CN109246981A - 紧凑型石墨烯散热装置及电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电器产品技术领域，尤其涉及一种紧凑型石墨烯散热装置及电器设备，紧凑型石墨烯散热装置包括主散热板，主散热板的外边缘凸起延伸形成有若干侧散热板，各侧散热板均朝向主散热板的一侧弯折并均与主散热板共同围设形成有散热容腔，主散热板朝向散热容腔的一侧喷涂有第一石墨烯涂层，各侧散热板朝向散热容腔的一侧均喷涂有第二石墨烯涂层。通过将主散热板、各侧散热板的简约几何结构与石墨烯高导热材料相结合，实现了对紧凑型石墨烯散热装置装配体积的有效控制，也使得与之相匹配的电器设备实现小型化。同时，通过在主散热板和各侧散热板上喷涂石墨烯涂层，增大了散热表面积，强化了散热性能，提升了其整体的防腐蚀性能、耐用性和环保性。

Description

紧凑型石墨烯散热装置及电器设备

技术领域

本发明属于电器产品技术领域，尤其涉及一种紧凑型石墨烯散热装置及电器设备。

背景技术

随着集成电路技术的发展，电器设备的发展也愈发趋向于集成化和小型化。而大规模集成在电器设备内的电气元件必将产生大量的热量，如此便要求安装于电器设备上散热器具有足够的有效散热体积，以便及时地将电器设备运行时所产生的热量排散至外界。

然而，在电器设备小型化的大趋势下，现有的散热器受限于其固有的结构特性，为保证其散热性能，其体积无法进一步地缩小。这样便会使得电器设备的小型化进程容易受到散热器的限制而无法突破其小型化进程中的天花板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紧凑型石墨烯散热装置及电器设备，旨在解决现有技术中由于散热器的固有体积而导致电器设备小型化进程受阻的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种紧凑型石墨烯散热装置，包括主散热板，所述主散热板的外边缘凸起延伸形成有若干侧散热板，各所述侧散热板均朝向所述主散热板的同一侧弯折并均与所述主散热板共同围设形成有用于容置外界发热器件的散热容腔，所述主散热板背离所述散热容腔的内侧喷涂有第一石墨烯涂层，各所述侧散热板背离所述散热容腔的内侧均喷涂有第二石墨烯涂层。

进一步地，所述第一石墨烯涂层的厚度为20μm～25μm，所述第二石墨烯涂层的厚度为25μm～30μm。

进一步地，所述主散热板和各所述侧散热板均为冲压金属板。

进一步地，所述主散热板和各所述侧散热板均为铜合金板或铝合金板。

进一步地，所述主散热板的外边缘开设有若干装配缺口，各所述侧散热板均包括弯折部和接触直板部，各所述弯折部分别自各所述装配缺口内延伸而出，且各所述弯折部的最大弯折半径分别小于或等于各所述装配缺口的缺口深度，各所述接触直板部分别连接于各所述弯折部的下端，各所述接触直板部和所述主散热板共同围设形成所述散热容腔。

进一步地，所述主散热板的四个角部均开设有装配螺纹孔，各所述装配螺纹孔的两端均开设有锥状缺口。

进一步地，所述主散热板上开设有若干供外界的电缆线通过的过线孔，各所述过线孔均以所述主散热板的中心为圆心环布于所述主散热板上。

进一步地，各所述过线孔均呈长孔状，且各所述过线孔的相对两端均形成有圆弧过渡角。

进一步地，所述主散热板喷涂有所述第一石墨烯涂层的外侧贴设有导热贴片，所述导热贴片贴设于各所述过线孔所围成的区域内。

本发明的有益效果：本发明的紧凑型石墨烯散热装置，通过设置主散热板，并使得主散热板的外边缘弯折形成有若干侧散热板，这样外界的电器设备的发热部即可嵌设入主散热板和各侧散热板所围设形成的散热容腔内，并通过主散热板和各散热板实现了有效散热。同时，由于主散热板和各散热板的几何形状简单，其能够轻松实现贴合发热元件设置，这样便能够显著降低紧凑型石墨烯散热装置与外界的电器设备的发热部相配合的装配空间，使得其装配而形成的整体更为紧凑。又由于主散热板和各侧散热板上喷涂有第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层，那么得益于石墨烯极高的导热系数和热辐射系数，第一石墨烯涂层和各第二石墨烯涂层便能够高效地吸收自发热元件传导至主散热板和各侧散热板上的热量，并将热量逸散至外界环境。如此热量便实现了自发热元件至紧凑型石墨烯散热装置的高效传导和逸散。这样，本发明的紧凑型石墨烯散热装置便通过将主散热板、各侧散热板的简约几何结构与石墨烯高导热材料相结合，保证了其散热性能不下降的前提下，也实现了对自身装配体积的有效控制，进而也使得与之相匹配的电器设备进一步实现小型化。同时，也使得主散热板和各侧散热板的工作面具有较为良好的耐盐雾腐蚀性能。同时，石墨烯涂层能够实现长期稳定附着且其使用时较为环保，这样便保证了紧凑型石墨烯散热装置的长期服役耐用性和环保性。

