專利名稱：具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料、制造方法及制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于散熱器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品、機(jī)械、電力、通信、化工等諸多領(lǐng)域，在產(chǎn)品的加工、生產(chǎn)的過程中，以及使用的過程中，都會產(chǎn)生數(shù)量不同的熱量。而且，所產(chǎn)生的熱量如果不能得到有效散發(fā)的話，則會對產(chǎn)品的加工及使用，均有可能造成影響。目前，各種各樣的散熱材料已經(jīng)廣泛使用。不同類型的散熱材料，會具有不同的性能，比如說，金屬材料的導(dǎo)熱性能良好，特別是其中的一部分金屬材料，如銅、鋁、銀等，其導(dǎo)熱性尤其良好。利用這些金屬制成的散熱器，比如銅質(zhì)的散熱器、鋁質(zhì)的散熱器，也得到普遍應(yīng)用。下面列舉一下常用的一些散熱材料的熱導(dǎo)率性能鋁:237ff/m· K ；銅:401ff/m· K ；銀420W/m· K ；金318W/m· K。因?yàn)閮r(jià)格因素，當(dāng)前使用的絕大多數(shù)散熱器，是采用銅質(zhì)材料或者鋁制材料來制造的；但有一些特殊場所，也使用銀質(zhì)或金質(zhì)材料，來用作散熱材料。散熱器的形狀與結(jié)構(gòu)、 尺寸等，根據(jù)不同的應(yīng)用場合互有不同。比如，各種CUP上使用的散熱器，以及電路板上使用的散熱器，大多是具有波浪形散熱溝槽的散熱器件。雖然上述的金屬作為散熱材料比較常見，但是其散熱性還是比較低，隨著具有高散熱性能的膜材料的出現(xiàn)，用其制造的散熱器材越來越向其進(jìn)行靠攏。在本發(fā)明中就應(yīng)用了這種具有高散熱性能的膜材料。利用碳成分所制作的高散熱石墨膜，具有很高的散熱能力，可以達(dá)到1500 1750W/m*K。而目前作為研究熱點(diǎn)的石墨烯材料，則具有更加強(qiáng)大的散熱能力，其熱導(dǎo)率約為5000W/m*K。如此高散熱率的膜材料，為各種的產(chǎn)品中的散熱器材，提供了新的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，它將金屬材料與高散熱膜材料結(jié)合起來，制作成在散熱基材上設(shè)置有椎狀散熱擴(kuò)展體的散熱材料，在使用過程中增加了散熱面積，增強(qiáng)了散熱性能。一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，它包括有散熱基材，以及設(shè)置在散熱基材上的散熱擴(kuò)展體，該散熱擴(kuò)展體呈陣列分布，且通過重力作用形成。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料還具有如下技術(shù)特征所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。
所述的散熱擴(kuò)展體的材質(zhì)為金屬結(jié)構(gòu)或散熱陶瓷。一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，包括有步驟1，在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；步驟2，加熱至金屬顆粒熔化成金屬液滴；步驟3，將設(shè)置有熔化金屬液滴的散熱基材倒置，使金屬液滴在散熱基材上靠重力拉伸，進(jìn)行冷凝處理后拉伸的金屬液滴凝固在散熱基材上。一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，包括有步驟1，在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體；步驟2，在低于散熱基材熔點(diǎn)而高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，在散熱基材上布局用以生成散熱擴(kuò)展體的金屬液滴；步驟3，將設(shè)置有金屬液滴的散熱基材倒置，冷凝后形成椎狀散熱擴(kuò)展體。進(jìn)一步，所述的重力型散熱擴(kuò)展體的制造方法，還具有如下技術(shù)特征所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。所述的用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的材質(zhì)采用銅或鋁或錫或鉛或鐵或銀或金， 或其合金。所述的散熱基材采用銅，對應(yīng)的金屬采用鋁。在步驟3中，將基材倒置的方式，是相對于垂直向下方向，具有0-45度的夾角。本發(fā)明還提供一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，它包括金屬顆粒分布組件，用以在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；金屬顆粒加熱組件，包括有加熱結(jié)構(gòu)，用以將前述所排布的金屬顆粒加熱成金屬液滴；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件，用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)；冷凝組件，用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，它包括金屬熔化組件，它是在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體的加熱結(jié)構(gòu)；金屬液滴布局組件，它是在低于散熱基材熔點(diǎn)且高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，將生產(chǎn)散熱擴(kuò)展體的金屬液滴布局在在散熱基材上的結(jié)構(gòu)；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件，是用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)；冷凝組件，是用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)還具有如下技術(shù)特征所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。