附加了導熱性能的樹脂基材料製造的熱處置器件或散熱片的製作方法
2023-07-16 10:18:11
專利名稱：附加了導熱性能的樹脂基材料製造的熱處置器件或散熱片的製作方法
技術領域：
該發明涉及熱處置結構，更具體涉及散熱片和由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的相關的散熱器件，樹脂基材料包括鑄模時在基礎樹脂內均質的微導熱性粉末、微導熱性纖維或它們的組合物(combination)。該製造方法得到在EMF或電子光譜範圍內可用的導熱部件或材料。
該專利申請要求2003年4月14日申請的美國臨時專利申請60/462,072和2003年6月16日申請的美國臨時專利申請60/478,775的優先權，在這裡將它們整體引入作為參考。
該專利申請是INT01-002CIP的部分繼續申請，INT01-002CIP是在2002年12月4日申請的序列號為10/309,429的美國專利申請，將其整體引入作為參考，INT01-002CIP又是案卷號INT01-002的部分繼續申請，INT01-002是在2002年2月14日申請的序列號為10/075,778的美國專利申請，其要求2001年9月7日申請的美國臨時專利申請序列號60/317,808、2001年2月16日申請的序列號60/269,414和2001年2月15日申請的序列號60/317,808的優先權。
背景技術：
現代的電氣系統引起許多熱處置問題。例如，由於IR損耗，以非常高的開關速度工作的集成電路產生大量的熱。該熱量必須從集成電路器件有效地移出以維持高速性能以及避免器件損壞。另外，由於IR高電流開關產生大量的熱損耗，因此熱量必須從器件散逸以避免器件損壞。電源定向電路例如DC-DC轉換器、電源電路等也產生顯著的熱量，該熱量必須散逸以保護電源器件。
從集成電路、開關電晶體或電源定向電路移出熱量的典型方法是使用散熱片。散熱片是粘貼在發熱器件上的一種結構，以便於熱能從熱產生器傳導出並傳導至散熱片。此外，散熱片以一定速率散逸該熱能以充分維持熱能從發熱器件產生進入散熱片。結果，該散熱片使器件的溫度維持在一水平處，在該水平避免降低性能或災難性故障。通常散熱片由金屬構成。
例如，由於鋁具有良好的熱傳導性和較輕的重量，所以該金屬常常用作散熱片材料。例如，一般散熱片被粘貼到IC或電晶體器件的金屬接頭上以便於在器件和散熱片之間獲得好的熱通路。此外，散熱片結構一般構造為大的表面積，例如利用大量的平行翼片以便於散熱片提供用於通過對流散熱的大表面。
另一種類型的熱處置器件是熱導管。熱導管是包含少量液體的導管。來自熱源例如電子設備的熱量使液體汽化。由於該液體汽化，液體吸收來自熱源的汽化的潛熱。蒸氣從熱源經過導管到達導管的冷卻端。在導管的冷卻端，蒸汽冷凝至液態完成熱傳遞。具有代表性的熱導管由金屬構成且可還包括芯吸材料的襯料。熱導管常常與散熱片連接以形成熱傳遞系統，熱導管從熱源傳導走熱量，以及散熱片的結構用於增強熱導管冷凝端處的熱傳遞。
由金屬形成散熱片或熱導管結構的現有作法有許多缺點。這些缺點是金屬的材料和製造成本，特別是銅以及金屬的重量。因此，通過改變散熱片和/或熱導管的成分降低系統成本和重量是本發明的主要目的。
多項現有技術的發明涉及導熱樹脂成分和結構。Schneck的美國專利6,565,772教導一種包括樹脂、促進劑和導熱顆粒的導熱樹脂。在汽車製造中該導熱樹脂被應用到隱蔽的焊接瑕疵處。Tobita的美國專利6,451,418描述了一種由導熱樹脂材料構建的基板或晶片封裝。該導熱樹脂材料包括在基板的厚度方向中取向的聚苯並咪唑纖維(polybenzasolfiber)。Cross等人的美國專利6,284,817揭露了包括氧化鋁和氧化鋅顆粒的導熱樹脂基材料。該材料被用於將封裝的電晶體焊接到鋁散熱片的一個實施例中。Shimizu等人的美國專利6,597,063示出用於半導體電源器件的封裝。在一個實施例中高導熱樹脂形成電源器件和散熱片之間。Krassowski等人的美國專利申請2003/0183379教導合成的散熱片，包括石墨基座和導熱塑料翼片。該導熱塑料在樹脂基中包括石墨薄片。