本发明采用的另一技术方案是：一种电器设备，包括有上述的紧凑型石墨烯散热装置。

本发明的电器设备，由于包括有上述的紧凑型石墨烯散热装置，那么得益于其能够将简约的几何结构与石墨烯高导热材料相结合的有益特性，紧凑型石墨烯散热装置便能够在满足电器设备的散热需求的同时，也显著降低了其与发热部件装配时的装配体积，实现了对电器设备中发热元件的隐身化散热，进而也显著优化了电器设备的整体装配体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置的另一结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大视图。

其中，图中各附图标记：

10—主散热板 11—装配螺纹孔 12—装配缺口

13—过线孔 20—侧散热板 21—弯折部

22—接触直板部 23—散热容腔 30—导热贴片

111—锥状缺口 121—装配间隙 131—圆弧过渡角

221—圆弧过渡部。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～3描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～2所示，本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置，包括主散热板10，主散热板10的外边缘凸起延伸形成有若干侧散热板20，各侧散热板20均朝向主散热板10的一侧弯折并均与主散热板10共同围设形成有用于容置外界发热器件的散热容腔23，主散热板10背离散热容腔23的一侧喷涂有第一石墨烯涂层，各侧散热板20背离散热容腔23的一侧均喷涂有第二石墨烯涂层。

本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置，通过设置主散热板10，并使得主散热板10的外边缘弯折形成有若干侧散热板20，这样外界的电器设备的发热部即可嵌设入主散热板10和各侧散热板20所围设形成的散热容腔23内，并通过主散热板10和各散热板实现了有效散热。同时，由于主散热板10和各散热板的几何形状简单，其能够轻松实现贴合发热元件设置，这样便能够显著降低紧凑型石墨烯散热装置与外界的电器设备的发热部相配合的装配空间，使得其装配而形成的整体更为紧凑。又由于主散热板10和各侧散热板20上喷涂有第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层，那么得益于石墨烯极高的导热系数和热辐射系数，第一石墨烯涂层和各第二石墨烯涂层便能够高效地吸收自发热元件传导至主散热板和各侧散热板上的热量，并将热量逸散至外界环境。如此热量便实现了自发热元件至紧凑型石墨烯散热装置的高效传导和逸散。这样，本发明的紧凑型石墨烯散热装置便通过将主散热板10、各侧散热板20的简约几何结构与石墨烯高导热材料相结合，保证了其散热性能不下降的前提下，也实现了对自身装配体积的有效控制，进而也使得与之相匹配的电器设备进一步实现小型化。同时，也使得主散热板10和各侧散热板20的工作面具有较为良好的耐盐雾腐蚀性能。同时，石墨烯涂层能够实现长期稳定附着且其使用时较为环保，这样便保证了紧凑型石墨烯散热装置的长期服役耐用性和环保性。

进一步地，通过在主散热板10和各侧散热板20上喷涂石墨烯材料，主散热板10和各侧散热板20的工作面的耐盐雾能力也能够得到显著提高，经过测试，喷涂有第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层的主散热板10和各侧散热板20的耐盐雾测试达250H以上，这样，作为本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置的主要散热工作器件的主散热板10和各侧散热板20便能够拥有良好的防腐蚀性能，如此便显著提升了本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置的整体防腐蚀性能，使其能够在盐雾等腐蚀环境下实现长期稳定的服役。其相比于传统的散热器在盐雾环境下的维持设计散热性能的时长能够增加15％～35％。

更进一步地，通过在主散热板10和各侧散热板20上喷涂石墨烯材料，那么由于第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层的附着力较强，其百格测试可达0级(最高标准)，这样也保证了第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层能够长期稳定地附着于主散热板10和各侧散热板20上，如此便也保证了本发明实施例提供的紧凑型石墨烯散热装置的长期服役耐用性。其相比于传统的散热器的稳定服役时长能够增加10％～20％。

