[发明专利]碳介面复合散热结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳介面复合散热结构。

背景技术

无论是室内LED灯、汽车大灯、探照灯、LED电视、投影机、笔记型电脑、显示卡、记意卡、热交换器、冷气、引擎等各种光、机、电、磁、电化学等产品，均因体积愈作愈小，且零组件的复杂度也愈来愈大，其中诸如：电脑中央处理器、芯片、发光二极管(LED)等高功率电子元件朝向更轻薄短小及多功能发展，其在运行时单位面积所产生的热量也愈来愈多，这些热源如果无法迅速将其移除，则将直接导致温度过高的问题，严重影响产品的正常使用，所以散热问题为业者所努力克服的目标。

次按，最典型的散热装置，如图1A所示，使发热元件热源H与具有较大散热底座12的散热器10以增加总体散热面积，通过热传导达到散热目的。其散热方式通常为空气自然对流冷却，或是以风扇14行空气强制对流冷却。但此种散热器10，其由热源H沿散热底座12横向传递至边缘的热阻称之为分散热阻(spreading resistance)，散热器10总热阻愈小，其散热性愈佳，底座12温度及热源H表面温度也愈低。因此，当发热元件散热需求增加，必须采用较大底座12的散热器10以增加散热时，为弥补散热器10分散热阻增加散热的缺点，必须设法降低散热器10的平均热阻，其方式有提高冷却空气的流速或增加更多的散热鳍片13，或是降低冷却空气的温度以提高冷却动力，而加大散热底座12高度或改用较高热传导材质，亦可减小分散热阻，然这些弥补方式将增加噪音、重量、成本及系统复杂度，且效果有限，因此并非有效益的方法。

因此，为适应较高热通量(heat flux)的移除，现有一种方式如图1B所示，在热源H与散热器10之间加装一具有良好热传导性的均热板(heat spreader)，该散热器10通常是较发热元件热源H的面积大，因此均热板11的作用是将发热元件产生的热量在传导至散热器10之前先均匀分布，以充分发挥散热器10功能。而该均热板11是使用铜、铝等较高热传导系数的金属材，但该等金属材料受限于本身的热传性(铜的导热系数为401W/mK，铝的导热系数为237W/mK)，若对高热通量发热元件或是用较大的均热板面积来实现热量均匀分布时，仍会产生明显的分散热阻(spreading resistance)，而无法达到预期的均热分布效果，因此整体散热效率仍非理想，尚有改善空间。

此外，现有散热器中另有以填充冷却液加上搅动器，或是增加风扇的速度来提升散热效率，其虽有一定的效果，但其体积会相对增加许多，对于要求轻薄化的产品，并不适用。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种碳介面复合散热结构，其具有将热源产生的热均匀扩散至较大的散热面积，再利用优异的轴向导热性，予以大量散热，以增进整体的散热效率，本发明的优势在于其散热结构得以较轻薄的形体来实现，使其使用领域更为广泛，增进产生利用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳介面复合散热结构，其特征在于，包括：一金属导热，其材料选自铝、铜、金、银其中任一或其组合式构成，且该金属导热层的本体上密布设有石墨填充材；一陶瓷均温层，由陶瓷材料构成，且设在该金属导热层底面，用以接触热源，以能使热量由局部迅速且均匀的沿着陶瓷均温层横向散布，使该金属导热层的分散热阻(spreadingresistance)得以降低；一碳介面散热层，设置在该金属导热层顶面，使三者构为一复合散热结构，其材料选自石墨、C60纳米碳管、类钻碳其中任一或其组合式构成，且该碳介面散热层形成多孔隙的高表面积散温层，以提高散热表面积。

前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成板型结构，且该板型材上设有多个凹孔，供该石墨填充材填注。

前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成片型结构，且该片型材上设有多个密布的凹凸表面，用以供该石墨填充材设在其中一表面，而碳介面散热层材料设在该对应的另一表面上。

前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括设成梳型结构，且该梳型结构的梳体包括设成直立板状或圆管辐射状。

前述的碳介面复合散热结构，其中复合散热结构包括在金属导热层中设有一封闭的腔室，且该腔室内填充有冷却液并设有一压电振动片，并以压电振动片的高频振波搅动该封闭腔室内部的冷却液，使其成为一水冷式散热结构，以适应较高热通量(heat flux)的移除。