專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種石墨散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及散熱裝置，尤其是利用導(dǎo)熱材料與石墨片組構(gòu)成的石墨散熱裝置。
背景技術(shù)：
：電子元件在使用過(guò)程中，由于元件內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，散發(fā)不出去，容易造成系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)極端的溫度，對(duì)器件本身造成損害，因此電子元件一般只在一定的閾溫度范圍內(nèi)有效工作，這些電子元件工作過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)熱不僅損害它們自身的性能，而且降低了整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性。典型的散熱器由銅或鋁等金屬組成，因?yàn)榻饘偃玢~容易吸收熱并在整個(gè)結(jié)構(gòu)附近傳遞熱量，從而達(dá)到散熱的效果。銅散熱結(jié)構(gòu)經(jīng)常形成有翅片或其它結(jié)構(gòu)以提高散熱器的表面積，空氣被強(qiáng)制穿過(guò)或通過(guò)翅片(如風(fēng)扇)來(lái)實(shí)現(xiàn)從電子元件通過(guò)銅散熱器然后到空氣中的散熱。但在應(yīng)用中，一般需要幾個(gè)散熱器排列在電路板或其它類(lèi)此組件上以從板上的各種元件散熱。金屬散熱器的凈重會(huì)增加板破裂的機(jī)會(huì)，也增加了電子元件自身的重量。對(duì)于便攜式電子器件，及順應(yīng)目前電子器件小型化和輕量化的趨勢(shì)，該問(wèn)題尤為嚴(yán)重。近幾年石墨片開(kāi)始被用作散熱材料作為散熱器的組成部分應(yīng)用到電子產(chǎn)業(yè)及其它領(lǐng)域中。石墨是一種很好的散熱材料，其導(dǎo)熱系數(shù)高，可達(dá)1001000W/m*k。在相同面積下，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)比銅、鋁高35倍，而重量卻是銅的1/8，是鋁的1/2，尤其符合電子行業(yè)的發(fā)展方向——輕薄短小高功能產(chǎn)品的散熱要求。此外，國(guó)內(nèi)石墨資源豐富，開(kāi)采工藝簡(jiǎn)單，耗費(fèi)較少，在同等體積下，以石墨為原料來(lái)制作散熱材料，具有重量最小、原料價(jià)格便宜，導(dǎo)熱性能好的優(yōu)點(diǎn)。下表列出了石墨原料與銅鋁性能、價(jià)格對(duì)比充分顯示了這一特點(diǎn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多石墨散熱裝置的結(jié)構(gòu)形式，如翅片散熱裝置、熱管散熱裝置等。其中熱管散熱裝置因其優(yōu)異的散熱性能而廣受關(guān)注，現(xiàn)有的熱管散熱裝置主要將熱管焊接到散熱鰭片，由于熱管內(nèi)部設(shè)有毛細(xì)組織，通過(guò)毛細(xì)組織作用運(yùn)輸工作流體，可將電子元件尤其是中央處理器產(chǎn)生的熱量高效迅速地傳送到散熱鰭片，并散發(fā)到周?chē)拇髿庵校瑥亩闺娮釉軌蛘Ｊ褂?。為了保證電子元件產(chǎn)生的熱量有效地傳導(dǎo)到散熱裝置，必須使散熱裝置緊密接觸電子元件。與現(xiàn)有散熱裝置設(shè)計(jì)相比，如何提供更簡(jiǎn)單，適用面更廣的散熱裝置一直是散熱裝置目標(biāo)和要求。目前所用的散熱鰭片主要是銅、鋁等金屬為主，熱管通過(guò)焊接與金屬散熱鰭片緊密相連，如專(zhuān)利采用針孔注射焊接以獲得熱管散熱裝置。由于石墨為非金屬，不能使用焊接技術(shù)，因此，以石墨片為導(dǎo)熱材料的熱管散熱裝置，如何使熱管更方便、更牢靠接觸石墨鰭片，同時(shí)如何使熱管與緊貼熱源的金屬基座牢固連接，成為目前需要解決的主要問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是，提供一種以石墨片為散熱材料的散熱裝置，同時(shí)解決石墨片如何固定和如何高效傳導(dǎo)熱量并利用熱管提高散熱效率。