CN202443965U - 一种金属石墨复合散热设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型针对目前散热器领域存在的问题，提供一种金属石墨复合散热设备，该散热设备具备上述散热器的各种优点和综合性能，能够有效解决电子设备的散热问题。所述的金属石墨复合散热设备，包括金属散热层和导热石墨层，金属散热层与需要散热的发热体接触，导热石墨层紧贴金属散热层的一面或两面，进一步的，所述的金属散热层包括与发热体接触的基板以及与基板一体成型并突出于基板的数个翅片，且所述的导热石墨层覆盖于金属散热层的全部或部分，所述的导热石墨层通过化学气相沉积或热解贴合与金属散热层表面结合。所述的金属石墨复合散热设备，降温效果明显，温度梯度小，重量轻，而且可采用工业化制造方法大幅降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电子设备的金属石墨复合散热设备。
背景技术
随着消费类电子产品的飞速发展，高性能、高功率的电子设备不断更新换代，CPU、功率芯片、射频芯片等部件的发热量明显增大，芯片在长期高温的情况下，无法正常工作、寿命降低，电子设备面临着热量管理的散热难题，密集的元器件带来产品内部温度的快速升高是所有热设计工程师面对的问题.
现有的技术中，通过散热器把发热芯片的热量传递到设备外部，通过风扇加速散热器表面空气对流，更快的带走热量，由此需要散热性能好的散热器。目前该种散热器使用了铝制散热器、铜制散热器、金属基板石墨翅片散热器等类型的散热器，但是由于产品的快速发展，这几种散热器都出现了本身难以避免的局限性和需要优化的方面。
铝制的散热器由于导热性能在200W/mk左右，在一些高功率的应用场合存在局限，无限制的增加体积会使线路板无法承受重量而破坏；铜制的散热器虽然散热效果好，但是重量和成本都比较高，不适合普通的电子产品；金属基板和石墨翅片的散热器虽然在重量和散热效果方面有改善，但由于石墨本身的材料性质，需要增加保护框体防止石墨翅片折断，复合树脂的石墨片也无法达到金属的散热翅片的强度，这也限制了金属基板石墨翅片散热器的应用。
实用新型内容
本实用新型即是针对目前散热器领域存在的上述问题，提供一种金属石墨复合散热设备，该散热设备具备上述散热器的各种优点和综合性能，能够有效解决电子设备的散热问题。
具体来说，本实用新型所述的金属石墨复合散热设备，包括金属散热层和导热石墨层，金属散热层与需要散热的发热体接触，导热石墨层紧贴金属散热层的一面或两面。
进一步的，所述的金属散热层包括与发热体接触的基板以及与基板一体成型并突出于基板的数个翅片，翅片的作用是增加了散热的面积，有助于加快散热的速度。
进一步的，所述的导热石墨层覆盖于金属散热层的全部或部分。
进一步的，所述的金属石墨复合散热设备还包括在导热石墨层表面再增加数个突出的金属导热柱。所述的金属导热柱位于导热石墨层不与金属散热层接触的另一面，目的也是为了增大散热面积，以取得更好的散热效果。
进一步的，所述的导热石墨层通过化学气相沉积或热解贴合与金属散热层表面结合。
CVD(Chemical Vapor Deposition)是指化学气相沉积，把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。经过CVD处理后，表面处理膜密着性得到了提高，同时防止刮痕的出现。
进一步的，所述的导热石墨层的材质包括高定向热解石墨、天然石墨、石墨复合材料、石墨纤维布或石墨烯。
进一步的，所述的金属散热层的材质包括铜、铝、或铜和铝混合。
更进一步的，所述金属散热层的基板由铜制成，翅片由铝制成。
进一步的，所述的导热石墨层为一整体结构或由多个互不相连的结构构成。
进一步的，所述的金属散热层的导热率≥180W/mk。
本实用新型所述的金属石墨复合散热设备，同时具有金属散热部件和其表面 的高导热石墨层，具有良好的散热效果，而且具有体积轻、加工制作容易的特点，适用范围广。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型第二实施例的结构示意图；
图3是本实用新型第三实施例的结构示意图；
图4-1是本实用新型第四实施例的立体图；
图4-2是图4-1中A-A线的剖视图；
图5是本实用新型第五实施例的结构示意图；
图6是本实用新型第六实施例的结构示意图；
其中，1为金属散热层、2为石墨导热层、3为发热体、10为基板、11为翅片、12为金属导热柱。
具体实施方式
本实用新型的实现具有多种方式，以下优选的实施例是为了公众更好的理解本实用新型所述的技术内容，而不是对所述技术内容的限制。事实上，在不违反本实用新型所述实用新型精神实质内所做的对任意元件的增减、替换和改进都在本实用新型所要求保护的技术方案之内。
