BRPI1000957A2 - dispositivo de dissipação de calor incluindo uma camada de metal de revestimento - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO DE DISSIPAçáO DE CALOR INCLUINDO UMA CAMADA DE METAL DE REVESTIMENTO. Um dispositivo de dissipação de calor (2) inclui: um corpo plano (21) feito de um laminado de grafite e se estendendo ao longo de um plano x-y do laminado de grafite; e uma camada metálica de revestimento (22) formada no corpo plano (21). O dispositivo de dissipação de calor (2) incluindo adicionalmente um painel metálico (24). O corpo plano (21) é conectado substancialmente de forma perpendicular ao painel metálico (24). Um método de fabricação do dispositivo de dissipação de calor (2) também é descrito.

Description

"DISPOSITIVO DE DISSIPAÇÃO DE CALOR INCLUINDO UMA CAMADA DEMETAL DE REVESTIMENTO"
Referência Cruzada a Pedidos Relacionados
Esse pedido reivindica prioridade do pedido de Taiwan No. 098109727, depositadoem 25 de março de 2009.
Fundamentos da Invenção
Campo da Invenção
Essa invenção se refere a um dispositivo de dissipação de calor, mais particular-mente a um dispositivo de dissipação de calor incluindo uma camada metálica de revesti-mento formada em um laminado de grafite.
Descrição da Técnica Relacionada
Um dispositivo de dissipação de calor feito de metal possuindo uma alta condutivi-dade, tal como cobre ou alumínio, é normalmente utilizado para dissipação de calor geradoem componentes eletrônicos para o ar ambiente. Quando a velocidade operacional doscomponentes eletrônicos é maior, uma taxa de geração de calor é aumentada. Portanto,uma área de dissipação de calor grande do dispositivo de dissipação de calor é necessáriade modo a dissipar rapidamente o calor. No entanto, tal exigência aumenta um peso do dis-positivo de dissipação de calor.
Em comparação com cobre ou alumínio, a grafite apresenta vantagens tal comobaixa resistência ao calor, pouco peso, e alto coeficiente condutor. No entanto, visto que agrafite tem rigidez insuficiente e é frangível, a grafite tem maior chance de ser danificado eser deformado devido ao impacto ou tensão durante o uso. Adicionalmente, visto que a gra-fite não pode se unir diretamente a metal ou liga por solda, a grafite propriamente dita não éutilizado como dispositivo de dissipação de calor.
Um método existente de fabricação de um dispositivo de dissipação de calor é ge-ralmente realizado pela aderência de uma camada metálica à grafite para aperfeiçoar a rigi-dez e a resistência do mesmo. Subseqüentemente, os componentes eletrônicos são conec-tados à grafite pela aderência à camada metálica. No entanto, a camada metálica tem gran-des chances de se separar da grafite, e a condução de calor pode ser descontínua devidoao adesivo entre a camada metálica e a grafite, o que reduz a eficiência de condução de calor.
Sumário da Invenção
Portanto, um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo dé dissipaçãode calor que possa superar as desvantagens mencionadas acima associadas com a técnicaanterior.
Outro objetivo dessa invenção é fornecer um método de fabricação de um dispositi-vo de dissipação de calor.De acordo com um aspecto da presente invenção, um dispositivo de dissipação decalor compreende: um corpo plano feito de um laminado de grafite e se estendendo ao lon-go de um plano x-y do laminado de grafite; e uma camada metálica de revestimento formadano corpo plano.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, um método de fabricação dedispositivo de dissipação de calor compreende: (a) a limpeza de um corpo plano que é feitode um laminado de grafite e que se estende ao longo do plano x-y do laminado de grafite; e
(b) o revestimento elétrico do corpo plano de forma que uma camada metálica de revesti-mento seja formada no corpo plano.