本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服石墨片材料無(wú)法通過(guò)焊接方式與熱管或與金屬基座固定連接的難題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的總體技術(shù)方案是，在石墨片與導(dǎo)熱管之間或在石墨片與金屬基座之間，增加金屬連接件。即，所述金屬連接件既與石墨片固定連接，又與金屬基座固定連接或通過(guò)導(dǎo)熱管與金屬基座固定連接。該金屬連接件既起到連接固定作用，同時(shí)起到傳遞熱量作用。金屬連接件可以根據(jù)實(shí)際需要，制作成各種形狀。在上述總體技術(shù)方案中，所述石墨片是一種硬質(zhì)石墨片，可以是超高導(dǎo)鈦碳復(fù)合材料或其它具有一定硬度的石墨片材，厚度為0.11.5mm，以0.1lmm最佳，所述石墨片中石墨含量在80%以上，仍保持石墨本身的各向異性的優(yōu)點(diǎn)，在縱向能斷熱起隔熱的作用，橫向具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)能傳遞熱量起散熱的作用。所述金屬連接件采用銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬材料制成。在上述總體技術(shù)方案構(gòu)思前提下，本發(fā)明給出了以下幾種石墨散熱裝置的具體結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明給出的第一種石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)是，所述金屬連接件為片狀，該片狀金屬連接件選取銅片或鋁片高導(dǎo)熱金屬片，且彎折成凹槽狀包邊，凹槽包邊較短的一端邊緣設(shè)置有若干個(gè)穿剌榫，石墨片插入到該片狀金屬連接件包邊凹槽內(nèi)，石墨片被穿剌榫剌入，并與該片狀金屬連接件固定為一體，該片狀金屬連接件與金屬基座以焊接方式固定連接。所述片狀金屬連接件凹槽包邊較短的一端邊緣設(shè)置有若干個(gè)穿剌榫，所述片狀金屬連接件選取銅片或鋁片高導(dǎo)熱金屬片。本發(fā)明給出的第二種石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)是，所述金屬連接件分為兩部分，一部分呈鉚釘狀，該鉚釘狀金屬連接件的一端設(shè)置有阻擋帽，另一端設(shè)置有穿剌榫，另一部分為金屬片，金屬片穿過(guò)鉚釘，鉚釘穿剌榫將石墨片固定于鉚釘端頭，金屬片位于鉚釘帽與石墨片之間，構(gòu)成一個(gè)散熱單元，若干個(gè)這樣散熱單元平行排列，各散熱單元的金屬片下端與金屬基座以焊接方式固定連接。該裝置可通過(guò)金屬片將熱量迅速傳遞到石墨片組，再沿石墨片橫向(a軸)迅速傳遞到通風(fēng)口處空氣中，最后經(jīng)風(fēng)扇將熱量散掉，從而達(dá)到散熱的效果。本發(fā)明給出的第三種石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)是，該裝置組成中包括有導(dǎo)熱管，所述金屬連接件為柱狀，該柱狀金屬連接件中心有通孔，金屬柱上設(shè)置有若干卡榫，利用這些卡榫將每片石墨片間隔一定距離排列并固定，構(gòu)成石墨片組，導(dǎo)熱管穿過(guò)柱狀金屬連接件中心通孔，導(dǎo)熱管一端與金屬基座以焊接方式固定連接。該裝置可通過(guò)導(dǎo)熱管將熱量迅速傳遞給金屬柱，然后由金屬柱將熱量傳遞給石墨片組，再沿石墨片橫向(a軸)迅速傳遞到通風(fēng)口處空氣中，最后經(jīng)風(fēng)扇將熱量散掉，從而達(dá)到散熱的效果。在上述第三種石墨散熱裝置中，所述的石墨片組，其構(gòu)成是由將剪裁成相應(yīng)大小的石墨片，并在中間根據(jù)金屬管的底面積穿一個(gè)孔，兩側(cè)根據(jù)熱管的底面積進(jìn)行穿孔，具體數(shù)量根據(jù)熱管的形狀及需要確定；然后利用金屬柱上的卡榫或剌榫，將每片石墨片間隔一定距離排列并固定，得到石墨片組。在上述第三種石墨散熱裝置中，所述的金屬柱，其側(cè)面上根據(jù)具體需要制作四條垂直的卡線(xiàn)，該卡線(xiàn)要帶有許多穿剌榫，這些剌榫對(duì)石墨片層起固定作用；將石墨片裁成金屬柱兩卡線(xiàn)內(nèi)側(cè)面大小。