TW201326727A - 散熱結構及應用該散熱結構的電子設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種散熱結構，包括一第一奈米碳管層和一金屬網格層，該第一奈米碳管層與該金屬網格層層疊設置，該第一奈米碳管層具有一第一表面以及一與該第一表面間隔相對的第二表面，其中，所述第一奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙。該散熱結構具有重量輕、體積小、散熱性能好、能夠定向散熱的優點。本發明還提供一種應用上述散熱結構的電子設備。

Description

散熱結構及應用該散熱結構的電子設備
本發明涉及一種散熱結構及應用該散熱結構的電子設備，尤其涉及一種含奈米碳管層的散熱結構及應用該散熱結構的電子設備。
近年來，隨著電子技術的不斷發展，高性能的處理器晶片(CPU)、顯存晶片和記憶體晶片被不斷開發出來，並在個人用桌上型電腦、可擕式筆記本電腦、平板電腦和智慧手機中不斷得到應用，用戶終端的性能也在不斷提升。另一方面，上述電子設備擁有的巨大市場潛力，也使得對於高性能電子元件的開發得到了足夠多的重視，目前仍有著相當廣闊的發展前景。
隨著電子元件加工技術的發展、處理器晶片的微型化以及用戶終端的小型輕量化，電子設備的散熱問題日益突出。眾所周知，處理器性能的上升必然伴隨著功率的上升，從而增大發熱量。Intel的Core i7 860 CPU的發熱功率已經達到了95瓦，而目前其最為先進的Core i9系列的功率更係高達130瓦。在這樣的發熱量下，處理器的表面溫度會迅速上升，由於在高熱量下出現的電子遷移現象會嚴重破壞處理器中的半導體結構，導致器件出現故障甚至完全報廢，因此，普通的散熱手段已經難以滿足電子元件的散熱需求。手持設備的推廣，更係把散熱問題從系統性能的後臺直接放大為用戶體驗，不良的散熱處理會影響用戶操作終端的直接感受。綜上所述，電子設備對於新的散熱材料以及散熱結構的需求已係迫在眉睫。
目前，筆記本電腦所採用的散熱方案為散熱通道的方式，也就係通過散熱材料貼膜、導熱矽脂覆層、散熱材料導桿、風扇等一系列材料和裝置的組合，將發熱量大的元件的熱量從機體內部導出至外部，從而達到散熱的目的。這種處理方式依賴於散熱材料的基本構造，需要散熱性能好、熱擴散速率快、熱導率高的新材料。現階段，筆記本電腦中所採用的散熱材料主要係金屬材料，典型材料為銅合金和鋁合金。然而，金屬材料有著密度較大、鑄造工藝複雜的缺點，過重的筆記本電腦也有悖於輕便易攜帶的發展潮流，也在一定程度上加大了製造成本。
而對於以智慧手機、平板電腦和手持遊戲機為代表的手持設備，其採用的散熱方案為散熱貼膜：通過在設備主板的大功耗元件上貼取以石墨為主要原料的複合材料，將熱量均勻散佈開來，傳導至機體的後蓋板均勻散出，從而達到散熱的目的。然而，利用石墨作為散熱材料還存在著熱導率較低、散熱不夠均勻的問題，且由於手持設備體積的限制，無法加裝風扇等輔助散熱設備，因此在這種類型的散熱方案中，對於散熱材料和結構的要求更高。
有鑒於此，確有必要提供一種散熱性能好，體積小，重量輕，可方便應用於筆記本電腦、平板電腦、智慧手機等多種電子設備中的散熱結構。
一種散熱結構，包括一第一奈米碳管層和一金屬網格層，該第一奈米碳管層與該金屬網格層層疊設置，該第一奈米碳管層具有一第一表面以及一與該第一表面間隔相對的第二表面，其中，所述第一奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙。
進一步地，該散熱結構可包括一熱介面材料層，該熱介面材料層設置於上述第一奈米碳管層或金屬網格層與發熱元件之間，用於將發熱元件產生的熱量傳導給上述第一奈米碳管層。
