CN110505797A - 散热基板、散热基板的制造方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种散热基板、散热基板的制造方法及电子设备，该散热基板包括导热基材和导热粉末；导热基材在导热基材的厚度方向上开设有开孔；导热粉末填充于开孔中，且导热粉末包括导热壳和相变储热材料，导热壳包覆相变储热材料。本申请相变储热材料封闭在收容腔内，可以避免相变储热材料在发生相变之后扩散到其它位置，从而可以对电子设备内特定位置进行吸热储热。另外，由于导热粉末填充于开孔中，该设置不会增加散热基板的整体厚度，且开孔开设于导热基材的厚度方向，故散热基板厚度方向上的散热性能得到了提高。

Description

散热基板、散热基板的制造方法及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种散热基板、散热基板的制造方法及电子设备。

背景技术

智能手机、平板电脑等电子设备通常使用散热基板(例如石墨片、金属片)来将电子设备内部发热部件(例如主板的芯片)产生的热量扩散到外界。由于单层石墨片在厚度方向上的热通量较小，为了提高石墨片的散热性能，相关技术将多层石墨片叠加后与散热元件连接，并且相邻两层石墨片之间通过双面胶粘接。然而，双面胶导热系数小，不利于叠加后的石墨片在厚度方向上散热性能的提高，并且多层石墨片叠加后也会增加电子设备的整体厚度。

发明内容

本申请的第一方面披露了一种散热基板，以解决散热基板在厚度方向上的散热性能不高，并且包括散热基板的电子设备的厚度较厚的技术问题。

一种散热基板，包括：

导热基材，在所述导热基材的厚度方向上开设有开孔；以及

导热粉末，填充于所述开孔中，且所述导热粉末包括导热壳和相变储热材料，所述导热壳包覆所述相变储热材料。

上述散热基板能够应用于电子设备，导热壳内部的相变储热材料能够对电子设备内部的热量进行吸收，并且将热量储存在自身，当电子设备内的温度降下来后，再将热量散发到空气中，从而降低电子设备内的温度，提高电子设备使用的可靠性。相变储热材料封闭在收容腔内，可以避免相变储热材料在发生相变之后扩散到其它位置，从而可以对电子设备内特定位置进行吸热储热。另外，由于导热粉末填充于开孔中，该设置不会增加散热基板的整体厚度，且开孔开设于导热基材的厚度方向，故散热基板厚度方向上的散热性能得到了提高。

在其中一个实施例中，所述导热基材包括相背设置的第一表面和第二表面，所述开孔设于所述第一表面并形成多孔网状结构。

在其中一个实施例中，所述导热基材包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者。

在其中一个实施例中，所述导热基材包括膨胀石墨片材，所述开孔的孔径值为1nm-10.3nm。

在其中一个实施例中，所述导热壳的材料包括二氧化硅，所述相变储热材料包括聚乙二醇。

本申请的第二方面披露了一种散热基板的制造方法，以解决散热基板在厚度方向上的散热性能不高，且包括散热基板的电子设备的厚度较厚的技术问题。

一种散热基板的制造方法，包括如下步骤：

提供导热基材，所述导热基材在所述导热基材的厚度方向上开设有开孔；

提供导热粉末，所述导热粉末包括导热壳和相变储热材料，所述导热壳具有封闭的收容腔，所述相变储热材料设置于所述收容腔；以及

将所述导热粉末填充并固定于所述开孔中。

上述散热基板的制造方法制得的散热基板能够应用于电子设备，由于导热粉末填充于开孔中，该设置不会增加散热基板的整体厚度，且开孔开设于导热基材的厚度方向，故散热基板厚度方向上的散热性能得到了提高。

在其中一个实施例中，所述导热基材包括相背设置的第一表面和第二表面，所述开孔设于所述第一表面并形成多孔网状结构，所述将所述导热粉末填充并固定于所述开孔中的步骤，具体为：

将所述导热粉末喷涂于所述第一表面，以使所述导热粉末吸附于所述开孔。

在其中一个实施例中，所述导热基材包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者。

本申请的第三方面披露了一种电子设备，以解决散热基板在厚度方向上的散热性能不高，并且包括散热基板的电子设备的厚度较厚的技术问题。

一种电子设备，包括：

发热部件；以及

上述散热基板、或者上述制造方法所制造的散热基板，所述散热基板与所述发热部件连接。

上述电子设备，由于导热粉末填充于开孔中，该设置不会增加散热基板的整体厚度，电子设备的整机厚度能够有所降低，并且开孔开设于导热基材的厚度方向，故散热基板厚度方向上的散热性能得到了提高。

在其中一个实施例中，所述电子设备包括中框和显示屏，所述散热基板设置于所述中框与所述显示屏之间，且所述散热基板能够将所述发热部件产生的热量通过所述中框传递至外界。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例电子设备的结构示意图；