金屬柱的材料可采用銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬柱。在上述第三種石墨散熱裝置中，所述的石墨片組為層狀結(jié)構(gòu)，每片石墨片的中心點(diǎn)在一條直線(xiàn)上，且該直線(xiàn)垂直于石墨片，石墨片間保持115mm的間距，且相互平行，可以重疊排列或交叉重疊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)增設(shè)一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的金屬連接件，即將石墨片與金屬基座牢固連接，同時(shí)金屬連接件起到傳導(dǎo)熱量的作用；熱源環(huán)境是多種多樣的，散熱裝置要適合熱源環(huán)境要求，散熱裝置自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜工作，既要考慮散熱裝置與熱源之間尺寸裝配方面因素，同時(shí)也要考慮散熱裝置散熱效果方面因素；該發(fā)明相比較傳統(tǒng)的通過(guò)導(dǎo)熱膠使石墨片和金屬基座結(jié)合的方式，具有導(dǎo)熱性能好的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明僅通過(guò)改變石墨散熱裝置金屬連接件的形狀，就可以比較方便的變化石墨散熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使石墨散熱裝置能適應(yīng)各種熱源環(huán)境。本發(fā)明石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便易，具有良好的散熱效果，可廣泛應(yīng)用于電子器件的散熱系統(tǒng)。圖1是本發(fā)明石墨散熱裝置狀，且彎折成凹槽狀包邊)。圖2是本發(fā)明石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明石墨散熱裝置構(gòu)剖視示意圖。圖4是本發(fā)明石墨散熱裝置體結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明石墨散熱裝置圖6是本發(fā)明石墨散熱裝置石墨散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明石墨散熱裝置構(gòu)剖視示意圖。圖8是本發(fā)明石墨散熱裝置體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明石墨散熱裝置圖10是本發(fā)明石墨散熱裝置(圖11是本發(fā)明石墨散熱裝置(成石墨散熱裝置的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。一)的金屬連接件結(jié)構(gòu)示意圖，(金屬連接件為片一)的金屬連接件與石墨片結(jié)構(gòu)成石墨散熱翅片的一)的石墨散熱翅片與金屬基座組成散熱裝置的結(jié)一)的石墨散熱翅片與金屬基座組成散熱裝置的立二)的鉚釘狀金屬連接件與石墨片結(jié)構(gòu)示意圖。二)的鉚釘狀金屬連接件與金屬片和石墨片結(jié)構(gòu)成二)的石墨散熱翅片與金屬基座組成散熱裝置的結(jié)二)的石墨散熱翅片與金屬基座組成散熱裝置的立三)的柱狀金屬連接件結(jié)構(gòu)示意圖。三)的導(dǎo)熱管結(jié)構(gòu)示意圖。三)的柱狀金屬連接件與石墨片和導(dǎo)熱管共同組圖12是本發(fā)明石墨散熱裝置(三)的柱狀金屬連接件與石墨片和導(dǎo)熱管共同組成石墨散熱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中，1是片狀金屬連接件，2是穿剌榫，3是石墨片，4是金屬基座，5是鉚釘狀金屬連接件，6是穿剌榫，7是石墨片，8是金屬片，9是金屬基座，10是柱狀金屬連接件，11是穿剌榫，12是導(dǎo)熱管，13是導(dǎo)熱管與石墨片連接處，14是石墨片。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例石墨散熱裝置中采用的是硬質(zhì)石墨片材，是根據(jù)中國(guó)專(zhuān)利CN200610070469.8公開(kāi)的納米級(jí)超高導(dǎo)鈦碳復(fù)合材料碾壓而成的。