專利名稱：散熱裝置及其相變導(dǎo)熱片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，尤指一種用于傳導(dǎo)散發(fā)電子組件如芯片或其類似物工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量的相變導(dǎo)熱片及采用該相變導(dǎo)熱片的散熱裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)CPU微處理器等電子組件走向高集成組件及高計(jì)算速度之際，單位面積產(chǎn)生的熱能也相對(duì)提高。為將此密集熱量迅速散發(fā)至環(huán)境中去，有效降低電子組件表面溫度，通常采用具有較大面積的散熱組件附加于發(fā)熱電子組件表面，用來增加總體散熱面積，提升散熱效果。
由于散熱組件與發(fā)熱電子組件相接觸的表面并非一完全的平整面，二者無法緊密接觸，因而形成接觸面之間的空氣間隙?？諝鉃橐环N熱傳導(dǎo)性能不佳的介質(zhì)，從而造成熱傳接口等效接口熱阻增加，而無法有效散熱。要降低熱傳接口的熱阻，可在兩接觸面之間涂布一些熱傳導(dǎo)性佳的熱接口材料，以填補(bǔ)空氣間隙。
一般而言，熱接口材料可分為散熱膏、散熱膠及相變導(dǎo)熱膠，其熱阻系數(shù)與熱傳介質(zhì)的厚度成正比，與熱傳介質(zhì)的熱導(dǎo)系數(shù)成反比。目前應(yīng)用廣泛的散熱膏及散熱膠通常以涂敷的方式分布于散熱模塊與電子組件相接觸的表面上，使得散熱效果顯著提高。但是，由于散熱膏(或散熱膠)在涂布時(shí)，易造成涂布不均勻或高低不平整，在與發(fā)熱電子組件表面接合時(shí)會(huì)使散熱膏(或散熱膠)內(nèi)部產(chǎn)生如氣泡狀的空洞。這種空洞導(dǎo)致發(fā)熱電子組件所產(chǎn)生的熱量無法快速或完全地傳導(dǎo)至散熱模塊，從而影響散熱效果。
相變導(dǎo)熱膠一般為高效率或運(yùn)算速度快的電子組件所采用。它在室溫為固態(tài)，通過加熱使其產(chǎn)生相變化(固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài))，從而填補(bǔ)散熱模塊與發(fā)熱電子組件之間的空隙，并且不會(huì)產(chǎn)生氣泡。然而，一般市售的相變導(dǎo)熱片所用的相變導(dǎo)熱膠，它的熱阻系數(shù)因厚度高于散熱膏而偏高，導(dǎo)致散熱效率降低。業(yè)者已采用銀、銅等導(dǎo)熱材料粒子填充入相變導(dǎo)熱膠中，以提高其導(dǎo)熱率，但是受填充材料自身導(dǎo)熱性能所限，使用該種相變導(dǎo)熱膠的散熱結(jié)構(gòu)的散熱效率仍有待提高。
因此，有必要提供一種導(dǎo)熱性好的相變導(dǎo)熱片及使用該種相變導(dǎo)熱片的散熱裝置及結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有的相變導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱性低的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)熱性好的相變導(dǎo)熱片。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述相變導(dǎo)熱片的散熱裝置。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種相變導(dǎo)熱片，包括一種含有基體和分散于該基體的填充微粒的相變導(dǎo)熱材料。其中，該填充微粒包括納米碳球。
所述的納米碳球的直徑范圍為5-50納米。
為實(shí)現(xiàn)另一發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種散熱裝置，包括一散熱組件以及一附著于散熱組件、主要由相變導(dǎo)熱材料組成的相變導(dǎo)熱片，其中相變導(dǎo)熱材料含有基體和分散于該基體的填充微粒。其中，該填充微粒包括納米碳球。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在相變導(dǎo)熱材料中加入納米碳球，利用納米碳球?qū)嵯禂?shù)高的特性，用以提高相變導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱系數(shù)。并且，由于納米碳球具有納米級(jí)尺寸，它可有效填補(bǔ)散熱模塊與發(fā)熱電子組件的接觸面的空隙，從而降低散熱模塊與發(fā)熱電子組件的接觸熱阻。因而，使得采用該種相變導(dǎo)熱片的散熱裝置及結(jié)構(gòu)的散熱效率得到改善。