图2为图1中电子设备的爆炸示意图；

图3为沿图1中剖面线Ⅱ-Ⅱ的剖面示意图；

图4为图3中散热基板的结构示意图；

图5为图4中导热粉末的内部结构示意图；

图6为本申请一实施例制作散热基板的流程示意图；

图7为利用喷涂装置将导热粉末喷涂于导热基材的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

参考图1所示，本申请将以智能手机为例对电子设备10进行说明。本领域技术人员容易理解，本申请的电子设备10可以是任何具备通信和存储功能的设备，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、便携电话机、视频电话、数码静物相机、电子书籍阅读器、便携多媒体播放器(PMP)、移动医疗装置等智能终端，智能终端的表现形式在此不作任何限定。当然，对于智能手表等可穿戴设备而言，其也同样适用与本申请各实施例的电子设备10。

参考图2和图3所示，电子设备10包括本体100和散热基板300。

本体100是执行电子设备10功能的实体。本体100包括中框110、显示屏120和后盖130。显示屏120和后盖130分别连接于中框110相背的两侧并形成收容腔C，收容腔C内可以设置有包括集成芯片和电路的主板，主板上设置的芯片属于电子设备10的发热部件的一种，当然，发热部件也可以包括设置于电子设备10内部的电池，中框110可以为金属中框，以通过金属中框将收容腔C内部的热量及时扩散至外界空气中，维持电子设备10的正常工作。

需要说明的是，中框110与后盖130形成电子设备10的壳体，中框110与后盖130可以成型于一体，此时电子设备10不采用独立设置的中框110。另外，显示屏120可以省略，即电子设备10不具有显示功能。

散热基板300与发热部件(例如芯片)连接，从而散热基板300能够将发热部件产生的热量进行扩散，减少局部区域的热量集中。在一实施例中，散热基板300设置于中框110与显示屏120之间，散热基板300能够将发热部件产生的热量通过中框110传递至外界。在一实施例中，中框110开设有安装槽111，显示屏120和散热基板300皆设置于安装槽111内。可以理解，在其它实施例中，散热基板300还可以设置中框110与后盖130之间，在此不作限定。

在一实施例中，参考图4和图5所示，散热基板300包括导热基材310和导热粉末320。导热基材310在其厚度方向上开设有开孔311，导热基材310可以为热导性良好的金属片材。导热粉末320填充于开孔311中，且导热粉末320包括导热壳321和相变储热材料322，导热壳321包覆相变储热材料322，也可以这样理解，导热壳321具有封闭的收容腔3211，相变储热材料322设置于收容腔3211中。在一实施例中，开孔311的孔径值为1nm-10.3nm，导热粉末320可以理解为一种微囊结构。当散热基板300与发热部件连接后，导热壳321与发热部件接触，导热壳321能够将发热部件产生的热量传递至收容腔3211内的相变储热材料322，从而利用相变储热材料322进行吸热和储热。

需要说明的是，相变储热材料322能够随着温度变化而改变物理性质并能够吸收大量的热量，随着吸收的热量的增加，相变储热材料322从一种相逐渐转化为另一种相，在吸收充足的热量后会稳定维持另一种相并不再吸热，而当电子设备10内没有热源产生或者热量较低时，相变储热材料322进行散热并逐渐随着热量的减少由另一种相逐渐恢复为原来的相。其中，相变储热材料322可以随着温度的变化从固相向液相和从液相向固相转变，或者从固相向气相和从气相向固相转变，或者从液相向气相和从气相向液相转变。

在一实施例中，相变储热材料322能够在固相和液相之间相互转化。导热壳321包括二氧化硅，相变储热材料322包括聚乙二醇。发明人通过大量实验得出，将二氧化硅和聚乙二醇以质量比为1：1-1:9混合能够制得的有机相变材料具有适宜的相变温度，能够及时吸收发热部件所产生的热量，来进一步提高发热部件工作的可靠性。该混合制得的相变储热材料322的相变温度为40度，即在发热部件产生的热量的温度达到40度后，相变储热材料322进行相变吸热，将发热部件的热量通过中框110带走，以对发热部件进行降温。当然，在其它实施例中，相变储热材料322还可以为无机相变材料，或者复合相变材料等。

在一实施例中，导热基材310包括相背设置的第一表面310a和第二表面310b，开孔311开设于第一表面310a。可以理解，在其它实施例中，开孔311也可以贯穿第一表面310a和第二表面310b，在此不作限定。在一实施例中，开设于导热基材310的开孔311能够形成多孔网状结构，多孔网状结构能够使得散热基板300在其厚度方向上具有良好的压缩性能。构成导热基材310多孔网状结构的开孔311的孔隙是相互连通的，故其在导热性能方面具有较大的优势。

需要说明的是，具有多孔网状结构的导热基材310可以包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者。其中，膨胀石墨是由石墨微晶组成的一种疏松多孔材料，又称石墨蠕虫，石墨微晶保留了石墨的层状结构，在平行于片层方面，碳原子经sp2杂化与相邻的三个碳原子以α键结构，排列成网状平面结构。泡沫金属可以为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍等，泡沫金属具有三维网状结构并有助于两相换热。泡沫石墨烯也具有三维网状结构，由于石墨烯的导热系数很高，可以在开孔的孔壁直径很细的情况下依然体现较高的导热系数。正是由于石墨烯孔径直径很细，所以构成石墨烯泡沫结构的材料的可压缩性很好，压缩应力在界面导热材料的应用可以忽略不计。由于膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材等本身是多孔疏松结构，构成导热基材的孔隙结构(开孔311)是相互连通的，故其在导热性能方面具有较大的优势。

