專利名稱：一種石墨散熱器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種散熱器，尤其涉及一種應(yīng)用于印刷電路板晶片散熱的石墨散熱器裝置。
背景技術(shù)：
目前，印刷電路板上任何器件在工作時(shí)都有一定的損耗，大部分的損耗變成熱量， 小功率器件損耗小，無需散熱裝置；而大功率器件損耗大，若不采取散熱措施，則晶片的溫度可達(dá)到或超過允許的結(jié)溫，器件將受到損壞，因此必須加散熱裝置，最常用的就是將功率器件安裝在散熱器上，利用散熱器將熱量散到周圍空間，必要時(shí)再加上散熱風(fēng)扇，以一定的風(fēng)速加強(qiáng)冷卻散熱。散熱器首先需要快速傳遞熱量，根據(jù)熱傳導(dǎo)的基本公式“Q = KXAX Δ T/AL”(其中Q代表熱量，也就是熱傳導(dǎo)所產(chǎn)生或傳導(dǎo)的熱量，K為材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，A代表傳熱的面積或是兩物體的接觸面積，△ T代表兩端的溫度差，AL則是兩端的距離)，根據(jù)公式可知，要提升傳熱的量Q，則需要提升與之成正比的K、Α、Δ Τ,或是減少 Δ L的數(shù)值；對(duì)于散熱器而言，Δ L是恒定的，而A再大也不能大過CPU頂蓋的面積，能夠改變的只有K。金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)是恒定的，純銅的導(dǎo)熱系數(shù)約390-402W/m-k，銀和鋁分別在420W/m-k和220W/m-k左右，因此從傳熱速度來看，銅相比鋁提高了至少70%，當(dāng)然是一個(gè)更好的選擇；比熱容的單位是焦每千克攝氏度，也就是說，比熱容應(yīng)該和材料的質(zhì)量而不是體積相關(guān)，而似乎同樣體積的銅會(huì)比同樣體積的鋁重很多，因?yàn)殂~的密度是8. 9g/cm3，而鋁是2. 7g/cm3。根據(jù)公式可知，IOOOcm3的銅，比熱容為3. 47 ；而同樣體積的鋁，比熱容只有 2. 43，相當(dāng)于銅的70%。因此可得出結(jié)論，銅能夠快速吸收熱量并存儲(chǔ)大量熱能，是制造散熱片的最佳材質(zhì)。在選擇散熱片時(shí)，應(yīng)該選擇銅以達(dá)到最佳的散熱效果，不過銅價(jià)值偏高并且較重。綜上分析，目前銅鋁結(jié)合是一個(gè)散熱器解決方案，而市場(chǎng)中流行的銅鋁結(jié)合工藝 (用銅來做散熱器底部的吸熱端，用鋁來做散熱端)主要有“嵌銅”、“壓固”、“插齒”、“鍛造”等，幾種工藝都是通過在鋁質(zhì)散熱器底部加入銅質(zhì)吸熱片或者銅芯來改散吸熱能力， 其中的“嵌銅”主要是將鋁散熱器加熱后塞入銅柱，等待鋁冷卻后將銅柱緊緊抱住，這種工藝成本較低，實(shí)際效果也不錯(cuò)；其中的“壓固”則是通過螺絲將銅塊與鋁質(zhì)散熱器結(jié)合，成本低，但結(jié)合介面熱阻難以控制；其中的“插齒”是通過在銅底上插上數(shù)量眾多的鋁質(zhì)鰭片來增加散熱面積；其中的“鍛造”相對(duì)高端，主要是將鋁質(zhì)散熱器加壓到降伏點(diǎn)，然后加入銅底與之緊密結(jié)合，效果最好但成本最高。導(dǎo)熱石墨片也稱石墨散熱片，是一種全新的導(dǎo)熱散熱材料，具有獨(dú)特的晶粒取向，沿兩個(gè)方向均勻?qū)?，片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，屏蔽熱源與組件的同時(shí)改進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的性能。石墨散熱片能平滑貼附在任何平面和彎曲的表面，并能依客戶的需求作任何形式的切割，其主要系數(shù)包括低熱阻熱阻比鋁低40%，比銅低20% ；重量輕重量比鋁輕25%，比銅輕75% ；高導(dǎo)熱系數(shù)石墨散熱片 300-1500ff/mK (鋁200W/mK，銅380W/mK)。但由于石墨材料材質(zhì)的自身特性，外形不美觀，難以實(shí)現(xiàn)石墨散熱材料與金屬基材的緊密連接，同時(shí)本身機(jī)械強(qiáng)度差，在散熱片上負(fù)載風(fēng)扇等散熱材料時(shí)可能出現(xiàn)石墨散熱片的脫落的意外，從而影響整個(gè)散熱設(shè)備的效能。因此，綜合質(zhì)量、效果和價(jià)格三個(gè)因素，銅和石墨結(jié)合一個(gè)很好的散熱器解決方案，可根據(jù)此方向?qū)ΜF(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)以上缺陷，本實(shí)用新型提供一種石墨散熱器裝置，使其既能夠有效提升散熱效果，也能顯著降低整個(gè)散熱裝置的制造成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種石墨散熱器裝置，包括一個(gè)銅基座及若干導(dǎo)熱石墨鰭片，所述導(dǎo)熱石墨鰭片嵌插于銅基座表面溝槽內(nèi)，該導(dǎo)熱石墨鰭片表面包覆一層化學(xué)鍍銅層。