CN103107147A - 一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器，所述散热器的表面覆有石墨烯薄膜。本发明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，利用石墨烯的极高导热性，将热量迅速在散热器表面进行热传播，并在散热器内达成热平衡，从而，降低或消除热传导路径上温度梯度，使发热器件的温度变低，消除设备内部的温度不平衡热点区域，提高器件和设备的整体可靠性和长时间工作能力。利用石墨烯优异的导热性，热量能迅速沿着石墨烯薄膜进行面传递，从而减少了散热器内部的热传导路径，提高了散热器的散热速度，还能缩短导热界面材料或者发热器件向散热器传热所需的时间。因此，本发明具有较高的导热速度，以及优越的散热性，可批量应用的实用价值。

Description

一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器
技术领域
本发明涉及散热器，特别是指一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器。
背景技术
众所周知，散热器的作用是将电路和电子元件在工作过程中产生的热量驱散到空气中。在现有技术中，电路和电子元件作为发热器件按照图1所示进行散热。损耗功率的传输首先是由发热器件101传出，经导热界面材料102到达散热器103。在散热器103内部热量的分散是经热传导完成的，从散热器103向空气的热量传递，则需借助辐射和对流来完成。但是由于发热器件101与散热器103的接触面积有限，热量在散热器103内部受散热器本体材料的导热率限制，热传导速度较慢。因此，在导热路径上形成热积累和较高温度梯度分布，导致发热器件温度偏高，散热器103的散热效率发挥有限。
随着器件的不断变小，功率密度的不断增加，导致损耗功率的上升，良好的散热是必不可少的。因此提出，要求效率更高的散热器，这种散热器可以迅速在表面进行热传播，并在散热器内达成热平衡。从而，降低或消除热传导路径上温度梯度，使发热器件的温度变低，消除设备内部的温度不平衡热点区域，提高器件和设备的整体可靠性和长时间工作能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器，解决现有散热器散热能力较低、散热速度慢的弊端。
基于上述目的本发明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，所述散热器的表面覆有石墨烯薄膜。
优选的，所述覆有石墨烯薄膜的表面为发热器件对应导热界面材料与散热器的接触部位。
较佳的，所述覆有石墨烯薄膜的表面为发热器件对应导热界面材料与散热器的接触部位所在的整个接触面。
可选的，所述散热器的表面都覆有石墨烯薄膜。
可选的，所述石墨烯薄膜选用化学气相沉积法直接沉积于散热器表面制得。
较佳的，所述散热器，选用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的载体，用背胶或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜覆盖于散热器的表面。
较佳的，所述散热器的本体材料为金属、金属合金、非金属材料中的任意一种。
优选的，所述金属材料为铝、铜中的任意一种；所述金属合金材料为铝合金、铜合金中的任意一种；所述非金属材料为有机玻璃、结构塑料中的任意一种。
优选的，所述散热器是计算机芯片的带鳍状带风扇散热器、带鳍状不带风扇散热器、功率电子设备金属压铸散热腔或箱体、移动电子设备中可充当散热器的金属结构件、非金属结构件中的任意一种。
从上面所述可以看出，本发明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，利用石墨烯的极高导热性(平面导热率3000-5000W/mK)，将热量迅速在散热器表面进行热传播，并在散热器内达成热平衡。从而，降低或消除热传导路径上温度梯度，使发热器件的温度变低，消除设备内部的温度不平衡热点区域，提高器件和设备的整体可靠性和长时间工作能力。
附图说明
图1为现有散热器的示意图；
图2为本发明实施例1的示意图；
图3为本发明实施例2的示意图；
图4为本发明实施例3的示意图；
图5为本发明实施例4的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料。研究结果显示，石墨烯的导热性能优于碳纳米管，普通碳纳米管的导热系数可达3000W/mK以上，各种金属中导热系数相对较高的有银(429W/mK)、铜(401W/mK)、金(317W/mK)、铝(237W/mK)，而单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK。
因此，本发明选用化学气相沉积法直接在散热器的特定表面沉积制得石墨烯薄膜，使散热器的表面直接与石墨烯薄膜接触，达到最佳的传热效果。
当然，本发明也可以使用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的载体，用背胶、导热性粘接剂、导热性双面胶带等物理固定方法，使散热器的特定表面覆有石墨烯薄膜。
实施例1
参考图2，为本发明实施例1的示意图。作为本发明的一个实施例，采用化学气相沉积法，在散热器103的表面沉积石墨烯薄膜204，为使发热器件101上的热量通过导热界面材料102快速传至散热器103，沉积范围为发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位的面积。
因此，当石墨烯薄膜204的任何一个部分接收到导热界面材料102传来的热量后，热量迅速在石墨烯薄膜204上进行横向传导，然后整张石墨烯薄膜204同时向散热器103传递热量，提高了发热器件101对应导热界面材料102向散热器103传输热量的速度。
需要指出的是，也采用可以化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜204，用背胶使石墨烯薄膜204覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位。
也采用可以化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得含有石墨烯薄膜的载体204，用导热性粘接剂使石墨烯薄膜204覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位。
也采用可以化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜204，用导热性粘接剂使石墨烯薄膜204覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位。