在本申请的电子设备10中，导热壳321内部的相变储热材料322能够对电子设备10内部的热量进行吸收，并且将热量储存在自身，当电子设备10内的温度降下来后，再将热量散发到空气中，从而降低电子设备10内的温度，提高电子设备10使用的可靠性。相变储热材料322封闭在收容腔3211内，可以避免相变储热材料322在发生相变之后扩散到其它位置，从而可以对电子设备10内特定位置进行吸热储热。另外，由于导热粉末320填充于开孔311中，该设置不会增加散热基板300的整体厚度，且开孔311开设于导热基材310的厚度方向，故散热基板300厚度方向上的散热性能得到了提高。在一实施例中，本申请导热基材310为膨胀石墨片材，由于相变储热材料322具有较高的储热性能，保证了超薄石墨片具有较高的蓄热能力，同时水平方向上也具有很高的导热系数，降低石墨片厚度的基础上也能保证良好的散热效果。

结合图6和图7所示，本申请实施例还提供一种散热基板300的制造方法，该散热基板300的制造方法包括如下步骤：

步骤S810，提供导热基材310，导热基材310在其厚度方向上开设有开孔311。在一实施例中，导热基材310包括相背设置的第一表面310a和第二表面310b，开孔311开设于第一表面310a并形成多孔网状结构。其中，具有多孔网状结构的导热基材310可以包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者，在此不再赘述。

步骤S820，提供导热粉末320，导热粉末320包括导热壳321和相变储热材料322，导热壳321具有封闭的收容腔3211，相变储热材料322设置于收容腔3211内。在一实施例中，相变储热材料322能够在固相和液相之间相互转化，例如导热壳321包括二氧化硅，相变储热材料322包括聚乙二醇。可以理解，在其它实施例中，相变储热材料322能够在固相和气相之间相互转化，或者相变储热材料322能够在液相和气相之间相互转化。

步骤S830，将导热粉末320填充并固定于开孔311中。在一实施例中，当开孔311形成多孔网状结构时，将导热粉末320喷涂于导热基材310的第一表面310a，以使导热粉末320吸附于开孔311中。特别是当具有多孔网状结构的导热基材310为膨胀石墨片材时，该膨胀石墨片材的多孔网状结构具有强大的吸附力，能够将喷涂于第一表面310a的导热粉末320吸附于开孔311中。

在一实施例中，参考图7所示，利于喷涂装置20将导热粉末320喷涂于导热基材310的第一表面310a。喷涂装置20包括喷壳21和喷嘴22，喷壳21具有容置腔23，喷嘴22与容置腔23连通，导热粉末320可事先装进容置腔23内，手持喷壳21将喷嘴22对准导热基材310的第一表面310a(图7中所示虚线箭头所指方向为喷嘴22喷射的导热粉末320的喷射路线)，从而可以将容置腔23内的导热粉末320喷涂吸附于开孔311中，操作简单，并且在得到的散热基板300中，导热粉末320与导热基材310具有较强的结合力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种散热基板，其特征在于，包括：

导热基材，在所述导热基材的厚度方向上开设有开孔；以及

导热粉末，填充于所述开孔中，且所述导热粉末包括导热壳和相变储热材料，所述导热壳包覆所述相变储热材料。

2.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述导热基材包括相背设置的第一表面和第二表面，所述开孔设于所述第一表面并形成多孔网状结构。

3.根据权利要求2所述的散热基板，其特征在于，所述导热基材包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者。

4.根据权利要求3所述的散热基板，其特征在于，所述导热基材包括膨胀石墨片材，所述开孔的孔径值为1nm-10.3nm。

5.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述导热壳的材料包括二氧化硅，所述相变储热材料包括聚乙二醇。

6.一种散热基板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供导热基材，所述导热基材在所述导热基材的厚度方向上开设有开孔；

提供导热粉末，所述导热粉末包括导热壳和相变储热材料，所述导热壳具有封闭的收容腔，所述相变储热材料设置于所述收容腔；以及

将所述导热粉末填充并固定于所述开孔中。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述导热基材包括相背设置的第一表面和第二表面，所述开孔设于所述第一表面并形成多孔网状结构，所述将所述导热粉末填充并固定于所述开孔中的步骤，具体为：

将所述导热粉末喷涂于所述第一表面，以使所述导热粉末吸附于所述开孔。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述导热基材包括膨胀石墨片材、泡沫金属片材、石墨烯泡沫片材中的一者。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

发热部件；以及

如权利要求1至5中任意一项所述的散热基板、或者如权利要求6至8中任意一项所述的制造方法制造的散热基板，所述散热基板与所述发热部件连接。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括中框和显示屏，所述散热基板设置于所述中框与所述显示屏之间，且所述散热基板能够将所述发热部件产生的热量通过所述中框传递至外界。