圖1為本發(fā)明的散熱裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明的散熱裝置與發(fā)熱電子組件結(jié)合應(yīng)用的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明所提供的散熱裝置5，包括一散熱器51及一相變導(dǎo)熱片53。其中，散熱器51包括一表面510，相變導(dǎo)熱片53附著于散熱器51的表面510。
在本實(shí)施例中，散熱器51主要包括一基底511及若干散熱鰭片512。相鄰散熱鰭片512之間存在一定間隔。該散熱鰭片512可通過粘接固定于基底511，或者與基底511一體成型而成。基底511及散熱鰭片512一般采用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成。表面510為基底511背對(duì)散熱鰭片512的一側(cè)表面。
本發(fā)明提供的相變導(dǎo)熱片53，主要由相變導(dǎo)熱材料構(gòu)成。該相變導(dǎo)熱材料包含基體及分散于該基體的填充微粒。其中，該填充微粒包括納米碳球。
該相變導(dǎo)熱材料的固液態(tài)相變化溫度的最佳范圍為50-70℃，一般由基體及填充微粒組成。該基體通常為聚合物基體，可選自石蠟樹脂、硅樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠、聚醚和丙烯酸酯。另外，基體也可直接由易熔性的非聚合物材料組成，其包括In、In/Sn、In/Ag、Sn/Ag、Sn/In/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Bi、In/Sn/Bi和In/Zn。基體最好選擇熔化溫度較低、但是室溫時(shí)為固態(tài)的材料。該基體還可進(jìn)一步添加交聯(lián)劑，如多功能胺、酚醛樹脂、多羥基化合物、過氧化物或氮化物，可根據(jù)不同基體材料加以選擇。
填充微粒分散于基體內(nèi)部，由導(dǎo)熱性能良好的材料粒子組成。本發(fā)明所述的填充微粒包括納米碳球。該納米碳球是由多層石墨以球中球形成所組成的多面體碳簇的形狀可為球形、橢球形或膠囊結(jié)構(gòu)。納米碳球的最佳直徑為5～50納米，平均直徑為30納米?？蔀橹锌占{米碳球與填充金屬碳球。其中，填充金屬碳球內(nèi)所填充的高導(dǎo)熱金屬可從以下材料中選取如金屬銅金屬銀等。另外，可選用青磷銅，組成成份可為銅(Cu)96.5％，錫(Sn)3.5～4.5％，磷(P)0.03～0.35％，鉛(Pb)＜0.5％，鐵(Fe)＜0.1％，鋅(Zn)＜0.5％。
該填充微粒還可進(jìn)一步包括其它難熔性顆粒及易熔性顆粒。其中，難熔性顆?？蛇x自Ni、Cu、Ag、Sn、Al、Al2O3、BN、AlN和陶瓷材料；易熔性顆?？蛇x自In、In/Sn、In/Ag、Sn/Ag、Sn/In/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Bi、In/Sn/Bi和In/Zn。
可通過下步驟形成含納米碳球的相變導(dǎo)熱片將相變導(dǎo)熱材料加熱至其相變化點(diǎn)后于熔融態(tài)時(shí)，加入納米碳球，通過震蕩、攪拌等方式使其均勻分散于相變導(dǎo)熱材料的基體中，再置于室溫下成為固態(tài)。
另外，相變導(dǎo)熱片53可進(jìn)一步包括一鋁片或一絕緣體材料作載體，以承載相變導(dǎo)熱材料。其中，相變導(dǎo)熱材料可分布于該載體相對(duì)的兩側(cè)表面。該相變導(dǎo)熱片53還可包括保護(hù)層，可置于其遠(yuǎn)離該散熱組件的表面，用于其未使用表面的防水及防污。
相變導(dǎo)熱片53附著于散熱器51，可通過使其相變導(dǎo)熱材料液化(例如加熱散熱器51至相變導(dǎo)熱材料的相變溫度)并均勻分布于散熱器51的表面510、再降至室溫使其固化而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，相變導(dǎo)熱材料可分布于表面510的全部區(qū)域，或選擇分布于其部分區(qū)域。