所述的用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的材質(zhì)采用銅或鋁或錫或鉛或鐵或銀或金，或其合金。所述的散熱基材采用銅，對應(yīng)的作為散熱擴(kuò)展體的金屬采用鋁。在本發(fā)明中，將金屬材料設(shè)置在上述的高散熱膜材料上，將金屬材料作為散熱擴(kuò)展體，增加了散熱面積，提高了散熱性能。


圖1-1是本發(fā)明所述的具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-2是本發(fā)明所述的另一種實(shí)施例的示意圖，展示的是散熱基材倒置與垂直向下方向的夾角為45°時(shí)的制造過程的示意圖。圖2-1是本發(fā)明所述的方法的流程圖。圖2-2是本發(fā)明所述的另一種方法的流程圖。圖3-1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的示意圖。圖3-2是本發(fā)明所述另一種系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例針對于本發(fā)明主要功能的描述在本發(fā)明中，將由金屬材料制成的散熱擴(kuò)展體設(shè)置在散熱基材上，并在重力的作用下，經(jīng)過冷凝后形成椎狀的散熱擴(kuò)展體。該散熱擴(kuò)展體呈陣列式排布，增加了其與熱源的接觸面積，同時(shí)散熱性能也得到了有效提高。下面通過舉例對本發(fā)明進(jìn)行描述。參照圖1-1所示，這兒展示的是本發(fā)明所述的具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的結(jié)構(gòu)示意圖。在本圖中，該散熱材料包括散熱基材100，以及設(shè)置在該散熱基材100上的散熱擴(kuò)展體200。其中的散熱基材100采用高散熱膜材料或者金屬材料，其中高散熱膜材料包括散熱率高的高散熱石墨膜或石墨烯膜，高散熱石墨膜的重量輕，其導(dǎo)熱系數(shù)為1500 1750ff/m ·Κ，是本發(fā)明優(yōu)選的高散熱材料。散熱擴(kuò)展體200的材質(zhì)為金屬結(jié)構(gòu)，比如銅或鋁或錫或鉛或鐵或銀或金，或其合金；或者采用散熱陶瓷。在本實(shí)施例中，散熱擴(kuò)展體的材質(zhì)優(yōu)選為銅。該散熱擴(kuò)展體200在散熱基材100上呈陣列式排布，它是椎狀的，由金屬材料在重力作用下形成的。當(dāng)金屬材料處于液態(tài)時(shí)，將其設(shè)置在散熱基材100上，然后將散熱基材 100倒置，使液態(tài)的金屬材料靠重力拉伸，經(jīng)過冷凝后形成椎狀的散熱擴(kuò)展體200。所述的倒置的方式是將散熱基材100與垂直向下方向具有0° -45°夾角，也就是說設(shè)置有金屬材料的一面與垂直向下方式有0° -45°的夾角，這樣形成的散熱擴(kuò)展體200與散熱基材100 也有一定的夾角。在圖1-1中展示的是散熱基材與垂直向下方向?yàn)?°而形成的散熱擴(kuò)展體，即散熱擴(kuò)展體垂直于散熱基材上。結(jié)合著制造過程，對圖1-2進(jìn)行說明。圖1-2展示的是散熱基材100與垂直向下方向?yàn)?5°時(shí)形成的散熱擴(kuò)展體的散熱材料。首先在散熱基材100上設(shè)置金屬顆粒300， 金屬顆粒300是陣列式排布的，利用激光對其加熱，金屬顆粒300熔化成金屬液滴301，將帶有金屬液滴301的散熱基材100旋轉(zhuǎn)135°，進(jìn)行冷凝處理后，熔化的金屬顆粒300在重力的作用下形成如圖所示的具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料。需要說明的是，以上所述的散熱基材都是采用的高散熱膜材料，如果散熱基材采用金屬材質(zhì)，那么優(yōu)選為金屬銅。對應(yīng)著設(shè)置在金屬同上的用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料優(yōu)選為鋁。因?yàn)殇X的熔點(diǎn)比銅的低，且二者的導(dǎo)熱率較高。參照圖2-1，展示的是本發(fā)明所述的具有重力型散熱擴(kuò)展體的制造方法的流程圖。本發(fā)明所描述的具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其步驟為步驟1，在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒。在該步驟中，散熱基材采用高散熱膜，包括高散熱石墨膜或石墨烯膜中的至少其一，在上述的實(shí)施例中，散熱基材采用重量輕且導(dǎo)熱率高的高散熱石墨膜，其導(dǎo)熱系數(shù)為 1500 1750W/m · K。金屬顆粒采用銅、鋁、錫、鉛、鐵、銀、金或其合金，這些金屬顆粒的熔點(diǎn)都低于散熱基材的熔點(diǎn)，并且導(dǎo)熱率較高，比如銅的導(dǎo)熱率為401W/m ·Κ，鋁的導(dǎo)熱率為 237ff/m · K。