發明內容
本發明的一個主要目的是提供一種有效的散熱器件。
本發明的另一目的是提供一種形成散熱器件的方法。
本發明的另一目的是提供一種由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片或熱導管。
本發明的再一目的是提供一種由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片或熱導管，其中通過改變附加了導熱性能的樹脂基材料的成分可以調節散熱片或熱導管的熱特性。
本發明的再一目的是提供一種由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片或熱導管，其中通過在附加了導熱性能的樹脂基材料上形成金屬層可以改變熱特性或可以改變視覺特性。
本發明的再一目的是提供製造由附加了導熱性能的樹脂基材料形成的散熱片或熱導管的方法，上述材料引入各種形式的材料。
本發明的再一目的是提供一種製造由附加了導熱性能的樹脂基材料形成的散熱片或熱導管的方法，其中該材料呈織物狀態。
依照本發明的目的，獲得一種散熱器件。該器件包括體區、在該體區第一側面上的附著表面以及該體區第二側面上的對流表面。體區、附著表面和對流表面包括附加了導熱性能的樹脂基材料，在樹脂基質中該材料進一步包括導熱材料。
同樣依照本發明的目的，獲得了一種熱導管器件。該熱導管器件包括導管(conduit)，上述導管包括附加了導熱性能的樹脂基材料，該樹脂材料包括在樹脂基質內的導熱材料。通過導管可汽化的液體被密封在熱導管內。
同樣依照本發明的目的，獲得了一種電氣系統器件。該器件包括電功率器件和散熱器件。該散熱器件包括附加了導熱性能的樹脂基材料，在樹脂基質中該材料包括導熱材料。
同樣依照本發明的目的，獲得了一種形成散熱器件的方法。該方法包括提供附加了導熱性能的樹脂基材料，在樹脂基質中該材料包括導熱材料。該附加了導熱性能的樹脂基材料被鑄模成散熱器件。
同樣依照本發明的目的，獲得了一種組合燈和散熱片器件。該器件包括燈、連接燈的第一端子、連接燈的第二端子和散熱片。第一和第二以及散熱片包括附加了導熱性能的樹脂基材料。
在附圖中，示出了形成材料的部分說明圖1a和1b說明本發明的第一優選實施例，該實施例示出包括附加了導熱性能的樹脂基材料的散熱片或熱處置器件。圖1a說明包括一系列平行翼片的散熱片。圖1b說明包括針或杆陣列的針形散熱片。
圖2說明附加了導熱性能的樹脂基材料的第一優選實施例，其中該導熱材料包括粉末。
圖3說明附加了導熱性能的樹脂基材料的第二優選實施例，其中該導熱材料包括微導纖維。
圖4說明附加了導熱性能的樹脂基材料的第三優選實施例，其中該導熱材料包括導熱粉末和微導纖維。
圖5a和5b說明第四優選實施例，其中導熱的類纖維材料是由附加了導熱性能的樹脂基材料構成。
圖6說明本發明的第二優選實施例，進一步示出具有上覆金屬層的附加了導熱性能的樹脂基散熱片。
圖7說明引入附加了導熱性能的樹脂基的散熱片的電氣系統。
圖8說明引入附加了導熱性能的樹脂基的散熱片的電氣系統，該散熱片具有液體冷卻機構。
圖9說明通過噴射模塑法形成附加了導熱性能的樹脂基散熱片的第一優選實施例的方法。
圖10說明通過擠壓成形形成附加了導熱性能的樹脂基散熱片的第二優選實施例的方法。
圖11說明本發明的第五優選實施例，示出由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的熱導管。
圖12說明本發明的第六優選實施例，示出用於LED的散熱片。
具體實施例方式
本發明涉及由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片和其它熱處置器件，上述材料包括鑄模時在基礎樹脂內均質的微導粉末、微導纖維或它們的組合物。
