專利名稱：一種表面覆有石墨烯薄膜的散熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及散熱器，特別是指一種表面覆有石墨烯薄膜的散熱器。
背景技術：
眾所周知，散熱器的作用是將電路和電子元件在工作過程中產(chǎn)生的熱量驅(qū)散到空氣中。在現(xiàn)有技術中，電路和電子元件作為發(fā)熱器件按照圖1所示進行散熱。損耗功率的傳輸首先是由發(fā)熱器件101傳出，經(jīng)導熱界面材料102到達散熱器103。在散熱器103內(nèi)部熱量的分散是經(jīng)熱傳導完成的，從散熱器103向空氣的熱量傳遞，則需借助輻射和對流來完成。但是由于發(fā)熱器件101與散熱器103的接觸面積有限，熱量在散熱器103內(nèi)部受散熱器本體材料的導熱率限制，熱傳導速度較慢。因此，在導熱路徑上形成熱積累和較高溫度梯度分布，導致發(fā)熱器件溫度偏高，散熱器103的散熱效率發(fā)揮有限。隨著器件的不斷變小，功率密度的不斷增加，導致?lián)p耗功率的上升，良好的散熱是必不可少的。因此提出，要求效率更高的散熱器，這種散熱器可以迅速在表面進行熱傳播，并在散熱器內(nèi)達成熱平衡。從而，降低或消除熱傳導路徑上溫度梯度，使發(fā)熱器件的溫度變低，消除設備內(nèi)部的溫度不平衡熱點區(qū)域，提高器件和設備的整體可靠性和長時間工作能力。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，解決現(xiàn)有散熱器散熱能力較低、散熱速度慢的弊端?；谏鲜瞿康谋景l(fā)明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，所述散熱器的表面覆有石墨烯薄膜。優(yōu)選的，所述覆有石墨烯薄膜的表面為發(fā)熱器件對應導熱界面材料與散熱器的接觸部位。較佳的，所述覆有石墨烯薄膜的表面為發(fā)熱器件對應導熱界面材料與散熱器的接觸部位所在的整個接觸面。可選的，所述散熱器的表面都覆有石墨烯薄膜?？蛇x的，所述石墨烯薄膜選用化學氣相沉積法直接沉積于散熱器表面制得。較佳的，所述散熱器，選用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的載體，用背膠或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜覆蓋于散熱器的表面。較佳的，所述散熱器的本體材料為金屬、金屬合金、非金屬材料中的任意一種。優(yōu)選的，所述金屬材料為鋁、銅中的任意一種；所述金屬合金材料為鋁合金、銅合金中的任意一種；所述非金屬材料為有機玻璃、結構塑料中的任意一種。優(yōu)選的，所述散熱器是計算機芯片的帶鰭狀帶風扇散熱器、帶鰭狀不帶風扇散熱器、功率電子設備金屬壓鑄散熱腔或箱體、移動電子設備中可充當散熱器的金屬結構件、非金屬結構件中的任意一種。從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，利用石墨烯的極高導熱性(平面導熱率3000-5000W/mK)，將熱量迅速在散熱器表面進行熱傳播，并在散熱器內(nèi)達成熱平衡。從而，降低或消除熱傳導路徑上溫度梯度，使發(fā)熱器件的溫度變低，消除設備內(nèi)部的溫度不平衡熱點區(qū)域，提高器件和設備的整體可靠性和長時間工作能力。


圖1為現(xiàn)有散熱器的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例2的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例3的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例4的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。石墨烯是一種由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結構的碳質(zhì)新材料。研究結果顯示，石墨烯的導熱性能優(yōu)于碳納米管，普通碳納米管的導熱系數(shù)可達3000W/mK以上，各種金屬中導熱系數(shù)相對較高的有銀(429W/mK)、銅(401W/mK)、金(317W/mK)、鋁(237ff/mK)，而單層石墨烯的導熱系數(shù)可達5300W/mK。因此，本發(fā)明選用化學氣相沉積法直接在散熱器的特定表面沉積制得石墨烯薄膜，使散熱器的表面直接與石墨烯薄膜接觸，達到最佳的傳熱效果。當然，本發(fā)明也可以使用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的載體，用背膠、導熱性粘接劑、導熱性雙面膠帶等物理固定方法，使散熱器的特定表面覆有石墨烯薄膜。實施例1參考圖2，為本發(fā)明實施例1的示意圖。