CN106332511A - 复合式散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种复合式散热结构，所述复合式散热结构包括一承载板及一散热片。承载板具有一铝基板及一第一热扩散辐射层，铝基板具有一第一表面及一相对于第一表面的第二表面，其中第一热扩散辐射层设置于铝基板的第一表面或第二表面上。散热片设置于承载板上，散热片包括一铜基板及一第二热扩散辐射层，铜基板具有一第一表面及一相对于铜基板的第一表面的第二表面，其中第二热扩散辐射层设置于铜基板的第一表面上。

Description

复合式散热结构

技术领域

本发明涉及一种散热结构，尤指一种兼具热传导及热辐射功能的复合式散热结构。

背景技术

随着电子装置的高度发展，电子装置内部的电子元件的运算效率要求越来越高，导致电子元件的温度容易升高，进而产生散热的问题。另外，也随着电子装置的设计趋势朝向轻薄化的设计，易导致其极度压缩的空间设计而造成散热上的困难。

一般来说，已知的作法是通过在热源附近设置风扇、散热鳍片等元件达到散热的效果。然而，针对轻薄的电子产品，比如超薄的笔记本电脑、平板电脑，甚至是智能手机则无法如此设置风扇。因此，容易导致前述笔记本电脑、平板电脑及智能手机因过热而导致其系统不稳定进而死机。

此外，一般而言，散热鳍片通常以面接触的方式装设在会产生高热量的电子元件上，通过散热鳍片的高表面积将电子元件所产生的热逸散到空气环境中。然而，散热鳍片的表面因工艺的限制无法如预期般平整，使散热鳍片与电子元件之间存在有间隙，让散热效率大幅降低(因空气的导热系数较差)。

因此，如何提供一种能够提升散热效率的散热组件，以克服上述的缺陷，已然成为该项事业所要解决的重要课题之一。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种复合式散热结构，可通过将一散热片设置于一承载板上的结构性设计，先以热传导(heatconduction)的方式把物件所产生的热依序通过承载板及散热片而从局部区域向周围均匀散逸，再以热辐射(heat radiation)的方式把热由散热片移除至外界环境中，达到大面积均匀且快速散热的效果。

本发明的其中一实施例提供一种复合式散热结构，其包括一承载板及一散热片。所述承载板具有一铝基板及一第一热扩散辐射层，所述铝基板具有一第一表面及一相对于所述第一表面的第二表面，其中所述第一热扩散辐射层设置于所述铝基板的所述第一表面或所述第二表面上。所述散热片设置于所述承载板上，所述散热片包括一铜基板及一第二热扩散辐射层，所述铜基板具有一第一表面及一相对于所述铜基板的所述第一表面的第二表面，其中所述第二热扩散辐射层设置于所述铜基板的所述第一表面上。

本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的复合式散热结构可通过将散热片设置于一承载板上的结构性设计，先以热传导(heatconductive)的方式把物件所产生的热依序通过承载板及散热片而从局部区域向周围均匀散逸，再以热辐射(heat radiation)的方式把热由散热片移除至外界环境中，达到大面积均匀且快速散热的效果。另外，本发明承载板及散热片中所分别提供的第一热扩散辐射层及第二热扩散辐射层可由一树脂材料、一碳复合材料及导热性填充粉体所组成，其中碳复合材料为钻石颗粒、人造石墨颗粒、碳黑颗粒、碳纤维颗粒、石墨烯片、纳米碳管或其群组，而导热性填充粉体其为金属粒子、氧化物粒子、氮化物粒子或其群组，因而第一热扩散辐射层及第二热扩散辐射层可具有导热及热辐射的能力。藉此，能够有效并快速地将待散热物件所产生的热移除至外界环境中，达到快速散热的效果。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的复合式散热结构的立体分解示意图。

