TWM488831U - 散熱片結構及散熱機殼 - Google Patents

Description

散熱片結構及散熱機殼

本創作係關於一種散熱片結構及散熱機殼，特別是一種包含人造石墨之散熱片結構及散熱機殼。

傳統應用於電子裝置散熱之用的散熱片或者散熱機殼大多是由金屬材質製成，例如鋁合金、鋁鎂合金或不鏽鋼等，此外市面上亦可見由塑膠與上述金屬材料所構成的複合材料所製成的散熱片。然而礙於金屬材料本身的物理特性限制，其散熱效果雖然堪用，但亦有其限制。

除前述金屬材質外，亦可見有使用碳材料作為電子裝置之散熱元件，常見的碳材料有碳纖維、鑽石膜或類鑽碳薄膜等。上述碳材料中，鑽石膜或者類鑽碳薄膜不僅具有高導熱能力，同時也具有高表面硬度、高化學鈍性與低摩擦係數等優秀性質，因此在一些高單價產品應用上，常可見使用鑽石膜或類鑽碳薄膜作為導熱元件。然而，上述材料的導熱能力固然較傳統金屬材料好，但製作成本較為昂貴，且導熱能力仍是受限於材料本身的物理性質而無法進一步提高。

有鑑於此，本創作提出一種散熱片結構，主要包含人造石墨層與反射層。人造石墨層係為高定向熱解石墨，且具有彼此相對之第一表面與第二表面。反射層係設置於人造石墨層之第一表面，且其組成係選自可對波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於80%之反射率之材質。所述人造石墨層係以下列方法製成：將高分子薄膜置入爐體中，薄膜間放入低溫揮發粉體以控制石墨化的程度，通入保護氣氛，升溫至2400~3200C後，製成人造石墨層。

在本創作之另一概念中，人造石墨層係為石墨烯，所述石墨烯係先將鱗片狀的天然石墨進行膨脹反應而得到蠕蟲狀石墨。所得到的蠕蟲狀石墨在經過脫硫反應後，進一步於乙醇溶液中進行粉碎而形成碎片態蠕蟲狀石墨。最後，再將碎片態蠕蟲狀石墨予以壓製而形成人造石墨層。

在本創作之另一概念中，散熱片結構更提包含一黏著層與一離型層，該黏著層設置於該人造石墨層之第二表面，該離型層設置於該黏著層之表面，該黏著層之材質係選自壓克力，橡膠，矽膠等相關材料。

在本創作之另一概念中，散熱片結構之人造石墨層之厚度係在5微米至1000微米之範圍間。

本創作亦提出一種散熱機殼，包含一殼體與一人造石墨層，殼體具有一內表面與一外表面，且內表面定義一容置空間。人造石墨層具有一第一表面與相對於第一表面之一第二表面，人造石墨層係以第二表面設置於殼體之內表面上。

在本創作之另一概念中，散熱機殼更包含一反射層，設置於人造石墨層之第一表面，反射層對於波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於90%之反射率。

在本創作之另一概念中，反射層更設置於殼體之內表面。

在本創作之另一概念中，散熱機殼之人造石墨層之厚度係在10微米至1000微米之範圍間。

在本創作之另一概念中，散熱機殼更包含一銅鍍層，設置於人造石墨層之第二表面與殼體之內表面之間，人造石墨層藉由銅鍍層以焊接於殼體之內表面。

在本創作之另一概念中，人造石墨層係以沖壓之方式設置於殼體之內表面。

請參照第1圖，為本創作第一實施例之示意圖，揭露一散熱片結構10，主要包含人造石墨層11與反射層12。人造石墨層11具有第一表面111與第二表面112，第二表面112相對於第一表面111而大致與其平行。人造石墨層具有完美的多層結構，層與層之間的碳原子藉由π鍵鍵結，因而在沿著平行於石墨層之方向上具有良好的熱傳導率。反射層12係設置於人造石墨層11的第一表面111。由於電子零件工作時因為發熱所產生的熱輻射波長大致介於1微米到1000微米，因此本實施例之反射層12係對於波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於90%之反射率，如此一來，當本實施例之散熱片結構包覆電子裝置時，可將大多數電子零件工作時所產生的熱輻射予以反射，使用戶碰觸電子裝置時不至於感受到令人不適的燙熱感。

