CN106714503A - 散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种散热结构，所述散热结构包括一铝基材及一热扩散辐射层。铝基材具有一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一第五表面及一第六表面，其中第一表面与第二表面通过第三表面、第四表面、第五表面及第六表面而彼此相互连接。热扩散辐射层经由涂布工艺涂布于第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面及第六表面。第一表面至第二表面之间具有一预定距离，预定距离介于0.3毫米至1.5毫米之间。铝基材的厚度与设置于第一表面及第二表面的热扩散辐射层的总厚度比为1:0.0033～0.1。

Description

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薄型散热结构。

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，已知的作法乃通过在热源附近设置风扇、散热鳍片等元件达成散热的效果。然而，针对轻薄的电子产品，比如超薄的笔记型电脑、平板电脑，甚至是智能型手机则无法如此设置风扇。因此，容易导致前述笔记型电脑、平板电脑及智能型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，同时通过散热鳍片的大体积特性将电子元件所产生的热逸散到空气环境中。然而，已知的散热鳍片为了提高散热效率，都采用增大其体积的方式来增进其散热效率。但是，一旦增加散热鳍片的体积，就不适合应用于轻薄化的电子装置。再者，也会因为散热鳍片体积增加而导致成本上升。

因此，如何提供一种能够提升散热效率的薄型散热结构，以克服上述的散热效率不佳的缺陷，已然成为该项事业所欲解决的重要课题之一。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种薄型散热结构，可通过将薄型散热结构设置于待散热物件上，先以热传导(heat conductive)的方式把待散热物件所产生的热依序通过热扩散辐射层、铝基板及热扩散辐射层，而将热从局部区域向周缘均匀散逸，再以热辐射(heat radiation)或热对流(thermal convection)的方式把热通过薄型散热结构移除至外界环境中，达到大面积均匀散热的效果。

为了达到上述的目的，本发明的其中一实施例提供一种薄型散热结构，其包括一铝基材及一热扩散辐射层。所述铝基材具有一第一表面、一与所述第一表面彼此相对应设置的第二表面、一第三表面、一与所述第三表面彼此相对应设置的第四表面、一第五表面及一与所述第五表面彼此相对应设置的第六表面，其中所述第一表面与所述第二表面通过所述第三表面、所述第四表面、所述第五表面及所述第六表面而彼此相互连接。所述热扩散辐射层经由涂布工艺涂布于所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面、所述第四表面、所述第五表面及所述第六表面。其中，所述第一表面至所述第二表面之间具有一预定距离，所述预定距离介于0.3毫米至1.5毫米之间。其中，所述铝基材与设置于所述第一表面及所述第二表面的所述热扩散辐射层的总厚度比为1:0.0033～0.1。

本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的薄型散热结构，可通过铝基材的第一表面至第二表面之间的距离介于0.3毫米至1.5毫米之间的特征，同时通过铝基材与热扩散辐射层之间的特殊厚度比值为1:0.0033～0.1，不仅缩减薄型散热结构的尺寸大小，同时也提升其散热效率，藉此达到大幅提升散热效率的效果。换言之，本发明实施例所提供的薄型散热结构，与已知通过大体积的铝挤型而提升散热效率完全不同。本发明实施例所提供的薄型散热结构通过薄型化的铝基材与热扩散辐射层配合使用，而能够达到提升散热效率的效果。

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1A为本发明第一实施例铝基材的立体示意图。

图1B为本发明第一实施例薄型散热结构的立体组合示意图。

图2为图1B的A-A剖线的剖面示意图。

图3为本发明实施例热扩散辐射层的其中一剖面示意图。

图4为本发明实施例热扩散辐射层的另外一剖面示意图。

图5为本发明实施例热扩散辐射层的再一剖面示意图。

图6A为本发明第二实施例铝基材的立体示意图。

图6B为本发明第二实施例薄型散热结构的立体组合示意图。

图7为图6B的B-B剖线的剖面示意图。

【符号说明】

薄型散热结构 H,H’

铝基材 1,1’