也采用可以化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得含有石墨烯薄膜的载体204，用背胶使石墨烯薄膜204覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位。
实施例2
参考图3，为本发明实施例2的示意图。本实施例为本发明较佳的实施例，采用化学气相沉积法，在散热器103的表面沉积石墨烯薄膜304。为进一步提高散热器103的传热速度，沉积范围为发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位所在的整个接触面。
所以，当石墨烯薄膜304的任何一个部分接收到发热器件101对应导热界面材料102传来的热量后，热量迅速在石墨烯薄膜304上进行横向传导，然后整张石墨烯薄膜304同时向散热器103进行纵向传热，使得散热器103内部也进行纵向传热，减短了传热路径。
同样，也可以用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得含有石墨烯薄膜的载体304，用导热性双面胶带使石墨烯薄膜304覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位所在的整个接触面上。
也可以用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜304，用导热性双面胶带使石墨烯薄膜304覆盖在发热器件101对应导热界面材料102与散热器103的接触部位所在的整个接触面上。
本实例不但提高了导热界面材料102向散热器103传输热量的速度，还提高了散热器103内部的传热速度。
实施例3
石墨烯薄膜的涂覆范围并不仅限于上述实施例，为进一步提高散热器的传热速度，可以在其更多的表面涂覆石墨烯薄膜。
参考图4，为本发明实施例3的示意图，也可以在散热器103的整个表面直接用化学气相沉积法沉积石墨烯薄膜404。在本实施例中，当石墨烯薄膜404的任何一个部分接收到导热界面材料102传来的热量后，热量迅速在石墨烯薄膜404上传递。由于散热器103的整个表面都覆有石墨烯薄膜404，热量迅速传至散热器103的表面，无需进行散热器103内部的热传导，散热器103便可向外界进行热交流传递。
实施例4
本实施例采用与实施例2相同的应用方式，但采用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜504，或含有石墨烯薄膜的载体504，用背胶或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜504覆盖在发热器件101与散热器103的接触部位所在的整个接触面上。不同之处在于，不使用导热界面材料102，图5为其示意图，发热器件101直接连接于石墨烯薄膜504。
由于独立制的石墨烯薄膜，具有一定结构性弹性，可以不使用导热界面材料102，让发热器件101直接向散热器103快速传热，从而消除了热界面材料的热阻，提高热效率，从而节约了生产成本。
当然，也可在实施例1和3中不使用导热界面材料102，将发热器件101直接与石墨烯薄膜接触。
需要指出的是，除以上所述实施例外，也可以在除散热器与导热界面材料或者发热器件的接触部位之外，任何一处或者多处涂覆石墨烯薄膜，使得该处的热传递速度提高，从而提高散热器的散热速度。优选的，至少将石墨烯薄膜涂覆于散热器与导热界面材料或者发热器件的接触部位。如此，不但能提高散热器的散热速度，还能缩短导热界面材料或者发热器件向散热器传热所需的时间。
上述实施例所使用的散热器，其本体材料为金属、金属合金、非金属材料中的任意一种。较佳的，所属金属材料为铝、铜中的任意一种；所述金属合金材料为铝合金、铜合金中的任意一种；所述非金属材料为有机玻璃、结构塑料中的任意一种。
所述散热器的形状并不唯一，可以是计算机芯片的带鳍状带风扇散热器、带鳍状不带风扇散热器、功率电子设备金属压铸散热腔、功率电子设备金属压铸箱体、移动电子设备中可充当散热器的金属结构件、移动电子设备中可充当散热器的非金属结构件中的任意一种。
如上所述，本发明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，利用石墨烯极高的导热性，热量能迅速沿着石墨烯薄膜进行面传递，从而减少了散热器内部的热传导路径，提高了散热器的散热速度，还能缩短导热界面材料或者发热器件向散热器传热所需的时间。因此，本发明具有较高的导热速度，以及优越的散热性。这种新型的散热器可以迅速在表面进行热传播，并在散热器内达成热平衡，从而，降低或消除热传导路径上温度梯度，使发热器件的温度变低，消除设备内部的温度不平衡热点区域，提高器件和设备的整体可靠性和长时间工作能力。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述散热器的表面覆有石墨烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述覆有石墨烯薄膜的表面为发热器件对应导热界面材料与散热器的接触部位。
3.根据权利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述覆有石墨烯薄膜的表面为发热器件对应导热界面材料与散热器的接触部位所在的整个接触面。
4.根据权利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述散热器的表面都覆有石墨烯薄膜。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述石墨烯薄膜选用化学气相沉积法直接沉积于散热器表面制得。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述散热器，选用化学气相沉积法、胶带剥离法、化学剥离法中的任意一种方法，独立制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的载体，用背胶或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜覆盖于散热器的表面。
7.根据权利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述散热器的本体材料为金属、金属合金、非金属材料中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述金属材料为铝、铜中的任意一种；所述金属合金材料为铝合金、铜合金中的任意一种；所述非金属材料为有机玻璃、结构塑料中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散热器，其特征在于，所述散热器是计算机芯片的带鳍状带风扇散热器、带鳍状不带风扇散热器、功率电子设备金属压铸散热腔或箱体、移动电子设备中可充当散热器的金属结构件、非金属结构件中的任意一种。
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