導熱結構和散熱裝置的制作方法

本實用新型涉及電子產品領域，尤其涉及一種導熱結構和一種散熱裝置。

背景技術：

現今，隨著芯片功能的多樣化和體積的輕小化，對芯片散熱的要求越來越高，通過在芯片上方增加散熱模組可以對芯片進行散熱，在處理散熱模組和芯片之間需要使用熱界面材料進行填充，以減小芯片和散熱模組之間的空氣熱阻。

熱界面材料主要有兩種：一種是填充發熱體與散熱體之間預留的空隙，限制空間尺寸，以達到減少熱阻的效果，這種熱界面材料一般被稱為導熱墊品，厚度較厚，硬度較大；另一種是填充發熱體與散熱體之間無法克服的間隙，主要是平面度和表面粗糙度等問題造成的極小的空間縫隙，這種熱界面材料一般稱為導熱硅脂，部分規格的導熱硅脂可以制成片狀，但較薄、較軟。

這些熱界面材料在使用時，結構設計必須要考慮如何減小發熱體和散熱器之間的間隙尺寸，以達到減少因導熱距離過大引起的熱阻過大的問題。這些間隙問題在很多大型儀器設備上較為常見，現在的解決方式是填充大量的導熱墊片，或導熱凝膠。如新能源電池中的電芯和散熱模組之間要填充近1千克的導熱材料以降低熱阻，不僅成本高，而且重量過大。

除此之外，導熱墊片、導熱硅膠、導熱凝膠、以及相變化材料的導熱系數在0.5至10W/mK之間，他們的組成物分為硅油和硅脂，以及其他添加劑，以達到不同的形態，這些材料的缺陷為：一是導熱系數不高，實際測試值會明顯低于所標識的值；二是厚度越大，熱阻越大，且增加幅度高；三是被施加一定壓力才能達到效果；四是導熱系數越高，密度越大，隨著使用量的增加，重量也會增加。

所以需要提供一種導熱結構，使導熱結構的導熱性能更好。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種導熱結構和一種散熱裝置，使得導熱結構的導熱性能更好。

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種導熱結構，包括：導熱層，所述導熱層具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面與所述導熱層的導熱方向垂直，所述導熱層內包括至少一個石墨片，所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

可選的，所述導熱層內包括兩個以上的石墨片。

可選的，所述導熱層還包括：粘合物，所述粘合物位于相鄰石墨片之間，用于粘合所述石墨片。

可選的，還包括：覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋所述導熱層的第一表面和第二表面。

本實用新型還提供一種散熱裝置，包括：導熱結構，包括：導熱層，所述導熱層具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面與所述導熱層的導熱方向垂直，所述導熱層內包括至少一個石墨片，所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面，所述導熱結構用于設置于熱源表面，使第一表面與熱源表面接觸；散熱器，位于導熱結構的第二表面。

可選的，所述導熱層還包括：粘合物，所述導熱層內包括兩個以上的石墨片，所述粘合物位于相鄰石墨片之間，用于粘合所述石墨片。

可選的，所述導熱結構還包括：覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋所述導熱層的第一表面和第二表面，用于將所述導熱結構與散熱器和熱源黏貼固定。

本實用新型的導熱結構，其中的導熱層主要由石墨片組成，通過將石墨片的水平方向作為導熱方向，即使石墨片的水平方向與所述導熱層的第一表面和第二表面垂直，來提升導熱層的導熱率，使導熱結構的導熱性能更好。

進一步的，所述石墨片的數量為至少兩個時，所述導熱層中的石墨片由粘合物固定，并在導熱層的第一表面和第二表面覆蓋有覆蓋層，所述粘合物和覆蓋層都具有導熱性，增強導熱結構的導熱性能。

本實用新型的散熱裝置，由散熱器和導熱結構組成，所述導熱結構主要由石墨片組成，通過將石墨片的水平方向作為導熱方向，即使石墨片的水平方向與所述導熱層的第一表面和第二表面垂直，來提升導熱層的導熱率，使導熱結構的導熱性能更好，散熱器位于導熱結構的第二表面，所述導熱結構使散熱器發揮更大的作用，提升散熱裝置的散熱性能。