第一表面 11

第二表面 12

第三表面 13

第四表面 14

第五表面 15

第六表面 16

热扩散辐射层 2,2’

树脂材料 21

碳复合材料 22

硅化合物系材料 23

辐射粒子 24

导热粉体 25

不平整表面 26

本体部 H1

第一侧端部 H2

第二侧端部 H3

预定距离 D

容置空间 S

气体流通道 F

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“薄型散热结构”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。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1A及图1B所示，图1A为本发明第一实施例铝基材的立体示意图，图1B为本发明第一实施例薄型散热结构的立体组合示意图。本发明第一实施例提供一种薄型散热结构H，其包括一铝基材1及一热扩散辐射层2。值得说明的是，以本发明实施例而言，热扩散辐射层2完全包覆铝基材1。具体来说，铝基材1具有一第一表面11、一与第一表面11彼此相对应设置的第二表面12、一第三表面13、一与第三表面13彼此相对应设置的第四表面14、一第五表面15及一与第五表面15彼此相对应设置的第六表面16。换言之，以本发明实施例而言，铝基材1可以为一薄型片体，藉此能够设置于轻薄化设计的电子装置(图未绘示)上。

承上述，以本发明实施例而言，第一表面11及第二表面12的表面积，都大于第三表面13、第四表面14、第五表面15及第六表面16。换言之，第一表面11及第二表面12为薄型散热结构H的主要散热面。藉此，第一表面11及第二表面12两者之间可通过第三表面13、第四表面14、第五表面15、及第六表面16而彼此相互连接。另外，须说明的是，第一表面11及第二表面12之间彼此平行，第三表面13及第四表面14之间彼此平行，第五表面15及第六表面16之间彼此平行。第一表面11、第三表面13及第五表面15三者之间彼此相互垂直。藉此，本发明实施例所提供的铝基材1为一薄型六面体。

接着，铝基材1的第一表面11及第二表面12之间具有一预定距离D，预定距离D可介于0.3毫米(millimeter,mm)至1.5毫米之间。较佳地，预定距离D可介于0.5毫米至1.5毫米之间，优选地，预定距离D可介于0.8毫米至1毫米之间。另外，铝基材1的纯铝含量可介于90.0％至99.9％之间。

承上述，值得注意的是，本发明实施例所提供的薄型散热结构H，热扩散辐射层2乃是通过涂布的方式设置于铝基材1上。此种设置方式，与已知通过阳极处理的方式将散热物质设置于铝基材1上不同。具体来说，热扩散辐射层2经由涂布工艺而涂布于第一表面11、第二表面12、第三表面13、第四表面14、第五表面15及第六表面16上。热扩散辐射层2经由涂布工艺而涂布于铝基材1上之后，可再通过一烘烤干燥工艺或是紫外线(Ultraviolet)照射干燥工艺将其硬化。藉此，铝基材1可以完全设置于热扩散辐射层2所形成的容置空间S中。另外，须说明的是，本发明实施例所提供的薄型散热结构H中的铝基材1与设置于第一表面11及第二表面12上的热扩散辐射层2的厚度总和比例为1:0.0033～0.1，优选地，薄型散热结构H中的铝基材1与设置于第一表面11及第二表面12上的热扩散辐射层2的厚度总和比例还可为1:0.0033～0.06。通过该比例，能够大幅提升薄型散热结构H的散热效率。另外，须说明的是，热扩散辐射层2的厚度并非与散热效率成正比，若是热扩散辐射层2的厚度过厚，将会导致散热效率不彰。优选地，设置于第一表面11及第二表面12上的热扩散辐射层2的厚度总和介于5微米(micrometer,μm)至30微米之间。更好地来说，设置于第一表面11及第二表面12上的热扩散辐射层2的厚度总和介于10微米至25微米之间。藉此，通过0.3毫米至1.5毫米厚度的铝基材1与5微米至30微米厚度的热扩散辐射层2所形成的比值，可增进散热效率。