作為本發(fā)明的一個實施例，采用化學氣相沉積法，在散熱器103的表面沉積石墨烯薄膜204，為使發(fā)熱器件101上的熱量通過導熱界面材料102快速傳至散熱器103，沉積范圍為發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位的面積。因此，當石墨烯薄膜204的任何一個部分接收到導熱界面材料102傳來的熱量后，熱量迅速在石墨烯薄膜204上進行橫向傳導，然后整張石墨烯薄膜204同時向散熱器103傳遞熱量，提高了發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102向散熱器103傳輸熱量的速度。需要指出的是，也采用可以化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜204，用背膠使石墨烯薄膜204覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位。也采用可以化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得含有石墨烯薄膜的載體204，用導熱性粘接劑使石墨烯薄膜204覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位。
也采用可以化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜204，用導熱性粘接劑使石墨烯薄膜204覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位。也采用可以化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得含有石墨烯薄膜的載體204，用背膠使石墨烯薄膜204覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位。實施例2參考圖3，為本發(fā)明實施例2的示意圖。本實施例為本發(fā)明較佳的實施例，采用化學氣相沉積法，在散熱器103的表面沉積石墨烯薄膜304。為進一步提高散熱器103的傳熱速度，沉積范圍為發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位所在的整個接觸面。所以，當石墨烯薄膜304的任何一個部分接收到發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102傳來的熱量后，熱量迅速在石墨烯薄膜304上進行橫向傳導，然后整張石墨烯薄膜304同時向散熱器103進行縱向傳熱，使得散熱器103內(nèi)部也進行縱向傳熱，減短了傳熱路徑。同樣，也可以用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得含有石墨烯薄膜的載體304，用導熱性雙面膠帶使石墨烯薄膜304覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位所在的整個接觸面上。也可以用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜304，用導熱性雙面膠帶使石墨烯薄膜304覆蓋在發(fā)熱器件101對應導熱界面材料102與散熱器103的接觸部位所在的整個接觸面上。本實例不但提高了導熱界面材料102向散熱器103傳輸熱量的速度，還提高了散熱器103內(nèi)部的傳熱速度。實施例3石墨烯薄膜的涂覆范圍并不僅限于上述實施例，為進一步提高散熱器的傳熱速度，可以在其更多的表面涂覆石墨烯薄膜。參考圖4，為本發(fā)明實施例3的示意圖，也可以在散熱器103的整個表面直接用化學氣相沉積法沉積石墨烯薄膜404。在本實施例中，當石墨烯薄膜404的任何一個部分接收到導熱界面材料102傳來的熱量后，熱量迅速在石墨烯薄膜404上傳遞。由于散熱器103的整個表面都覆有石墨烯薄膜404，熱量迅速傳至散熱器103的表面，無需進行散熱器103內(nèi)部的熱傳導，散熱器103便可向外界進行熱交流傳遞。實施例4本實施例采用與實施例2相同的應用方式，但采用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜504，或含有石墨烯薄膜的載體504，用背膠或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜504覆蓋在發(fā)熱器件101與散熱器103的接觸部位所在的整個接觸面上。不同之處在于，不使用導熱界面材料102，圖5為其示意圖，發(fā)熱器件101直接連接于石墨烯薄膜504。由于獨立制的石墨烯薄膜，具有一定結構性彈性，可以不使用導熱界面材料102，讓發(fā)熱器件101直接向散熱器103快速傳熱，從而消除了熱界面材料的熱阻，提高熱效率，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。
當然，也可在實施例1和3中不使用導熱界面材料102，將發(fā)熱器件101直接與石