实际上，在紧凑型石墨烯散热装置的使用过程中，作为其工作面的主散热板10和各侧散热板20不可避免地要和发热器件相接触，而发热器件的表面一般也多为金属，且发热器件的周遭环境也多为酸性、碱性或潮湿空气等环境，那么对于在上述环境下长期服役的主散热板10和各侧散热板20来说，如果没有耐蚀涂层的保护，其表面极可能被酸性或碱性物质所腐蚀，也可能在与发热器件表面相接触的过程中发生电化学反应，产生电化学腐蚀。而由于石墨烯涂层的存在，其能够在主散热板10和各侧散热板20的表面和外界环境之间形成一道物理阻隔层，且能够对镀层金属起到钝化作用，从而可有效抑制和阻止腐蚀反应的进一步发生。

优选地，由于石墨烯材料本身属于环保型涂料，其在喷涂的过程中也无需加入任何添加剂，故而也使得第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层在涂覆的过程中也能够保持对环境的友好，进而使得紧凑型石墨烯散热装置在生产过程中也能够最大限度地保持对环境的友好，如此便使得最终制成的紧凑型石墨烯散热装置的环保性显著提升。

优选地，第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层均为氧化石墨烯涂层，如此，得益于氧化石墨烯涂层的表面含有大量的活性官能团，且其表面孔洞较多，表面积巨大，因此其吸附效率高且吸附容量大，能够大量吸附周围环境中的浮尘、发热器件产生的金属离子等杂质，进而使得紧凑型石墨烯散热装置的周遭的空气环境长期保持清洁，如此便在保证其散热性能的同时也提升了其对环境的友好程度。

更进一步地，由于石墨烯涂层的稳定性较为良好，这样即使紧凑型石墨烯散热装置在废弃后，其表面涂覆有石墨烯涂层也不会发生明显的分解，因而不会对环境造成有害影响，反而能够通过吸附周围环境中的杂质粒子来发挥其余热。这样便进一步增强了紧凑型石墨烯散热装置的环保性。

在本实施例中，第一石墨烯涂层的喷涂厚度为20μm～25μm，第二石墨烯涂层的喷涂厚度为25μm～30μm。具体地，第一石墨烯涂层的喷涂厚度可为20μm、20.5μm、21μm、21.5μm、22μm、22.5μm、23μm、23.5μm、24μm、24.5μm或25μm。如此，通过将第一石墨烯涂层的厚度限定为25～30μm，这样便能够在石墨烯的用量和热传导效率之间取得平衡，一方面降低了紧凑型石墨烯散热装置的整体制造成本，另一方面也保证了第一石墨烯涂层的热传导效率。

同时，第二石墨烯涂层的喷涂厚度可为25μm、25.5μm、26μm、26.5μm、27μm、27.5μm、28μm、28.5μm、29μm、29.5μm或30μm。如此，通过将第二石墨烯涂层的厚度限定为25～30μm，使其相对于第一石墨烯涂层更厚，那么由于侧散热板20的散热面积会小于主散热板10的散热面积，这样厚度更厚的第二石墨烯涂层的热传导效率便会更高，从而能够有效地弥补侧散热板20的散热面积不足的缺陷，尽可能地提升各侧散热板20的散热性能。

优选地，第一石墨烯涂层的喷涂厚度可为22.5μm，第二石墨烯涂层的喷涂厚度可为27.5μm。如此，厚度为22.5μm的第一石墨烯涂层和厚度为27.5μm的第二石墨烯涂层便能够在热传导率和成本控制之间做到最佳平衡。

在本实施例中，主散热板10和各侧散热板20均为冲压金属板。具体地，主散热板10为连续冲压金属板，这样采用连续冲压工艺制造主散热板10，一方面能保证主散热板10的大批量生产，降低主散热板10的生产成本，另一方面也能够保证主散热板10和弯折形成后的各侧散热板20的表面光滑、没有诸如气孔或砂眼等缺陷，同时也保证了主散热板10和各侧散热板20的成型精度，进而也保证了其与电器设备的发热元件相装配时的配合精度。