更進一步地，該散熱結構可包括一第二奈米碳管層，該第二奈米碳管層與所述第一奈米碳管層間隔相對設置，且所述金屬網格層設置於該第二奈米碳管層與該第一奈米碳管層之間，該第二奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙。
一種電子設備，包括一散熱結構和至少一發熱元件，該散熱結構包括一第一奈米碳管層和一金屬網格層，該金屬網格層與所述第一奈米碳管層層疊設置，所述第一奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙，該散熱結構固定於該至少一發熱元件表面，用於將該至少一發熱元件產生的熱量快速散開。
進一步地，該電子設備可包括一導熱結構和一風扇，該導熱結構具有一第一端以及一與該第一端間隔相對的第二端，該導熱結構的第一端與該散熱結構相接觸，該導熱結構的第二端與該風扇相接觸，當該電子設備工作時，熱量先從該至少一發熱元件散至該散熱結構，再從該散熱結構轉移至該導熱結構，再從該導熱結構傳導至該風扇，最後從該風扇排出至該電子設備外部。
相對於現有技術，本發明所提供的散熱結構具有以下優點：其一，由於奈米碳管的密度僅為銅的1/6到1/7，鋁的1/2到1/3，因此，能夠減輕散熱結構的重量；其二，由於奈米碳管的熱導率大於銅和鋁的熱導率，因此，能夠提高散熱結構的散熱性能；其三，該散熱結構佔用空間小，且具有柔性，可以應用於複雜的空間環境；其四，該散熱結構可用導熱膠或導熱膠帶黏貼於任意發熱元件表面，應用方便快捷；其五，該散熱結構具有定向散熱和導熱功能，因此，能夠快速、準確地將熱量傳導至指定的部件，大大提高散熱效率。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的散熱結構及應用該散熱結構的電子設備作進一步的詳細說明。
實施例一
請參閱圖1，本實施例提供一種散熱結構10。該散熱結構10包括一第一奈米碳管層14，該第一奈米碳管層14具有一第一表面142以及一與該第一表面142間隔相對的第二表面144。
請參閱圖2及圖3，所述第一奈米碳管層14包括一個或多個奈米碳管紙146。所述奈米碳管紙146包括多個奈米碳管148，該多個奈米碳管148中相鄰的兩個奈米碳管148之間通過凡得瓦力首尾相連，且該多個奈米碳管148沿同一方向擇優取向排列，其排列的方向為平行於所述第一奈米碳管層14第一表面142的方向。因此，從宏觀上看，所述奈米碳管紙146為一定向奈米碳管紙，其定向的方向為該奈米碳管紙146中擇優取向排列的奈米碳管148的軸向。當所述第一奈米碳管層14包括多個奈米碳管紙146時，該多個奈米碳管紙146緊密重疊設置，且該多個奈米碳管紙146的定向方向即該多個奈米碳管紙146中擇優取向排列的奈米碳管148的軸向可保持一致或交叉成一定角度，當其定向方向交叉成一定角度時，其交叉角度在0度至180度之間。
所述定向奈米碳管紙146的密度在0.3克每立方釐米至1.4克每立方釐米之間，優選為0.8克每立方釐米至1.4克每立方釐米之間，本實施例中該奈米碳管紙146的密度在1.2克每立方釐米至1.3克每立方釐米之間。所述定向奈米碳管紙146的厚度在30微米至120微米之間，其具體值根據所需要的密度不同而不同。由於所述奈米碳管148具有很高的長徑比，其力學、電學和熱學等性質均具有各向異性，以熱學性質為例，該奈米碳管148在沿其軸向方向上的熱導率明顯高於沿其徑向方向上的熱導率。因此，當該多個奈米碳管148通過凡德瓦力首尾相連，形成一個擇優取向排列的奈米碳管紙146時，該奈米碳管紙146的熱導率同樣具有各向異性，即該奈米碳管紙146沿該奈米碳管148軸向方向上的熱導率要明顯高於其沿該奈米碳管148徑向方向上的熱導率。與熱導率類似，所述定向奈米碳管紙146的力學性能也具有各向異性，其沿該奈米碳管148軸向方向上的楊氏模量要明顯高於其沿該奈米碳管148徑向方向上的楊氏模量。
