基质层101 整体被分隔层103以及金属镀层102包覆，避免导热板10在抵设于热源或者在安装后，由于存在暴露的面以及边缘而出现石墨烯材质的基质层101出现掉粉的现象，从而掉落的石墨粉因导电性使热源或设备内部电路短路，造成损失。应当注意，前述“包覆”应理解为基质层101与金属镀层102或与分隔层103 不存在缝隙或者空气，二者的界面是紧密结合的。
30.对于导热板/基质层的抵设方式，可选的，在导热板10与热源间设置绝缘层，具体为，金属镀层102与热源之间设置绝缘层，形成热源、绝缘层、金属镀层、基质层的结构。
31.可以理解，本技术前述每一热源处对应一个六面体的基质层101，不同热源对应的六面体的大小以及形状不同。由于石墨烯可以模切得到不规则形状的多面体，不同热源间对应的不同的六面体可以由石墨基材中模切得到的整块基质层101按区域进行划分。因此当对应多个热源时，所述基质层101应扩大理解为每一热源所对应的基质层101的集合，也即所有热源的基质层101为集合的整块基质层101的一部分。因此，即使对于整块基质层101并不一定为六面体，但对应每一热源进行划分时，对应的基质层101仍属于六面体。可选的，此时的基质层101还包括热源间的连接部分。
32.以一处热源为例，热源对应的基质层101本身为六面体结构，其中一面抵设热源，那么其余面或垂直于热源所在平面、或与热源所在平面呈夹角、或平行于热源所在平面，应当注意，本技术所指背离热源的面具体为基质层101中除抵设于热源的面外的平行于热源所在平面的面，从而形成由垂直于热源向外的方向，依次为热源、金属镀层102、基质层101、分隔层103，使得石墨烯材质的六面体基质层101被金属镀层102以及分隔层103包覆。可以理解，基质层101的六面体形状与热源的投影区域是对应的，有时为了考虑导热板10占据空间，可以将基质层101设置为侧面为倾斜的六面体。优选地，为了保证基质层101形状的一致性，在一种实施方式中，基质层101四个侧面垂直于热源所在平面，两个底面平行于热源所在平面，由此，例如热源的投影为长方形，那么基质层101为长方体，例如图1以及图2所示的导热板10，若为投影为s型，那么此时基质层101有两个相对的侧面为曲面，对应的基质层101如图3所示，进而该实施方式中的导热板10的俯视图如图4所示。应当注意，一些侧面由数个具有呈一定角度的面简单拼接，从而使基质层形式上大于6面的实施方式，在对所述数个面均包覆有金属镀层的情况下，应属于对本技术的变劣实施，也属于本技术的保护范围。
33.可以理解，电子设备如手机内部元件间布置密度大，需要节省内部的空间的使用，本技术的导热板10根据实际需要制成的基质层101与热源区域匹配更精确，占据的空间更小，有利于电子设备的小型化。另外，相对均热板，本技术的导热板10的基材为石墨烯，可以降低导热板10的制作成本。由于背离热源的面对导热板10的散热所起作用小，导热过程主要在与热源抵设的面和与该面对应的金属镀层102间完成，背离热源的面并不一定需要金属镀层102进行包覆，从节约成本的角度出发，背离热源的面可以为如载体膜的分隔层103，所述载体膜至少可以完成对应基质层表面的密封，当然，若优先保证导热板10 的一致性，减少导热板10在不同工序间的转换，那么所述分隔层103亦为金属镀层102，此实施方式的导热板10如图2所示。
34.具体对于金属镀层102，由字面可知并非采用胶合的方式进行粘贴，在一种实施方式中，金属镀层102采用真空蒸镀、磁控溅射、气相沉积中的任一种方式包覆所述基质层101。例如真空蒸镀，在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发金属材料并使之气化，金
属粒子飞至基质层101表面凝聚成金属镀层102；对于分隔层103，一般采用涂覆模料成型。另外，金属镀层102除了起包覆作用，还起导热作用，具体而言，金属在竖直方向上的导热效率远高于石墨烯，因此热源散发的热量通过金属镀层102可以快速地进入基质层101，热量在基质层101中的平面中扩散，最后与外部热交换。
35.因此，金属镀层102的材质优选为导热系数高的金属，可以为单一的金属材料或者是复合金属材料，可选的，所述金属材料为铜、铝、钛、银、金中的一种或者其中至少两种以上的组合。
36.可以理解，本技术提出的导热板10在结构与工艺上是对应的，即导热板 10的结构决定了导热板10的制作工艺，如先根据热源的位置获取高度以及形状参数，模切对应的石墨材质的基质层101，存在多个热源时，还可设置热源间的连接部分，之后对基质层101包覆金属镀层102，基质层101抵设热源所在面对应的金属镀层102提供主要的垂直方向上的导热作用。
37.值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，例如附图中示意的金属镀层为单层，但形式上为由不同金属分别制成的多层仍属于本技术的保护范围，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
38.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。