图2为本发明第一实施例的复合式散热结构的立体组合示意图。

图3为图2的A-A剖面的剖视示意图。

图4为图3的B部分的局部放大示意图。

图5为本发明实施例的第一热扩散辐射层的剖视示意图。

图6为本发明实施例的散热片的剖视示意图。

图7为本发明第二实施例的复合式散热结构的立体分解示意图。

图8为本发明第二实施例的复合式散热结构的立体组合示意图。

图9为本发明第二实施例的复合式散热结构的侧视示意图。

图10为本发明第三实施例的复合式散热结构的立体分解示意图。

图11为本发明第三实施例的复合式散热结构的立体组合示意图。

图12为本发明第四实施例的复合式散热结构的立体组合示意图。

【符号说明】

复合式散热结构 H，H’，H”，H”’

承载板 1

铝基板 11

第一表面 111

第二表面 112

第一铝基板 113

第二铝基板 114

第一热扩散辐射层 12

树脂材料 121

碳复合材料 122

导热性填充粉体 123

本体部 13

第一侧端部 14

第一弯折部 141

第二侧端部 15

第二弯折部 151

第三侧端部 16

第三弯折部 161

第四侧端部 17

第四弯折部 171

散热片 2

铜基板 21

第一表面 211

第二表面 212

第二热扩散辐射层 22

树脂材料 221

碳复合材料 222

导热性填充粉体 223

主体部 23

第一延伸部 24

第一挠曲部 241

第一折曲部 242

第二延伸部 25

第二挠曲部 251

第二折曲部 252

第一连接部 26

第三挠曲部 261

第二连接部 27

第四挠曲部 271

黏着层 3

气体流通道 S1

气体微流道 S2

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明所披露的“复合式散热结构”的实施方式，本领域的普通技术人员可由本说明书所披露的内容轻易了解本发明的其他优点与效果。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。又本发明的图式仅为简单说明，并非依实际尺寸描绘，亦即未反应出相关构成的实际尺寸，先予叙明。以下的实施方式进一步详细说明本发明的相关技术内容，但并非用以限制本发明的技术范畴。

〔第一实施例〕

首先，请参阅图1至图4所示，其中图3为图2的A-A剖面的剖视示意图，图4为图3的B部分的局部放大示意图。本发明第一实施例提供一种复合式散热结构H，其包括一承载板1及一散热片2。散热片2可设置于承载板1上，而复合式散热结构H可设置于待散热物件(图未绘示)上，以散逸待散热物件的热。

接着，如图1、图2及图4所示，具体而言，承载板1具有一铝基板11及一第一热扩散辐射层12，铝基板11具有一第一表面111及一相对于第一表面111的第二表面112，举例来说，第一表面111及第二表面112可分别为上表面及下表面。第一热扩散辐射层12可设置于铝基板11的第一表面111或第二表面112上。优选地，可同时于铝基板11的第一表面111及第二表面112上设置第一热扩散辐射层12。以本发明实施例而言，铝基板11的厚度可介于3毫米至12毫米之间，第一热扩散辐射层12的厚度可介于5微米至20微米之间。另外，第一热扩散辐射层12可通过涂布的方式设置于铝基板11的第一表面111或第二表面112上，也可以通过喷涂的方式设置于铝基板11上。

承上述，散热片2可设置于承载板1上，散热片2可包括一铜基板21及一第二热扩散辐射层22，铜基板21可具有一第一表面211及一相对于第一表面211的第二表面212，举例来说，第一表面111及第二表面112可分别为上表面及下表面。第二热扩散辐射层22可设置于铜基板21的第一表面211或第二表面212上，亦可同时设置于铜基板21的第一表面211及第二表面212上。以本发明实施例而言，铜基板21的厚度可介于20微米至100微米之间，第二热扩散辐射层22的厚度可介于5微米至20微米之间。