本發明的附加了導熱性能的樹脂基材料是裝載有導熱材料的基礎樹脂，因而它使所有的基礎樹脂變為導體而不是絕熱體。該樹脂使得鑄模部分具有結構的整體性。在鑄模工藝期間在基礎樹脂內使微導粉末、微導纖維或它們的組合物均質，以提供電氣連續性。
可以鑄模、擠壓等附加了導熱性能的樹脂基材料，以提供幾乎任何所需的形狀或尺寸。也可以切割、衝壓或真空壓制該鑄模的附加了導熱性能的樹脂基材料，由注模或壓出膠片或棒料(barstock)、過鑄模(over-molding)、層壓、碾磨等形成用以提供所需的形狀和尺寸。利用附加了導熱性能的樹脂基材料製造的散熱片或其它熱處置器件的導熱特性依賴於附加了導熱性能的樹脂基材料的成分，可以調節裝載的成分或摻雜的參數以幫助獲得所需材料的結構特性、電特性或其它的物理特性。用於製造散熱片或其它的熱處置器件選擇的材料利用例如注模、過鑄模、熱固(thermo-set)、固態侵入(protrusion)、擠壓成形等鑄模技術和或方法相互均質。涉及2D、3D、4D和5D型號的特性、鑄模和電特性包括物理和電性的優點，在鑄模部件或形成的材料內與導熱網絡結合的實有部件和物理聚合物的鑄模工藝期間可以獲得該優點。
通過將這些材料成形為所需的形狀和尺寸，在散熱器件的製造中利用附加了導熱性能的樹脂基材料顯著地降低了材料、設計和用於保持消除嚴格容限的製造工藝的成本。利用常規的形成方法例如注模、過鑄模或擠壓成形等，該散熱片或其它的熱處置器件可以製造成不定的形狀和尺寸。當注模時，附加了導熱性能的樹脂基材料一般不排它地用於生成所需的範圍在5和25歐姆每平方之間的可用電阻率，但是通過改變摻雜的參數和/或樹脂選擇可以獲得其它的電阻率。
附加了導熱性能的樹脂基材料包括微導粉末、微導纖維或它們的任意組合物，在鑄模工藝期間，在基礎樹脂內使上述材料相互均質，容易生產低成本、導電、小公差地製造部件或電路。微導粉末可以是碳、石墨、胺類等和/或金屬粉末例如鎳、銅、銀或電鍍等。利用碳或其它形式的粉末例如石墨等可以產生額外的低能級的電子交換，並且當與微導纖維結合使用時，在又用作鑄模設備潤滑劑的生產電導率的纖維微導網內生成微填充物元件(microfillerelement)。微導纖維可以是鍍鎳的碳纖維、不鏽鋼纖維、銅纖維、銀纖維等或者它們的組合物。結構材料是例如任何聚合樹脂的材料。這裡給出由GEPLASTICS、Pittsfield、MA製造的聚合樹脂、由GEPLASTICS、Pittsfield、MA製造的其它系列的塑料、由其它生產商製造的其它系列的塑料、由GESILICONES、Waterford、NY製造的矽樹脂或由其它生產商製造的其它撓性樹脂基的橡膠化合物，作為結構材料的例子，而不是作為詳細清單，利用常規的鑄模方法例如注模或再注模或擠壓成型來製造所需的形狀和尺寸，可以鑄模裝載微導粉末、微導纖維或它們的組合物的樹脂基結構的材料。也可以將附加了導熱性能的樹脂基的鑄模材料衝壓、切割或碾磨成所需的以形成散熱片所需的形狀因素。在載荷基礎樹脂內摻雜的成分和與微導體結合的方向性可以影響散熱器件的電氣特性和結構特性，以及可以通過模具設計、門控和或伸出設計(protrusiondesign(s))和或在鑄模工藝本身期間精確地控制。另外，可以選擇樹脂基以獲得所需的熱特性例如很高的熔點或很大的比導熱率。
用隨機的或連續的網紋微不鏽鋼纖維或其它的導熱纖維可以製造樹脂基的夾層板，形成相同材料的織物。可以將網紋導熱纖維層壓成材料例如特氟隆、聚酯或任何樹脂基的增韌劑或固體材料，當將它們在纖維含量、取向和形狀離散地設計時，將產生非常高的導熱撓性類織物材料。這樣的類織物材料也可以用於形成散熱片或其它的熱處置器件，與其它樹脂材料例如橡膠或塑料一樣可將上述散熱片或熱處置器件嵌入個人的衣服。當利用導熱纖維作為與層壓部件或類織物材料一樣的嵌入導體時，該纖維可具有在約3和12微米之間的直徑，典型地在約8和12微米之間或約10微米的範圍內，具有可以是無縫或重迭的長度。