本實施例之人造石墨層11係為高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite, HOPG），人造石墨層11之厚度可在10微米至1000微米之範圍間。

本實施例係使用人造石墨層而非天然石墨，原因如下：一、天然石墨材料的導熱率比人造石墨低；二、天然石墨材料表面容易產生碳粉而掉落至元件或線路上，容易導致元件汙染或者是短路現象發生；三、天然石墨材料的可撓性比人造石墨低，因而容易發生斷裂或裂痕，除了影響其機械性質，裂痕處也會導致局部的熱阻大幅上升，影響散熱片結構的散熱性能；四、由於天然石墨材料的機械性質不夠良好，因而必須具有一定的厚度，無法良好地適用於薄型化的電子產品。

在本實施例之其中一實施態樣中，人造石墨層係為石墨烯，所述石墨烯係先將鱗片狀的天然石墨進行膨脹反應而得到蠕蟲狀石墨。蠕蟲狀石墨在經過脫硫反應後，進一步於乙醇溶液中進行粉碎而形成碎片態蠕蟲狀石墨。碎片態蠕蟲狀石墨之平均粒徑係在最後，將碎片態蠕蟲狀石墨予以壓製即可形成本實施例之人造石墨層。

本實施例可直接透過焊接或者沖壓之方式固著於一物體的表面，例如電子裝置之金屬殼體的表面。所謂焊接的方式係指在散熱片結構10之人造石墨層11的第二表面112鍍上一層銲料，例如銅銲料，再透過焊接的方式將人造石墨層11連同反射層12固著於電子裝置之金屬殼體的表面。所謂沖壓的方式係指直接將散熱片結構10放置於電子裝置之金屬殼體的表面，此時人造石墨層11之第二表面112係朝向金屬殼體。然後以具有平坦表面的模具沿著垂直於第二表面112的方向對散熱片結構10施加壓力，則人造石墨層11之第二表面112會局部嵌入金屬殼體的表面中，進而使散熱片結構10固著於電子裝置之金屬殼體的表面上。

請參照第2圖，為本創作第二實施例之剖面示意圖，揭露一散熱片結構20。相較於第一實施例，本實施例之散熱片結構20更包含一黏著層13與一離型層14。黏著層13設置於人造石墨層11之第二表面112，離型層14則設置於黏著層13之表面上。離型層14朝外界的表面不具黏性，朝粘著層13的表面則可容易地與粘著層分離，因而可以方便散熱片結構10分裝與使用。黏著層13之材質係選自A物質、B物質或C物質，第一實施例係可透過上述焊接或沖壓的方式形成於電子裝置之金屬殼體的表面，本實施例是可以透過粘著層13貼覆於電子裝置之殼體或者是其他需要散熱之物體的表面。

請參照第3圖，為本創作第三實施例之示意圖，揭露一散熱機殼30，包含一殼體31與一人造石墨層11。本實施例之殼體31係為金屬材質，具有一內表面311與一外表面312，內表面311定義一容置空間313，容置空間313中容設有至少一個會發熱的電子元件9，例如晶片。人造石墨層11的製造方法係如前述，於此不在重複贅述。

請參照第4圖，為本創作第四實施例之示意圖，揭露一散熱機殼40，本實施例與第三實施例之主要差異在於進一步包含反射層12。反射層12設置於人造石墨層11之第一表面111，其對於波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於90%之反射率。此外，殼體31之內表面311亦可設置反射層12a與反射層12b。在本實施例之其中一個實施態樣中，人造石墨層11係透過沖壓的方式固著於殼體31之內表面311。