接着，请同时参阅图3及图4所示，第一实施例所提供的复合式散热结构H还可进一步包括一黏着层3，黏着层3可设置于承载板1及散热片2之间，以贴合散热片2及承载板1。举例来说，黏着层3的材质可以例如是双面胶、导热胶、渗透剂或是其他导热介质材料(Thermal InterfaceMaterial)，以增加承载板1与散热片2之间的热传递效率，并有效固定承载板1与散热片2的位置。另外，举例来说，黏着层3的厚度可介于30微米至60微米之间。

承上述，请再参阅图1及图2所示，举例来说，承载板1可包括一本体部13及分别由本体部13的两侧向上延伸的一第一侧端部14及一第二侧端部15，第一侧端部14及第二侧端部15之间可形成一气体流通道S1。散热片2可包括一主体部23及分别由主体部23的两侧向上延伸的一第一延伸部24及一第二延伸部25，主体部23可设置于本体部13上，第一延伸部24及第二延伸部25可分别设置于第一侧端部14及第二侧端部15上。举例来说，主体部23与本体部13之间、第一延伸部24与第一侧端部14及第二延伸部25与及第二侧端部15之间，可通过前述黏着层3将彼此相互黏贴。另外，第一侧端部14及本体部13之间可具有一第一弯折部141，第二侧端部15及本体部13之间可具有一第二弯折部151。

值得一提的是，当本发明实施例应用于一开放式或半开放式(周围有可以与外界空气接触的开孔或散热通道)的散热环境(例如：萤幕或路由器)时，可通过进一步提供一第一侧端部14及一第二侧端部15而增加散热的效率。具体而言，由于第一侧端部14及第二侧端部15与本体部13呈一预定角度的设置，使得待散热物件热能够先以热传导(heatconductive)的方式，把待散热物件所产生的热依序通过本体部13，再将热传导到第一侧端部14及一第二侧端部15而从局部区域向周缘均匀散逸，再以热辐射(heat radiation)的方式把热移除至外界环境中，达到大面积均匀散热的效果。藉此，通过第一侧端部14、一第二侧端部15及第一侧端部14与第二侧端部15之间所形成的气体流通道S1而能够持续且稳定的将热移除。另外，须说明的是，举例来说，预定角度可以为45～90度之间，然本发明不以此为限。

承上述，散热片2还可进一步包括一第一连接部26及一第二连接部27，第一连接部26连接于第一延伸部24，第二连接部27连接于第二延伸部25。藉此，如图1及图2所示，主体部23、第一延伸部24、第二延伸部25、第一连接部26及第二连接部27环绕气体流通道S1，换言之，以第一实施例而言，第一连接部26可与第二连接部27相互连接，然本发明不以此为限。举例来说，在其他实施例中，第一连接部26与第二连接部27也可以彼此分离，并间隔一预定距离。

接着，请参阅图5及图6所示，以本发明第一实施例而言，第一热扩散辐射层12及第二热扩散辐射层22可包括一树脂材料(121,221)、一碳复合材料(122,222)及一导热性填充粉体(123,223)。举例来说，树脂材料(121,221)可为(但不限于)环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂及聚酰亚胺树脂所组成群组的至少一种。碳复合材料(122,222)可为(但不限于)钻石、人造石墨、石墨烯、纳米碳管、碳黑、碳纤维或是任何上述的碳料所组成的群组，其形状包含颗粒状、薄片状及/或哑铃状。另外，导热性填充粉体(123,223)可包含(但不限于)金属颗粒、氧化物颗粒、氮化物颗粒或是任何上述的颗粒所组成的群组。其中，金属颗粒可为(但不限于)金、银、铜、镍或铝颗粒，氧化物颗粒可为(但不限于)氧化铝或氧化锌颗粒，氮化物颗粒可为(但不限于)氮化硼或氮化铝颗粒。