現在參看圖1a和1b，說明本發明的第一優選實施例。以下示出並論述本發明的幾個重要部件。現在參看圖1a，本發明的該實施例10示出包括附加了導熱性能的樹脂基材料的散熱片12或熱處置器件。該散熱片器件12包括體區13、在體區的第一面上的附著表面15和在體區的第二面上的對流表面14。體區13、附著表面15和對流表面14每個由附加了導熱性能的樹脂基材料形成。在該散熱片例子中，通過間隔18隔開的一系列平行翼片14用於提供將熱量從散熱片12傳輸出去的對流表面。附著表面15具有平坦的布局以給熱產生器件提供最佳的接觸面積。然而，由於附加了導熱性能的樹脂基材料的塑模性，任何布局可用於形成附著表面15。中間層、機械裝置或導熱粘接劑可用於將散熱片12的附著表面15和熱產生器件鍵合在一起。散熱片12的體區13提供熱聚集，以暫時性存儲從熱產生器件傳遞至散熱片12的熱能。對流表面14和18優選定向遠離熱產生器件。對流表面14和18優選包括將熱能有效釋放到周圍空氣或液體的表面布局。優選，對流表面26包括所示的翼片，通過對流以增加用於熱傳遞的表面積。
現在參看圖1b，說明另一個散熱片22。在該例中，通過間隔26隔開的翼片24或杆陣列形成作為散熱片22的對流表面。附著面25、體區23和對流表面24又由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成。可以以非常低的成本製造散熱片器件12和22。翼片14和24與貼附到熱產生源的有限附著表面15和25相比提供較大的對流表面。
現在參看圖7，示出示範的散熱片裝置。將散熱片80貼附到集成電路78上，以便於集成電路78和散熱片的附著表面84熱接觸。中間層、機械裝置或導熱粘接劑可用於將散熱片80和熱產生器件78鍵合在一起。散熱片80的體區82提供熱聚集，以暫時性存儲從熱產生器件傳遞至散熱片12的熱能。然後通過對流表面86將存儲在散熱片80中的熱能釋放到周圍環境中。因此在熱產生器件78和散熱片80之間的模件導熱率允許熱能即熱量從集成電路或模件78傳遞到散熱片80，並且接著傳遞到周圍環境中。圖7中，該實施例用空氣88作為周圍環境。通過增加風扇90迫使空氣88越過對流表面86可進一步增強該方法，並且因此增加了熱傳遞的速率。現在參看圖8，在液體冷卻系統100中可以用液體110代替空氣，例如冷卻水。
在該例中，通過允許散熱片的對流表面108接收液體110的最佳方位的結構112容納液體110。通過容納結構112可以保護熱產生器件102以避免直接接觸液體110。附加了導熱性能的樹脂基散熱片不透溼氣。因此象冷卻液110一樣可以將散熱片106和108暴露到外部環境中。
由附加了導熱性能的樹脂基材料製造的如圖1a和1b中所示的散熱片12和22同樣顯示出極好的導熱性。均勻分布在基礎樹脂內的現有導熱材料，可將散熱結構的導熱性提高到足夠高的水平。另外，附加了導熱性能的樹脂基材料給將進行大量熱循環的可靠散熱器件提供足夠的結構穩定性。此外，依賴於選擇的基礎樹脂的類型，可以將散熱片特製成希望的環境特性。
附加了導熱性能的樹脂基材料具有代表性地包括微粉末的導體顆粒和/或在基礎樹脂基質內混合均勻的微纖維的組合物。圖2示出在基礎樹脂基質30內具有導體顆粒34粉末的導體載荷樹脂材料32的範例的剖面圖。在該例子中，粉末中導體顆粒34的直徑D在約3和12微米之間。
圖3示出在基礎樹脂基質30內具有導體纖維38的導體載荷樹脂材料36的範例的剖面圖。導體纖維38具有在約3和12微米之間的直徑，典型地在10微米的範圍內或在約8和12微米之間，並且具有在約2和14毫米的長度。用於這些導體顆粒34或導體纖維38的導體可以是不鏽鋼、鎳、銅、銀或其它合適的金屬或導熱纖維或它們的組合物。在基礎樹脂內將這些導體顆粒和或纖維混合均勻。如上述所述，附加了傳導性能的樹脂基材料具有在5和25歐姆每平方之間的電阻率，通過改變摻雜的參數和/或樹脂選擇可以獲得其它的電阻率。為了實現該電阻率，導體材料的重量在該例子中導體顆粒34或導體纖維38與基礎樹脂基質30的重量比在約0.20和0.40之間，並且優選是約0.30。纖維的重量與基礎樹脂的重量比為0.30、直徑為8-11微米和長度為4-6mm的不鏽鋼纖維將產生在任何EMF光譜內有效的非常高的傳導性參數。現在參看圖4，說明本發明的另一優選實施例，在鑄模工藝期間導熱材料包括相互均勻分布在基礎樹脂基質30內的導熱粉末34和微導纖維38的組合物。
