TWM616631U - 石墨複合層疊散熱結構 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種石墨複合層疊散熱結構，其中，石墨複合層疊散熱結構包括金屬基材及石墨散熱層。金屬基材具有第一表面，第一表面之表面粗糙度(Ra)介於0.01~10μm；石墨散熱層係由純石墨所組成，石墨散熱層設於第一表面上，石墨散熱層之厚度介於0.05μm~2μm。藉此，使本創作具有石墨所具有的高平面軸向導熱能力，以及因為石墨的厚度極薄而使熱能快速通過石墨層而大幅增加垂直軸向導熱能力。

Description

石墨複合層疊散熱結構

本創作係有關一種散熱結構，特別是指一種石墨複合層疊散熱結構。

習知計算機裝置之主機板中，設置有許多電子晶片，且當計算機裝置處於工作狀態時，這些電子晶片會產生大量熱能。而為了有效對電子晶片進行散熱，避免計算機裝置因高溫而發生工作效能停擺的問題。除此之外，隨著晶片運轉速度的提高，散熱速度太慢的問題更是被凸顯出來，而成為計算機裝置效能無法提升的一大因素。

習知業者係以人工石墨解決散熱問題，但人工石墨的厚度最薄仍不低於25μm，使人工石墨垂直軸向導熱過低的問題被凸顯出來(＜16W/mK)，且人工石墨於加工時容易產生碎裂的情況。

另外亦可以石墨烯摻入樹脂再塗佈於銅箔或鋁箔的方式形成導熱層，但樹脂與金屬箔的接著力過低容易剝離，且由於加入樹脂的關係，使得熱傳導能力大幅下降，因此材料整體厚度將大幅增加且不利於產品運用，更導致石墨垂直軸向導熱過低的問題被凸顯出來。

為解決上述課題，本創作揭露一種石墨複合層疊散熱結構，其具有一石墨散熱層形成於金屬基材之表面上，石墨散熱層呈連續且均勻分布，而且石墨散熱層厚度很薄，垂直距離短，所以可將熱快速傳導至金屬基材，以此使本創作具有高平面導熱能力以及高垂直面導熱能力。

為達上述目的，本創作一項實施例提供一種石墨複合層疊散熱結構包括一金屬基材及一石墨散熱層。金屬基材具有一第一表面，第一表面之表面粗糙度(Ra)介於0.01~10μm；石墨散熱層係由純石墨所組成，石墨散熱層設於第一表面上，石墨散熱層之厚度介於0.05~2μm。

於本創作另一實施例中，散熱層之平面導熱係數為800～1800W/m·K，石墨散熱層係由碳靶材以物理氣相沉積的方式形成於第一表面上。

於本創作另一實施例中，金屬基材之厚度介於1~250μm，且金屬基材之厚度大於石墨散熱層之厚度。

於本創作另一實施例中，金屬基材的材質為銅。

於本創作另一實施例中，金屬基材更包括有相對設置於第一表面另一側的一第二表面，且有一附加石墨散熱層設置於第二表面上。

藉此，本創作具有一石墨散熱層形成於金屬基材之表面上，石墨層散熱呈連續且均勻分布，而且石墨散熱層厚度很薄，垂直距離短，所以可將熱能快速傳導至金屬基材，以此使本創作具有高平面導熱能力以及高垂直面導熱能力。

再者，本創作之金屬基材可經由電漿處理或紅外線加熱器照射，增加金屬基材之表面之離子鏈結能力，而且本創作之石墨散熱層係由碳靶材以離子轟擊方式沉積於第一表面上，因此石墨散熱層可更加穩固的形成於第一表面上。

為便於說明本創作於上述創作內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖3所示，係揭示本創作實施例之石墨複合層疊散熱結構100，其包括一金屬基材10及一石墨散熱層20。

金屬基材10，其具有一第一表面11，第一表面11之表面粗糙度(Ra)介於0.01~10μm之間。如圖1所示，於本創作實施例中，金屬基材10的材質為銅；金屬基材10之厚度介於1~250μm，且金屬基材10之厚度大於石墨散熱層20之厚度；金屬基材10可經由電漿處理或紅外線加熱器照射，增加第一表面11之離子鏈結能力。

石墨散熱層20，其係由碳靶材所組成，石墨散熱層20設於第一表面11上，石墨散熱層20之厚度介於0.05~2μm。如圖1所示，於本創作實施例中，石墨散熱層20之平面導熱係數為800~1800W/m·K，石墨散熱層20係由碳靶材以物理氣相沉積的方式形成於第一表面11上。

其中，石墨散熱層20為連續且均勻的沉積於第一表面11上，所以石墨散熱層20具有高平面導熱能力，而且石墨散熱層20厚度很薄、垂直距離短，因此可將熱能快速地以垂直方向傳導至金屬基材10，使本創作也具有高垂直面導熱能力。

如圖2所示，並請同時參閱圖1，本創作之一端係設於一電路板200之一元件210上，本創作之另一端係設於一機殼300上，當元件210發熱時，元件210為發熱點，本創作透過石墨散熱層20之高導熱能力將熱能迅速地從發熱點之元件210快速的進行平面導熱，並將熱能傳導至機殼300，以此將熱能迅速地由點熱源傳導至面散熱，達到快速散熱的目的。除此之外，由於石墨散熱層20之厚度介於0.05~2μm，因此石墨散熱層20之表面顏色較深，屬於偏向黑色的非透明呈現，因此也具有較佳的輻射吸熱能力。

如圖3所示，於本創作另一實施例中，金屬基材10更包括有相對設置於第一表面11另一側的一第二表面12，且有一附加石墨散熱層30設置於第二表面12上，附加石墨散熱層30也由碳靶材以物理氣相沉積的方式形成於第二表面12，第二表面12之熱能可透過附加石墨散熱層30以平面傳導方式快速傳導出去，以此加強本創作之散熱效果。

為了達成前述目的，本創作提供一種石墨複合層疊散熱結構100之製造方法，如圖1及圖4所示，其包含以下步驟：

步驟S1：將碳靶材藉由物理氣相沉積方式於金屬基材10之第一表面11上形成石墨散熱層20，第一表面11之表面粗糙度(Ra)介於0.01~10μm。於本創作實施例中，金屬基材10的材質為銅；金屬基材10之厚度介於1~250μm，且金屬基材10之厚度大於石墨散熱層20之厚度；本實施例中，物理氣相沉積方式係以離子轟擊碳靶材的方式將純石墨沉積於第一表面11上，形成石墨散熱層20。

步驟S2：控制石墨散熱層20之厚度介於0.05~2μm時，停止物理氣相沉積。於本創作實施例中，石墨散熱層20之厚度小於金屬基材10。

更進一步地說明，於本創作實施例中，在步驟S1之前，更包括有一步驟S0，金屬基材10可經由電漿處理或紅外線加熱器照射，增加金屬基材10之第一表面11之離子鏈結能力，使碳靶材可更加穩固的在第一表面11形成石墨散熱層20。

再者，於步驟S1中，金屬基材10可呈捲狀，且沿一輸送方向(圖中未示)輸送，使碳靶材以物理氣相沉積的方式連續地沉積於第一表面11上形成石墨散熱層20，之後於步驟S2完成後，將製造完成之石墨複合層疊散熱結構100進行捲收。

藉此，本創作具有以下優點：

1.本創作之石墨散熱層20係利用物理氣相沉積方式，連續且均勻的沉積於第一表面11上，因此石墨散熱層20具有高平面導熱能力。

2.本創作之石墨散熱層20之厚度介於0.05~2μm，厚度很薄，與金屬基材10之垂直距離短，因此可將熱能快速地以垂直方向傳導至金屬基材10，使本創作具有高垂直面導熱能力。

3.本創作之石墨散熱層20之厚度介於0.05~2μm，可使石墨散熱層20具有較深的顏色，而非透明狀的呈現，因此具有較佳的輻射吸熱能力。

4.本創作之金屬基材10可經由電漿處理或紅外線加熱器照射，增加第一表面11之離子鏈結能力，且本創作係以離子轟擊碳靶材的方式將純石墨沉積於第一表面11上形成石墨散熱層20，因此石墨散熱層20可更加穩固的形成於第一表面11上。

5.本創作之金屬基材10呈捲狀，且沿一輸送方向(圖中未示)輸送，使碳靶材可連續地沉積於第一表面11上，因此本創作之製造方法可連續製造，達到長度不受限制的目的。

6.本創作之金屬基材10的材質為銅，具有抗電磁干擾的特性，使本創作設於計算機裝置內時，不會影響計算機裝置內各電子元件的運作。

雖然本創作是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本創作精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或改變，俱屬本創作申請專利範圍。

100:石墨複合層疊散熱結構 200:電路板 210:元件 300:機殼 10:金屬基材 11:第一表面 12:第二表面 20:石墨散熱層 30:附加石墨散熱層 S0:步驟 S1:步驟 S2:步驟

[圖1]係為本創作實施例之石墨複合層疊散熱結構之結構示意圖。 [圖2]係為本創作另一實施例之石墨複合層疊散熱結構之結構示意圖。 [圖3]係為本創作實施例之石墨複合層疊散熱結構之實際應用示意圖，用於表示本創作設於電路板及機殼之間。 [圖4]係為本創作實施例之石墨複合層疊散熱結構之製造方法之流程方塊示意圖。

100:石墨複合層疊散熱結構

10:金屬基材

11:第一表面

20:石墨散熱層

Claims (5)

1. 一種石墨複合層疊散熱結構，其包含： 一金屬基材，其具有一第一表面，該第一表面之表面粗糙度(Ra)介於0.01~10μm；以及 一石墨散熱層，其係由純石墨所組成，該石墨散熱層設於該第一表面上，該石墨散熱層之厚度介於0.05~2μm。
2. 如請求項1所述之石墨複合層疊散熱結構，其中，該石墨散熱層之平面導熱係數為800~1800W/m·K，該石墨散熱層係由碳靶材以物理氣相沉積的方式形成於該第一表面上。
3. 如請求項1所述之石墨複合層疊散熱結構，其中，該金屬基材之厚度介於1~250μm，且該金屬基材之厚度大於該石墨散熱層之厚度。
4. 如請求項1所述之石墨複合層疊散熱結構，其中，該金屬基材的材質為銅。
5. 如請求項1所述之石墨複合層疊散熱結構，其中，該金屬基材更包括有相對設置於該第一表面另一側的一第二表面，且有一附加石墨散熱層設置於該第二表面上。

Images