换言之，如图4所示，以本发明第一实施例而言，待散热物件的热可依序通过位于铝基板11的第二表面112上的第一热扩散辐射层12、铝基板11、位于铝基板11的第一表面111上的第一热扩散辐射层12、黏着层3、铜基板21及第二热扩散辐射层22而均匀地向周围散逸，再以热辐射的方式把热通过散热片移除至外界环境中，达到大面积均匀散热的效果。另外，须说明的是待散热物件与铝基板11的第二表面112上的第一热扩散辐射层12之间可进一步设置一导热介质层(图未绘示)，导热介质层可以是一软性导热介质材料(Thermal Interface Material)例如导热膏、导热胶等，以增加热传递效率。

〔第二实施例〕

首先，请参阅图7至图9所示，本发明第二实施例提供一种复合式散热结构H’，其包括一承载板1及一散热片2。由图7及图1的比较可知，第二实施例与第一实施例的差别在于：第二实施例所提供复合式散热结构H’可另外形成一气体微流道S2。

承上述，请参阅图4所示，承载板1具有一铝基板11及一第一热扩散辐射层12，铝基板11具有一第一表面111及一相对于第一表面111的第二表面112，其中第一热扩散辐射层12设置于铝基板11的第一表面111或第二表面112上。散热片2设置于承载板1上，散热片2包括一铜基板21及一第二热扩散辐射层22，铜基板21具有一第一表面211及一相对于第一表面211的第二表面212，其中第二热扩散辐射层22设置于铜基板21的第一表面211上。另外，承载板1及散热片2之间可进一步设置一黏着层3，以贴合散热片2及承载板1。接着，承载板1可包括一本体部13及分别由本体部13的两侧向上延伸的一第一侧端部14及一第二侧端部15，第一侧端部14及第二侧端部15之间形成一气体流通道S1。另外，散热片2可包括一主体部23及分别由主体部23的两侧向上延伸的一第一延伸部24及一第二延伸部25，主体部23设置于本体部13上，第一延伸部24及第二延伸部25分别设置于第一侧端部14及第二侧端部15上。须说明的是，本发明第二实施例所提供的复合式散热结构H’，其铝基板11、第一热扩散辐射层12、铜基板21及一第二热扩散辐射层22的结构与特征与前述实施例相仿，在此容不再赘述。

接着，请参阅图7及图9所示，第一侧端部14及本体部13之间可具有一第一弯折部141，第二侧端部15及本体部13之间可具有一第二弯折部151。优选地，为防止散热片2贴附于承载板1的第一弯折部141及第二弯折部151上时受到挤压，而使散热效果不明显，可调整第一弯折部141及第二弯折部151的曲率。此外，散热片2的第一延伸部24及主体部23之间具有一第一挠曲部241，第二延伸部25及主体部23之间可具有一第二挠曲部251，而第一挠曲部241或第二挠曲部251上可具有多个依序相邻的折曲部(242,252)，多个折曲部(242,252)与承载板1之间可形成一气体微流道S2。优选地，可同时于第一挠曲部241及第二挠曲部251上设置多个依序相邻的折曲部(242,252)。通过多个折曲部(242,252)的设置，以形成气体微流道S2不仅能够增加热的散逸效率，同时可避免第一挠曲部241及第二挠曲部251无法平整地贴合于第一弯折部141及第二弯折部151。须说明的是，气体微流道S2可以是连续式的设置，也可以是不连续的设置，本发明不以此为限。

承上述，散热片2可进一步包括一第一连接部26及一第二连接部27，第一连接部26可连接于第一延伸部24，第二连接部27连接于第二延伸部25。以本发明第二实施例而言，第一连接部26及一第二连接部27之间可相距一预定距离。接着，承载板1还可进一步包括一第三侧端部16及一第四侧端部17，第三侧端部16可与第一侧端部14相互连接，第四侧端部17可与第二侧端部15相互连接。以第二实施例而言，第三侧端部16及第四侧端部17可与本体部13相互平行，然本发明不以此为限。

