專利名稱：碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
無論是室內(nèi)LED燈、汽車大燈、探照燈、LED電視、投影機、筆記型電腦、顯示卡、記 意卡、熱交換器、冷氣、引擎等各種光、機、電、磁、電化學等產(chǎn)品，均因體積愈作愈小，且零組 件的復雜度也愈來愈大，其中諸如電腦中央處理器、芯片、發(fā)光二極管(LED)等高功率電 子元件朝向更輕薄短小及多功能發(fā)展，其在運行時單位面積所產(chǎn)生的熱量也愈來愈多，這 些熱源如果無法迅速將其移除，則將直接導致溫度過高的問題，嚴重影響產(chǎn)品的正常使用， 所以散熱問題為業(yè)者所努力克服的目標。次按，最典型的散熱裝置，如圖IA所示，使發(fā)熱元件熱源H與具有較大散熱底座12 的散熱器10以增加總體散熱面積，通過熱傳導達到散熱目的。其散熱方式通常為空氣自然 對流冷卻，或是以風扇14行空氣強制對流冷卻。但此種散熱器10，其由熱源H沿散熱底座 12橫向傳遞至邊緣的熱阻稱之為分散熱阻(spreading resistance)，散熱器10總熱阻愈 小，其散熱性愈佳，底座12溫度及熱源H表面溫度也愈低。因此，當發(fā)熱元件散熱需求增加， 必須采用較大底座12的散熱器10以增加散熱時，為彌補散熱器10分散熱阻增加散熱的缺 點，必須設法降低散熱器10的平均熱阻，其方式有提高冷卻空氣的流速或增加更多的散熱 鰭片13，或是降低冷卻空氣的溫度以提高冷卻動力，而加大散熱底座12高度或改用較高熱 傳導材質(zhì)，亦可減小分散熱阻，然這些彌補方式將增加噪音、重量、成本及系統(tǒng)復雜度，且效 果有限，因此并非有效益的方法。因此，為適應較高熱通量(heat flux)的移除，現(xiàn)有一種方式如圖IB所示，在熱源 H與散熱器10之間加裝一具有良好熱傳導性的均熱板(heat spreader)，該散熱器10通常 是較發(fā)熱元件熱源H的面積大，因此均熱板11的作用是將發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量在傳導至散 熱器10之前先均勻分布，以充分發(fā)揮散熱器10功能。而該均熱板11是使用銅、鋁等較高 熱傳導系數(shù)的金屬材，但該等金屬材料受限于本身的熱傳性(銅的導熱系數(shù)為401W/mK，鋁 的導熱系數(shù)為237W/mK)，若對高熱通量發(fā)熱元件或是用較大的均熱板面積來實現(xiàn)熱量均勻 分布時，仍會產(chǎn)生明顯的分散熱阻(spreading resistance)，而無法達到預期的均熱分布 效果，因此整體散熱效率仍非理想，尚有改善空間。此外，現(xiàn)有散熱器中另有以填充冷卻液加上攪動器，或是增加風扇的速度來提升 散熱效率，其雖有一定的效果，但其體積會相對增加許多，對于要求輕薄化的產(chǎn)品，并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一 種碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其具有將熱源產(chǎn)生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利用優(yōu)異 的軸向?qū)嵝?，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率，本發(fā)明的優(yōu)勢在于其散熱結(jié)構(gòu)得以較輕薄的形體來實現(xiàn)，使其使用領(lǐng)域更為廣泛，增進產(chǎn)生利用性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一金屬導熱，其材料選自鋁、銅、金、 銀其中任一或其組合式構(gòu)成，且該金屬導熱層的本體上密布設有石墨填充材；一陶瓷均溫 層，由陶瓷材料構(gòu)成，且設在該金屬導熱層底面，用以接觸熱源，以能使熱量由局部迅速且 均勻的沿著陶瓷均溫層橫向散布，使該金屬導熱層的分散熱阻(spreadingresistance)得 以降低；一碳介面散熱層，設置在該金屬導熱層頂面，使三者構(gòu)為一復合散熱結(jié)構(gòu)，其材料 選自石墨、C60納米碳管、類鉆碳其中任一或其組合式構(gòu)成，且該碳介面散熱層形成多孔隙 的高表面積散溫層，以提高散熱表面積。