現在參看圖5a和5b，說明附加了導熱性能的樹脂材料的優選成分。附加了導熱性能的樹脂材料可以形成纖維或織物，然後將上述纖維和織物編織或交織成導熱織物。附加了導熱性能的樹脂材料被形成為所示可以編織的線。圖5a示出導熱織物42，其中以纖維或織物的二維織物46和50將該纖維編織在一起。圖5b示出導熱織物42′，其中該纖維以網狀排列形成。在網狀排列中，將一條或多條連續的導熱纖維的線以任意方式相互套入。
最後的導熱結構或織物42見圖5a和42′見圖5b可以製造成很薄、厚、堅硬的、撓性的或固體的形式。
同樣地，除類織物以外的導熱材料可以用編織或網狀的微不鏽鋼纖維或其它微導纖維製造。這些交織的或網狀的導熱織物也可以夾層層壓一層或多層材料例如聚酯、特氟隆、凱夫拉爾(Kevlar)或任何其它所需的樹脂基材料。然後可將該導熱織物切割成所需的形狀和尺寸。
現在參看圖6，說明本發明的第二優選實施例。這裡散熱器件60包括用附加了導熱性能的樹脂基材料製造的散熱片64。散熱片64又以附著表面68、對流表面70和在它們中間的體區66為特色。作為添加的部件，在附加了導熱性能的樹脂基散熱片64上形成金屬層72。可添加金屬層72以改變熱特性或合成的散熱片的外觀。可將金屬層72疊置形成在附著表面68上以改變在散熱片64和未示出的熱產生器件之間的熱導特性。可選擇地，金屬層72可疊置形成在對流表面70上通過翼片70以改變散熱片64到環境介質的熱傳遞特性。最後，金屬層72可疊置形成在所示的所有的附加了導熱性能的樹脂基散熱片64上。
金屬層72可通過電鍍或塗布形成。如果形成的方法是金屬電鍍，那麼附加了導熱性能的樹脂基材料的樹脂基結構材料是一種可以金屬電鍍的金屬。可以用金屬層電鍍的聚合樹脂有很多種。例如，GEPlastics、SUPEC、VALOX、ULTEM、CYCOLAC、UGIKRAL、STYRON、CYCOLOY是一些可以被金屬電鍍的樹脂基材料。例如可以通過電鍍或物理氣相沉積形成金屬層72。
加載了微導粉末或纖維的載荷樹脂基結構材料可以以多種方式任意一種形成散熱片。附加了導熱性能的樹脂基材料可以被鑄模、切割或碾磨以形成散熱片。現在參看圖9，作為第一優選的方法，示出用於形成散熱片126的噴射模塑順序120的簡化示意圖。該模子包括上部122和下部124。
通過注入開口128將加傳導性的混和樹脂基材料125注入進模槽125中直至添滿模槽125，接著關閉入口128的閥門130。然後通過熱反應固化均質的導熱材料。最後，分離模子的上部122和下部124以及移出整個導熱散熱片126。
現在參看圖10，示出由附加了傳導性能的樹脂基材料形成散熱片166的第二優選方法140。在該例中，通過擠壓形成散熱片。附加了導熱性能的樹脂基材料被放置在擠壓單元140的送料鬥148中。接著用活塞、推進器、模子壓制或其它裝置160穿過擠壓開口152擠壓該熱熔化的或化學引起固化的附加了導熱性能的樹脂基材料，上述擠壓開口152使熱熔化的固化或化學引起固化的附加了導熱性能的樹脂基材料成型為所需的形狀。接著通過化學反應或熱反應將附加了導熱性能的樹脂基材料全面固化為硬化或易撓狀態並且為使用做好準備。由附加了導熱性能的樹脂基材料形成散熱片器件的可選擇的方法包括過鑄模、層壓、碾磨、衝壓或切割。在已經固化成塊或片狀的附加了導熱性能的樹脂基材料上進行碾磨和切割。