請參閱圖4和圖5，圖4為本發明中的奈米碳管紙146沿其奈米碳管148軸向上的熱導率-密度關係圖，圖5為本發明中的奈米碳管紙146沿其奈米碳管148徑向上的熱導率-密度關係圖。通過圖4和圖5的比較可以看出，在奈米碳管紙146密度相同的情況下，其沿奈米碳管148軸向的熱導率係其沿奈米碳管148徑向熱導率的兩倍多。圖4和圖5顯示出的在不同方向上熱導率隨密度變化的趨勢相似，均係先隨密度增加而上升，後隨密度增加而下降，其中，在沿奈米碳管148軸向方向上，熱導率最高的係密度為1.3克每立方釐米左右的奈米碳管紙146，其熱導率為800瓦每米開爾文左右，在沿奈米碳管148徑向方向上，熱導率最高的係密度為1.25克每立方釐米左右的奈米碳管紙146，其熱導率為400瓦每米開爾文左右，上述奈米碳管紙146的熱導率均比銅（397瓦每米開爾文）和鋁（237瓦每米開爾文）的熱導率高。
請參閱圖6，圖6為本發明的奈米碳管紙146分別沿其奈米碳管148軸向和徑向上的楊氏模量-密度關係圖。從圖6可以看出，當該奈米碳管紙146的密度較小（0.4克每立方釐米）時，其沿奈米碳管148軸向和徑向上的楊氏模量相差不大，均為200兆帕左右，當該奈米碳管紙146的密度逐步增大，其沿奈米碳管148軸向和徑向上的楊氏模量均隨之增大，並在密度為1.2克每立方釐米至1.3克每立方釐米之間時，均達到楊氏模量的最大值，其中，沿奈米碳管148軸向上的楊氏模量達到2400兆帕左右，沿奈米碳管148徑向上的楊氏模量達到1200兆帕左右。本實施例中所述奈米碳管紙146的楊氏模量在200兆帕至2400兆帕之間，優選為800兆帕至2400兆帕之間。
當所述第一奈米碳管層14包括一個奈米碳管紙146或多個重疊平行設置（奈米碳管紙146的定向方向一致）的奈米碳管紙146時，該第一奈米碳管層14具有沿著其奈米碳管148的軸向方向進行定向散熱和導熱的功能；當所述第一奈米碳管層14包括多個重疊交叉設置（奈米碳管紙146的定向方向成一定角度）的奈米碳管紙146時，該第一奈米碳管層14具有不定向、均勻散熱的功能。本實施例中，所述第一奈米碳管層14優選為由一個奈米碳管紙146組成。
本實施例中的奈米碳管紙146的製備方法可包括以下步驟：提供至少一滾軸和至少一壓力提供裝置，該至少一壓力提供裝置對應所述至少一滾軸設置一擠壓面，該擠壓面平行於所述至少一滾軸的軸線；提供至少一奈米碳管陣列，從所述至少一奈米碳管陣列中拉取獲得至少一奈米碳管膜結構，並將該至少一奈米碳管膜結構固定於所述至少一滾軸上；滾動所述至少一滾軸，將所述至少一奈米碳管膜結構捲繞在所述至少一滾軸上，所述至少一滾軸滾動過程中所述至少一壓力提供裝置的擠壓面擠壓捲繞在所述至少一滾軸上的奈米碳管膜結構；以及滾動所述至少一滾軸至所述捲繞在至少一滾軸上的奈米碳管膜結構達到一定厚度時停止滾動，得到一奈米碳管紙146。
由於本發明的奈米碳管紙146的表面粗糙度很小，並且具有較好的柔性，因此其與發熱元件（未畫出）表面接觸時，其接觸熱阻並不高，使用時，可以直接將本實施例的散熱結構10貼於發熱元件表面並固定，所述第一奈米碳管層14在該散熱結構10中作為散熱器，用於將發熱元件產生的熱量快速地擴散至整個散熱器的表面，並進一步通過與設備機身的接觸，將熱量散至設備的整個機身，或將熱量直接散至周圍空氣中，以達到迅速降低發熱元件溫度的目的。
實施例二
請參閱圖7，本實施例提供另一種散熱結構20。該散熱結構20包括一熱介面材料層12和一第一奈米碳管層14。該第一奈米碳管層14具有一第一表面142以及一與該第一表面142間隔相對的第二表面144。其中，該熱介面材料層12與該第一奈米碳管層14層疊設置，且該熱介面材料層12設置於所述第一奈米碳管層14和至少一發熱元件之間。