前述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其中復合散熱結(jié)構(gòu)包括設成板型結(jié)構(gòu)，且該板型材 上設有多個凹孔，供該石墨填充材填注。前述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其中復合散熱結(jié)構(gòu)包括設成片型結(jié)構(gòu)，且該片型材 上設有多個密布的凹凸表面，用以供該石墨填充材設在其中一表面，而碳介面散熱層材料 設在該對應的另一表面上。前述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其中復合散熱結(jié)構(gòu)包括設成梳型結(jié)構(gòu)，且該梳型結(jié) 構(gòu)的梳體包括設成直立板狀或圓管輻射狀。前述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其中復合散熱結(jié)構(gòu)包括在金屬導熱層中設有一封閉 的腔室，且該腔室內(nèi)填充有冷卻液并設有一壓電振動片，并以壓電振動片的高頻振波攪動 該封閉腔室內(nèi)部的冷卻液，使其成為一水冷式散熱結(jié)構(gòu)，以適應較高熱通量(heat flux)的 移除。前述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其中復合散熱結(jié)構(gòu)包括在金屬導熱層中設有一第一 磁性元件，且該第一磁性元件周圍設有一導電線圈，構(gòu)成一無軸馬達；而復合散熱結(jié)構(gòu)的表 面，相對于該第一磁性元件位置，設有一散熱風扇，該散熱風扇底面設有一第二磁性元件， 且該第二磁性元件隔著金屬層的材料與該第一磁性元件形成吸磁連動，即當導電線圈通電 后，利用磁力帶動該第一磁性元件轉(zhuǎn)動，進而帶動位于金屬層上面的第二磁性元件連動，據(jù) 以驅(qū)動散熱風扇運轉(zhuǎn)，形成一種風扇式散熱結(jié)構(gòu)，且該無軸馬達的周邊，包括設有一個以上 的腔室，用以填充冷卻液及設置壓電振動片，據(jù)以形成風扇式散熱結(jié)構(gòu)及水冷式散熱結(jié)構(gòu) 復合為一體的構(gòu)造。借此，本發(fā)明的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，秉持均、導、散、傳、風等原則，在有限空間 內(nèi)，以復合結(jié)構(gòu)層及輔助元件，解決現(xiàn)有分散熱阻的問題，使得輕薄化的散熱結(jié)構(gòu)也能有很 好的散熱效率。本發(fā)明的有益效果是，其具有將熱源產(chǎn)生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利 用優(yōu)異的軸向?qū)嵝?，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率，本發(fā)明的優(yōu)勢在于其散熱結(jié) 構(gòu)得以較輕薄的形體來實現(xiàn)，使其使用領(lǐng)域更為廣泛，增進產(chǎn)生利用性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1A、圖IB是現(xiàn)有散熱器的示意圖。圖2是本發(fā)明一種較佳實施例的立體示意圖。
圖3是本發(fā)明另一種較佳實施例的剖視圖。圖4是圖2所示的剖視圖。圖5是本發(fā)明碳介面層的放大示意圖。圖6是本發(fā)明梳型結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是圖6所示的梳體放大剖視圖。圖8是一種直立板狀型結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是一種圓管輻射狀結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明附加冷卻液及壓電振動片的示意圖。圖11是本發(fā)明進一步附加散熱風扇的示意圖。圖中標號說明20金屬導熱層21石墨填充材22 凹孔23凹凸表面30陶瓷均溫40碳介面散熱層41高表面積散溫層50復合散熱結(jié)構(gòu)60梳型結(jié)構(gòu)61 梳體60a直立板狀60b圓管輻射狀70水冷式散熱結(jié)構(gòu)71 腔室72壓電振動片73冷卻液80風扇式散熱結(jié)構(gòu)81散熱風扇82第二磁性元件83第一磁性元件84導電線圈85無軸馬達H 熱源
具體實施例方式首先，請參閱圖2及圖4、圖5所示，本發(fā)明一種較佳實施例的碳介面散熱結(jié)構(gòu)50， 其包括一金屬導熱層20，其材料造自鋁、銅、金、銀其中任一或其組合式構(gòu)成，且其本體上 設有多個凹孔22可供密布的石墨填充材21填注。由于，石墨本身具有快速導熱及均熱效果，但受限于機械強度，因此本發(fā)明乃將其填充在金屬中使其復合成型，達到相互加乘的導 熱效能。一陶瓷均溫層30，由陶瓷材料構(gòu)成，且設在該金屬層底面，用以接觸熱源H，以能 使熱量由局部迅速且均勻的沿著陶瓷均溫層30橫向散布，使該金屬導熱層的分散熱阻得 以降低；一碳介面散熱層40，設置在該金屬導熱層20頂面，使三者構(gòu)為一復合散熱結(jié)構(gòu) 50，其材料選自石墨、C60納米碳管、類鉆碳其中任一或其組合式構(gòu)成，且該碳介面散熱層 40形成多孔隙的高表面積散溫層41，以提高散熱表面積。本實施例中，該復合散熱結(jié)構(gòu)50是設成板型結(jié)構(gòu)，但不限定于此，即其可設成圖3 所示的片型結(jié)構(gòu)，該片型材上設有多個密布的凹凸表面23，用以供石墨填充材21設在其中 一表面，而碳介面散熱層40材料是設在對應的另一表面上。此外亦可如圖6至圖7所示，設 成多個密布的微細梳型結(jié)構(gòu)60 ；此種梳型結(jié)構(gòu)60的外表面為多孔隙的高表面積散溫層41， 其成型于微細梳體61的表面，形成立體空間的散熱結(jié)構(gòu)，不僅使得整體的散熱總面積大幅 提升，且各梳體61之間的空隙更可提供空氣自然對流冷卻，或是以風扇強制對流冷卻。依據(jù)前述特征，該梳型結(jié)構(gòu)60的梳體61包括設成圖8所示的直立板狀60a，但不 限定于此，其亦可如圖9所示，設成圓管輻射狀60b。承上，本發(fā)明的復合散熱結(jié)構(gòu)50更可包括如圖10所示，其金屬導熱層20中設有 一封閉的腔室71，且該腔室71填充有冷卻液73，并設有一壓電振動片72，并以該壓電振動 片72的高頻振波攪動該封閉腔室71內(nèi)部的冷卻液73，使其成為一水冷式散熱結(jié)構(gòu)70，以 適應較熱通量的移除。本發(fā)明利用該腔室71內(nèi)的冷卻液73受到熱及攪動雙重作用下，達 到更快速、更高溫度的散熱效果。進一步，如圖11所示，該復合散熱結(jié)構(gòu)50更包括在金屬導熱層20中設有一第一 磁性元件83，且該第一磁性元件83周圍設有一導電線圈84，構(gòu)成一無軸馬達85，而復合散 熱結(jié)構(gòu)50的表面，相對于該第一磁性元件83位置，設有一散熱風扇81，該散熱風扇底面設 有一第二磁性元件82，且該第二磁性元件82是隔著金屬導熱層20的材料與該第一磁性元 件83形成吸磁連動，即當導電線圈84通電后，利用磁力帶動該第一磁性元件83轉(zhuǎn)動，進而 帶動位于金屬導熱層20上面的第二磁性元件82連運，據(jù)以驅(qū)動散熱風扇81運轉(zhuǎn)，形成一 種風扇式散熱結(jié)構(gòu)80，達到勿須連接軸的及無任何縫隙風扇設計，以能符合IP防水認證的 規(guī)格。當然，該無軸馬達85的周邊，可設有一個以上的腔室71，用以填充冷卻液73及設置 壓電振動片72，據(jù)以形成風扇式散熱結(jié)構(gòu)80及水冷式散熱結(jié)構(gòu)70復合為一體的構(gòu)造。是以，本發(fā)明的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，秉持均、導、散、傳、風等原則，在有限空間 內(nèi)，以復合結(jié)構(gòu)層及輔助元件，解決現(xiàn)有分散熱阻的問題，使得輕薄化的散熱結(jié)構(gòu)也能有很 好的散熱效率。因此，其應用范圍得以廣泛提升，諸如LED等照明裝置、光電裝置及熱、磁、 電化學等裝置，皆可利用本發(fā)明的碳介面散熱結(jié)構(gòu)來達到有效散熱的目的，進而提升產(chǎn)品 的可靠度及使用壽命。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡 是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于 本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實用性，符合有關(guān) 發(fā)明專利要件的規(guī)定，故依法提起申請。