在具體實(shí)施過程中，可以在散熱基材上設(shè)置陣列式凹槽，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上設(shè)置金屬顆粒，使之固定其上。步驟2，加熱至金屬顆粒熔化成金屬液滴。該步驟中，加熱的方式可以是利用激光照射金屬顆粒，使之融化成金屬液滴，或者對散熱基材加熱，使熱量傳遞到金屬顆粒上使之熔化成金屬液滴。步驟3，將設(shè)置有熔化金屬液滴的散熱基材倒置，使金屬液滴在散熱基材上靠重力拉伸，進(jìn)行冷凝處理后拉伸的金屬液滴凝固在散熱基材上。在該步驟中，散熱基材倒置的方式可以是將其整個(gè)翻轉(zhuǎn)過來，使設(shè)置有熔化的金屬液滴的一面朝下，或者相對應(yīng)垂直向下的方向具有一定的夾角，比如30°。在圖1-2所示的實(shí)施例中展示了該夾角為45°時(shí)形成的散熱擴(kuò)展體。這種靠重力拉伸形成的散熱擴(kuò)展體，增強(qiáng)了接觸和散熱面積，無論是散熱基材與熱源接觸，還是散熱擴(kuò)展體與熱源接觸都增強(qiáng)了散熱功能。以上所述的是在散熱基材上排布金屬顆粒，加熱熔化后使之粘附在散熱基材上， 還有一種方式就是，直接在散熱基材上設(shè)置熔化后的金屬液體。如圖2-2所示，利用這種方式制造散熱材料的步驟為步驟1，在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體。在該步驟中，金屬材料采用導(dǎo)熱性能好的銅、鋁、錫、鉛、鐵、銀、金或者某兩個(gè)或某幾種的合金，其主要的作用還是用于導(dǎo)熱。比如所選的金屬材料為鋁，鋁的熔點(diǎn)為 660. 37°C，則在高于660. 37°C的溫度下得到液態(tài)的鋁。步驟2，在低于散熱基材熔點(diǎn)而高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，在散熱基材上布局用以生成散熱擴(kuò)展體的金屬液滴。所述的散熱基材采用高散熱膜，包括高散熱石墨膜或石墨烯膜。在上述的實(shí)施例中，散熱基材采用重量輕且導(dǎo)熱率高的高散熱石墨膜，其導(dǎo)熱系數(shù)為1500 1750W/m · K。 將上述得到的液態(tài)鋁陣列式設(shè)置的散熱基材上，在這個(gè)過程中要保證溫度低于高散熱石墨膜的熔點(diǎn)而高于鋁的熔點(diǎn)。步驟3，將設(shè)置有金屬液滴的散熱基材倒置，冷凝后形成椎狀散熱擴(kuò)展體。該步驟中，散熱基材的倒置方式如上面所述的方法中描述的相同，這里不在做介紹。對應(yīng)著上述的制造方法，還設(shè)置有制造系統(tǒng)，如圖3-1所示，該系統(tǒng)包括
金屬顆粒分布組件400，用以在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；金屬顆粒加熱組件500，包括有加熱結(jié)構(gòu)，用以將前述所排布的金屬顆粒加熱成金屬液滴的功能結(jié)構(gòu)；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件600，用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)；冷凝組件700，用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。上述的制造系統(tǒng)是針對于在散熱基材上設(shè)置金屬顆粒，然后加熱使之熔化的方法所對應(yīng)的系統(tǒng)。那么對應(yīng)于在散熱基材上設(shè)置金屬液滴的方法，則采用下面描述的系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，它包括金屬熔化組件800，它是在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體的加熱結(jié)構(gòu)；金屬液滴布局組件900，它是在低于散熱基材熔點(diǎn)且高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，將生產(chǎn)散熱擴(kuò)展體的金屬液滴布局在在散熱基材上的結(jié)構(gòu)；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件600，是用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)；冷凝組件700，是用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。上述的兩種系統(tǒng)中，所采用的散熱基材都是高散熱膜材料，包括高散熱石墨膜或者石墨烯膜。用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材質(zhì)采用銅、鋁、錫、鉛、鐵、金、銀或某幾種的合金。 需要說明的是，上述的散熱基材旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)角度為90° 135°，也就是上面所說的將散熱基材相對于垂直向下方向的夾角為0° 45°，這樣就形成了與散熱基材有一定夾角的椎狀散熱擴(kuò)展體。以上是對本發(fā)明的描述而非限定，基于本發(fā)明思想的其它實(shí)施例，亦均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，其特征在于它包括有散熱基材，以及設(shè)置在散熱基材上的散熱擴(kuò)展體，該散熱擴(kuò)展體呈陣列分布，且通過重力作用形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，其特征在于所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，其特征在于所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料，其特征在于所述的散熱擴(kuò)展體的材質(zhì)為金屬結(jié)構(gòu)或散熱陶瓷。