Breve Descrição dos Desenhos
Outras características e vantagens da presente invenção se tornarão ajSSrentes nadescrição detalhada a seguir das modalidades preferidas dessa invenção, com referênciaaos desenhos em anexo, nos quais:
A figura 1 é uma vista em perspectiva da primeira modalidade preferida de um dis-positivo de dissipação de calor de acordo com essa invenção;
A figura 2 é um fluxograma ilustrando a primeira modalidade preferida de um méto-do de fabricação do dispositivo de dissipação de calor de acordo com essa invenção;
A figura 3 é uma vista em perspectiva da segunda modalidade preferida do disposi-tivo de dissipação de calor de acordo com essa invenção;
A figura 4 é uma vista em perspectiva da terceira modalidade preferida do dispositi-vo de dissipação de calor de acordo com essa invenção;
A figura 5 é uma vista em perspectiva da quarta modalidade preferida do dispositivode dissipação de calor de acordo com essa invenção;
A figura 6 é uma vista em perspectiva da quinta modalidade preferida do dispositivode dissipação de calor de acordo com essa invenção; e
A figura 7 é uma vista em perspectiva da sexta modalidade preferida do dispositivode dissipação de calor de acordo com essa invenção.
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
Antes de a presente invenção ser descrita em maiores detalhes com referência àsmodalidades preferidas em anexo, deve-se notar aqui que elementos similares são denota-dos por referências numéricas similares por toda a descrição.
Com referência à figura 1, a primeira modalidade preferida de um dispositivo dedissipação de calor 2 de acordo com essa invenção inclui um corpo plano 21 e uma camadametálica de revestimento 22.
O corpo plano 21 é feito de um laminado de grafite e se estende ao longo de umplano x-y do laminado de grafite. Em comparação com o metal, tal como cobre ou alumínio,a grafite tem baixa resistência ao calor, pouco peso e alto coeficiente de condução. Adicio-nalmente, a grafite possui excelente condução de calor no plano x-y e isolamento contracalor na direção (z) perpendicular ao plano x-y.
A camada metálica de revestimento 22 é formada no corpo plano 21 através de re-vestimento elétrico. Pela formação da camada metálica de revestimento 22, um componenteeletrônico 100, dependendo das exigências atuais, pode ser montado na camada metálicade revestimento 22 do dispositivo de dissipação de calor 2 através de solda ou aderência.Visto que o revestimento elétrico serve para formar um filme metálico denso através da nu-cleação de filme e crescimento, quando a camada metálica de revestimento 22 é eletro re-vestida no corpo plano 21, a camada metálica de revestimento 22 pode ser fixada ao corpoplano 21, conduzindo, assim, calor gerado do componente eletrônico 100 paFa o ar ambienteao longo do plano x-y do laminado de grafite do corpo plano 21.
Nessa modalidade, o corpo plano 21 possui superfícies superior e inferior 210, 211que se estendem em paralelo ao plano x-y, e um par de primeiros lados laterais opostos 212(apenas um sendo ilustrado) e segundos lados laterais opostos 213 (apenas um sendo ilus- trado), que interconectam as superfícies superior e inferior 210, 211. A camada metálica derevestimento 22 é formada na superfície superior 210 e nos primeiros lados opostos 212.
A camada metálica de revestimento 22 é selecionada a partir do grupo que consistede cobre, níquel, cromo, ouro, prata, latão, platina e combinações dos mesmos, que apre-sentam maior condutividade de calor. Devido à alta condutividade de calor, a eficiência dadissipação de calor não é reduzida pela formação da camada metálica de revestimento 22no corpo plano 21, mas é na verdade, aumentada. O dispositivo de dissipação de calor 2pode aumentar a eficiência da dissipação de calor em até 10 a 15% em comparação comum dispositivo de dissipação de calor incluindo meramente um laminado de grafite. Adicio-nalmente, devido à presença da camada metálica de revestimento 22, o corpo plano 21 éfornecido com uma dureza e rigidez de superfície aumentadas.
Com referência à figura 2, um método de fabricação de dispositivo de dissipação decalor 2 inclui as etapas 11 e 12.
Na etapa 11, o corpo plano 21 é limpo de forma a remover o contaminante em for-ma de óleo e o óxido do mesmo.
Preferivelmente, a limpeza é conduzida pela utilização de uma solução ácida. Alter-nativamente, a limpeza pode ser conduzida pela utilização de plasma de pressão atmosféri-ca. Nessa modalidade, o corpo plano 21 é imerso por 50 segundos em uma solução inclu-indo ácido sulfúrico possuindo uma concentração de não menos de 0,5% em peso, tal comouma concentração de 10% em peso, e um tensoativo de modo a remover o contaminante dasuperfície do corpo plano 21. Depois da lavagem com água, o corpo plano 21 é imerso emácido sulfúrico possuindo uma concentração de 3 a 5% em peso por 30 segundos de modoa melhorar o efeito na remoção do contaminante em forma de óleo e do óxido.Na etapa 12, o corpo plano 21 é revestido eletricamente de forma que a camadametálica de revestimento 22 seja formada no corpo plano 21 de modo a obter o dispositivode dissipação de calor 2. A camada metálica de revestimento 22 possui preferivelmente umaespessura de camada de não menos que 1 μιτι.