請參照第5圖，為本創作第五實施例之示意圖，揭露一散熱機殼50，本實施例之殼體31係為金屬材質，本實施例與第四實施例之主要差異在於進一步包含銅鍍層15，透過焊接的方式於真空條件下對銅鍍層15施加壓力，使人造石墨層11藉由銅鍍層15固著於電子裝置之殼體31的內表面311。

雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧散熱片結構
11‧‧‧人造石墨層
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
12‧‧‧反射層
12a‧‧‧反射層
12b‧‧‧反射層
13‧‧‧黏著層
14‧‧‧離型層
15‧‧‧銅鍍層
20‧‧‧散熱片結構
30‧‧‧散熱機殼
31‧‧‧殼體
311‧‧‧內表面
312‧‧‧外表面
313‧‧‧容置空間
40‧‧‧散熱機殼
50‧‧‧散熱機殼
9‧‧‧電子元件

第1圖為本創作第一實施例之示意圖。 第2圖為本創作第二實施例之剖面示意圖。 第3圖為本創作第三實施例之示意圖。 第4圖為本創作第四實施例之示意圖。 第5圖為本創作第五實施例之示意圖。

10‧‧‧散熱片結構

11‧‧‧人造石墨層

12‧‧‧反射層

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

Claims (13)

1. 一種散熱片結構，包含： 一人造石墨層，具有一第一表面與相對於該第一表面之一第二表面；及 一反射層，設置於該第一表面，對於波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於90%之反射率。
2. 如請求項1所述之散熱片結構，其中該人造石墨層係為高定向熱解石墨。
3. 如請求項1所述之散熱片結構，其中該人造石墨層係為石墨烯，該石墨烯的製造方法如下：將鱗片狀的天然石墨進行膨脹反應而得到蠕蟲狀石墨；將該蠕蟲狀石墨進行脫硫反應；於乙醇溶液中粉碎該蠕蟲狀石墨而形成碎片態蠕蟲狀石墨；及將該碎片態蠕蟲狀石墨予以壓製而形成該人造石墨層。
4. 如請求項1至3任一項所述之散熱片結構，更包含一黏著層與一離型層，該黏著層設置於該人造石墨層之第二表面，該離型層設置於該黏著層之表面，該黏著層之材質係選自A物質、B物質或C物質。
5. 如請求項1至3任一項所述之散熱片結構，其中該人造石墨層之厚度係在10微米至1000微米之範圍間。
6. 一種散熱機殼，包含： 一殼體，具有一內表面與一外表面，該內表面定義一容置空間；及 一人造石墨層，具有一第一表面與相對於該第一表面之一第二表面，該人造石墨層以該第二表面設置於該殼體之內表面。
7. 如請求項6所述之散熱機殼，其中該人造石墨層係為高定向熱解石墨。
8. 如請求項6所述之散熱機殼，其中該人造石墨層係為石墨烯，該石墨烯的製造方法如下：將鱗片狀的天然石墨進行膨脹反應而得到蠕蟲狀石墨；將該蠕蟲狀石墨進行脫硫反應；於乙醇溶液中粉碎該蠕蟲狀石墨而形成碎片態蠕蟲狀石墨；及將該碎片態蠕蟲狀石墨予以壓製而形成該人造石墨層。
9. 如請求項6至8任一項所述之散熱機殼，更包含一反射層，設置於該人造石墨層之第一表面，該反射層對於波長範圍在1微米至1000微米間之熱輻射具有大於90%之反射率。
10. 如請求項9所述之散熱機殼，其中該反射層更設置於該殼體之內表面。
11. 如請求項10所述之散熱機殼，其中該人造石墨層之厚度係在10微米至1000微米之範圍間。
12. 如請求項6至8任一項所述之散熱機殼，更包含一銅鍍層，設置於該人造石墨層之第二表面與該殼體之內表面之間，該人造石墨層藉由該銅鍍層焊接於該殼體之內表面。
13. 如請求項6至8任一項所述之散熱機殼，其中該人造石墨層係以沖壓之方式設置於該殼體之內表面。