請(qǐng)參閱圖2，所示為本發(fā)明所提供的散熱裝置5直接應(yīng)用于電子組件的散熱。將本發(fā)明的散熱器5置于發(fā)熱電子組件6上，散熱器5接觸底面的相變導(dǎo)熱片53與發(fā)熱電子組件6相接觸，通過散熱器扣合裝置7將散熱器5固定于發(fā)熱電子組件6。
其中，發(fā)熱電子組件6可為芯片封裝體，其工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高密度熱量。散熱裝置5可進(jìn)一步包括一風(fēng)扇以提高散熱效果。
可以理解的是，實(shí)施例中所采用的散熱器只是用于說明本發(fā)明，其它現(xiàn)有技術(shù)中的散熱器也可應(yīng)用于本發(fā)明。另外，本發(fā)明還可選用熱管及導(dǎo)熱板為散熱裝置的散熱組件，而不僅限于散熱鰭片構(gòu)成的散熱器。當(dāng)然，也可通過單獨(dú)加熱相變導(dǎo)熱片至其固液態(tài)相變溫度并置于發(fā)熱電子組件及散熱組件之間，以連接兩者。
本發(fā)明于相變導(dǎo)熱材料中加入納米碳球，利用納米碳球?qū)嵯禂?shù)高的特性，用以提高相變導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱系數(shù)。并且，由于納米碳球具納米級(jí)尺寸，其可有效填補(bǔ)散熱模塊與發(fā)熱電子組件的接觸面的空隙，從而降低散熱模塊與發(fā)熱電子組件的接觸熱阻。因而，使得采用該種相變導(dǎo)熱片的散熱裝置及結(jié)構(gòu)的散熱效率得到改善。
權(quán)利要求
1.一種相變導(dǎo)熱片，包括一種含有基體和分散于該基體的填充微粒的相變導(dǎo)熱材料，其特征在于，該填充微粒包括納米碳球。
2.如權(quán)利要求1所述的相變導(dǎo)熱片，其特征在于，所述的基體為聚合物基體，該聚合物基體選自石蠟樹脂、硅樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠、聚醚和丙烯酸酯。
3.如權(quán)利要求1所述的相變導(dǎo)熱片，其特征在于，所述的納米碳球的直徑范圍為5-50納米。
4.如權(quán)利要求1所述的相變導(dǎo)熱片，其特征在于，所述的納米碳球填充有金屬微粒。
5.如權(quán)利要求1所述的相變導(dǎo)熱片，其特征在于，所述的相變導(dǎo)熱材料的固液態(tài)相變化溫度范圍為50-70℃。
6.一種散熱裝置，包括一散熱組件以及一附著于散熱組件、主要由相變導(dǎo)熱材料組成的相變導(dǎo)熱片，其中相變導(dǎo)熱材料含有基體和分散于該基體的填充微粒，其特征在于，該填充微粒包括納米碳球。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，所述的散熱組件為導(dǎo)熱板、散熱片或熱管。
8.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，所述的納米碳球的直徑范圍為5-50納米。
9.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，所述的納米碳球填充有金屬微粒。
10.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，所述的相變導(dǎo)熱材料的固液態(tài)相變化溫度范圍為50-70℃。
全文摘要
一種相變導(dǎo)熱片，包括一種含有基體和分散于該基體的填充微粒的相變導(dǎo)熱材料，其中，該填充微粒包括納米碳球。所述的納米碳球的直徑范圍為5－50納米。本發(fā)明還提供一種采用上述相變導(dǎo)熱片的散熱裝置。本發(fā)明在相變導(dǎo)熱材料中加入納米碳球，利用納米碳球具納米級(jí)尺寸及導(dǎo)熱系數(shù)高的特性，解決現(xiàn)有的相變導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱性低的問題。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1626612SQ20031011746
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月13日
發(fā)明者沈志華 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司