Com referência à figura 3, a segunda modalidade preferida da presente invençãodifere da primeira modalidade preferida visto que a camada metálica de revestimento 22 éadicionalmente formada na superfície inferior 211, que pode impedir que a poeira do grafitecontamine outros componentes e aperfeiçoa a eficiência da dissipação de calor do dispositi-vo de dissipação de calor 2. O componente eletrônico 100 pode ser disposto em qualquersuperfície do corpo plano 21.
Com referência à figura 4, a terceira modalidade preferida da presente invenção di-fere da segunda modalidade preferida visto que a camada metálica de revestimento 22 incluiuma pluralidade de diferentes filmes de metal ou liga. Nessa modalidade, a camada metálicade revestimento 22 inclui dois filmes metálicos nos quais um filme de cobre 221 possuindouma espessura variando de 8 μιη a 10 μηι é formado no corpo plano 21, e um filme de ní-quel 222 possuindo uma espessura variando de 2 μιη a 5 μιη é formado no filme de cobre221. A espessura total da camada metálica de revestimento 22 não é inferior a 1 μητι paraimpedir que a camada metálica de revestimento 22 se separe do corpo plano 21 e para evi-tar a insuficiência da resistência estrutural.
Com referência à figura 5, a quarta modalidade preferida da presente invenção dife-re da segunda modalidade preferida visto que o dispositivo de dissipação de calor 2 incluiadicionalmente um adesivo de condução de calor 25 disposto entre o componente eletrônico100 e o dispositivo de dissipação de calor 2 de modo a auxiliar na remoção de calor.
Com referência à figura 6, a quinta modalidade preferida da presente invenção dife-re da quarta modalidade preferida visto que o dispositivo de dissipação de calor 2 inclui adi-cionalmente um filme de isolamento 23 fixado à camada metálica de revestimento 22 pararealizar o isolamento elétrico entre o componente eletrônico 100 e o dispositivo de dissipa-ção de calor 2. Nessa modalidade, o filme de isolamento'23 é feito a partir de tereftalato depolietileno (PET), e o componente eletrônico 100 que precisa ser eletricamente isolado émontado no filme de isolamento 23 através do adesivo de condução de calor 25.
Com referência à figura 7, a sexta modalidade preferida da presente invenção incluium painel metálico 24 e uma pluralidade de corpos planos 21. Cada um dos corpos planos21 é formado com a camada metálica de revestimento 22. O painel metálico 24 possui umaprimeira superfície 241 adaptada para suportar e contatar o componente eletrônico 100 euma segunda superfície oposta 242 fornecida com uma pluralidade de sulcos alongadosparalelos 243.
Os corpos planos 21 são substancialmente perpendiculares à segunda superfície242. Um dos primeiros lados 212 de cada corpo plano 21 é inserido em um sulco respectivodentre os sulcos alongados 243. Uma parte da camada metálica de revestimento 22 cobrin-do o primeiro lado inserido 212 de cada corpo plano 21 é presa ao painel metálico 24 porsolda ou adesivo. Durante o uso, o calor gerado pelo componente elétrico 100 é transferidopara o painel metálico 24 e é dissipado através dos corpos planos 21.
Com a invenção explicada dessa forma, é aparente que várias modificações e vari-ações podem ser feitas sem se distanciar do espírito da presente invenção. É, portanto, pre-tendido que a invenção seja limitada apenas como mencionado nas reivindicações em anexo.

Claims (20)

1. Dispositivo de dissipação de calor (2), CARACTERIZADO por:um corpo plano (21) feito de um laminado de grafite e se estendendo ao longo deum plano x-y do dito laminado de grafite; euma camada metálica de revestimento (22) formada no dito corpo plano (21).
2. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de a dita camada metálica de revestimento (22) possuir umaespessura de camada não inferior a 1 μιτι.
3. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de a dita camada metálica de revestimento (22) ser seleciona-da a partir do grupo que consiste descobre,""níquel, cromo, ouro, prata, latão, platina e com-binações dos mesmos.
4. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de o dito corpo plano (21) possuir superfícies superior e inferior(210, 211), um par de primeiros lados opostos (212) e um segundos lados opostos (213),que interconectam as ditas superfícies superior e inferior (210, 211), a dita camada metálicade revestimento (22) sendo formada na dita superfície superior (210) e nos ditos primeiroslados opostos (212).
5. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 4,CARACTERIZADO pelo fato de a dita camada metálica de revestimento (22) ser adicional-mente formada na dita superfície inferior (211).
6. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de a dita camada metálica de revestimento (22) incluir umapluralidade de filmes metálicos (22).
7. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de os ditos filmes metálicos incluírem um filme de cobre (221)formado no dito corpo plano (21), e um filme de níquel (222) formado no dito filme de cobre(221).
8. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de o dito filme de cobre (221) possuir uma espessura variandode 8 μιτι a 10 μιτι, e o dito filme de níquel (222) possuir uma espessura variando de 2 μιτι a 5μιη.
9. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por um filme de isolamento (23) fixado à dita camadametálica de revestimento (22).
10. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por um painel metálico (24), o dito corpo plano (21) sen-do substancialmente perpendicular ao dito painel metálico (24), a dita camada metálica derevestimento (22) sendo presa ao dito painel metálico (24).
11. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de o dito painel metálico (24) possuir um sulco alongado (243),e o dito corpo plano (21) possuir superfícies superior e inferior (210, 211), e um par de pri-meiros lados opostos (212) e segundos lados opostos (213), a dita camada metálica de re-vestimento (22) sendo formada nas ditas superfícies superior e inferior (210, 211) e os ditosprimeiros lados opostos (212), um dos ditos primeiros lados (212) sendo inserido no ditosulco alongado (243).
12. Dispositivo de dissipação de calor (2), CARACTERIZADO por:um painel metáliccT(24) pSSsuindo uma primeira superfície (241) adaptada para su-portar um componente eletrônico (100); euma pluralidade de corpos planos espaçados (21), cada um dos quais é feito de umlaminado de grafite e se estende ao longo de um plano x-y do dito laminado de grafite, ecada um dos quais é formado com uma camada metálica de revestimento (22) no mesmo;os ditos corpos planos (21) sendo substancialmente perpendiculares a uma segun-da superfície (242) do dito painel metálico (24) que é oposto à dita primeira superfície (241),as ditas camadas metálicas de revestimento (22) nos ditos corpos planos (21) sendo presosao dito painel metálico (24).
13. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de cada um dos ditos corpos planos (21) possuir superfíciessuperior e inferior (210, 211), e um par de primeiros lados opostos (212) e opostos segundoslados (213), a dita camada metálica de revestimento (22) sendo formada nas ditas superfí-cies superior e inferior (210, 211) e os ditos primeiros lados opostos (212).
14. Dispositivo de dissipação de calor, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO pelo fato de a dita segunda superfície (242) do dito painel metálico (24)possuir uma pluralidade de sulcos alongados paralelos (243), cada um dos ditos sulcos a-longados (243) recebendo um dos ditos primeiros lados (212) de um corpo respectivo dosditos corpos planos (21).
15. Método de fabricação de um dispositivo de dissipação de calor,CARACTERIZADO por:(a) limpeza de um corpo plano (21) que é feito de um laminado de grafite e que seestende ao longo de um plano x-y do laminado de grafite; e(b) revestimento elétrico do corpo plano (21) de forma que uma camada metálica derevestimento (22) é formada no corpo plano (21).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de, naetapa (a), a limpeza ser conduzida pela utilização de uma solução ácida de modo a removero contaminante de óleo e óxido no corpo plano (21).
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de asolução ácida ser ácido sulfúrico possuindo uma concentração de não menos de 0,5% empeso.
18. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de, naetapa (a), a limpeza ser conduzida pela utilização de plasma de pressão atmosférica.
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de acamada metálica de revestimento (22) incluir um filme de cobre (221) formado no corpo pla-no (21) e um filme de níquel (222) formado no filme de cobre (221).
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de ofilme de cobre (221) possuir uma espessura variando de 8 μητι a 10 μηι, e o filme de níquel(222) possuir uma espessura variando de 2 μηη a 5 μηι.
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