在本实施例中，如图1～3所示，主散热板10的外边缘开设有若干装配缺口12，各侧散热板20均包括弯折部21和接触直板部22，各弯折部21分别自各装配缺口12内延伸而出，且各弯折部21的最大弯折半径分别小于等于各装配缺口12的缺口深度，各接触直板部22分别连接于各弯折部21的下端，各接触直板部22和主散热板10共同围设形成有散热容腔23。具体地，主散热板10为矩形板，装配缺口12的数量为四个，各侧散热板20的数量也相应为四个，且四个装配缺口12分别开设于主散热板10的四条外边缘处。如此，外界的电器设备的发热元件便能够更为稳定地嵌设于四个侧散热板20和主散热板10所围设形成的散热容腔23内。从而提升了紧凑型石墨烯散热装置的工作稳定性。

进一步地，通过使得各弯折部21的最大弯折半径分别小于等于各装配缺口12的缺口深度，那么从竖向视角来看，侧散热板20便能够收于各装配缺口12之中，这样便能够使得紧凑型石墨烯散热装置的整体形状更为紧凑。

优选地，各接触直板部22均垂直于主散热板10设置。如此，各接触直板部22便能够与各主散热板10共同围设形成有矩形的装配空间，由于矩形装配空间的装配适应性较强，这样便也使得紧凑型石墨烯散热装置的装配适应性增强。

更进一步地，如图2所示，各弯折部21与主散热板10的接合处存在有圆弧过渡部221，这样便可以避免各弯折部21与主散热板10的接合处发生应力集中而导致裂纹产生的现象发生。进而也有效提升了紧凑型石墨烯散热装置长期使用的质量稳定性。

进一步地，主散热板10和各侧散热板20的制造方式为：

S1：首先采用连续冲压工艺制备出主散热板10并形成其四侧的四个装配缺口12和四个侧散热板20；

S2：在主散热板10上喷涂第一石墨烯涂层；

S3：分别在四个侧散热板20上喷涂第二石墨烯涂层；

S4：将四个侧散热板20朝向背离主散热板10喷涂有第一石墨烯涂层的一侧弯折。

进一步地，通过先在主散热板10上和各侧散热板20上喷涂第一石墨烯涂层和第二石墨烯涂层，之后再进行四个侧散热板20的弯折，这样就避免了四个侧散热板20在弯折后进行第二石墨烯涂层喷涂时喷涂工艺难度升高的现象发生。

更进一步地，如图1～3所示，各侧散热板20的弯折部21和与其对应的各装配缺口12的相对两内壁均形成有装配间隙121。如此，各侧散热板20在弯折的过程中便不易与装配缺口12的内壁发生擦碰，提高了各侧散热板20在弯折过程中的顺畅性。

在本实施例中，如图1和图2所示，主散热板10的四个角部均开设有装配螺纹孔11，各装配螺纹孔11的两端均开设有锥状缺口111。具体地，通过在主散热板10的四个角部开设装配螺纹孔11，这样主散热板10便能够通过锁紧螺栓穿设各装配螺纹孔11而实现与外景发热部件的可拆卸连接。

进一步地，由于各装配螺纹孔11的两端均开设有锥状缺口111，这样由于锥状缺口111的导向作用，当锁紧螺栓靠近锥状缺口111时，其便可在锥状缺口111的引导下精确地穿设于装配螺纹孔11中，如此便使得锁紧螺栓能够在模糊定位的前提下精准且快速地实现与装配螺纹孔11相配合。

在本实施例中，如图1～3所示，主散热板10上开设有若干供外界的电缆线通过的过线孔13，各过线孔13均以主散热板10的中心为圆心环布于主散热板10上。具体地，通过在主散热板10上开设过线孔13，这样外界的相关部件便可通过利用电缆线穿过各过线孔13而与电器设备的发热部件相互电性连接，这样各个过线孔13的存在便显著简化了各电缆线的走线路径，使得各电缆线不必绕过紧凑型石墨烯散热装置，而是直接穿过紧凑型石墨烯散热装置既能够实现与电器设备的发热部件的电性连接。

进一步地，通过使得各过线孔13均以主散热板10的中心为圆心环布于主散热板10上，这样各过线孔13便能够覆盖位于散热容腔23内的发热部件的大部分区域，这样便使得各电缆线在穿过各过线孔13后即能够接近于发热部件的相应插电位置，从而显著提升了紧凑型石墨烯散热装置的使用便利性和灵活性。

