碳介面復合散熱結構制造技術

一種碳介面復合散熱結構，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，使三者構為一復合散熱結構，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。本發明專利技術具有將熱源產生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利用優異的軸向導熱性，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種碳介面復合散熱結構。
技術介紹
無論是室內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展，其在運行時單位面積所產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，嚴重影響產品的正常使用， 所以散熱問題為業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，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 是較發熱元件熱源H的面積大，因此均熱板11的作用是將發熱元件產生的熱量在傳導至散 熱器10之前先均勻分布，以充分發揮散熱器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(銅的導熱系數為401W/mK，鋁 的導熱系數為237W/mK)，若對高熱通量發熱元件或是用較大的均熱板面積來實現熱量均勻 分布時，仍會產生明顯的分散熱阻(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品，并不適用。
技術實現思路
本專利技術所要解決的主要技術問題在于，克服現有技術存在的上述缺陷，而提供一 種碳介面復合散熱結構，其具有將熱源產生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利用優異 的軸向導熱性，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率，本專利技術的優勢在于其散熱結構得以較輕薄的形體來實現，使其使用領域更為廣泛，增進產生利用性。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種碳介面復合散熱結構，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，使三者構為一復合散熱結構，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構，其中復合散熱結構包括設成板型結構，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構，其中復合散熱結構包括設成片型結構，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構，其中復合散熱結構包括設成梳型結構，且該梳型結 構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構，其中復合散熱結構包括在金屬導熱層中設有一封閉 的腔室，且該腔室內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 該封閉腔室內部的冷卻液，使其成為一水冷式散熱結構，以適應較高熱通量(heat flux)的 移除。前述的碳介面復合散熱結構，其中復合散熱結構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，構成一無軸馬達；而復合散熱結構的表 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動，進而帶動位于金屬層上面的第二磁性元件連動，據 以驅動散熱風扇運轉，形成一種風扇式散熱結構，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，據以形成風扇式散熱結構及水冷式散熱結構 復合為一體的構造。借此，本專利技術的碳介面復合散熱結構，秉持均、導、散、傳、風等原則，在有限空間 內，以復合結構層及輔助元件，解決現有分散熱阻的問題，使得輕薄化的散熱結構也能有很 好的散熱效率。本專利技術的有益效果是，其具有將熱源產生的熱均勻擴散至較大的散熱面積，再利 用優異的軸向導熱性，予以大量散熱，以增進整體的散熱效率，本專利技術的優勢在于其散熱結 構得以較輕薄的形體來實現，使其使用領域更為廣泛，增進產生利用性。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1A、圖IB是現有散熱器的示意圖。圖2是本專利技術一種較佳實施例的立體示意圖。圖3是本專利技術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是本專利技術碳介面層的放大示意圖。圖6是本專利技術梳型結構的示意圖。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構示意圖。圖9是一種圓管輻射狀結構示意圖。圖10是本專利技術附加冷卻液及壓電振動片的示意圖。圖11是本專利技術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復合散熱結構60梳型結構61 梳體60a直立板狀60b圓管輻射狀70水冷式散熱結構71 腔室72壓電振動片73冷卻液80風扇式散熱結構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，本專利技術一種較佳實施例的碳介面散熱結構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，因此本專利技術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，使三者構為一復合散熱結構 50，其材料選自石墨、C60納米碳管、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種碳介面復合散熱結構，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，使三者構為一復合散熱結構，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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎煥斌，
申請(專利權)人：精碳科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]