接着，请参阅图2至图4所示，图2为图1B的A-A剖线的剖面示意图，图3为本发明实施例热扩散辐射层的其中一剖面示意图，图4为本发明实施例热扩散辐射层的另外一剖面示意图。热扩散辐射层2包括一树脂材料21、一碳复合材料22、一硅化合物系材料23及多个辐射粒子24。举例来说，上述树脂材料21可为环氧树脂、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，然本发明不以此为限。另外，前述碳复合材料可为(但不限于)钻石、人造石墨、石墨烯、纳米碳管、碳黑、碳纤维之中的一种或两种以上的组合，其形状包含颗粒状、薄片状及/或哑铃状，然本发明不以此为限。前述硅化合物系材料23可以为碳化硅、硅化硼或是其组合。另外，值得说明的是，前述辐射粒子24可以为为硅化合物系材料23中的其中一种，且辐射粒子24的平均外径大小可介于5纳米(nanometer,nm)至20微米之间。优选地，辐射粒子24的平均外径大小可介于5纳米至5微米之间。

进一步来说，热扩散辐射层2还可以进一步包括一导热粉体25，上述导热粉体25包含金属、氧化物或氮化物等粉粒之中的一种或两种以上的组合，且上述金属可为但不限于金、银、铜、镍及/或铝，上述氧化物可为但不限于氧化铝及/或氧化锌，上述氮化物可为但不限于氮化硼及/或氮化铝颗粒。

接着，请参阅图5所示，图5为本发明实施例热扩散辐射层的再一剖面示意图。优选地，当热扩散辐射层2设置于铝基材1的第一表面11、第二表面12、第三表面13、第四表面14、第五表面15及第六表面16上时，热扩散辐射层2上可具有一不平整表面26，藉此，通过此不平整表面26，以大幅增加热扩散辐射层2与外界环境接触的表面积，从而大幅提高散热效率。

优选地，热扩散辐射层2包含以下组成份：40至60重量％的树脂材料21，10至20重量％的碳复合材料22，10至20重量％的硅化合物系材料23，1至10重量％的辐射粒子24。另外，在某些情况中，可进一步添加不超过10重量％导热粉体25。

接着，请参阅表1所示，表1为本发明实施例与已知铝挤型的实验测试数据图。本实验在环境室温25℃的情况下，以热电偶(Thermocouple)进行温度测量与摄像。具体而言，本实验将已知铝挤型与薄型散热结构H分别贴附在热阻器上并置入半密闭空间中，同时以功率供应器提供5瓦(W)的热源，经持续测试60分钟后，使其达到热平衡，并记录已知铝挤型与薄型散热结构H两者之间的温差。已知铝挤型的尺寸大小为：长度及宽度分别为60毫米及50毫米，高度为20毫米，本发明所提供的薄型散热结构H其尺寸为厚度为1毫米，长度及宽度分别为60毫米及50毫米的结构。换言之，已知铝挤型与热阻器的接触面积等于薄型散热结构H与热阻器的接触面积。

表1

藉此，经由表1的实验数据可知，在相同的环境条件下，本发明实施例所提供的薄型散热结构H相较于大体积的已知铝挤型的散热效率明显较佳，在达到热平衡的情况下，薄型散热结构H的温度比已知铝挤型的温度低了约10.3℃。

〔第二实施例〕

首先，请参阅图6A及图6B所示，图6A为本发明第二实施例铝基材的立体示意图，图6B为本发明第二实施例薄型散热结构的立体组合示意图。由图6A与图1A的比较可知，第二实施例与第一实施例最大的差别在于：第二实施例所提供的薄型散热结构H’，可进一步包括一第一侧端部H2及一第二侧端部H3。值得说明的是，当本发明第二实施例所提供的薄型散热结构H’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：屏幕或路由器)时，可通过进一步提供的第一侧端部H2及第二侧端部H3而增加散热的效率。换言之，可直接将第一实施例所提供的薄型散热结构H的两侧弯折，而形成第二实施例所提供的薄型散热结构H’。