附圖說明

圖1為本實用新型一具體實施方式的導熱結構的俯視示意圖；

圖2為本實用新型一具體實施方式的導熱結構的剖面示意圖；

圖3為本實用新型一具體實施方式的散熱裝置的示意圖；

圖4為本實用新型一具體實施方式的散熱裝置的示意圖；

圖5為本實用新型一具體實施方式的導熱結構的制作方法的流程圖；

圖6為本實用新型一具體實施方式的導熱結構的制作方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型提供的導熱結構的具體實施方式做詳細說明。

本實用新型提供一種導熱結構，所述導熱結構包括：導熱層，所述導熱層具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面與所述導熱層的導熱方向垂直，所述導熱層內包括至少一個石墨片，所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

請參考圖1，為本實用新型一具體實施方式的導熱結構的俯視結構圖。

俯視圖呈現的是所述導熱結構的俯視形狀，在所述導熱結構中包括覆蓋層101和導熱層，其中，覆蓋層101為一個平面，是所述導熱結構的最外層，用于作用在熱源和散熱器的表面，所述覆蓋層101的形狀可以為矩形、圓形、以及菱形等，其形狀根據用戶的需求確定，在本具體實施方式中，所述覆蓋層101的形狀為矩形。

請參考圖2，為沿圖1中割線AA’的剖面示意圖

所述導熱層201具有第一表面205和第二表面206，所述第一表面205和第二表面206與所述導熱層201的導熱方向垂直，所述導熱層內包括至少一個石墨片，在本具體實施方式中，所述導熱層內包括兩個以上的石墨片，所述石墨片的水平方向垂直于所述第一表面和第二表面。

所述石墨片的水平方向導熱率大于垂直方向的導熱率，在本具體實施方式中，所述導熱層201中包含的石墨片202的水平方向的導熱率為300W/mK-1200W/mK，垂直方向的導熱率為20W/mK-30W/mK，所述導熱層201中的石墨片202的水平方向垂直于導熱層201的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面垂直于所述導熱層201的導熱方向，即將石墨片202的水平方向作為導熱方向，所述石墨片202的水平方向的導熱率不僅高于其垂直方向的導熱率，也較硅膠和凝膠等熱界面材料的導熱率高，具體的，所述石墨片202水平方向的導熱率理論值是普通硅膠片的60-100倍，例如，以0.05毫米厚的石墨片為導熱材料的導熱結構，對比以0.05毫米厚的普通硅膠片為導熱材料的導熱結構，對熱源進行散熱，所述石墨片的效果優于硅膠片，兩者作用的熱源溫差為2度左右，因此，這種結構大大提升了導熱結構的導熱率，對熱源的散熱效果更好。

石墨片202的水平方向的導熱率與所述石墨片202的密度和厚度相關，石墨片202在同等的密度值的情況下，厚度越大，導熱率越高，在同等的厚度值的情況下，密度越高，導熱率越高，在本具體實施方式中，所述石墨片202的密度范圍為1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米，厚度范圍為0.05毫米至1毫米，這樣使導熱結構的導熱率更高。

并且，所述石墨片202的密度與其他熱界面材料相比更小，例如硅膠和凝膠等，具體的，所述石墨片和硅膠在相同的體積下，石墨片的重量是硅膠的50％-20％，這樣在需要大體積的導熱材料時，使用石墨片202作為導熱材料的導熱結構，其重量更小，這樣將導熱結構放入熱源和散熱器中間時，所述導熱結構對散熱器和熱源的壓力更小，并且熱源與散熱器之間的間隙越大，石墨片對比其他熱界面材料的重量優勢越明顯。

所述導熱層201中的石墨片202的排列方式有多種，例如石墨片202之間相互平行排列或不規則排列，石墨片202之間的等間距或不等間距等排列方式。在本具體實施方式中，石墨片202之間相互平行且間距相等。這種排列方式使導熱結構的導熱效果更均勻。

導熱結構的導熱層201中還包含粘合物203，所述粘合物203位于相鄰的石墨片202之間，用于固定石墨片202，使多個石墨片202形成一個整體，所述粘合物203為雙面膠或者膠水。在其他具體實施方式中，所述粘合物203還具有導熱性，使得粘合物203在固定石墨片202的同時，能進一步增強所述導熱結構的導熱性能。