所述熱介面材料層12的作用係將熱量從發熱元件傳導至該第一奈米碳管層14。所述熱介面材料層12可以係導熱矽脂、導熱矽膠、導熱膠、導熱膠帶和奈米碳管陣列中的一種，或者係由導熱矽脂填充於奈米碳管陣列的空隙中形成的一複合材料層。所述奈米碳管陣列中的奈米碳管擇優取向排列，且其排列的方向為垂直於所述第一奈米碳管層14第一表面142的方向。本實施例中該熱介面材料層12優選為一導熱膠帶，該導熱膠帶為一雙面膠帶，工作時，其一面黏貼於所述第一奈米碳管層14第一表面142，另一面黏貼於發熱元件的表面，因此，本實施例提供的散熱結構應用方便、快捷。所述熱介面材料層12的厚度不限，其厚度與熱介面材料的種類有關，且可根據實際需要進行調整，當該熱介面材料層12中包含奈米碳管陣列時，其厚度一般在1微米至150微米之間。
所述第一奈米碳管層14第一表面142與所述熱介面材料層12相接觸，所述第一奈米碳管層14第二表面144與設備機身（未畫出）接觸或與設備機身間隔設置。
所述第一奈米碳管層14在本實施例的散熱結構20中的結構、材料及功能與其在實施例一中相同。
實施例三
請參閱圖8，本實施例提供另一種散熱結構30。該散熱結構30包括一第一奈米碳管層14和一金屬網格層16，該第一奈米碳管層14具有一第一表面142以及一與該第一表面142間隔相對的第二表面144，該第一奈米碳管層14與該金屬網格層16層疊設置。
所述金屬網格層16的製備方法不限，其可由多根金屬線166相互編織而成，也可通過絲網印刷方法製備而成，還可通過噴塗、刷塗或噴印等方法製備而成。本實施例優選網版印刷法。該金屬網格層16的線密度在5線每釐米至20線每釐米之間，網格中的金屬線166的直徑在10微米至50微米之間，其金屬線166應選取熱導率高且有一定支撐效果的材料，如銅、鋁或其合金材料，本實施例中優選為銅。該金屬網格層16的厚度在10微米至100微米之間。該金屬網格層16在該散熱結構30中主要起支撐固定作用，即支撐和保護所述第一奈米碳管層14，以便於該散熱結構30的拆裝和更換，防止所述第一奈米碳管層14在拆裝和更換過程中因外力碰撞或擠壓而損壞。所述金屬網格層16的網格中可以填充導熱矽脂，可以填充一個奈米碳管陣列，該奈米碳管陣列的空隙中填充導熱矽脂，且該奈米碳管陣列中的奈米碳管垂直於所述第一奈米碳管層14第一表面142的方向擇優取向排列。
所述第一奈米碳管層14第一表面142與所述金屬網格層16相接觸，所述第一奈米碳管層14第二表面144與至少一發熱元件相接觸。
所述第一奈米碳管層14在本實施例的散熱結構30中的結構、材料及功能與其在實施例一中相同。
實施例四
請參閱圖9，本實施例提供另一種散熱結構40。與實施例三不同的係，該散熱結構40在散熱結構30的基礎上進一步包括一熱介面材料層12，該熱介面材料層12與所述第一奈米碳管層14和所述金屬網格層16層疊設置，且所述第一奈米碳管層14位於所述熱介面材料層12和所述金屬網格層16之間。
所述熱介面材料層12在本實施例的散熱結構40中的結構、材料及功能與其在實施例二中相同。
所述第一奈米碳管層14在本實施例的散熱結構40中的結構、材料及功能與其在實施例一中相同。
所述金屬網格層16在本實施例的散熱結構40中的結構、材料及功能與其在實施例三中相同。
實施例五
請參閱圖10，本實施例提供另一種散熱結構50。與實施例四不同的係，該散熱結構50在所述散熱結構40的基礎上進一步包括一層疊設置的第二奈米碳管層18，該第二奈米碳管層18與所述金屬網格層16相接觸，且與所述第一奈米碳管層14間隔相對。
設置該第二奈米碳管層18，一方面係為了增加該散熱結構50中奈米碳管層的厚度，以增強整個散熱結構50的散熱性能及其力學性能；另一方面係可以將所述金屬網格層16包覆在該第一奈米碳管層14和該第二奈米碳管層18中間，以增強該金屬網格層16的支撐效果。
該第二奈米碳管層18和該第一奈米碳管層14可以都包括一個奈米碳管紙146或多個重疊平行設置的奈米碳管紙146，具有定向散熱功能；也可以都包括多個重疊交叉設置的奈米碳管紙146，具有不定向、均勻散熱功能；還可以其中一個奈米碳管層設置為具有定向散熱功能而另一個奈米碳管層設置為具有不定向、均勻散熱功能。當所述第一奈米碳管層14和所述第二奈米碳管層18均為具有定向散熱功能的奈米碳管層時，該第一奈米碳管層14和該第二奈米碳管層18中的奈米碳管148的排列方向可以一致，也可以交叉成一角度，該角度在0度至180度之間。當該第一奈米碳管層14和該第二奈米碳管層18均為具有定向散熱功能的奈米碳管層且當該兩個奈米碳管層中的奈米碳管148的排列方向一致時，該散熱結構50具有定向散熱功能，其定向方向為該兩個奈米碳管層中奈米碳管148的排列方向，亦即該奈米碳管148的軸向；當該第一奈米碳管層14和該第二奈米碳管層18的結構和關係為上面提到的其他情況時，該散熱結構50均具有不定向、均勻散熱功能。本實施例中，該第一奈米碳管層14和該第二奈米碳管層18均優選為由一個奈米碳管紙146組成，且該兩個奈米碳管紙146中的奈米碳管148的排列方向一致，因此，該散熱結構50具有沿該奈米碳管紙146中的奈米碳管148的軸向方向定向散熱的功能。
為了強化所述金屬網格層16的支撐效果及其在所述第一奈米碳管層14和所述第二奈米碳管18之間的熱傳導效率，可在該金屬網格層16的網格中填充導熱矽脂，也可在該金屬網格層16的每一個網格中均填充一個奈米碳管陣列，還可在該金屬網格層16的每一個網格中均填充一個陣列空隙中填充導熱矽脂的奈米碳管陣列，所述奈米碳管陣列中的奈米碳管均垂直於所述第一奈米碳管層14第一表面142，且直接與第一奈米碳管層14和第二奈米碳管層18相接觸，這樣設置的目的係為了充分發揮奈米碳管陣列中的奈米碳管沿軸向方向熱導率高的優點，而設置導熱矽脂的目的係填充兩個奈米碳管層14和18與所述金屬網格層16之間的空隙，以增強整個散熱結構50的散熱效率。本實施例中優選導熱矽脂填充所述金屬網格層16中的網格。
所述熱介面材料層12在本實施例的散熱結構50中的結構、材料及功能與其在實施例二中相同。
實施例六
請參閱圖11，本實施例提供另一種散熱結構60。該散熱結構60包括一熱介面材料層12、一第一奈米碳管層14和一金屬網格層16，該熱介面材料層12、該第一奈米碳管層14和該金屬網格層16層疊設置，且該金屬網格層16位於該熱介面材料層12和該第一奈米碳管層14之間。
所述熱介面材料層12在本實施例的散熱結構60中的結構、材料及功能與其在實施例二中相同。
所述第一奈米碳管層14在本實施例的散熱結構60中的結構、材料及功能與其在實施例一中相同。
所述金屬網格層16在本實施例的散熱結構60中的結構、材料及功能與其在實施例三中相同。
為了強化該金屬網格層16的支撐效果及其在所述熱介面材料層12和所述第一奈米碳管層14之間的熱傳導效率，可在該金屬網格層16的網格中填充導熱矽脂，也可在該金屬網格層16的每一個網格中均填充一個奈米碳管陣列，還可在該金屬網格層16的每一個網格中均填充一個陣列空隙中填充導熱矽脂的奈米碳管陣列，所述奈米碳管陣列中的奈米碳管均垂直於所述第一奈米碳管層14第一表面142，且直接與該第一奈米碳管層14和該熱介面材料層12相接觸。本實施例中優選用導熱矽脂填充該金屬網格層16中的網格。
請參閱圖12，本發明提供一種應用實施例一或二的散熱結構10或20的電子設備70。該電子設備70可以為智慧手機、平板電腦或手持遊戲機等手持設備。該散熱結構10或20中的熱介面材料層12分別與該電子設備70中的發熱元件如CPU72和記憶體晶片74相接觸，工作時，各發熱元件產生的熱量先迅速擴散到該散熱結構10或20的第一奈米碳管層14，再由該第一奈米碳管層14將熱量均勻地散至整個設備的機身，從而可以避免熱量堆積在設備的發熱元件部位，導致元件損壞。
由於該電子設備70為智慧手機等手持設備，其要求散熱結構10或20重量輕，且佔用空間小，所以沒有在其散熱結構10或20中設置金屬網格層16，另外，若在其散熱結構10或20中設置金屬網格層16，則會影響手機信號的接收。
請參閱圖13，本發明還提供一種應用實施例三、四、五或六的散熱結構30、40、50或60的電子設備80。該電子設備80可以為筆記本電腦或桌上型電腦。該電子設備80進一步包括一導熱結構86和一風扇88。該導熱結構86具有一第一端862及一與該第一端間隔相對的第二端864，該導熱結構86的第一端862與所述散熱結構30、40、50或60相接觸，該導熱結構86的第二端864與所述風扇88相接觸。
該散熱結構30、40、50或60用於將熱量從發熱元件如CPU82和顯存晶片84迅速擴散至該散熱結構30、40、50或60中的散熱器。
該導熱結構86用於將熱量從該散熱結構30、40、50或60中的散熱器傳導至所述風扇88。
該風扇88用於將熱量散至該電子設備80的外部。
請參閱圖14，該導熱結構86為一同軸桿狀結構，包括一金屬芯866及一包覆於該金屬芯866外的奈米碳管包覆層868。該金屬芯由銅、鋁或其合金材料組成。該奈米碳管包覆層868通過一奈米碳管紙146捲曲而成，或由多個奈米碳管紙146重疊平行設置後捲曲而成，該奈米碳管紙146與所述散熱結構30、40、50或60中的奈米碳管紙146一樣，為定向奈米碳管紙，該奈米碳管包覆層868中的奈米碳管紙146中的奈米碳管148的軸向方向與整個導熱結構86的軸向方向一致，因此，該奈米碳管包覆層868具有沿該導熱結構86的軸向定向導熱的功能，該整個導熱結構86也具有相同的定向導熱功能。
當該電子設備80工作時，熱量首先從所述發熱元件82和84傳導至所述散熱結構30、40、50或60的熱介面材料層12，再由該熱介面材料層12傳導至所述第一奈米碳管層14和所述第二奈米碳管層18，再由所述第一奈米碳管層14和第二奈米碳管層18沿著定向排列的奈米碳管148的軸向傳導至該導熱結構86，最後由該導熱結構86傳導至所述風扇88，該風扇88將熱量散到該電子設備80的外部。
圖15為本發明實施例提供的散熱結構中的第一奈米碳管層中的奈米碳管紙的掃描電鏡照片。
本發明所提供的散熱結構具有以下優點：其一，由於奈米碳管的密度僅為銅的1/6到1/7，鋁的1/2到1/3，因此，能夠減輕散熱結構的重量；其二，由於奈米碳管的熱導率大於銅和鋁的熱導率，因此，能夠提高散熱結構的散熱性能；其三，該散熱結構佔用空間小，且具有柔性，可以應用於複雜的空間環境；其四，該散熱結構可用導熱膠或導熱膠帶黏貼於任意發熱元件表面，應用方便快捷；其五，該散熱結構具有定向散熱和導熱功能，因此，能夠快速、準確地將熱量傳導至指定的部件，大大提高散熱效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10，20，30，40，50，60．．．散熱結構
12．．．熱介面材料層
14．．．第一奈米碳管層
142．．．第一奈米碳管層第一表面
144．．．第一奈米碳管層第二表面
146．．．奈米碳管紙
148．．．奈米碳管
16．．．金屬網格層
166．．．金屬線
18．．．第二奈米碳管層
70，80．．．電子設備
72，82．．．CPU
74．．．記憶體晶片
84．．．顯存晶片
86．．．導熱結構
862．．．導熱結構第一端
864．．．導熱結構第二端
866．．．金屬芯
868．．．奈米碳管包覆層
88．．．風扇
圖1為本發明第一實施例提供的散熱結構的示意圖。
圖2為圖1的散熱結構中具有定向散熱功能的第一奈米碳管層的爆破圖。
圖3為圖1的散熱結構中具有不定向散熱功能的第一奈米碳管層的爆破圖。
圖4為圖2的第一奈米碳管層中的奈米碳管紙在沿奈米碳管軸向上的熱導率-密度關係圖。
圖5為圖2的第一奈米碳管層中的奈米碳管紙在沿奈米碳管徑向上的熱導率-密度關係圖。
圖6為圖2的第一奈米碳管層中的奈米碳管紙在沿奈米碳管軸向和徑向上的楊氏模量-密度關係圖。
圖7為本發明第二實施例提供的散熱結構的立體分解圖。
圖8為本發明第三實施例提供的散熱結構的立體分解圖。
