碳介面复合散热结构制造技术

一种碳介面复合散热结构，包括：一金属导热，其材料选自铝、铜、金、银其中任一或其组合式构成，且该金属导热层的本体上密布设有石墨填充材；一陶瓷均温层，由陶瓷材料构成，且设在该金属导热层底面，用以接触热源，以能使热量由局部迅速且均匀的沿着陶瓷均温层横向散布，使该金属导热层的分散热阻得以降低；一碳介面散热层，设置在该金属导热层顶面，使三者构为一复合散热结构，其材料选自石墨、Ｃ６０纳米碳管、类钻碳其中任一或其组合式构成，且该碳介面散热层形成多孔隙的高表面积散温层，以提高散热表面积。本发明专利技术具有将热源产生的热均匀扩散至较大的散热面积，再利用优异的轴向导热性，予以大量散热，以增进整体的散热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳介面复合散热结构。
技术介绍
无论是室内LED灯、汽车大灯、探照灯、LED电视、投影机、笔记型电脑、显示卡、记 意卡、热交换器、冷气、引擎等各种光、机、电、磁、电化学等产品，均因体积愈作愈小，且零组 件的复杂度也愈来愈大，其中诸如电脑中央处理器、芯片、发光二极管(LED)等高功率电 子元件朝向更轻薄短小及多功能发展，其在运行时单位面积所产生的热量也愈来愈多，这 些热源如果无法迅速将其移除，则将直接导致温度过高的问题，严重影响产品的正常使用， 所以散热问题为业者所努力克服的目标。次按，最典型的散热装置，如图IA所示，使发热元件热源H与具有较大散热底座12 的散热器10以增加总体散热面积，通过热传导达到散热目的。其散热方式通常为空气自然 对流冷却，或是以风扇14行空气强制对流冷却。但此种散热器10，其由热源H沿散热底座 12横向传递至边缘的热阻称之为分散热阻(spreading resistance)，散热器10总热阻愈 小，其散热性愈佳，底座12温度及热源H表面温度也愈低。因此，当发热元件散热需求增加， 必须采用较大底座12的散热器10以增加散热时，为弥补散热器10分散热阻增加散热的缺 点，必须设法降低散热器10的平均热阻，其方式有提高冷却空气的流速或增加更多的散热 鳍片13，或是降低冷却空气的温度以提高冷却动力，而加大散热底座12高度或改用较高热 传导材质，亦可减小分散热阻，然这些弥补方式将增加噪音、重量、成本及系统复杂度，且效 果有限，因此并非有效益的方法。因此，为适应较高热通量(heat flux)的移除，现有一种方式如图IB所示，在热源 H与散热器10之间加装一具有良好热传导性的均热板(heat spreader)，该散热器10通常 是较发热元件热源H的面积大，因此均热板11的作用是将发热元件产生的热量在传导至散 热器10之前先均勻分布，以充分发挥散热器10功能。而该均热板11是使用铜、铝等较高 热传导系数的金属材，但该等金属材料受限于本身的热传性(铜的导热系数为401W/mK，铝 的导热系数为237W/mK)，若对高热通量发热元件或是用较大的均热板面积来实现热量均勻 分布时，仍会产生明显的分散热阻(spreading resistance)，而无法达到预期的均热分布 效果，因此整体散热效率仍非理想，尚有改善空间。此外，现有散热器中另有以填充冷却液加上搅动器，或是增加风扇的速度来提升 散热效率，其虽有一定的效果，但其体积会相对增加许多，对于要求轻薄化的产品，并不适用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一 种碳介面复合散热结构，其具有将热源产生的热均勻扩散至较大的散热面积，再利用优异 的轴向导热性，予以大量散热，以增进整体的散热效率，本专利技术的优势在于其散热结构得以较轻薄的形体来实现，使其使用领域更为广泛，增进产生利用性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种碳介面复合散热结构，其特征在于，包括一金属导热，其材料选自铝、铜、金、 银其中任一或其组合式构成，且该金属导热层的本体上密布设有石墨填充材；一陶瓷均温 层，由陶瓷材料构成，且设在该金属导热层底面，用以接触热源，以能使热量由局部迅速且 均勻的沿着陶瓷均温层横向散布，使该金属导热层的分散热阻(spreadingresistance)得 以降低；一碳介面散热层，设置在该金属导热层顶面，使三者构为一复合散热结构，其材料 选自石墨、C60纳米碳管、类钻碳其中任一或其组合式构成，且该碳介面散热层形成多孔隙 的高表面积散温层，以提高散热表面积。前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成板型结构，且该板型材 上设有多个凹孔，供该石墨填充材填注。