CN102538552A - 一种集束型膜材料高散热结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集束型膜材料高散热结构及其制造方法，属于散热技术领域。该结构包括金属材质的散热基材，以及固定在散热基材上的两个或两个以上的卷筒型高散热膜，该卷筒型高散热膜在散热基材上形成散热集束。其制造方法为：步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜，以及在散热基材上做交叉排列的预制孔；步骤2，将卷筒型高散热膜插入上述散热基材上的预制孔中；步骤3，对卷筒型高散热膜进行加热，使散热基材上的预制孔边缘熔化；步骤4，冷却处理后，卷筒型高散热膜固定在散热基材上。本发明将卷筒型高散热膜在散热基材上制作成集束型，大大增加了散热面积，提高了散热性能。
Description
技术领域
本发明属于散热技术领域。
技术背景
电子产品、机械、电力、通信、化工等诸多领域，在产品的加工、生产的过程中，以及使用的过程中，都会产生数量不同的热量。而且，所产生的热量如果不能得到有效散发的话，则会对产品的加工及使用，均有可能造成影响。
目前，各种各样的散热材料已经广泛使用。不同类型的散热材料，会具有不同的性能，比如说，金属材料的导热性能良好，特别是其中的一部分金属材料，如铜、铝、银等，其导热性尤其良好。利用这些金属制成的散热器，比如铜质的散热器、铝质的散热器，也得到普遍应用。
下面列举一下常用的一些散热材料的热导率性能：
铝：237W/m·K；
铜：401W/m·K；
银：420W/m·K；
金：318W/m·K。
因为价格因素，当前使用的绝大多数散热器，是采用铜质材料或者铝制材料来制造的；但有一些特殊场所，也使用银质或金质材料，来用作散热材料。散热器的形状与结构、尺寸等，根据不同的应用场合互有不同。比如，各种CUP上使用的散热器，以及电路板上使用的散热器，大多是具有波浪形散热沟槽的散热器件。虽然上述的金属作为散热材料比较常见，但是其散热性还是比较低，随着具有高散热性能的膜材料的出现，用其制造的散热器材越来越向其进行靠拢。
本发明中所应用的高散热性能的膜材料是利用碳成分制作成的高散热石墨膜或者石墨烯膜，它们具有很高的散热性能，其中高散热石墨膜的导热率可以达到1500～1750W/m·K，而石墨烯膜的导热率约为5000W/m·K。本发明根据这种材料的性质，将高散热膜材料制作成卷筒型，这样就增加了散热面积，同时将这种卷筒型的高散热膜排布固定在散热基材上形成散热集束，这种方式制作成的高散热结构散热面积增加，散热能力尤其强。
发明内容
本发明的目的，是提供一种集束型膜材料高散热结构及其制造方法，它将卷筒状的高散热膜材料设置在散热基材上，形成集束型的高散热结构，增强了散热性能。
一种集束型膜材料高散热结构，该结构包括金属材质的散热基材，以及固定在散热基材上的两个或两个以上的卷筒型高散热膜，该卷筒型高散热膜在散热基材上形成散热集束。
进一步，本发明所述的集束型膜材料高散热结构还具有以下技术特征：
在所述的散热基材上设置有预制孔，用以固定卷筒型高散热膜。
所述的卷筒状高散热膜是利用高散热膜材料卷成的。
所述的高散热膜材料为高散热石墨膜或者石墨烯膜或者含有二者其一的复合材料。
所述卷筒状高散热膜的直径在100-10000微米之间。
本发明还提供了一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜，以及在散热基材上做交叉排列的预制孔；
步骤2，将卷筒型高散热膜插入上述散热基材上的预制孔中；
步骤3，对卷筒型高散热膜进行加热，使散热基材上的预制孔边缘熔化；
步骤4，冷却处理后，卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
本发明还提供了另一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜；
步骤2，将上述的卷筒型高散热膜加热，使其温度高于金属材质的散热基材的熔点；
步骤3，将加热后的卷筒型高散热膜插入到散热基材上，与卷筒型高散热膜接触的散热基材部分形成热熔孔；
步骤4，冷凝处理后，热熔孔固化，使得卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
进一步，本发明所述的一种集束型膜材料高散热结构的制造方法还具有如下技术特征：
针对于步骤2，卷筒型高散热膜加热的温度高于散热基材熔点的温度范围在50℃-150℃之间。
所述的散热基材被预热处理，预热后的温度范围为低于散热基材熔点温度的20℃-150℃之间。
附图说明
图1是本发明所述的集束型膜材料高散热结构的结构示意图。
图2是本发明的一种实施例，描述的是本发明制造过程的示意图。
图3是本发明的另一种实施例，描述的是本发明另一种制造过程的示意图。
图4是本发明所述的制造方法的流程图。
图5是本发明所述的另一种制造方法的流程图。
具体实施例
针对于本发明主要功能的描述：
本发明将高散热膜材料制作成卷筒状的高散热体，然后将两个或者两个以上的卷筒型高散热体设置在散热基材上，这种形状的高散热结构不仅增强了散热的面积，同时也增加了高散热膜的坚硬度，提高了散热性能。
下面通过举例对本发明进行描述。
参照图1所示，描述的是本发明所述的一种集束型膜材料高散热结构，它包括散热基材100和卷筒型高散热膜200。其中的散热基材100采用金属材质的实心体或者空心体，比如：铜、铝、铁或者合金，它的形状采用柱状或块状。在散热基材100上设置有预制孔101，该预制孔101是用于固定上述的卷筒型高散热膜200的，该卷筒型高散热膜200是用导热率较高的高散热膜材料卷成的，最外边边缘的直径控制在100-10000微米之间。这里所述的高散热膜材料为高散热石墨膜，它的导热率为1500～1750W/m·K；或者石墨烯膜，它的导热率可达到5000W/m·K；或者采用含有高散热膜材料或石墨烯膜二者其一的复合材料，在本发明中卷筒型高散热膜200由高散热石墨膜卷成的，其直径为5000微米。在散热基材100上至少包含两个卷筒型高散热膜200，并且该卷筒型高散热膜200呈阵列式排布或者交叉排布，使相邻的卷筒型高散热膜200之间有空间间隔，形成一个散热集束，有利于散热。
