[實用新型]一種石墨散熱器裝置

有效

• 申請號: 201120260281.6
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN202134529U
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 李丹;童海霞;肖忠良;吳道新
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種散熱器，尤其涉及一種應用于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，若不采取散熱措施，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＝K×A×ΔT/ΔL”(其中Q代表熱量，也就是熱傳導所產生或傳導的熱量，K為材料的熱傳導系數，A代表傳熱的面積或是兩物體的接觸面積，ΔT代表兩端的溫度差，ΔL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、A、ΔT，或是減少ΔL的數值；對于散熱器而言，ΔL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。金屬材料的導熱系數是恒定的，純銅的導熱系數約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，1000cm³的銅，比熱容為3.47；而同樣體積的鋁，比熱容只有2.43，相當于銅的70％。因此可得出結論，銅能夠快速吸收熱量并存儲大量熱能，是制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，不過銅價值偏高并且較重。

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，然后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，并能依客戶的需求作任何形式的切割，其主要系數包括：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％；高導熱系數：石墨散熱片300-1500W/mK(鋁200W/mK，銅380W/mK)。但由于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制造成本。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

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于銅基座表面溝槽內，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。整個裝置所采用的鍍覆方式是化學鍍銅，制備方式主要包括：銅基座和復合石墨鰭片組裝，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：通過采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并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，并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、導熱系數高等特點。

附圖說明

下面根據附圖對本實用新型作進一步詳細說明。