如图1所示，为本实用新型所述的金属石墨复合散热设备的第一实施例的结构示意图，包括金属散热层1和导热石墨层2，金属散热层1与需要散热的发热体3接触，导热石墨层2紧贴金属散热层1的一面，为一整体结构，覆盖在金属散热层1的整个表面。
所述的导热石墨层2也可以分别紧贴在金属散热层1的两面，互为独立的两块，彼此分开，并且位于金属散热层1下面的导热石墨层2并没有覆盖金属 散热层1的整个表面，如图2所示。
如图3所示，金属散热层1可以包括与发热体3直接接触的基板10和突出与基板10的翅片11，翅片11增大了散热面积，在本实施例中，整体金属石墨复合散热设备的形状类似“凹”字型，石墨导热层2分别位于金属散热层1的两面，在本实施例中，石墨导热层2分为互相独立的两个部分，且没有覆盖金属散热层1的整个表面。
当然，所示的翅片11的数目为多个，规则排列于基板10上，石墨导热层2为一整体成型的结构，覆盖于金属散热层1的整个表面，如图4-1和4-2所示。
在图5中，与图4-1的区别在于，所示的石墨导热层2分为多个互不相连的部分，且没有将金属散热层1的整体覆盖，尚留有翅片11顶端的部分。
图6是本实用新型再一个实施例的示意图，在本实施例中，金属散热层1位于发热体3上方，在金属散热层1的上方覆盖有一整体的石墨导热层2，且在石墨导热层2的上面还增加了多个金属导热柱12，有利于进一步的散热。
在上述的各个实施例中，所述的导热石墨层通过化学气相沉积或热解贴合与金属散热层表面结合。所述的导热石墨层的材质包括高定向热解石墨、天然石墨、石墨复合材料、石墨纤维布或石墨烯，所述的金属散热层的材质包括铜、铝、或铜和铝混合，金属散热层的表面可以做钝化处理便于紧密结合，金属散热层和导热石墨层接触部分表面可以做凸凹交错的压花处理，以增加和石墨层的接触面积，金属散热层和导热石墨层接触部分可以设置突起点穿过石墨层和石墨层相互嵌合在一起。石墨层最大密度2.0g/cm3，低于铝和铜的密度，相对同样散热效果，散热设备的重量远小于金属散热器。
散热实验：
金属石墨复合散热设备，金属散热部件采用铝制散热器尺寸25×100×2mm， 金属散热部件表面采用复合石墨膜，厚度0.3mm，导热系数为500W/mk。
测试20×20×2mm发热片3W功率，不加散热设备温度芯片155℃；使用25×100×2.6mm金属铝散热片，重量10.85g，发热片最热点温度114℃，金属散热片最高温度52℃，散热片最低点温度38℃，温度梯度14℃；使用25×100×2.6mm金属石墨复合散热设备，重量7.86g，发热片最高温度108℃，金属石墨复合散热片最高温度42℃，金属石墨复合散热片最低点温度37℃，温度梯度5℃。
表1 不同散热材质的散热效果比较
本实用新型所述的金属石墨复合散热设备，降温效果明显，温度梯度小，而且可采用工业化制造方法大幅降低成本，自动化生产，广泛应用于电子产品的热量管理。
Claims (9)
1.一种金属石墨复合散热设备，其特征在于：所述的散热设备包括金属散热层和导热石墨层，金属散热层与需要散热的发热体接触，导热石墨层紧贴金属散热层的一面或两面。
2.根据权利要求1所述的散热设备，其特征在于：所述的金属散热层包括与发热体接触的基板以及与基板一体成型并突出于基板的数个翅片。
3.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的导热石墨层覆盖于金属散热层的全部或部分。
4.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的金属石墨复合散热设备还包括在导热石墨层表面再增加数个突出的金属导热柱。
5.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的导热石墨层通过化学气相沉积或热解贴合与金属散热层表面结合。
6.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的导热石墨层的材质包括高定向热解石墨、天然石墨、石墨复合材料、石墨纤维布或石墨烯。
7.根据权利要求2所述的散热设备，其特征在于：所述金属散热层的基板由铜制成，翅片由铝制成。
8.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的导热石墨层为一整体结构或由多个互不相连的结构构成。
9.根据权利要求1或2所述的散热设备，其特征在于：所述的金属散热层的导热率≥180W/mk。
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