结合着制造过程，对本发明所述的集束型膜材料高散热结构做详细说明。
参照图2所示，展示的是本发明所述的集束型膜材料高散热结构的制作过程的示意图。
首先将高散热膜材料300沿着某一边缘卷起，形成卷筒型高散热膜200。这种高散热膜材料300优选为高散热石墨膜，还可以采用石墨烯膜，或者是包含有上述二者其一的复合材料，这种卷筒型高散热膜200的直径控制在100-10000微米之间，并且在卷筒型高散热膜200的层与层之间留有孔隙，以便更好的散热。
其次，在散热基材100上设置预制孔101，在本实施例中，该散热基材采用实心的圆柱体，其材质为金属铜，其中预制孔101的大小与前述的卷筒型高散热膜200的直径相同，这种预制孔101的制作方法，可以是通过钻孔的方式，还可以通过热熔的方式。
然后，将卷筒型高散热膜200插入到制作好的预制孔101中，对卷筒型高散热膜200进行加热，使散热基材100上的预制孔101边缘熔化，进行冷却处理后，使得卷筒型高散热膜200固定在散热基材100上。
上述的方法中是将散热基材上制作预制孔来固定卷筒型高散热膜的方式，还有一种方式，就是利用高散热膜材料导热快的特性，将加热后的卷筒型高散热膜与散热基材接触后固定在散热基材上，如图3所示。该图所示的方法中，同样首先将高散热膜材料300做成卷筒型高散热膜200，与上面描述的相同，这种高散热膜材料300优选为高散热石墨膜，它的直径控制在100-10000微米之间。其次，将制作好的卷筒型高散热膜200进行加热，使它达到高于散热基材100熔点的温度，而这个温度范围控制在50℃-150℃之间，比如散热基材100选用铜，那么卷筒型高散热膜200需要加热到1180℃。然后将加热后的卷筒型高散热膜200插入的散热基材100上，由于它的温度高于散热基材100的熔点，因此与散热基材100相接触的部分发生熔化，形成热熔孔102。最后进行冷却处理，使热熔孔102固化，进而将卷筒型高散热膜200固定于散热基材100上。
需要说明的是，利用本方法制作集束型膜材料高散热结构时，为了让散热基材100与卷筒型高散热膜200相接触的部分快速熔化，可以将散热基材100进行预热，使其温度达到低于熔点温度20℃-150℃之间，这样就可以快速的形成热熔孔102。
对应着所述的集束型膜材料高散热结构，本发明提供了制造方法，如图4所示。该图展示了制造方法的流程图，该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜，以及在散热基材上做交叉排列的预制孔。
该步骤中，所述的高散热膜材料为高散热石墨膜或者石墨烯膜或者包含有二者其一的复合材料，在上述的实施例中采用的是质轻、易成型且导热率高的高散热石墨膜。其中的卷筒型高散热膜的直径控制在100-10000微米之间，并且在卷筒型高散热膜200的层与层之间由孔隙，以便更好的散热。所述的预制孔是通过钻孔或者热熔的方式形成的，它的直径与卷筒型高散热膜的直径相同，用以固定卷筒型高散热膜。
步骤2，将卷筒型高散热膜插入上述散热基材上的预制孔中。
该步骤中卷筒型高散热膜在散热基材上阵列式排布，或者交叉排列，相邻的卷筒型高散热膜之间留有空隙，有利于散热。
步骤3，对卷筒型高散热膜进行加热，使散热基材上的预制孔边缘熔化。
本步骤将远离散热基材的卷筒型高散热膜的一端与热源接触，使传递到散热基材上的温度高于其熔点，进而使散热基材与卷筒型高散热膜相接触的部分，也就是预制孔的边缘熔化。这个高于散热基材熔点温度的范围控制在50℃-150℃之间。比如：散热基材采用铝，铝的熔点为660℃，那么卷筒型高散热膜所加热到的温度为750℃，就足以使预制孔边缘熔化。如果温度过高的话，冷却起来比较麻烦，同时还会使预制孔熔化的范围过大而不能起到固定作用。
步骤4，冷却处理后，卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
本发明中还提供了一种制造集束型膜材料高散热结构的方法，该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜；
步骤2，将上述的卷筒型高散热膜加热，使其温度高于金属材质的散热基材的熔点，该范围控制在50℃-150℃之间。
步骤3，将加热后的卷筒型高散热膜插入到散热基材上，与卷筒型高散热膜接触的散热基材部分形成热熔孔；
步骤4，冷凝处理后，热熔孔固化，使得卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
需要说明的是，该方法中的步骤1与上述方法步骤1中制作卷筒型高散热膜中采用的材料和制作方法相同。此外，为了快速的形成热熔孔，还需要将散热基材进行预热，将散热基材加热到低于散热基材熔点的温度，其范围控制在20℃-150℃之间，这样有利于二者之间传递热量，使得快速达到熔化状态。
以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施例，亦均在本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种集束型膜材料高散热结构，其特征在于：它包括金属材质的散热基材，以及固定在散热基材上的两个或两个以上的卷筒型高散热膜，该卷筒型高散热膜在散热基材上形成散热集束。
2.根据权利要求1所述的一种集束型膜材料高散热结构，其特征在于：在所述的散热基材上设置有预制孔，用以固定卷筒型高散热膜。
3.根据权利要求1所述的一种集束型膜材料高散热结构，其特征在于：所述的卷筒状高散热膜是利用高散热膜材料卷成的。
4.根据权利要求3所述的一种集束型膜材料高散热结构，其特征在于：所述的高散热膜材料为高散热石墨膜或者石墨烯膜或者含有二者其一的复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种集束型膜材料高散热结构，其特征在于：所述卷筒状高散热膜的直径在100-10000微米之间。
