CN102564200A - 一种卷筒型高散热结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卷筒型高散热结构及其制造方法，属于散热器材领域。该结构包括卷筒状高散热膜，以及用于固定卷筒状高散热膜的散热底座，以及设置在卷筒状高散热膜上的至少一个的间隔结构，在卷筒状高散热膜中相邻的层与层之间有空间间隔。其制造方法为：步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构；步骤2，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状；步骤3，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。本发明能够应用在多种需要散热的场合，它的卷筒的形状增加了散热面积，相邻的高散热膜之间的空间间隔增强了散热性能。

Description

一种卷筒型高散热结构及其制造方法

技术领域

本发明属于散热器件领域。

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。这种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。

本发明利用这种导热率高的膜材料制作成卷筒状，并且相邻的高散热膜材料之间用间隔结构隔开，形成一定的空间间隔，这样有利于散热，同时卷筒状的高散热膜还增加了散热面积。该结构的散热体制作的尺寸不同能够应用在各种散热场合中，比如电路板中的散热器或者是应用在比较精密小巧的芯片中的散热。

发明内容

本发明的目的，是提供一种卷筒型高散热结构及其制造方法。利用该方法制作成的卷筒型高散热结构，不仅增加了散热面积，还由于该结构中相邻的高散热膜之间的空间间隔增强了散热能力。

一种卷筒型高散热结构，该结构包括卷筒状高散热膜，以及用于固定卷筒状高散热膜的散热底座，以及设置在卷筒状高散热膜上的至少一个的间隔结构，在卷筒状高散热膜中相邻的层与层之间有空间间隔。

进一步，本发明所述的一种卷筒型高散热结构还具有如下技术特征：

所述的卷筒状高散热膜，为高散热膜材料卷成的，其直径为0.1-10000微米。

所述的间隔结构为条状结构。

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。

所述的高散热膜材料的厚度为1-300微米。

所述的间隔结构的厚度为卷筒型高散热膜的厚度的5-100倍。

所述的散热底座采用金属材质或者散热陶瓷，它与卷筒状高散热膜之间的固定方式为焊接、热熔或者在散热底座上设置卡槽。

所述的间隔结构，通过粘附、焊接或者热熔的方式固定在高散热膜上。

本发明还提供了一种卷筒型高散热结构的制造方法，该方法包括：

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构；

步骤2，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状；

步骤3，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

当间隔结构为金属材质时，使用下述的方法，它包括：

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔点；

步骤2，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上；

步骤3，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状；

步骤4，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

一种卷筒型高散热结构的制造方法，该方法包括：

步骤1，在高散热膜上设置两个或两个以上的条形的间隔结构；

步骤2，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔点；

步骤3，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上；

步骤4，沿着与间隔结构垂直的方向，将高散热膜卷成筒状；

步骤5，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

进一步，本发明所述的卷筒型高散热结构的制造方法还具有如下技术特征：

对高散热膜加热所达到的温度高于间隔结构熔点的范围在50℃-150℃之间。

所述的间隔结构之间的间隔距离在0.01mm-100mm之间。

卷筒状高散热膜与散热底座之间的固定方式为焊接、热熔或者在散热底座上设置卡槽。

附图说明

图1是本发明所述的卷筒型高散热结构的结构示意图。

图2是本发明所述的一种实施例，描述的是卷筒型高散热结构的制造过程的示意图。

图3是本发明所述的另一种实施例，描述的是卷筒型高散热结构的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是间隔结构为金属材质的制造方法的流程图。

图6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内部设置有间隔结构的材料制作成卷筒状，该卷筒状的高散热膜中的层与层之间有一定的空间间隔，这样更利于散热，同时它的卷筒结构增加了散热面积。

下面通过举例对本发明进行描述。

参照图1所示，展示的是本发明所述的卷筒型高散热结构的示意图。该结构包括卷筒状高散热膜100、散热底座200以及设置在卷筒状高散热膜上的间隔结构300。卷筒状高散热膜100是由高散热膜材料卷成的，其中高散热膜材料为导热率较高的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，卷筒状高散热膜100的直径控制在0.1-10000微米，它相邻的层与层之间由空间间隔101，该空间间隔是因为卷筒状高散热膜100相邻层之间设置的间隔结构300形成的。该间隔结构300为条状结构，它可以是金属层或者泡沫材料或者纤维层，其厚度是所采用的高散热膜材料的5-100倍，而高散热膜材料的厚度在1-300微米之间。当间隔结构300采用软性的材质时，比如泡沫材料或者纤维层时，可以将其设置在高散热膜材料上直接卷成卷筒状高散热膜，或者用粘合剂将其固定在高散热膜上。如果间隔结构300采用质硬的金属层时，可以通过热熔或者焊接或者粘附的方式将其固定在高散热膜上，同时在卷的过程中，要使金属层处于软化的状态，更有利于卷成卷筒状。为了更方便地使用该高散热结构，将卷筒状高散热膜100设置的散热底座200上，散热底座200为盘状的金属层或者散热陶瓷，通过粘附或者焊接或者在散热底座200上设置卡槽的方式将卷筒状高散热膜1 00固定在该散热底座200上。

当间隔结构300为金属层时，其制作过程参照图2所示。在该图中，首先在高散热膜400的一侧设置条状的间隔结构100，对高散热膜400进行加热，其加热的温度高于金属材质的间隔结构300的熔点，是间隔结构300与高散热膜400相接触的部分熔化，但是高于熔点温度的范围在50℃-150℃之间。本实施例中，间隔结构300采用金属铜，它的熔点为1083℃，那么高散热膜400所加热的温度要达到1150℃。由于所采用的间隔结构300的厚度为高散热膜的5-100倍，如果对高散热膜400加热的温度过高，会使金属层熔化过度，进而使冷却过程延长。其次，对高散热膜400和间隔结构300进行冷却处理，使间隔结构300固定在高散热膜400上。然后，顺着间隔结构300的方向，将高散热膜400卷起，形成一个卷筒状高散热膜100。由于间隔结构300在中间夹着，所以形成的卷筒状高散热膜100的层与层之间由一定的空间间隔101。最后将这种具有空间间隔101的卷筒状高散热膜卡在散热底座200的卡槽内，起到固定的作用。当然还可以通过粘附和焊接的方式进行固定。

参照图3所示，展示的是另一种制造过程，它是在高散热膜上设置多个间隔结构的制造方法。该方法是在所述的高散热膜400上纵向设置四个条形的间隔结构300，该间隔结构300采用质硬的金属层，相邻的间隔结构300之间的距离在0.01mm-100mm之间，在本实施例中，相邻的间隔结构之间的距离为50mm。然后对高散热膜400进行加热，温度高于间隔结构300的熔点，使间隔结构300与高散热膜400相接触的部分熔化，冷凝固化，将间隔结构固定在高散热膜上。最后，沿着与间隔结构300相垂直的方向卷起，形成卷筒状高散热膜100，并将其固定在散热底座上。

需要说明的是，在上述的制造过程中，为了更快地使金属材质的间隔结构300熔化以及冷却固化，可以对间隔结构300进行预热，使其温度达到低于熔点的温度，这样再经过高散热膜400传递的热量很容易使其熔化。此外，在制作卷筒状高散热膜100时，由于金属材质比较硬，即时采用的厚度很薄，在制作过程中不容易被卷起，因此在这个过程中需要在高温环境中进行，当处于软化状态时将其卷成卷筒状。

对应着所述的卷筒型高散热结构，本发明还提供了制作它的方法，具体描述如下：

当所采用的间隔结构为软性材质的结构时，采用以下的方法，该方法包括：

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构。

该步骤中，所述的高散热膜采用导热率高的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。所述的间隔结构为软性材质的泡沫材料或者纤维层，其厚度为高散热膜的5-100倍。

步骤2，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状。

上述的间隔结构通过粘合剂固定在高散热膜上，或者未经固定直接将其卷起后夹在高散热膜之间。这种卷筒状的结构由于间隔结构的存在使得相邻的层与层之间有一定的空间间隔，增强了散热的功能。

步骤3，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

该步骤是为了使用方便或者利用放置，所述的散热底座采用金属材质或者散热陶瓷，通过焊接或者热熔的方式将卷筒状高散热膜固定其上，还有一种固定方式，就是在散热底座上设置卡槽，将制作成型的卷筒状高散热膜固定其上。