在本实施例中，如图1～3所示，各过线孔13均呈长孔状，且各过线孔13的相对两端均形成有圆弧过渡角131。具体地，通过使得各过线孔13均呈长孔状，这样每处过线孔13即能够根据实际情况允许多根电缆线通过，这样便进一步挖掘了各过线孔13的功能潜力。而使得各过线孔13的相对两端均形成有圆弧过渡角131，这样当电缆线穿设过各过线孔13时，其外皮便会受到两圆弧过渡角131的保护而不至于被各过线孔13的相对两端的棱角所刮伤。

在本实施例中，如图1和图2所示，主散热板10喷涂有第一石墨烯涂层的一侧贴设有导热贴片30，导热贴片30贴设于各过线孔13所围成的区域内。具体地，通过在主散热板10喷涂有第一石墨烯涂层的一侧贴设有导热贴片30，这样主散热板10即可通过导热贴片30而粘设于相应的外界支撑物上(譬如电器设备的壳体顶部等位置)。如此便提升了紧凑型石墨烯散热装置安装便利性。进一步地，导热贴片30可以是3M贴片。同时，导热贴片30的厚度较薄，其可填充贴设于主散热板10和外界的电子元器件之间的肉眼不可见的微小缝隙内，扩大主散热板10与电子元器件的接触面积，这样便能够使得主散热板10的散热效率显著提升。

在本实施例中，主散热板10和各侧散热板20均为铜合金板或铝合金板。具体地，通过将主散热板10和各侧散热板20均设定为铜合金板，这样得益于铜合金良好的导热性能，紧凑型石墨烯散热装置的散热能力便能够得到进一步地提升。而通过将主散热板10和各侧散热板20均设定为铝合金，紧凑型石墨烯散热装置的材料成本即可得到有效控制。

优选地，铝合金具体可为：AL1070牌号铝合金或AL6063牌号铝合金。上述两种铝合金的热传导率均约为230W/(m*k)，且上述牌号的铝合金均能够通过冷锻工艺加工制成主散热板10。如此便进一步地保证了紧凑型石墨烯散热装置的散热性能。

本实施例还提供了一种电器设备，包括有上述的紧凑型石墨烯散热装置。

本发明的电器设备，由于包括有上述的紧凑型石墨烯散热装置，那么得益于其能够将简约的几何结构与石墨烯高导热材料相结合的有益特性，紧凑型石墨烯散热装置便能够在满足电器设备的散热需求的同时，也显著降低了其与发热部件装配时的装配体积，实现了对电器设备中发热元件的隐身化散热，进而也显著优化了电器设备的整体装配体积。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：包括主散热板，所述主散热板的外边缘凸起延伸形成有若干侧散热板，各所述侧散热板均朝向所述主散热板的同一侧弯折并均与所述主散热板共同围设形成有用于容置外界发热器件的散热容腔，所述主散热板背离所述散热容腔的内侧喷涂有第一石墨烯涂层，各所述侧散热板背离所述散热容腔的内侧均喷涂有第二石墨烯涂层。

2.根据权利要求1所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述第一石墨烯涂层的厚度为20μm～25μm，所述第二石墨烯涂层的厚度为25μm～30μm。

3.根据权利要求1所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板和各所述侧散热板均为冲压金属板。

4.根据权利要求1所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板和各所述侧散热板均为铜合金板或铝合金板。

5.根据权利要求1所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板的外边缘开设有若干装配缺口，各所述侧散热板均包括弯折部和接触直板部，各所述弯折部分别自各所述装配缺口内延伸而出，且各所述弯折部的最大弯折半径分别小于或等于各所述装配缺口的缺口深度，各所述接触直板部分别连接于各所述弯折部的下端，各所述接触直板部和所述主散热板共同围设形成所述散热容腔。

6.根据权利要求1～5任一项所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板的四个角部均开设有装配螺纹孔，各所述装配螺纹孔的两端均开设有锥状缺口。

7.根据权利要求1～5任一项所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板上开设有若干供外界的电缆线通过的过线孔，各所述过线孔均以所述主散热板的中心为圆心环布于所述主散热板上。

8.根据权利要求7所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：各所述过线孔均呈长孔状，且各所述过线孔的相对两端均形成有圆弧过渡角。

9.根据权利要求7所述的紧凑型石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板喷涂有所述第一石墨烯涂层的外侧贴设有导热贴片，所述导热贴片贴设于各所述过线孔所围成的区域内。

10.一种电器设备，其特征在于：包括有权利要求1～9任一项所述的紧凑型石墨烯散热装置。