圖9為本發明第四實施例提供的散熱結構的立體分解圖。
圖10為本發明第五實施例提供的散熱結構的立體分解圖。
圖11為本發明第六實施例提供的散熱結構的立體分解圖。
圖12為應用第一實施例的散熱結構的電子設備的結構示意圖。
圖13為應用第三實施例的散熱結構的電子設備的結構示意圖。
圖14為圖13的電子設備中的導熱結構的徑向剖面圖。
圖15為本發明實施例提供的散熱結構中的第一奈米碳管層中的奈米碳管紙的掃描電鏡照片。
12．．．熱介面材料層
14．．．第一奈米碳管層
16．．．金屬網格層
166．．．金屬線
40．．．散熱結構

Claims (31)

  1. 一種散熱結構，包括一第一奈米碳管層和一金屬網格層，該第一奈米碳管層與該金屬網格層層疊設置，該第一奈米碳管層具有一第一表面以及一與該第一表面間隔相對的第二表面，其改良在於，所述第一奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，該散熱結構進一步包括一熱介面材料層，所述第一奈米碳管層設置於所述金屬網格層和該熱介面材料層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的散熱結構，其改良在於，該散熱結構進一步包括一第二奈米碳管層，該第二奈米碳管層與所述第一奈米碳管層層疊間隔設置，且與所述金屬網格層相接觸，該第二奈米碳管層包括至少一奈米碳管紙。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，該散熱結構進一步包括一熱介面材料層，所述金屬網格層設置於所述第一奈米碳管層和該熱介面材料層之間。
  5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的密度在0.3克每立方釐米至1.4克每立方釐米之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的密度在0.8克每立方釐米至1.4克每立方釐米之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的密度在1.2克每立方釐米至1.3克每立方釐米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的厚度在30微米至120微米之間。
  9. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的楊氏模量在200兆帕至2400兆帕之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙的楊氏模量在800兆帕至2400兆帕之間。
  11. 如申請專利範圍第2項或第4項所述的散熱結構，其改良在於，所述熱介面材料層包含導熱矽脂、導熱矽膠、導熱膠、導熱膠帶和奈米碳管陣列中的一種或兩種。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的散熱結構，其改良在於，所述熱介面材料層為由導熱矽脂填充於一奈米碳管陣列的空隙中形成的一複合材料層，該奈米碳管陣列中的奈米碳管沿垂直於所述第一奈米碳管層第一表面的方向擇優取向排列。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層由金屬線相互編織而成或由網版印刷法製備而成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬線的直徑在10微米至50微米之間。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層的線密度在5線每釐米至20線每釐米之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層由銅、鋁或其合金材料組成。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層的厚度在10微米至100微米之間。