該方法具體操作是將定量酸化膨脹石墨、鱗片石墨納米粉、中間相納米碳粉和鈦金屬鈉米粉放入高溫反應(yīng)爐中混合2-5小時(shí)，得到濃稠狀混合液在高溫下高壓下經(jīng)模壓成型，成型后材料再分別碳化、石墨化數(shù)小時(shí)制成。其中中間生產(chǎn)過(guò)程稠狀混合液碾壓成片狀而制得的納米級(jí)超高導(dǎo)鈦碳復(fù)合材料即為本發(fā)明實(shí)施例中所采用硬質(zhì)石墨片。實(shí)施例一本實(shí)施例石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)如附圖1、附圖2、附圖3、附圖4所示。在附圖1、附圖2中，與石墨片相連接的片狀金屬連接件1采用高導(dǎo)熱金屬，可優(yōu)選銅片或鋁片，片狀金屬連接件1凹槽包邊較短的一端邊緣有若干個(gè)向內(nèi)側(cè)制作得到的穿剌榫2。利用金屬包邊機(jī)對(duì)金屬片進(jìn)行彎折及包邊加工，使金屬片沿石墨片一邊進(jìn)行彎折成U型開(kāi)口凹槽，其中開(kāi)口處寬度略寬于密封處寬度，以保證石墨片順利插入。石墨片3插入到該金屬片彎折成凹槽狀包邊凹槽內(nèi)，再經(jīng)壓合，使穿剌榫2插入石墨片中，金屬片與石墨片固定為一體，形成石墨散熱翅片。本實(shí)施例金屬基座4頂面設(shè)有二十二個(gè)長(zhǎng)方形凹槽，該金屬基座上四角可用螺絲或鉚釘將其固定在預(yù)冷卻的電子設(shè)備上，二十二個(gè)石墨散熱翅片平行排列并焊接到金屬基座4凹槽中。為了更進(jìn)一步提高散熱效果，本實(shí)施例還可以在諸散熱翅片上端加裝用以固定風(fēng)扇的金屬上蓋和風(fēng)冷散熱器必備的風(fēng)扇、扣具，從而組成一個(gè)完整的散熱裝置。石墨片材料通過(guò)導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬片與金屬底座連接，提高了導(dǎo)熱速率，而金屬上蓋與風(fēng)扇作用則進(jìn)一步加快了傳導(dǎo)到石墨翅片上的熱量從石墨翅片向周?chē)臻g散發(fā)，從而提高石墨散熱裝置整體散熱效果。本實(shí)施例產(chǎn)品通過(guò)鋁、銅金屬片連接件及金屬基座將熱量快速傳遞到石墨片上，沿石墨片a軸(橫向)迅速將熱量散發(fā)到空氣中，再經(jīng)風(fēng)扇將熱氣流從熱源附近帶走，從而達(dá)到散熱的效果，且采用金屬包邊石墨片作為散熱翅片，能采用焊接工藝，保證了石墨片與金屬基座的緊密連接，此外石墨密度小，成本低，從而降低了散熱器的重量和成本。實(shí)施例二本實(shí)施例石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)如附圖5、附圖6、附圖7、附圖8所示。在附圖5和附圖6中，金屬連接件呈鉚釘狀，鉚釘狀金屬連接件5采用銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬，該鉚釘金屬連接件的端頭制作有穿剌榫6，穿剌榫6剌入石墨片7中，使鉚釘狀金屬連接件5與石墨片固定，金屬片8則位于鉚釘帽與石墨片之間，石墨片上沖有數(shù)量與金屬6片數(shù)目相同的安裝孔，所述金屬片的一端伸入該安裝孔。形成帶有金屬片的石墨翅片。用這種方法，將一層層石墨片固定組成石墨翅片組。再將金屬片的一端固定在直接接觸熱源金屬基座9的凹槽內(nèi)，這樣，金屬片8將金屬基座9上的熱量迅速傳遞到石墨翅片組，再沿石墨片a軸(橫向)迅速傳遞到通風(fēng)口處空氣中，最后經(jīng)風(fēng)扇將熱量散掉，從而達(dá)到散熱的效果。實(shí)施例三本實(shí)施例石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)如附圖9、附圖10、附圖11、附圖12所示。在附圖IO和附圖11中，柱狀金屬連接件10采用銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬材料，柱狀金屬連接件10的側(cè)面上制作四條垂直的卡線(xiàn)，該卡線(xiàn)帶有許多卡榫或穿剌榫ll，這些卡榫或穿剌榫ll對(duì)石墨片層起固定作用；將石墨片14剪裁成相應(yīng)大小，并在石墨片中間部位開(kāi)孔，該孔孔徑與柱狀金屬連接件10底面積大小相適應(yīng)，即與金屬柱卡線(xiàn)內(nèi)側(cè)面大小相同，石墨片14兩側(cè)根據(jù)熱管的底面積大小進(jìn)行開(kāi)孔，石墨片具體數(shù)量根據(jù)熱管的形狀及需要確定。