現在參看圖11，本發明的第五優選實施例說明根據本發明由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的熱導管204。在所示的熱導管部件的範例中，熱源被熱連接到熱塗布器(heatspreader)212。熱導管204用於將熱量從熱塗布器212傳導到散熱片216，熱量最後散逸到周圍環境中。根據本發明，熱塗布器212、熱導管204和散熱片216全部可以由這裡描述的附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成。特別地，熱導管包括附加了導熱性能的樹脂基材料的外部導管220。外部導管220將少量的可汽化液體例如乙二醇密封在導管204的內部224。在工作期間，來自熱源的熱能使可汽化的液體汽化成汽態。在汽化工藝期間，液體分子吸收來自熱能源的汽化潛熱。
接著可汽化的液體將熱從熱源傳遞到散熱片216。在散熱片處，將熱能從可汽化的液體傳出並且傳遞進散熱片216，由此釋放汽化的潛熱並導致液體冷凝。接著散熱片216將該熱能釋放到周圍環境中。可選擇地，在冷凝端末端沒有散熱片或翼片狀的機械裝置熱導管可設計成適當地尺寸以將熱傳遞進周圍環境中。
利用節省空間的小導管，熱導管204允許熱量從熱源傳出。該技術利於熱產生器件例如微處置器或電源在限定的空間範圍中例如膝上型計算機中使用。如果熱導管204以垂直方式定向，那麼冷凝的液體僅僅流過熱導管204末端的熱源。在其它的方向中，芯吸層228可以添加到導管220中。芯吸層228用來將少量的可汽化液體存儲在熱導管204中。在熱事件期間，可汽化液體將芯吸層留在受熱末端。在導管的冷卻末端，汽化物冷凝回液體並且將其存儲在芯吸層228中。如果使用，芯吸層228優選包括燒結粉末、有槽管(groovedtube)和/或篩孔(screenmesh)。
現在參看圖12，說明本發明的第六優選實施例300。在該例中，用於一組燈314的散熱片304，更具體，一組由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的發光二極體(LED)器件314。在更優選的例子中，由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片部分(section)308也用作LED器件314的一個電接線端子。第二電氣端子312也由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成。在該例中，將第一端子308、第二端子312和散熱片翼片322被過鑄模在LED器件314上。在另一優選例304′中，通過絕緣層326將第一端子308和第二端子312與散熱片330電隔離。然而，絕緣層326導熱。
在該例中，由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的第一和第二端子首先被鑄模到LED的陽極/陰極，接著由附加了導熱性能的樹脂基材料鑄模而成的散熱片330也被過鑄模到LED-端子組件308、312和314上。當與金屬端子和散熱片系統相比時，兩個實施例都表明節省高成本和降低高重量。
現在可概括本發明的優點。獲得一種有效的散熱器件。該散熱器件由附加了導熱性能的樹脂基材料形成以減少製造和材料成本。該散熱器件由附加了導熱性能的樹脂基材料形成，其中通過改變材料的成分可以調節散熱片的熱特性。通過添加覆蓋散熱片的金屬層可以改變由附加了導熱性能的樹脂基材料形成的散熱器件的熱特性。由附加了導熱性能的樹脂基材料製造散熱器件的方法引入各種形態的材料。獲得了一種由附加了導熱性能的樹脂基織物製造散熱器件的方法。
如優選實施例中所示，與現有技術相比，本發明的新方法和器件提供一種有效的和可製造的方案。
雖然參考優選實施例已特別的示出和描述了本發明，但本領域技術人員可以理解，在不脫離本發明的精神和範圍的條件下，可以在形式上和細節上進行各種改變。
權利要求