接着，第一侧端部14及第三侧端部16之间可形成一第三弯折部161，第二侧端部15及第四侧端部17之间可形成一第四弯折部171，所述散热片还进一步包括一第三挠曲部261及一第四挠曲部271。值得一提的是，如同前述的第一挠曲部241或第二挠曲部251上可具有多个依序相邻的折曲部(242,252)，多个折曲部(242,252)与承载板1之间可形成一气体微流道S2。值得一提的是，第二实施例所提供的第三挠曲部261及第四挠曲部271上也可设置多个依序相邻的折曲部，以在多个折曲部与承载板1之间形成一气体微流道S2。藉此，通过气体微流道S2不仅能够增加热的散逸效率，同时可避免第三挠曲部261及第四挠曲部271无法平整地贴合于第三弯折部161及第四弯折部171。

〔第三实施例〕

首先，请参阅图10及图11所示，本发明第三实施例提供一种复合式散热结构H”，其包括一承载板1及一散热片2。由图10及图1的比较可知，第三实施例与第一实施例的差别在于：第三实施例所提供复合式散热结构H”，其承载板1可分别由第一铝基板113及第二铝基板114所形成。另外，可通过分别具有本体部13、第一侧端部14及第二侧端部15的第一铝基板113及第二铝基板114彼此错位相叠，使得第一铝基板113及第二铝基板114上的第一侧端部14及第二侧端部15环绕于本体部13。

具体来说，如同前述实施例所述，第一铝基板113的上表面及相对于上表面的下表面(亦即，第一表面及第二表面)，可设置有第一热扩散辐射层12。同样地，第二铝基板114的上表面及相对于上表面的下表面(亦即，第一表面及第二表面)，可设置有第一热扩散辐射层12。而涂布有第一热扩散辐射层12的第一铝基板113与涂布有第一热扩散辐射层12的第二铝基板114之间，可通过前述黏着层3将彼此相互贴合。接着，散热片2可设置于承载板1上，如同前述实施例所述，散热片2可包括一铜基板21及一第二热扩散辐射层22，铜基板21具有一第一表面211及一相对于第一表面211的第二表面212，其中第二热扩散辐射层22设置于铜基板21的第一表面211上。另外，承载板1及散热片2之间可进一步设置一黏着层3，以贴合散热片2及承载板1。须说明的是，本发明第三实施例所提供的复合式散热结构H”，其第一铝基板113及第二铝基板114与第一热扩散辐射层12之间的设置方式与前述实施例所述铝基板11与第一热扩散辐射层12之间的设置方式相同，在此容不再赘述。另外，铜基板21及一第二热扩散辐射层22的结构与特征与前述实施例相仿，在此容不再赘述。

藉此，以本发明第三实施例而言，待散热物件的热可依序通过位于第二铝基板114下表面的第一热扩散辐射层12、位于第二铝基板114上表面的第一热扩散辐射层12、黏着层3、位于第一铝基板113下表面的第一热扩散辐射层12、位于第一铝基板113上表面的第一热扩散辐射层12、黏着层3、铜基板21及第二热扩散辐射层22而均匀地向周围散逸，再以热辐射的方式把热通过散热片移除至外界环境中，达到大面积均匀散热的效果。

〔第四实施例〕

首先，请参阅图12所示，图12为本发明第四实施例的复合式散热结构的立体组合示意图。本发明第四实施例提供一种复合式散热结构H”’，其包括一承载板1及一散热片2。由图12及图1的比较可知，第四实施例与第一实施例的差别在于：第四实施例所提供复合式散热结构H”’，其散热片2的第一延伸部24及第二延伸部25可沿着两个不同的预定方向延伸，以更快速地将热散逸致外界。

承上述，具体而言，请同时参阅图4所示，承载板1具有一铝基板11及一第一热扩散辐射层12，铝基板11具有一第一表面111及一相对于第一表面111的第二表面112，其中第一热扩散辐射层12设置于铝基板11的第一表面111或第二表面112上。散热片2设置于承载板1上，散热片2包括一铜基板21及一第二热扩散辐射层22，铜基板21具有一第一表面211及一相对于第一表面211的第二表面212，其中第二热扩散辐射层22设置于铜基板21的第一表面211上。另外，承载板1及散热片2之间可进一步设置一黏着层3，以贴合散热片2及承载板1。接着，承载板1可包括一本体部13，散热片2可包括一主体部23及分别由主体部23的两侧向上延伸的一第一延伸部24及一第二延伸部25，主体部23设置于本体部13上，第一延伸部24及第二延伸部25分别朝一预定方向向外延伸。须说明的是，本发明第四实施例所提供的复合式散热结构H”’，其铝基板11、第一热扩散辐射层12、铜基板21及一第二热扩散辐射层22的结构与特征与前述实施例相仿，在此容不再赘述。

藉此，在第四实施例中，散热片2的第一延伸部24及第二延伸部25可不必设置于前述实施例所述的承载板1的第一侧端部14及第二侧端部15上。而能够直接通过散热片2的第一延伸部24及第二延伸部25将热快速地散逸致外界。

〔实施例的可能效果〕

综上所述，本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的兼具热传导及热辐射功能的复合式散热结构(H,H’,H”,H”’)可通过铝基板11、第一热扩散辐射层12、铜基板21及第二热扩散辐射层22各层的厚度，同时通过第一热扩散辐射层12及第二热扩散辐射层22中的树脂材料、一碳复合材料及导热性填充粉体而有效地将待散热物件的热散逸致外界。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合式散热结构，其特征在于，所述复合式散热结构包括：

一承载板，所述承载板具有一铝基板及一第一热扩散辐射层，所述铝基板具有一第一表面及一相对于所述第一表面的第二表面，其中所述第一热扩散辐射层设置于所述铝基板的所述第一表面或所述第二表面上；以及

一散热片，所述散热片设置于所述承载板上，所述散热片包括一铜基板及一第二热扩散辐射层，所述铜基板具有一第一表面及一相对于所述铜基板的所述第一表面的第二表面，其中所述第二热扩散辐射层设置于所述铜基板的所述第一表面上。

2.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述复合式散热结构还进一步包括：一黏着层，所述黏着层设置于所述承载板与所述散热片之间，以贴合所述散热片与所述承载板。

3.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述第二热扩散辐射层包括一树脂材料、一碳复合材料及一导热性填充粉体。

4.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述铝基板的厚度介于3毫米至10毫米之间。

5.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述铜基板的厚度介于20微米至100微米之间。

6.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述第二热扩散辐射层的厚度介于5微米至20微米之间。

7.根据权利要求1所述的复合式散热结构，其特征在于，所述承载板包括一本体部及分别由所述本体部的两侧向上延伸的一第一侧端部及一第二侧端部，所述第一侧端部与所述第二侧端部之间形成一气体流通道，所述散热片包括一主体部及分别由所述主体部的两侧向上延伸的一第一延伸部及一第二延伸部，所述主体部设置于所述本体部上，所述第一延伸部及所述第二延伸部分别设置于所述第一侧端部及所述第二侧端部上。

8.根据权利要求7所述的复合式散热结构，其特征在于，所述第一侧端部与所述本体部之间具有一第一弯折部，所述第二侧端部与所述本体部之间具有一第二弯折部，所述第一延伸部与所述主体部之间具有一第一挠曲部，所述第二延伸部与所述主体部之间具有一第二挠曲部，所述第一挠曲部或所述第二挠曲部上具有多个依序相邻的折曲部，多个所述折曲部与所述承载板之间形成一气体微流道。

9.根据权利要求7所述的复合式散热结构，其特征在于，所述散热片还进一步包括一第一连接部及一第二连接部，所述第一连接部连接于所述第一延伸部，所述第二连接部连接于所述第二延伸部。

10.根据权利要求7所述的复合式散热结构，其特征在于，所述承载板还进一步包括一第三侧端部及一第四侧端部，所述第三侧端部与所述第一侧端部相互连接，所述第四侧端部与所述第二侧端部相互连接。