所述導(dǎo)熱石墨鰭片自該銅基座的上表面向上延伸，所述銅基座由純銅板組成。整個(gè)裝置所采用的鍍覆方式是化學(xué)鍍銅，制備方式主要包括銅基座和復(fù)合石墨鰭片組裝，整個(gè)裝置電鍍銅處理。本實(shí)用新型所述的石墨散熱器裝置的有益效果為通過采用導(dǎo)熱石墨片代替銅材，在散熱器的底部設(shè)置一銅基座，該銅基座與熱源晶片接觸，將運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散開并傳導(dǎo)至石墨散熱鰭片組，通過石墨散熱片表面包覆的銅，創(chuàng)造出最大的有效表面積， 并在這個(gè)銅表面上熱量被外界冷卻媒介轉(zhuǎn)移走；此石墨為性能優(yōu)越且成本低廉的導(dǎo)熱材料，而銅為最佳的散熱材料，兩者結(jié)合可達(dá)最佳散熱效果，具有表面清潔光亮、裝飾性能、物理機(jī)械性能優(yōu)良、低熱阻、重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)高等特點(diǎn)。

下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述石墨散熱器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、化學(xué)鍍銅層；2、導(dǎo)熱石墨鰭片；3、銅基座。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的石墨散熱器裝置，包括一個(gè)銅基座3及若干復(fù)合導(dǎo)熱石墨鰭片2，所述導(dǎo)熱石墨鰭片2間隔排列并嵌插于銅基座3表面并且自該銅基座 3的上表面向上延伸，其中的銅基座3由純銅板組成，其中的導(dǎo)熱石墨鰭片2表面包覆一層化學(xué)鍍銅層1 ；所述導(dǎo)熱石墨鰭片2嵌插于該銅基座3表面的溝槽中。以上本實(shí)用新型實(shí)施例所述的石墨散熱器裝置，石墨散熱裝置的制作裝包括以下步驟①導(dǎo)熱鰭片基體制作，按產(chǎn)品的規(guī)格要求成型并切割成符合要求的石墨散熱材料；
②石墨散熱材料基體表面處理，清除基材表面的灰塵和油污，提高涂料與基材間的附著力；
③在上一個(gè)步驟的散熱材料基體上作敏化及活化處理；④進(jìn)行化學(xué)鍍銅處理；⑤在銅基體上嵌插復(fù)合石墨散熱鰭片組；⑥整個(gè)散熱裝置電鍍銅處理；⑦檢驗(yàn)。以上實(shí)施例是本實(shí)用新型較優(yōu)選具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種石墨散熱器裝置，包括一個(gè)銅基座(3)及若干導(dǎo)熱石墨鰭片O)，其特征在于 所述導(dǎo)熱石墨鰭片(2)嵌插于銅基座(3)表面溝槽內(nèi)，該導(dǎo)熱石墨鰭片(2)表面包覆一層化學(xué)鍍銅層(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨散熱器裝置，其特征在于所述導(dǎo)熱石墨鰭片O)自該銅基座(3)的上表面向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨散熱器裝置，其特征在于所述銅基座(3)由純銅板組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種石墨散熱器裝置，包括一個(gè)銅基座及若干導(dǎo)熱石墨鰭片，所述導(dǎo)熱石墨鰭片嵌插于銅基座表面溝槽內(nèi)，該導(dǎo)熱石墨鰭片表面包覆一層化學(xué)鍍銅層。所述導(dǎo)熱石墨鰭片自該銅基座的上表面向上延伸，所述銅基座由純銅板組成。本實(shí)用新型有益效果為通過采用導(dǎo)熱石墨片代替銅材，在散熱器的底部設(shè)置一銅基座，該銅基座與熱源晶片接觸，將運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散開并傳導(dǎo)至石墨散熱鰭片組，通過石墨散熱片表面包覆的銅，創(chuàng)造出最大的有效表面積，并在這個(gè)銅表面上熱量被外界冷卻媒介轉(zhuǎn)移走；石墨與銅結(jié)合為最佳的散熱材料，可達(dá)最佳散熱效果，具有表面清潔光亮、裝飾性能、物理機(jī)械性能優(yōu)良、低熱阻、重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202134529SQ20112026028
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者吳道新, 李丹, 童海霞, 肖忠良 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)