  18. 如申請專利範圍第1-4項中任一項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層的網格中填充有導熱矽脂或奈米碳管陣列中的一種或兩種。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的散熱結構，其改良在於，所述金屬網格層的每一個網格中均填充一個奈米碳管陣列，該奈米碳管陣列的空隙中填充有導熱矽脂，且該奈米碳管陣列中的奈米碳管垂直於所述第一奈米碳管層第一表面的方向擇優取向排列。
  20. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的散熱結構，其改良在於，所述奈米碳管紙包括多個奈米碳管，且該多個奈米碳管中相鄰的兩個奈米碳管之間通過凡德瓦力首尾相連。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的散熱結構，其改良在於，所述多個奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的散熱結構，其改良在於，所述多個奈米碳管沿平行於所述第一奈米碳管層第一表面的方向擇優取向排列。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，所述第一奈米碳管層包括多個重疊平行設置的奈米碳管紙，該多個奈米碳管紙中的多個奈米碳管均沿同一方向擇優取向排列。
  24. 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其改良在於，所述第一奈米碳管層包括多個重疊交叉設置的奈米碳管紙，該多個奈米碳管紙之間的交叉角度在0度至180度之間。
  25. 一種電子設備，包括至少一發熱元件和一如申請專利範圍第1-24項中任一項所述的散熱結構。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的電子設備，其改良在於，該電子設備進一步包括一導熱結構和一風扇，該導熱結構具有一第一端以及一與該第一端間隔相對的第二端，該導熱結構的第一端與所述散熱結構相接觸，該導熱結構的第二端與所述風扇相接觸。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的電子設備，其改良在於，所述導熱結構包括一金屬芯及一包覆於該金屬芯外表面的奈米碳管包覆層。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的電子設備，其改良在於，所述金屬芯由銅、鋁或其合金材料組成。
  29. 如申請專利範圍第27項所述的電子設備，其改良在於，所述奈米碳管包覆層包括至少一奈米碳管紙，該奈米碳管包覆層由該至少一奈米碳管紙捲曲而成，所述奈米碳管紙包括多個奈米碳管，該多個奈米碳管中相鄰的兩個奈米碳管之間通過凡德瓦力首尾相連，沿同一方向擇優取向排列。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的電子設備，其改良在於，所述奈米碳管包覆層包括多個重疊平行設置的奈米碳管紙，該多個奈米碳管紙中的多個奈米碳管均沿同一方向擇優取向排列。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的電子設備，其改良在於，所述奈米碳管紙的密度在0.8克每立方釐米至1.4克每立方釐米之間。
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