所述導熱結構還包含覆蓋層204，用于保護所述導熱層201的第一表面205和第二表面206。進一步的，所述覆蓋層204還可以為黏貼物，例如雙面膠，位于所述導熱層的第一表面205和第二表面206，導熱結構位于散熱器和熱源之間時，所述覆蓋層204能將所述導熱結構與散熱器和熱源黏貼固定。所述黏貼物為膠水或者雙面膠，在其他具體實施方式中，所述黏貼物還可以具有導熱性，這樣可以進一步增強導熱結構的導熱性能。

本實用新型的導熱結構，其中的導熱層201主要由石墨片202組成，通過將石墨片202的水平方向作為導熱方向，即使石墨片202的水平方向與所述導熱層201的第一表面和第二表面垂直，來提升導熱層的導熱率，使導熱結構的導熱性能更好。

進一步的，所述石墨片202的數量為至少兩個時，所述導熱層201中的石墨片202由粘合物固定，并在導熱層的第一表面205和第二表面206覆蓋有覆蓋層204，所述粘合物203和覆蓋層204都具有導熱性，增強導熱結構的導熱性能。且導熱結構由石墨片組成，使導熱結構的重量輕，彈性好，更適合平面度和平行度不好的表面，且其制作成本更低。

請參考圖3，本實用新型還提供一種散熱裝置。

所述散熱裝置包括：導熱結構，包括：導熱層201，所述導熱層201具有第一表面205和第二表面206，所述第一表面205和第二表面206與所述導熱層201的導熱方向垂直，所述導熱層201內包括至少一個石墨片202，所述石墨片202的水平方向垂直于所述第一表面205和第二表面206，所述導熱結構用于設置于熱源表面，使第一表面205與熱源表面接觸；散熱器201，位于導熱結構的第二表面206。

所述導熱層201具有第一表面205和第二表面206，所述第一表面205和第二表面206與所述導熱層201的導熱方向垂直，并且所述第一表面205用于設置熱源表面，所述第二表面206用于設置散熱器201表面，降低所述熱源與所述散熱器201之間的熱阻。所述石墨片的水平方向導熱率大于垂直方向的導熱率，在本具體實施方式中，所述導熱層201中包含的石墨片202的水平方向的導熱率為300W/mk-1200W/mK，垂直方向的導熱率為20-30W/mK，所述導熱層201中的石墨片202的水平方向垂直于導熱層201的第一表面205和第二表面206，所述第一表面205和第二表面206垂直于所述導熱層201的導熱方向，即將石墨片202的水平方向作為導熱方向，這種結構大大提升了導熱結構的導熱率。

石墨片202的水平方向的導熱率與所述石墨片202的密度和厚度相關，石墨片202在同等的密度值的情況下，厚度越大，導熱率越高，在同等的厚度值的情況下，密度越高，導熱率越高，在本具體實施方式中，所述石墨片202的密度范圍為1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米，厚度范圍為0.05毫米至1毫米，這樣使導熱結構的導熱率更高。

并且，所述石墨片202的密度與其他熱界面材料相比更小，例如硅膠和凝膠等，這樣在需要大體積的導熱材料時，使用石墨片202作為導熱材料的導熱結構，其重量更小，這樣將導熱結構放入熱源和散熱器201中間時，所述導熱結構對散熱器201和熱源的壓力更小。

導熱結構的導熱層201中的石墨片數量為至少兩個時，所述導熱層201中還包含粘合物203，所述粘合物203位于相鄰的石墨片202之間，用于固定石墨片202，使多個石墨片202形成一個整體。所述粘合物203為雙面膠或者膠水，并且具有導熱性，使得粘合物203在固定石墨片202的同時，能增強所述導熱結構的導熱性能。

導熱結構還包含覆蓋層204，所述覆蓋層204為黏貼物，位于所述導熱結構的第一表面205和第二表面206，導熱結構位于散熱器201和熱源之間時，所述覆蓋層204能將所述導熱結構與散熱器201和熱源黏貼固定。所述覆蓋層204有具有導熱性的黏貼物制成，這樣增強了導熱結構的導熱性能。

所述散熱器301位于所述導熱結構的第二表面206，用于降低熱源的溫度，使熱源正常工作。

在一具體實施方式中，請參考圖4，熱源401位于所述導熱層201的第一表面205，所述散熱器301位于所述導熱層的第二表面206，導熱層201與熱源401之間、以及導熱層201與散熱器301之間為覆蓋層204，所述覆蓋層204將導熱結構、散熱器301、以及熱源401的相對位置固定，使導熱結構填充在所述散熱器301和所述熱源401之間。所述導熱結構能減小散熱器301和熱源401之間的間隙，因空氣的熱阻較大，因此導熱結構能避免因空氣阻隔而產生的熱阻，并且所述導熱結構的導熱率高，提升了散熱器301對熱源401的散熱效果。