6.一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，其特征在于该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜，以及在散热基材上做交叉排列的预制孔；
步骤2，将卷筒型高散热膜插入上述散热基材上的预制孔中；
步骤3，对卷筒型高散热膜进行加热，使散热基材上的预制孔边缘熔化；
步骤4，冷却处理后，卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
7.一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，其特征在于该方法包括：
步骤1，将高散热膜材料做成卷筒型高散热膜；
步骤2，将上述的卷筒型高散热膜加热，使其温度高于金属材质的散热基材的熔点；
步骤3，将加热后的卷筒型高散热膜插入到散热基材上，与卷筒型高散热膜接触的散热基材部分形成热熔孔；
步骤4，冷凝处理后，热熔孔固化，使得卷筒型高散热膜固定在散热基材上。
8.根据权利要求7所述的一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，其特征在于：针对于步骤2，卷筒型高散热膜加热的温度高于散热基材熔点的温度范围在50℃-150℃之间。
9.根据权利要求7所述的一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，其特征在于：所述的散热基材被预热处理，预热后的温度范围为低于散热基材熔点温度的20℃-150℃之间。
10.根据权利要求6或7所述的一种集束型膜材料高散热结构的制造方法，其特征在于：所述的高散热膜材料为高散热石墨膜或者石墨烯膜或者含有二者其一的复合材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213149 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Dragon Road Economic Development Zone No. 2 Applicant after: TANYUAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 213149 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Dragon Road Economic Development Zone No. 2 Applicant before: Jiangsu carbon dollar Polytron Technologies Inc. Address after: 213149 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Dragon Road Economic Development Zone No. 2 Applicant after: Jiangsu carbon dollar Polytron Technologies Inc. Address before: 213149 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Dragon Road Economic Development Zone No. 2 Applicant before: CHANGZHOU TANYUAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: CHANGZHOU TANYUAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. TO: JIANGSU TANYUAN TECHNOLOGY CO., LTD Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JIANGSU TANYUAN TECHNOLOGY CO., LTD TO: TANYUAN SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213145 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Lanxiang Road Economic Development Zone No. 7 Applicant after: TANYUAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 213149 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Dragon Road Economic Development Zone No. 2 Applicant before: TANYUAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Jianhong Inventor before: Request for anonymity |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: REQUEST NOT TO RELEASE THE NAME TO: WANG JIANHONG |
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ma Yuchen Inventor before: Wang Jianhong |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG JIANHONG TO: MA YUCHEN |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150610 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |