CN106535554A - 石墨热导体、电子装置及石墨热导体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种石墨热导体、电子装置及石墨热导体制造方法。该石墨热导体包括多个石墨带，在其厚度方向上叠合。各石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数。各石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上。本发明的石墨热导体利用其石墨带在延伸平面上的高热传导性来传递发热元件所产生的热能，以迅速将热能从发热元件移除。此外，叠合后的这些石墨带可提高每单位截面积的热传导量。

Description

石墨热导体、电子装置 及石墨热导体制造方法

技术领域

本发明涉及一种石墨热导体，且特别是涉及一种石墨热导体及其制造方法，以及一种采用石墨热导体作为导热媒介的电子装置。

背景技术

由于多元化的功能及薄型化的外观，例如智能型手机和平板电脑等薄型移动装置非常流行。这类型的薄型移动装置通常配备有中央处理器等会发热的元件，故必须经由散热手段来降低这些发热元件的温度，以确保薄型移动装置能正常运作。薄型移动装置采用效能越来越高的中央处理器，其也产生越来越多的热能，所以也必须采用效能更好的散热手段。

为了避免影响正常的语音通话功能，薄型移动装置(特别是智能型手机)无法采用会产生噪音的风扇来进行主动散热。因此，在有些薄型移动装置中，采用了微热管(即厚度很薄的热管)来进行散热。微热管可将薄型移动装置的中央处理器所产生的热能传递至其他温度相对较低的元件，例如薄型移动装置的电池或壳体。由于薄型移动装置的外观厚度限制，为了避免增加薄型移动装置的厚度，微热管的厚度也越做越薄。相对地，这些薄型化的微热管能承带的热量瓦数也越来越少，且微热管常会因为薄型移动装置X-Y方向的空间限制而必须进行弯折，而微热管的弯折会大幅降低微热管的内循环的效率以及内循环的成功率。然而，在厚度极小的情况下，微热管内的流体(包括液体及气体)难以流动，因而造成微热管的导热稳定性不佳。此外，在组装或使用过程中，当微热管受到挤压而变形时，微热管的散热效能将迅速下降。

人造石墨片(以下称石墨片)具有相当优异的导热效能，可平滑地贴附在任何平面和弯曲的表面上，并能依照需求作任何形式的裁切。因此，石墨片已应用为薄型移动装置的散热元件。然而，石墨片在热传导性质上有极强的方向性。石墨片沿着延伸平面的热传导系数约为1500W/mK，而石墨片沿着厚度方向的热传导系数约为15W/mK，两者差异很大。

由于石墨片沿着厚度方向的热传导系数非常低，所以中央处理器的热能往往无法经由贴附其上的石墨片即时且有效地移除。因此，受限于石墨片在热传导性质上极强的方向性，石墨片的导热效能并未充分发挥。

发明内容

本发明提供一种石墨热导体，其导热效能可充分发挥。

本发明提供一种电子装置，其石墨热导体的导热效能可充分发挥。

本发明提供一种石墨热导体制造方法，用以制造出立体造型的石墨热导体。

本发明的石墨热导体包括多个石墨带，在其厚度方向上叠合。各石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数。各石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上。

本发明的电子装置包括电路板、发热元件及石墨热导体。发热元件安装在电路板上。石墨热导体热耦接于发热元件。石墨热导体包括多个石墨带，在其厚度方向上叠合。各石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数，且各石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上。

本发明的石墨热导体制造方法包括下列步骤。将多个石墨片分别依照其预设形状弯曲。将已弯曲的这些石墨片叠合成一石墨叠构。裁切石墨叠构，使得各石墨片成为一石墨带，其中各石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数，各石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上，且各石墨带的延伸路径更具有至少一第二弯曲在平行于其厚度方向的一平面上。

基于上述，本发明的石墨热导体利用其石墨带在延伸平面上的高热传导性来传递发热元件所产生的热能，以迅速将热能从发热元件移除。此外，叠合后的这些石墨带可提高每单位截面积的热传导量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的电子装置的立体图；

图2为图1的电子装置的分解图；

图3为图2的石墨热导体的局部与壳体的局部放大剖面图；

图4为图2的石墨热导体的放大剖面图；

图5为本发明的另一实施例的石墨热导体的放大剖面图；

图6为本发明的另一实施例的电子装置的分解图；

图7A至图7C为本发明的另一实施例的石墨热导体制造方法的示意图。

符号说明

10：电子装置

12：电路板

14：发热元件

14a：顶面

14b：侧面

16：壳体

16a：金属部分

16b：塑胶部分

18：显示器

100：石墨热导体

110：石墨带

120：粘胶层

130：绝缘层

140：绝缘层

202：石墨片

202a：石墨带

204：石墨叠构

206：石墨热导体

B1：第一弯曲

B2：第二弯曲

D-D：延伸平面

P：延伸路径

T：厚度方向

具体实施方式

请参考图1及图2，在本实施例中，电子装置10例如是智能型手机或平板电脑等薄型移动装置。电子装置10包括电路板12、发热元件14、壳体16及显示器18。电路板12可以是主机板或模块板等。发热元件14安装在电路板12上。发热元件14是在运作时会发出热来升高自身温度而需要冷却的元件，例如是中央处理单元(CPU)、绘图处理单元(GPU)、充电装置元件(charging IC)、电源滤波扼流器(power chock)、射频功率放大器(RFPA)、电源管理处理器(即电源管理IC(PMIC))等。壳体16容纳电路板12及发热元件14。显示器18安装至壳体16并电连接至电路板12，用以朝向使用者输出影像。此外，电子装置10还可包括电池(未绘示)，其容纳于壳体16内。

为了对发热元件14进行散热，在本实施例中，电子装置10还包括石墨热导体100，其热耦接于发热元件14，并将发热元件14所产生的热能传递至温度相对较低的元件，例如电路板12远离发热元件14的其他部分、壳体16或电子装置10的其他元件。

上述的石墨热导体100包括多个石墨带110。这些石墨带110在其厚度方向T上叠合。由于各石墨带110是由石墨片(例如人造石墨片)所加工而成，所以各石墨带110在热传导性质上有极强的方向性，使得各石墨带110在其延伸路径P上的热传导系数大于在其厚度方向T上的热传导系数。

在本实施例中，各石墨带110的延伸路径P具有两个第一弯曲B1在垂直于其厚度方向T的一平面上。因此，石墨热导体100将从电路板12延伸至发热元件14的顶面14a，使得各石墨带110的侧边热耦接至发热元件14的顶面14a。在这样的结构配置下，能够充分发挥各石墨带110的高热传导特性，以迅速将热能从发热元件14移除。

在本实施例中，各石墨带110的延伸路径P还具有多个第二弯曲B2在平行于其厚度方向T的一平面上。因此，石墨热导体100可在电路板12上延伸，以绕过其他位于电路板12上的其他元件。

请参考图3，相较于图2的实施例，在本实施例中，石墨热导体100还可热耦接至壳体16。具体而言，电子装置10的壳体16可包括金属部分16a及塑胶部分16b，其中塑胶部分16b可通过模内射出(insert-molding)形成在金属部分16a上，而石墨热导体100的一区段热耦接连接壳体16的金属部分16a，其可提供散热作用。在另一未绘示的实施例中，整个壳体16也可以是金属材质，例如镁铝合金，而石墨热导体100也可热耦接至壳体16，其可提供散热作用。

请参考图4，石墨热导体100包括多个石墨带110，这些石墨带110在其厚度方向T上叠合。在本实施例中，石墨热导体100还可包括多个粘胶层120。这些石墨带110可经由这些粘胶层120依序层叠地黏合在一起。值得注意的是，石墨带110除具有导热性以外也具有导电性。因此，请参考图5，在另一实施例中，石墨热导体100还可包括两绝缘层130，其亦可经由粘胶层120黏附至最外侧的石墨带110的表面，以提供电性绝缘。此外，石墨热导体100还可包括两个绝缘层140，其也可经由粘胶层120粘附至这些石墨带110的侧边，以提供电性绝缘。这些绝缘层130及这些绝缘层140可为塑胶膜，例如PET材质的塑胶膜。然而，为了确保各石墨带110与发热元件14之间有高热传导性的热耦接，这些绝缘层140的分布也会避开各石墨带110的侧缘的热耦接至发热元件14的区段，以避免增加发热元件14与石墨带110之间的热阻。

请参考图5，不同于图2的实施例，在本实施例中，石墨热导体100从电路板12延伸至发热元件14的侧面14b，而没有延伸到发热元件14的顶面14a。各石墨带110的延伸路径P具有多个第一弯曲B1在垂直于其厚度方向T的一平面上。因此，石墨热导体100将从电路板12延伸至发热元件14的侧面14b，使得各石墨带110的侧边热耦接至发热元件14的侧面14b。在这样的结构配置下，能够充分发挥各石墨带110的高热传导特性，以迅速将热能从发热元件14移除。

请参考图7A至图7C，其绘示依照本发明的另一实施例的石墨热导体制造方法。如图7A所示，将多个石墨片202分别依照其预设形状弯曲。接着，如图7B所示，将已弯曲的这些石墨片202叠合成一石墨叠构204，其中可经由粘合方式叠合这些石墨片202。接着，如图7C所示，裁切石墨叠构204，使得各石墨片202成为一石墨带202a，而这些石墨带202a(即裁切后的石墨叠构202)构成一石墨热导体206。

由于图7A的各石墨片202在弯折前的沿着延伸平面D-D的热传导系数大于其沿着厚度方向T的热传导系数，使得各石墨带202a在其延伸路径P上的热传导系数大于在其厚度方向T上的热传导系数。此外，各石墨带202a的延伸路径P还具有多个第二弯曲B2在平行于其厚度方向T的一平面上形成在如图7A所示的弯曲这些石墨片202的步骤中。另外，各石墨带202的延伸路径P具有多个第一弯曲B1在垂直于其厚度方向T的一平面上形成在如图7C所示的裁切石墨叠构204的步骤中。

图2的石墨热导体100可由图7A至图7C所绘示的制造方法的弯曲、叠合及裁切的步骤来制造。图5的石墨热导体100可由图7B至图7C所绘示的制造方法来制造，而省略图7A的弯曲步骤。

综上所述，本发明的石墨热导体利用其石墨带在延伸平面上的高热传导性来传递发热元件所产生的热能，以迅速将热能从发热元件移除。此外，叠合后的这些石墨带可提高每单位截面积的热传导量。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种石墨热导体，其特征在于，包括：

多个石墨带，在其厚度方向上叠合，其中各该石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数，且各该石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上。

2.如权利要求1所述的石墨热导体，其中各该石墨带的延伸路径还具有至少一第二弯曲在平行于其厚度方向的一平面上。

3.如权利要求1所述的石墨热导体，还包括：

至少一粘胶层，夹置于相邻的该些石墨带之间。

4.如权利要求1所述的石墨热导体，还包括：

绝缘层，配置于最外侧的该石墨带的外侧面。

5.如权利要求1所述的石墨热导体，还包括：

绝缘层，配置于该些石墨带的侧边。

6.一种电子装置，其特征在于，包括：

电路板；

发热元件，安装在该电路板上；以及

石墨热导体，热耦接于该发热元件，该石墨热导体包括：

多个石墨带，在其厚度方向上叠合，其中各该石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数，且各该石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上。

7.如权利要求6所述的电子装置，其中各该石墨带的延伸路径还具有至少一第二弯曲在平行于其厚度方向的一平面上。

8.如权利要求6所述的电子装置，其中该石墨热导体还包括：

至少一粘胶层，夹置于相邻的该些石墨带之间。

9.如权利要求6所述的电子装置，其中该石墨热导体还包括：

绝缘层，配置于最外侧的该石墨带的外侧面。

10.如权利要求6所述的电子装置，其中该石墨热导体还包括：

绝缘层，配置于该些石墨带的侧边。

11.如权利要求6所述的电子装置，还包括：

壳体，容纳该电路板、该发热元件及该石墨热导体。

12.如权利要求11所述的电子装置，其中该石墨热导体热耦接至该壳体。

13.如权利要求6所述的电子装置，还包括：

显示器，安装至该壳体并电连接至该电路板。

14.如权利要求6所述的电子装置，其中该发热元件包括中央处理单元、绘图处理单元、充电装置元件、电源滤波扼流器、射频功率放大器或电源管理处理器。

15.一种石墨热导体制造方法，其特征在于，包括：

将多个石墨片分别依照其预设形状弯曲；

将已弯曲的该些石墨片叠合成一石墨叠构；以及

裁切该石墨叠构，使得各该石墨片成为一石墨带，其中各该石墨带在其延伸路径上的热传导系数大于在其厚度方向上的热传导系数，各该石墨带的延伸路径具有至少一第一弯曲在垂直于其厚度方向的一平面上，且各该石墨带的延伸路径更具有至少一第二弯曲在平行于其厚度方向的一平面上。

16.如权利要求15所述的石墨热导体制造方法，其中在叠合该些石墨片的步骤中，经由黏合方式叠合该些石墨片。

17.如权利要求15所述的石墨热导体制造方法，其中各该石墨带的延伸路径的该至少一第一弯曲形成在裁切该石墨叠构的步骤中。

18.如权利要求15所述的石墨热导体制造方法，其中各该石墨带的延伸路径的该至少一第二弯曲形成在弯曲该些石墨片的步骤中。