5.一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其特征在于，該方法包括有步驟1，在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；步驟2，加熱至金屬顆粒熔化成金屬液滴；步驟3，將設(shè)置有熔化金屬液滴的散熱基材倒置，使金屬液滴在散熱基材上靠重力拉伸，進(jìn)行冷凝處理后拉伸的金屬液滴凝固在散熱基材上。
6.一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其特征在于，該方法包括有步驟1，在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體；步驟2，在低于散熱基材熔點(diǎn)而高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，在散熱基材上布局用以生成散熱擴(kuò)展體的金屬液滴；步驟3，將設(shè)置有金屬液滴的散熱基材倒置，冷凝后形成椎狀散熱擴(kuò)展體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其特征在于所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其特征在于所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法， 其特征在于所述的用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的材質(zhì)采用銅或鋁或錫或鉛或鐵或銀或金，或其合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法，其特征在于在步驟3中，將基材倒置的方式，是相對于垂直向下方向，具有0-45度的夾角。
11.一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，其特征在于它包括金屬顆粒分布組件，用以在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；金屬顆粒加熱組件，包括有加熱結(jié)構(gòu)，用以將前述所排布的金屬顆粒加熱成金屬液滴的功能結(jié)構(gòu)；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件，用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)；冷凝組件，用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。
12.—種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，其特征在于它包括金屬熔化組件，它是在高于用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的熔點(diǎn)溫度下，將該金屬材料轉(zhuǎn)變成金屬液體的加熱結(jié)構(gòu)；金屬液滴布局組件，它是在低于散熱基材熔點(diǎn)且高于前述金屬材料熔點(diǎn)的溫度環(huán)境下，將生產(chǎn)散熱擴(kuò)展體的金屬液滴布局在在散熱基材上的結(jié)構(gòu)；散熱基材旋轉(zhuǎn)組件，是用于固定散熱基材，以及將散熱基材倒置的結(jié)構(gòu)； 冷凝組件，是用于將上述熔化的散熱擴(kuò)展體或所在環(huán)境冷卻，使其凝固在散熱基材上的結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，其特征在于所述的散熱基材采用高散熱膜材料或者金屬材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，其特征在于所述的高散熱膜材料，為高散熱石墨膜或者石墨烯膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的一種具有重力型擴(kuò)展體的散熱材料的制造系統(tǒng)，其特征在于所述的用作為散熱擴(kuò)展體的金屬材料的材質(zhì)采用銅或鋁或錫或鉛或鐵或銀或金， 或其合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料的制造方法， 其特征在于所述的散熱基材采用銅，對應(yīng)的作為散熱擴(kuò)展體的金屬采用鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有重力型散熱擴(kuò)展體的散熱材料、制造方法及制造系統(tǒng)，屬于散熱器材領(lǐng)域。該散熱材料包括它有散熱基材，以及設(shè)置在散熱基材上的散熱擴(kuò)展體，該散熱擴(kuò)展體呈陣列分布，且通過重力作用形成。該散熱材料的制造方法包括步驟1，在散熱基材上陣列式排布金屬顆粒；步驟2，加熱至金屬顆粒熔化成金屬液滴；步驟3，將設(shè)置有熔化金屬液滴的散熱基材倒置，使金屬液滴在散熱基材上靠重力拉伸，進(jìn)行冷凝處理后拉伸的金屬液滴凝固在散熱基材上。這種將金屬材料與高散熱膜材料結(jié)合起來，制作成在散熱基材上設(shè)置有椎狀散熱擴(kuò)展體的散熱材料，在使用過程中增加了散熱面積，增強(qiáng)了散熱性能。
文檔編號F28F21/00GK102538553SQ20101061034
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
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