如果间隔结构采用质硬的金属材料时，本发明需要采用以下方法进行制作。

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔点。

在该步骤中所述的间隔结构采用厚度为高散热膜厚度5-100倍的金属层，比如金属铜、金属铝等等。而对高散热膜加热高于金属材质的间隔结构熔点的范围在50℃-150℃之间。为了使其快速的熔化，可以将间隔结构进行预热，使其温度达到接近熔点的温度。

步骤2，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上。

步骤3，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状。

通过这种方式卷成的筒状，间隔结构夹在高散热膜之间，在它的层与层之间形成空间间隔，该空间间隔的大小取决于所采用的间隔结构的厚度，其厚度越厚，形成的空间间隔越大，能利于散热。

步骤4，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

上述的方法中是在高散热膜上设置一个条形间隔结构的情况，还可以通过以下的步骤实现本发明：

步骤1，在高散热膜上设置两个或两个以上的条形的间隔结构。

所述的间隔结构仍为质硬的金属层，条形的间隔结构在高散热膜上排布的间隔在0.1mm-100mm之间，它本身的宽度在0.01mm-10mm之间。

步骤2，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔。

步骤3，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上。

上述两个步骤是为了将间隔结构固定在高散热膜上，同样，为了使间隔结构与高散热膜相接触的部分快速地熔化，对间隔结构进行预热处理，使其温度达到接近熔点的温度。

步骤4，沿着与间隔结构垂直的方向，将高散热膜卷成筒状。

利用这种方式形成的卷筒状高散热膜中的间隔结构都纵向贴附在高散热膜的内壁上，在相邻的高散热膜层之间形成空间间隔。

步骤5，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上，其固定方式与上述的相同，这里不再做详细叙述。

需要说明的是，在制作卷筒状高散热膜100时，由于金属材质比较硬，即时所采用的厚度很薄，在制作过程中也是不容易被卷起的，因此在这个过程中需要在高温环境中进行，当处于软化状态时将其卷成卷筒状。

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 (14)

1.一种卷筒型高散热结构，其特征在于：该结构包括卷筒状高散热膜，以及用于固定卷筒状高散热膜的散热底座，以及设置在卷筒状高散热膜上的至少一个的间隔结构，在卷筒状高散热膜中相邻的层与层之间有空间间隔。

2.根据权利要求1所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的卷筒状高散热膜为高散热膜材料卷成的，其直径为0.1-10000微米。

3.根据权利要求1所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的间隔结构为条状结构。

4.根据权利要求2所述的一种卷筒型高散热结构，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包含有二者其一的复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的高散热膜材料的厚度为1-300微米。

6.根据权利要求1所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的间隔结构的厚度为卷筒型高散热膜的厚度的5-100倍。

7.根据权利要求1所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的散热底座采用金属材质或者散热陶瓷，它与卷筒状高散热膜之间的固定方式为焊接、热熔或者在散热底座上设置卡槽。

8.根据权利要求1所述的一种卷筒型高散热结构，其特征在于：所述的间隔结构，通过粘附、焊接或者热熔的方式固定在高散热膜上。

9.一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于该方法包括：

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构；

步骤2，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状；

步骤3，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

10.一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于，间隔结构为金属材质时，使用下述的方法，它包括：

步骤1，在高散热膜的一侧设置条状的间隔结构，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔点；

步骤2，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上；

步骤3，沿着间隔结构的方向，将高散热膜卷成筒状；

步骤4，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

11.一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于该方法包括：

步骤1，在高散热膜上设置两个或两个以上的条形的间隔结构；

步骤2，对高散热膜进行加热，温度高于间隔结构的熔点；

步骤3，进行冷却处理后，使得间隔结构固定在高散热膜上；

步骤4，沿着与间隔结构垂直的方向，将高散热膜卷成筒状。

步骤5，将卷筒状高散热膜固定在散热底座上。

12.根据权利要求10或者11所述的一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于：对高散热膜加热所达到的温度高于间隔结构熔点的范围在50℃-150℃之间。

13.根据权利要求11所述的一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于：所述的间隔结构之间的间隔距离在0.01mm-100mm之间。

14.根据权利要求9或10或11所述的一种卷筒型高散热结构的制造方法，其特征在于：卷筒状高散热膜与散热底座之间的固定方式为焊接、热熔或者在散热底座上设置卡槽。

Images