CN103378022A - 散热片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热片，其包括具有上表面和下表面的金属基层，在所述金属基层的上表面或者下表面涂覆有一层环氧树脂，或者在金属基层的上表面和下表面均涂覆一层环氧树脂，在所述一层环氧树脂上形成有一层导热的纳米粒子。本发明还涉及一种散热片的制造方法。本发明的散热器具有散热效果好，成本不高、结构简单等优点，且本发明的散热器的制造方法也不复杂。

Description

散热片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种散热装置及其制造方法，尤其涉及一种具有纳米粒子层且散热性能优良的散热片及其制造方法。

背景技术

随着半导体器件集成工艺和LED照明的快速发展，半导体器件集成化程度越来越高，然而，器件体积变的越来越小，其对散热的需求越来越高，已成为一个越来越重要的问题。为满足该需要，风扇散热、水冷辅助散热和热管散热等各种散热方式被广泛运用，并取得了一定的散热效果，但因散热器和热源的接触界面不平整，一般相互接触面积不到百分之二，没有一个理想的接触界面，从根本上影响了半导体器件向散热器传递热量的效果，因此，传统的散热器通过增加一导热系数较高的热界面材料在散热器和半导体器件之间以增加一导热系数较高的热界面材料在散热器和半导体器件之间以增加界面接触面积，提高半导体器件和散热器间的热传递效果。

传统热界面材料是将导热系数较高的颗粒分散于聚合物基体以形成复合材料，如石墨、氮化硼、氧化硅、氧化铝、银或其他金属等。此种材料导热性能取决于聚合物基体的性质。其中以油脂、相变材料为基体的复合材料因其使用时为液态，能与热源表面浸润，因此，接触热阻较小，而以硅胶或橡胶为基体的复合材料的接触热阻相对较大。该类材料普遍缺陷是整体材质导热系数较小，典型值为1瓦/米·开尔文(W/mK)，这已经不能适应半导体集成化程度提高对散热的需求。另外，采用增加聚合物基体的导热颗粒含量，使得颗粒和颗粒之间尽量相互接触，可以增加复合材料整体的导热系数，如某些特殊界面材料导热系数因此可达到4-8瓦/米·开尔文(W/mK)，然而，聚合物基体的导热颗粒含量增加至一定程度时，会使聚合物基体失去原本性能，如油脂会变硬，从而浸润效果变差，橡胶会变得较硬，从而失去应有的柔韧性，这都将使热界面材料性能大大降低。

因此，如何设计一种能够快速散热且成本较低符合各国标准的散热装置，是目前急需解决的一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种散热效果好，成本不高、结构简单、制作方便的散热片及其制造方法。

解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：提供一种散热片，其包括具有上表面和下表面的金属基层，在所述金属基层的上表面或者下表面涂覆有一层环氧树脂，或者在金属基层的上表面和下表面均涂覆一层环氧树脂，在所述一层环氧树脂上形成有一层导热的纳米粒子。

作为本发明散热片的进一步改进，所述金属层的材质为铝、铜或者铜铝合金。

作为本发明散热片的进一步改进，所述纳米粒子选自碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化钛或碳的一种或几种。

作为本发明散热片的进一步改进，所述基层上设有多个突起，所述突起的形状为圆柱形、方柱形、凸台形或金字塔形。

解决本发明的技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种散热片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

提供一种金属基层；

将纳米粒子与液态环氧树脂混合搅拌、并且在搅拌的过程中添加悬浮剂和分散剂以形成均匀的散热涂料；

往所述散热涂料内注入纳米级惰性气泡使得纳米级惰性气泡依附在具有散热效果的纳米粒子上，并立即将所述散热涂料涂覆在所述金属基层的表面，通过所述纳米级惰性气泡的浮力使所述纳米粒子上浮或者悬浮于散热片的最表层，从而形成表面具有导热的纳米粒子的散热片。

作为本发明制造方法的进一步改进，在所述金属基层的表面设有突起。

作为本发明制造方法的进一步改进，所述金属基层的材质为铝、铜或者铜铝合金。

作为本发明制造方法的进一步改进，所述纳米粒子选自碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化钛或碳的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的散热器具有散热效果好，成本不高、结构简单、等优点，且本发明的散热器的制造方法也不复杂。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统的散热片的俯视图；