墨烯薄膜接觸。需要指出的是，除以上所述實施例外，也可以在除散熱器與導熱界面材料或者發(fā)熱器件的接觸部位之外，任何一處或者多處涂覆石墨烯薄膜，使得該處的熱傳遞速度提高，從而提高散熱器的散熱速度。優(yōu)選的，至少將石墨烯薄膜涂覆于散熱器與導熱界面材料或者發(fā)熱器件的接觸部位。如此，不但能提高散熱器的散熱速度，還能縮短導熱界面材料或者發(fā)熱器件向散熱器傳熱所需的時間。上述實施例所使用的散熱器，其本體材料為金屬、金屬合金、非金屬材料中的任意一種。較佳的，所屬金屬材料為鋁、銅中的任意一種；所述金屬合金材料為鋁合金、銅合金中的任意一種；所述非金屬材料為有機玻璃、結構塑料中的任意一種。所述散熱器的形狀并不唯一，可以是計算機芯片的帶鰭狀帶風扇散熱器、帶鰭狀不帶風扇散熱器、功率電子設備金屬壓鑄散熱腔、功率電子設備金屬壓鑄箱體、移動電子設備中可充當散熱器的金屬結構件、移動電子設備中可充當散熱器的非金屬結構件中的任意一種。如上所述，本發(fā)明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，利用石墨烯極高的導熱性，熱量能迅速沿著石墨烯薄膜進行面?zhèn)鬟f，從而減少了散熱器內(nèi)部的熱傳導路徑，提高了散熱器的散熱速度，還能縮短導熱界面材料或者發(fā)熱器件向散熱器傳熱所需的時間。因此，本發(fā)明具有較高的導熱速度，以及優(yōu)越的散熱性。這種新型的散熱器可以迅速在表面進行熱傳播，并在散熱器內(nèi)達成熱平衡，從而，降低或消除熱傳導路徑上溫度梯度，使發(fā)熱器件的溫度變低，消除設備內(nèi)部的溫度不平衡熱點區(qū)域，提高器件和設備的整體可靠性和長時間工作能力。所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述散熱器的表面覆有石墨烯薄膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述覆有石墨烯薄膜的表面為發(fā)熱器件對應導熱界面材料與散熱器的接觸部位。
3.根據(jù)權利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述覆有石墨烯薄膜的表面為發(fā)熱器件對應導熱界面材料與散熱器的接觸部位所在的整個接觸面。
4.根據(jù)權利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述散熱器的表面都覆有石墨烯薄膜。
5.根據(jù)權利要求1 4任意一項所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述石墨烯薄膜選用化學氣相沉積法直接沉積于散熱器表面制得。
6.根據(jù)權利要求1 4任意一項所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述散熱器，選用化學氣相沉積法、膠帶剝離法、化學剝離法中的任意一種方法，獨立制得石墨烯薄膜或含有石墨烯薄膜的載體，用背膠或其他物理固定方法，使石墨烯薄膜覆蓋于散熱器的表面。
7.根據(jù)權利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述散熱器的本體材料為金屬、金屬合金、非金屬材料中的任意一種。
8.根據(jù)權利要求7所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述金屬材料為鋁、銅中的任意一種；所述金屬合金材料為鋁合金、銅合金中的任意一種；所述非金屬材料為有機玻璃、結構塑料中的任意一種。
9.根據(jù)權利要求1所述的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，其特征在于，所述散熱器是計算機芯片的帶鰭狀帶風扇散熱器、帶鰭狀不帶風扇散熱器、功率電子設備金屬壓鑄散熱腔或箱體、移動電子設備中可充當散熱器的金屬結構件、非金屬結構件中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，所述散熱器的表面覆有石墨烯薄膜。本發(fā)明提供的表面覆有石墨烯薄膜的散熱器，利用石墨烯的極高導熱性，將熱量迅速在散熱器表面進行熱傳播，并在散熱器內(nèi)達成熱平衡，從而，降低或消除熱傳導路徑上溫度梯度，使發(fā)熱器件的溫度變低，消除設備內(nèi)部的溫度不平衡熱點區(qū)域，提高器件和設備的整體可靠性和長時間工作能力。利用石墨烯優(yōu)異的導熱性，熱量能迅速沿著石墨烯薄膜進行面?zhèn)鬟f，從而減少了散熱器內(nèi)部的熱傳導路徑，提高了散熱器的散熱速度，還能縮短導熱界面材料或者發(fā)熱器件向散熱器傳熱所需的時間。因此，本發(fā)明具有較高的導熱速度，以及優(yōu)越的散熱性，可批量應用的實用價值。
文檔編號H01L23/373GK103107147SQ201210099749
公開日2013年5月15日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權日2012年4月6日
發(fā)明者吳曉寧 申請人:北京中石偉業(yè)科技股份有限公司