前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成片型结构，且该片型材 上设有多个密布的凹凸表面，用以供该石墨填充材设在其中一表面，而碳介面散热层材料 设在该对应的另一表面上。前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成梳型结构，且该梳型结 构的梳体包括设成直立板状或圆管辐射状。前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括在金属导热层中设有一封闭 的腔室，且该腔室内填充有冷却液并设有一压电振动片，并以压电振动片的高频振波搅动 该封闭腔室内部的冷却液，使其成为一水冷式散热结构，以适应较高热通量(heat flux)的 移除。前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括在金属导热层中设有一第一 磁性元件，且该第一磁性元件周围设有一导电线圈，构成一无轴马达；而复合散热结构的表 面，相对于该第一磁性元件位置，设有一散热风扇，该散热风扇底面设有一第二磁性元件， 且该第二磁性元件隔着金属层的材料与该第一磁性元件形成吸磁连动，即当导电线圈通电 后，利用磁力带动该第一磁性元件转动，进而带动位于金属层上面的第二磁性元件连动，据 以驱动散热风扇运转，形成一种风扇式散热结构，且该无轴马达的周边，包括设有一个以上 的腔室，用以填充冷却液及设置压电振动片，据以形成风扇式散热结构及水冷式散热结构 复合为一体的构造。借此，本专利技术的碳介面复合散热结构，秉持均、导、散、传、风等原则，在有限空间 内，以复合结构层及辅助元件，解决现有分散热阻的问题，使得轻薄化的散热结构也能有很 好的散热效率。本专利技术的有益效果是，其具有将热源产生的热均勻扩散至较大的散热面积，再利 用优异的轴向导热性，予以大量散热，以增进整体的散热效率，本专利技术的优势在于其散热结 构得以较轻薄的形体来实现，使其使用领域更为广泛，增进产生利用性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1A、图IB是现有散热器的示意图。图2是本专利技术一种较佳实施例的立体示意图。图3是本专利技术另一种较佳实施例的剖视图。图4是图2所示的剖视图。图5是本专利技术碳介面层的放大示意图。图6是本专利技术梳型结构的示意图。图7是图6所示的梳体放大剖视图。图8是一种直立板状型结构示意图。图9是一种圆管辐射状结构示意图。图10是本专利技术附加冷却液及压电振动片的示意图。图11是本专利技术进一步附加散热风扇的示意图。图中标号说明20金属导热层21石墨填充材22 凹孔23凹凸表面30陶瓷均温40碳介面散热层41高表面积散温层50复合散热结构60梳型结构61 梳体60a直立板状60b圆管辐射状70水冷式散热结构71 腔室72压电振动片73冷却液80风扇式散热结构81散热风扇82第二磁性元件83第一磁性元件84导电线圈85无轴马达H 热源具体实施例方式首先，请参阅图2及图4、图5所示，本专利技术一种较佳实施例的碳介面散热结构50， 其包括一金属导热层20，其材料造自铝、铜、金、银其中任一或其组合式构成，且其本体上 设有多个凹孔22可供密布的石墨填充材21填注。由于，石墨本身具有快速导热及均热效果，但受限于机械强度，因此本专利技术乃将其填充在金属中使其复合成型，达到相互加乘的导 热效能。一陶瓷均温层30，由陶瓷材料构成，且设在该金属层底面，用以接触热源H，以能 使热量由局部迅速且均勻的沿着陶瓷均温层30横向散布，使该金属导热层的分散热阻得 以降低；一碳介面散热层40，设置在该金属导热层20顶面，使三者构为一复合散热结构 50，其材料选自石墨、C60纳米碳管、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种碳介面复合散热结构，其特征在于，包括：一金属导热，其材料选自铝、铜、金、银其中任一或其组合式构成，且该金属导热层的本体上密布设有石墨填充材；一陶瓷均温层，由陶瓷材料构成，且设在该金属导热层底面，用以接触热源，以能使热量由局部迅速且均匀的沿着陶瓷均温层横向散布，使该金属导热层的分散热阻得以降低；一碳介面散热层，设置在该金属导热层顶面，使三者构为一复合散热结构，其材料选自石墨、Ｃ６０纳米碳管、类钻碳其中任一或其组合式构成，且该碳介面散热层形成多孔隙的高表面积散温层，以提高散热表面积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黎焕斌，
申请(专利权)人：精碳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]