一種石墨散熱器裝置的製作方法
2023-05-09 00:02:16
專利名稱：一種石墨散熱器裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種散熱器，尤其涉及一種應用於印刷電路板晶片散熱的石墨散熱器裝置。
背景技術：
目前，印刷電路板上任何器件在工作時都有一定的損耗，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，若不採取散熱措施，則晶片的溫度可達到或超過允許的結溫，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，必要時再加上散熱風扇，以一定的風速加強冷卻散熱。散熱器首先需要快速傳遞熱量，根據熱傳導的基本公式「Q = KXAX Δ T/AL」(其中Q代表熱量，也就是熱傳導所產生或傳導的熱量，K為材料的熱傳導係數，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的數值；對於散熱器而言，Δ L是恆定的，而A再大也不能大過CPU頂蓋的面積，能夠改變的只有K。金屬材料的導熱係數是恆定的，純銅的導熱係數約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%，當然是一個更好的選擇；比熱容的單位是焦每千克攝氏度，也就是說，比熱容應該和材料的質量而不是體積相關，而似乎同樣體積的銅會比同樣體積的鋁重很多，因為銅的密度是8. 9g/cm3，而鋁是2. 7g/cm3。根據公式可知，IOOOcm3的銅，比熱容為3. 47 ；而同樣體積的鋁，比熱容只有 2. 43，相當於銅的70%。因此可得出結論，銅能夠快速吸收熱量並存儲大量熱能，是製造散熱片的最佳材質。在選擇散熱片時，應該選擇銅以達到最佳的散熱效果，不過銅價值偏高並且較重。綜上分析，目前銅鋁結合是一個散熱器解決方案，而市場中流行的銅鋁結合工藝 (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散熱器底部加入銅質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後塞入銅柱，等待鋁冷卻後將銅柱緊緊抱住，這種工藝成本較低，實際效果也不錯；其中的「壓固」則是通過螺絲將銅塊與鋁質散熱器結合，成本低，但結合介面熱阻難以控制；其中的「插齒」是通過在銅底上插上數量眾多的鋁質鰭片來增加散熱面積；其中的「鍛造」相對高端，主要是將鋁質散熱器加壓到降伏點，然後加入銅底與之緊密結合，效果最好但成本最高。導熱石墨片也稱石墨散熱片，是一種全新的導熱散熱材料，具有獨特的晶粒取向，沿兩個方向均勻導熱，片層狀結構可很好地適應任何表面，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。石墨散熱片能平滑貼附在任何平面和彎曲的表面，並能依客戶的需求作任何形式的切割，其主要係數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% ；高導熱係數石墨散熱片 300-1500ff/mK (鋁200W/mK，銅380W/mK)。但由於石墨材料材質的自身特性，外形不美觀，難以實現石墨散熱材料與金屬基材的緊密連接，同時本身機械強度差，在散熱片上負載風扇等散熱材料時可能出現石墨散熱片的脫落的意外，從而影響整個散熱設備的效能。因此，綜合質量、效果和價格三個因素，銅和石墨結合一個很好的散熱器解決方案，可根據此方向對現有技術進行改進。
實用新型內容針對以上缺陷，本實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，也能顯著降低整個散熱裝置的製造成本。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種石墨散熱器裝置，包括一個銅基座及若干導熱石墨鰭片，所述導熱石墨鰭片嵌插於銅基座表面溝槽內，該導熱石墨鰭片表面包覆一層化學鍍銅層。所述導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。整個裝置所採用的鍍覆方式是化學鍍銅，製備方式主要包括銅基座和複合石墨鰭片組裝，整個裝置電鍍銅處理。本實用新型所述的石墨散熱器裝置的有益效果為通過採用導熱石墨片代替銅材，在散熱器的底部設置一銅基座，該銅基座與熱源晶片接觸，將運行時產生的熱量迅速擴散開並傳導至石墨散熱鰭片組，通過石墨散熱片表面包覆的銅，創造出最大的有效表面積， 並在這個銅表面上熱量被外界冷卻媒介轉移走；此石墨為性能優越且成本低廉的導熱材料，而銅為最佳的散熱材料，兩者結合可達最佳散熱效果，具有表面清潔光亮、裝飾性能、物理機械性能優良、低熱阻、重量輕、導熱係數高等特點。
下面根據附圖對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是本實用新型實施例所述石墨散熱器裝置的結構示意圖。圖中1、化學鍍銅層；2、導熱石墨鰭片；3、銅基座。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型實施例所述的石墨散熱器裝置，包括一個銅基座3及若干複合導熱石墨鰭片2，所述導熱石墨鰭片2間隔排列並嵌插於銅基座3表面並且自該銅基座 3的上表面向上延伸，其中的銅基座3由純銅板組成，其中的導熱石墨鰭片2表面包覆一層化學鍍銅層1 ；所述導熱石墨鰭片2嵌插於該銅基座3表面的溝槽中。以上本實用新型實施例所述的石墨散熱器裝置，石墨散熱裝置的製作裝包括以下步驟①導熱鰭片基體製作，按產品的規格要求成型並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汙，提高塗料與基材間的附著力；
③在上一個步驟的散熱材料基體上作敏化及活化處理；④進行化學鍍銅處理；⑤在銅基體上嵌插複合石墨散熱鰭片組；⑥整個散熱裝置電鍍銅處理；⑦檢驗。以上實施例是本實用新型較優選具體實施方式
的一種，本領域技術人員在本技術方案範圍內進行的通常變化和替換應包含在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種石墨散熱器裝置，包括一個銅基座(3)及若干導熱石墨鰭片O)，其特徵在於 所述導熱石墨鰭片(2)嵌插於銅基座(3)表面溝槽內，該導熱石墨鰭片(2)表面包覆一層化學鍍銅層(1)。
2.根據權利要求1所述的石墨散熱器裝置，其特徵在於所述導熱石墨鰭片O)自該銅基座(3)的上表面向上延伸。
3.根據權利要求1所述的石墨散熱器裝置，其特徵在於所述銅基座(3)由純銅板組成。
專利摘要本實用新型涉及一種石墨散熱器裝置，包括一個銅基座及若干導熱石墨鰭片，所述導熱石墨鰭片嵌插於銅基座表面溝槽內，該導熱石墨鰭片表面包覆一層化學鍍銅層。所述導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。本實用新型有益效果為通過採用導熱石墨片代替銅材，在散熱器的底部設置一銅基座，該銅基座與熱源晶片接觸，將運行時產生的熱量迅速擴散開並傳導至石墨散熱鰭片組，通過石墨散熱片表面包覆的銅，創造出最大的有效表面積，並在這個銅表面上熱量被外界冷卻媒介轉移走；石墨與銅結合為最佳的散熱材料，可達最佳散熱效果，具有表面清潔光亮、裝飾性能、物理機械性能優良、低熱阻、重量輕、導熱係數高等特點。
文檔編號H05K7/20GK202134529SQ20112026028
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者吳道新, 李丹, 童海霞, 肖忠良 申請人:長沙理工大學