石墨片14通過(guò)柱狀金屬連接件上的卡榫或穿剌榫11將每片石墨片14間隔一定距離排列并固定，形成層狀結(jié)構(gòu)石墨片組，每片石墨片的中心點(diǎn)在一條直線(xiàn)上，且該直線(xiàn)垂直于石墨片，石墨片間保持115mm的間距，且相互平行，可以重疊排列或交叉重疊。導(dǎo)熱管12貫穿石墨片組與接觸熱源的金屬基座固定連接。在本實(shí)施例中，金屬基座上的熱量通過(guò)熱管傳遞到石墨片上，石墨片在a軸上具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，能快速將熱量沿a軸(橫向)傳遞散發(fā)到周?chē)諝庵?，從而?shí)現(xiàn)散熱的目的。權(quán)利要求一種石墨散熱裝置，該裝置組成包括有石墨片、金屬基座和導(dǎo)熱管，其特征在于該裝置組成中還包括有金屬連接件，所述金屬連接件既與石墨片固定連接，又與金屬基座固定連接或通過(guò)導(dǎo)熱管與金屬基座固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨散熱裝置，其特征在于，所述石墨片是硬質(zhì)石墨片，可以是超高導(dǎo)熱鈦碳復(fù)合材料或其它具有一定硬度的石墨片材，厚度為0.11.5mm，以0.1lmm最佳，所述石墨片中石墨含量在80%以上。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種石墨散熱裝置，其特征在于所述金屬連接件采用銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種石墨散熱裝置，其特征在于所述金屬連接件為片狀，該片狀金屬連接件選取銅片或鋁片高導(dǎo)熱金屬片，且彎折成凹槽狀包邊，凹槽包邊較短的一端邊緣設(shè)置有若干個(gè)穿剌榫，石墨片插入到該片狀金屬連接件包邊凹槽內(nèi)，石墨片被穿剌榫剌入，并與該片狀金屬連接件固定為一體，該片狀金屬連接件與金屬基座以焊接方式固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨散熱裝置，其特征在于所述金屬連接件分為兩部分，一部分呈鉚釘狀，該鉚釘狀金屬連接件的一端設(shè)置有帽，另一端設(shè)置有穿剌榫，另一部分導(dǎo)熱材料為金屬片，金屬片穿過(guò)鉚釘，鉚釘穿剌榫將石墨片固定于鉚釘端頭，金屬片位于鉚釘帽與石墨片之間，構(gòu)成一個(gè)散熱單元，若干個(gè)這樣散熱單元平行排列，各散熱單元的金屬片下端與金屬基座以焊接方式固定連接。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種石墨散熱裝置，其特征在于所述金屬連接件為柱狀，該柱狀金屬連接件中心有通孔，金屬柱上設(shè)置有若干卡榫，利用這些卡榫將每片石墨片以相等間隔排列并固定，構(gòu)成石墨片組，導(dǎo)熱管穿過(guò)柱狀金屬連接件中心通孔，導(dǎo)熱管一端與金屬基座以焊接方式固定連接。全文摘要本發(fā)明涉及一種石墨散熱裝置，該裝置由石墨片、金屬基座、導(dǎo)熱管、金屬上蓋和風(fēng)扇構(gòu)成，其特點(diǎn)是，在該裝置中還設(shè)置了金屬連接件，金屬連接件既與石墨片固定連接，又與金屬基座固定連接或通過(guò)導(dǎo)熱管與金屬基座固定連接。本發(fā)明增設(shè)的導(dǎo)熱性能良好金屬連接件，即將石墨片與熱管或石墨片與金屬基座牢固連接，同時(shí)金屬連接件起到傳導(dǎo)熱量的作用。本發(fā)明僅需改變石墨散熱裝置金屬連接件的形狀設(shè)計(jì)，就可以比較方便的變化石墨散熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使石墨散熱裝置能適應(yīng)各種熱源環(huán)境。本發(fā)明石墨散熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便易，具有良好的散熱效果，可廣泛應(yīng)用于電子器件的散熱系統(tǒng)。文檔編號(hào)H01L23/373GK101711104SQ20091002793公開(kāi)日2010年5月19日申請(qǐng)日期2009年5月12日優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日發(fā)明者耿世達(dá)申請(qǐng)人:大連麗昌新材料有限公司