1.一種散熱片器件包括體區；在所述體區的第一側面上的附著表面；在所述體區的第二側面上的對流表面，其中所述的體區、附著表面和對流表面包括附加了導熱性能的樹脂基材料，該樹脂基材料包括在基礎樹脂基質中的導熱材料。
2.根據權利要求1的器件，其中所述導熱材料與所述樹脂基質的重量比在約0.20和0.40之間。
3.根據權利要求1的器件，其中所述的對流表面包括多個翼片。
4.根據權利要求1的器件，其中所述的導熱材料包括金屬粉末。
5.根據權利要求4的器件，其中所述的金屬粉末是鎳、銅、銀或鍍有鎳、銅或銀的材料。
6.根據權利要求4的器件，其中所述的金屬粉末的直徑在約3μm和12μm之間。
7.根據權利要求1的器件，其中所述的導熱材料包括非金屬粉末。
8.根據權利要求7的器件，其中所述的非金屬粉末是碳、石墨或胺基材料。
9.根據權利要求1的器件，其中所述的導熱材料包括金屬粉末和非金屬粉末的組合物。
10.根據權利要求1的器件，其中所述的導熱材料包括微導纖維。
11.根據權利要求10的器件，其中所述的微導纖維是鍍鎳的碳纖維、不鏽鋼纖維、銅纖維、銀纖維或它們的組合物。
12.根據權利要求10的器件，其中所述的微導纖維片每一個都具有在約3μm和12μm之間的直徑以及在約2mm和14mm之間的長度。
13.根據權利要求1的器件，其中所述的導熱材料包括導熱粉末和導熱纖維的組合物。
14.根據權利要求1的器件，其中，還包括覆蓋部分所述器件的金屬層。
15.一種熱導管器件，包括導管，包括附加了導熱性能的樹脂基材料，該樹脂基材料包括在樹脂基質內的導熱材料；以及密封在所述導管內部的可汽化的液體。
16.根據權利要求15的器件，其中所述導熱材料與所述樹脂基質的重量比在約0.20和0.40之間。
17.根據權利要求15的器件，其中所述的對流表面包括多個翼片。
18.根據權利要求15的器件，其中所述的導熱材料包括金屬粉末。
19.根據權利要求18的器件，其中所述的金屬粉末是鎳、銅、銀或鍍有鎳、銅或銀的材料。
20.根據權利要求18的器件，其中所述的金屬粉末的直徑在約3μm和12μm之間。
21.根據權利要求15的器件，其中所述的導熱材料包括非金屬粉末。
22.根據權利要求21的器件，其中所述的非金屬粉末是碳、石墨或胺基材料。
23.根據權利要求15的器件，其中所述的導熱材料包括金屬粉末和非金屬粉末的組合物。
24.根據權利要求15的器件，其中所述的導熱材料包括微導纖維。
25.根據權利要求24的器件，其中所述的微導纖維是鍍鎳的碳纖維、不鏽鋼纖維、銅纖維、銀纖維或它們的組合物。
26.根據權利要求24的器件，其中所述的微導纖維片每一個都具有約3μm和12μm之間的直徑以及約2mm和14mm之間的長度。
27.根據權利要求15的器件，其中所述的導熱材料包括導熱粉末和導熱纖維的組合物。
28.根據權利要求15的器件，其中，還包括覆蓋部分所述器件的金屬層。
29.根據權利要求15的器件，其中，還包括在所述導管內部的芯吸材料，其中所述的芯吸層能夠以液態存儲所述的可汽化液體。
30.根據權利要求29的器件，其中所述的芯吸層是燒結粉末、有槽的管或絲網。
31.一種電氣系統器件，包括電動器件；以及包括附加了導熱性能的樹脂基材料的散熱器件，該樹脂材料包括在樹脂基質內的導熱材料。
32.根據權利要求31的系統，其中所述的散熱器件包括散熱片。
33.根據權利要求31的系統，其中所述的散熱器件包括熱導管。
34.根據權利要求31的系統，其中所述的散熱器件包括熱導管。
35.根據權利要求31的器件，其中所述的導熱材料包括導熱粉末。
36.根據權利要求31的器件，其中所述的導熱材料包括微導纖維。
37.根據權利要求31的器件，其中所述的導熱材料包括導熱粉末和導熱纖維的組合物。
38.根據權利要求31的器件，其中還包括覆蓋部分所述器件的金屬層。
39.根據權利要求31的器件，其中還包括驅使空氣穿過所述對流表面的一種裝置。
40.根據權利要求31的器件，其中還包括一種直接接觸所述對流表面的液體。