图2是传统的散热片的主视图；

图3是本发明中的环氧树脂与纳米粒子在混合均匀后的示意图；

图4是本发明中的纳米级惰性气泡依附在纳米粒子周围的放大示意图；

图5是经过改进的本发明的散热片的截面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，本发明的一种散热片10具有上表面12和下表面14的基层11，在该基层11的上表面12或者下表面14涂覆有一层环氧树脂16，或者在基层的上表面12和下表面14均涂覆一层环氧树脂16，在该层环氧树脂16上设有一层导热的纳米粒子18。该基层11为金属层或者中间夹有玻璃纤维板的金属层。该金属层的材质为铝、铜或者铜铝合金。该层纳米粒子18选自碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化钛或碳的一种或几种。该基层11上还设有多个与基层11材质相同的突起15。该突起15的形状为圆柱形、方柱形、凸台形或金字塔形。在本实施方式中，该基层11的上表面12或者下表面14包括该突起15的整个表面。

请参见图3至图5，本发明还提供了这种散热片的制造方法，其包括如下步骤：首先，提供一种具有上表面和下表面的基层11，该基层11的材质为铝、铜或者铜铝合金；其次，如图3所示，将纳米粒子18与液态环氧树脂16充分混合搅拌，同时添加悬浮剂、分散剂等材料，多次搅拌后可制成液态喷涂工艺的散热涂料。该可避免纳米粒子产生纳米团聚现象，因此再封罐后可长期保存。该散热涂料进行喷涂时，受制于悬浮剂等材料特性，就算以高温烘烤，纳米颗粒还是没有办法全数悬浮于散热片的表层，因此要产生具备热辐射效能散热片，须用纳米气泡机往此散热涂料内注入纳米级惰性气泡20(如氮气、空气等)，纳米级惰性气泡20依附在具有散热效果的纳米粒子上，从而，在喷涂同时通过纳米级惰性气泡的浮力使纳米粒子上浮或者悬浮于散热片的最表层，只要环氧树脂表层无破坏老化现象，则可长期具备热辐射效能，这种工艺称为纳米气泡悬浮法。

该分散剂主要是亲油基和亲水基组成的表面活性剂，如长链脂肪酸、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等；小分子量的无机电解质或无机聚合物，如硅酸钠、六偏磷酸钠等；大分子量的聚合物和聚电解质，如明胶、羧甲基纤维素、聚甲基丙烯酸盐、聚乙烯亚铵等。分散剂的加入要适量，不宜过量和不足，否者会引起絮凝。该悬浮剂选自现有的纳米粒子的悬浮剂。

具备散热效果的纳米粒子的平板状散热片，已具备一定的散热效能了，但是想要提升更多的热辐射效能，则必须改变散热片形状。因此在平板状散热片上还设有突起，以增大散热面积，这些突起可以组成方形、圆形和椭圆的形状。并且，适当高度的突起可提升热辐射效能，并能减少热辐射直线干扰，在热冲击最小状态下，可产生最高的热辐射散热效能。

多个这种散热片可以制成一种散热器，该散热器或散热片可以用在LED照明装置，电脑、笔记本等便携式电子设备或其他需要散热的装置上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热片，其包括具有上表面和下表面的金属基层，其特征在于：在所述金属基层的上表面或者下表面涂覆有一层环氧树脂，或者在金属基层的上表面和下表面均涂覆一层环氧树脂，在所述一层环氧树脂上形成有一层导热的纳米粒子。

2.如权利要求1所述的一种散热片，其特征在于：所述金属层的材质为铝、铜或者铜铝合金。

3.如权利要求1所述的一种散热片，其特征在于：所述纳米粒子选自碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化钛或碳的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种散热片，其特征在于：所述基层上设有多个突起，所述突起的形状为圆柱形、方柱形、凸台形或金字塔形。

5.一种散热片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

提供一种金属基层；

将纳米粒子与液态环氧树脂混合搅拌、并且在搅拌的过程中添加悬浮剂和分散剂以形成均匀的散热涂料；

往所述散热涂料内注入纳米级惰性气泡使得纳米级惰性气泡依附在具有散热效果的纳米粒子上，并立即将所述散热涂料涂覆在所述金属基层的表面，通过所述纳米级惰性气泡的浮力使所述纳米粒子上浮或者悬浮于散热片的最表层，从而形成表面具有导热的纳米粒子的散热片。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：在所述金属基层的表面设有突起。

7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述金属基层的材质为铝、铜或者铜铝合金。

8.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述纳米粒子选自碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化钛或碳的一种或几种。

9.一种如权利要求5-8任意一项所述的制造方法制备的散热片。

10.一种包括多个根据权利要求9所述的散热片的散热器。

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