具体而言，本发明第二实施例所提供的薄型散热结构H’可具有一本体部H1及分别由本体部H1的两侧向上延伸的一第一侧端部H2及一第二侧端部H3，第一侧端部H2及第二侧端部H3之间可形成一气体流通道F。

藉此，由于第一侧端部H2及第二侧端部H3与本体部H1之间可呈一预定角度的设置，使得待散热物件热能够先以热传导(heat conductive)的方式，把待散热物件所产生的热依序通过本体部H1，再将热传导到第一侧端部H2及一第二侧端部H3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H2及一第二侧端部H3之间所形成的气体流通道F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。

接着，请一并参阅图7所示，图7为图6B的B-B剖线的剖面示意图。薄型散热结构H’同样可包括一铝基材1’及一热扩散辐射层2’。优选地，铝基材1’的厚度可介于0.3毫米(millimeter,mm)至1.5毫米之间。优选地，铝基材1’的厚度可介于0.8毫米至1毫米之间。另外，须说明的是，本发明实施例所提供的薄型散热结构H’中的铝基材1’与设置于铝基材1’的两个相反面上的热扩散辐射层2’的厚度总和比例为1:0.0033～0.1，优选地，薄型散热结构H中的铝基材1’与设置于铝基材1’的两个相反面上的热扩散辐射层2’的厚度总和比例还可为1:0.0033～0.06。另外，须说明的是，第二实施例所提供的铝基材1’及热扩散辐射层2’其尺寸及材料与前述第一实施例相仿，仅形状上的改变，在此容不再赘述。

〔实施例的可行效果〕

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薄型散热结构H,H’可通过铝基材1的第一表面11至第二表面12之间的距离介于0.3毫米至1.5毫米之间的特征，同时通过铝基材1与热扩散辐射层2之间的特殊厚度比值1:0.0033～0.1，不仅缩减薄型散热结构H,H’的尺寸大小，同时也提升其散热效率，藉此达到大幅提升散热效率的效果。换言之，本发明实施例所提供的薄型散热结构H,H’，与已知通过大体积的铝挤型而提升散热效率完全不同，本发明实施例所提供的薄型散热结构H,H’通过薄型化的铝基材1与热扩散辐射层2配合使用，而能够达到提升散热效率的效果。

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，皆包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，所述散热结构包括：

一铝基材，所述铝基材具有一第一表面、一与所述第一表面彼此相对应设置的第二表面、一第三表面、一与所述第三表面彼此相对应设置的第四表面、一第五表面及一与所述第五表面彼此相对应设置的第六表面，其中所述第一表面与所述第二表面通过所述第三表面、所述第四表面、所述第五表面及所述第六表面而彼此相互连接；以及

一热扩散辐射层，所述热扩散辐射层经由涂布工艺涂布于所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面、所述第四表面、所述第五表面及所述第六表面；

其中，所述第一表面与所述第二表面之间具有一预定距离，所述预定距离介于0.3毫米至1.5毫米之间；

其中，所述铝基材的厚度与设置于所述第一表面及所述第二表面的所述热扩散辐射层的总厚度之比为1:0.0033～0.1。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述铝基材为一薄型片体。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述预定距离介于0.8毫米至1毫米之间。

4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，设置于所述第一表面及所述第二表面上的所述热扩散辐射层的厚度总和介于5微米至30微米之间。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述热扩散辐射层包括一树脂材料、一碳复合材料、一硅化合物系材料及辐射粒子。

6.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述碳复合材料选自由钻石、人造石墨、石墨烯、纳米碳管、碳黑、碳纤维之中的一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述硅化合物系材料为碳化硅或硅化硼。

8.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述辐射粒子的平均外径大小介于5纳米至20微米之间。

9.根据权利要求8所述的散热结构，其特征在于，所述辐射粒子的平均外径大小介于5纳米至5微米之间。

10.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述热扩散辐射层还进一步包括一导热粉体，其中所述导热粉体包含金属、氧化物和氮化物粉粒之中的一种或两种以上的组合。