權(quán)利要求
1.一種碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一金屬導熱，其材料選自鋁、銅、金、銀其中任一或其組合式構(gòu)成，且該金屬導熱層的本 體上密布設有石墨填充材；一陶瓷均溫層，由陶瓷材料構(gòu)成，且設在該金屬導熱層底面，用以接觸熱源，以能使熱 量由局部迅速且均勻的沿著陶瓷均溫層橫向散布，使該金屬導熱層的分散熱阻得以降低；一碳介面散熱層，設置在該金屬導熱層頂面，使三者構(gòu)為一復合散熱結(jié)構(gòu)，其材料選自 石墨、C60納米碳管、類鉆碳其中任一或其組合式構(gòu)成，且該碳介面散熱層形成多孔隙的高 表面積散溫層，以提高散熱表面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復合散熱結(jié)構(gòu)包括 設成板型結(jié)構(gòu)，且該板型材上設有多個凹孔，供該石墨填充材填注。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復合散熱結(jié)構(gòu)包括 設成片型結(jié)構(gòu)，且該片型材上設有多個密布的凹凸表面，用以供該石墨填充材設在其中一 表面，而碳介面散熱層材料設在該對應的另一表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復合散熱結(jié)構(gòu)包括 設成梳型結(jié)構(gòu)，且該梳型結(jié)構(gòu)的梳體包括設成直立板狀或圓管輻射狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復合散熱結(jié)構(gòu)包括 在金屬導熱層中設有一封閉的腔室，且該腔室內(nèi)填充有冷卻液并設有一壓電振動片，并以 壓電振動片的高頻振波攪動該封閉腔室內(nèi)部的冷卻液，使其成為一水冷式散熱結(jié)構(gòu)，以適 應較高熱通量的移除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復合散熱結(jié)構(gòu)包括 在金屬導熱層中設有一第一磁性元件，且該第一磁性元件周圍設有一導電線圈，構(gòu)成一無 軸馬達；而復合散熱結(jié)構(gòu)的表面，相對于該第一磁性元件位置，設有一散熱風扇，該散熱風 扇底面設有一第二磁性元件，且該第二磁性元件隔著金屬層的材料與該第一磁性元件形成 吸磁連動，即當導電線圈通電后，利用磁力帶動該第一磁性元件轉(zhuǎn)動，進而帶動位于金屬層 上面的第二磁性元件連動，據(jù)以驅(qū)動散熱風扇運轉(zhuǎn)，形成一種風扇式散熱結(jié)構(gòu)，且該無軸馬 達的周邊，包括設有一個以上的腔室，用以填充冷卻液及設置壓電振動片，據(jù)以形成風扇式 散熱結(jié)構(gòu)及水冷式散熱結(jié)構(gòu)復合為一體的構(gòu)造。
全文摘要
一種碳介面復合散熱結(jié)構(gòu)，包括一金屬導熱，其材料選自鋁、銅、金、銀其中任一或其組合式構(gòu)成，且該金屬導熱層的本體上密布設有石墨填充材；一陶瓷均溫層，由陶瓷材料構(gòu)成，且設在該金屬導熱層底面，用以接觸熱源，以能使熱量由局部迅速且均勻的沿著陶瓷均溫層橫向散布，使該金屬導熱層的分散熱阻得以降低；一碳介面散熱層，設置在該金屬導熱層頂面，使三者構(gòu)為一復合散熱結(jié)構(gòu)，其材料選自石墨、C60納米碳管、類鉆碳其中任一或其組合式構(gòu)成，且該碳介面散熱層形成多孔隙的高表面積散溫層，以提高散熱表面積。本發(fā)明具有將熱源產(chǎn)生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利用優(yōu)異的軸向?qū)嵝?，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率。
文檔編號H01L23/367GK102122647SQ201010000188
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者黎煥斌 申請人:精碳科技股份有限公司