41.一種形成散熱器件的方法，所述方法包括提供一種在樹脂基的基質中包括導熱材料的附加了導熱性能的樹脂基材料；以及將所述的附加了導熱性能的樹脂基材料模鑄成散熱器件。
42.根據權利要求41的方法，其中所述導熱材料與所述樹脂基質的重量比在約0.20和0.40之間。
43.根據權利要求41的方法，其中導熱材料包括導熱粉末。
44.根據權利要求41的方法，其中所述的導熱材料包括微導纖維。
45.根據權利要求41的方法，其中所述的導熱材料包括導熱粉末和導熱纖維的組合物。
46.根據權利要求41的方法，其中還包括覆蓋部分所述器件的金屬層。
47.根據權利要求41的方法，其中所述的模鑄包括將所述的附加了導熱性能的樹脂基材料注入到模子中；固化所述的附加了導熱性能的樹脂基材料；以及從所述的模子中移除所述散熱器件。
48.根據權利要求41的方法，其中所述的模鑄包括將所述的附加了導熱性能的樹脂基材料注入到一個室中；通過成型出口將所述的附加了導熱性能的樹脂基材料從所述的室擠壓出；以及固化所述的附加了導熱性能的樹脂基材料以形成所述的散熱器件。
49.根據權利要求41的方法，其中，還包括衝壓或碾磨所述的附加了導熱性能的樹脂基材料。
50.根據權利要求41的方法，其中，還包括在所述的附加了導熱性能的樹脂基材料的周圍形成金屬層。
51.根據權利要求50的方法，其中在所述附加了導熱性能的樹脂基材料的周圍形成金屬層的所述步驟是通過電鍍或塗布所述金屬層實現。
52.一種組合的燈和散熱片器件，包括一種燈；和連接所述燈的第一端子；連接所述燈的第二端子；以及散熱片，其中所述的第一和第二端子和所述的散熱片包括附加了導熱性能的樹脂基材料。
53.根據權利要求52的器件，其中所述的第一端子和所述的散熱片是所述的附加了導熱性能的樹脂基材料的單一均質片。
54.根據權利要求52的器件，其中所述導熱材料與所述樹脂基質的重量比在約0.20和0.40之間。
55.根據權利要求52的器件，其中所述導熱材料包括金屬粉末。
56.根據權利要求55的器件，其中所述的金屬粉末是鎳、銅、銀或鍍有鎳、銅或銀的材料。
57.根據權利要求55的器件，其中所述的金屬粉末的直徑在約3μm和12μm之間。
58.根據權利要求52的器件，其中所述的導熱材料包括非金屬粉末。
59.根據權利要求58的器件，其中所述的非金屬粉末是碳、石墨或胺基材料。
60.根據權利要求52的器件，其中所述的導熱材料包括金屬粉末和非金屬粉末的組合物。
61.根據權利要求52的器件，其中所述的導熱材料包括微導纖維。
62.根據權利要求61的器件，其中所述的微導纖維是鍍鎳的碳纖維、不鏽鋼纖維、銅纖維、銀纖維或它們的組合物。
63.根據權利要求61的器件，其中所述的微導纖維片每一個都具有約3μm和12μm之間的直徑以及約2mm和14mm之間的長度。
64.根據權利要求52的器件，其中所述的導熱材料包括導熱粉末和導熱纖維的組合物。
全文摘要
散熱片、熱導管和其它熱處置器件由附加了導熱性能的樹脂基材料形成。在基礎樹脂基質中該附加了導熱性能的樹脂基材料包括微導粉末、導熱纖維或導熱粉末和導熱纖維的組合物，其與基礎樹脂基質的重量比在約0.20和0.40之間。微導粉末包括非金屬、電鍍的金屬、金屬，也可以是由電鍍的金屬等，或由非金屬、電鍍的或與金屬粉末組合的組合物構成。微導纖維優選是鍍鎳的碳纖維、不鏽鋼纖維、銅纖維、銀纖維等。附加了導熱性能的樹脂基的散熱片、熱導管或其它熱處置器件可以利用諸如噴射模壓注模或擠壓成形的方法形成。用於形成散熱片的附加了導熱性能的樹脂基材料也可以是以易於切割成所需形狀的薄撓性織物結構的形式形成。
文檔編號H01Q1/32GK1551339SQ20041003879
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月14日 優先權日2003年4月14日
發明者託馬斯·艾森布雷, 託馬斯 艾森布雷 申請人:整體技術公司