本實用新型的散熱裝置，由散熱器301和導熱結構組成，所述導熱結構主要由石墨片202組成，通過將石墨片202的水平方向作為導熱方向，即使石墨片202的水平方向與所述導熱層201的第一表面205和第二表面206垂直，來提升導熱層201的導熱率，使導熱結構的導熱性能更好，散熱器301位于導熱結構的第二表面206，所述導熱結構使散熱器301發揮更大的作用，提升散熱裝置的散熱性能，且散熱裝置中的導熱結構由石墨片組成，使散熱裝置重量輕，彈性好，更適合平面度和平行度不好的表面，且其制作成本更低。

請參考圖5，本實用新型還提供一種導熱結構的制作方法。

所述導熱結構的制作方法包括：

步驟S501：將至少一個石墨片沿第一方向排列，形成導熱層。將一個或多個石墨片沿與所述石墨片的水平方向垂直的方向排列，形成導熱層，所述導熱層具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面與所述導熱層的導熱方向垂直。

所述石墨片的排列方式有多種，例如斜放排列、垂直排列、以及不規則排列等，在本具體實施方式中，所述石墨片的排列方式為垂直排列，即所述石墨片與第一表面接觸的邊緣，垂直于第一表面的邊緣，這種排列方式簡單易于操作，并且導熱效果最好。

在一具體實施方式中，石墨片的數量為至少兩個，在石墨片的排列過程中，在相鄰石墨片之間添加粘合物，所述粘合物所為雙面膠或者膠水，并且具有導熱性，使得粘合物能夠固定石墨片，增強所述導熱結構的導熱性能，并且所述粘合物能夠避免在后續切割石墨片的過程中，石墨片容易裂開、破碎等情況。

所述石墨片的水平方向導熱率大于垂直方向的導熱率，在本具體實施方式中，所述導熱層101中包含的石墨片102的水平方向的導熱率為300W/mk-1200W/mK，垂直方向的導熱率為20-30W/mK，所述導熱層中的石墨片垂直于導熱層的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面垂直于所述導熱層的導熱方向，即將石墨片的水平方向作為導熱方向，這種結構大大提升了導熱結構的導熱率。

石墨片的水平方向的導熱率與所述石墨片的密度和厚度相關，石墨片在同等的密度值的情況下，厚度越大，導熱率越高，在同等的厚度值的情況下，密度越高，導熱率越高，在本具體實施方式中，所述石墨片的密度范圍為1.2克/立方厘米至1.5克/立方厘米，厚度范圍為0.05毫米至1毫米，這樣使導熱結構的導熱率更高。

并且，所述石墨片的密度與其他熱界面材料相比更小，例如硅膠和凝膠等，這樣在需要大體積的導熱材料時，使用石墨片作為導熱材料的導熱結構，其重量更小，這樣將導熱結構放入熱源和散熱器中間時，所述導熱結構對散熱器和熱源的壓力更小。

步驟S502：對所述導熱層進行切割，使導熱層的大小符合需求。在對所述石墨片排列之后，根據熱源和散熱器之間的間距，對導熱層進行切割，在計算導熱層的切割厚度時，應減去導熱結構的其他層面厚度，避免最終形成的導熱結構厚度與熱源和散熱器之間的間距不同。并且，所述石墨片的長寬尺寸完全有模具或者治具控制，數據準確，操作方便。

請參考圖6，本實用新型還提供一種導熱結構的制作方法。

在上述具體實施方式的基礎上，還包括：

步驟S601：在所述導熱層的第一表面和第二表面添加覆蓋層。在所述導熱層的第一表面和第二表面增加覆蓋層，使導熱結構位于散熱器和熱源之間時，將所述導熱結構與散熱器和熱源黏貼固定。所述覆蓋層由具有導熱性的黏貼物制成，這樣增強了導熱結構的導熱性能。

本實用新型的導熱結構的制作方法，通過將一個或多個石墨片沿第一方向排列，形成導熱層，所述第一方向與所述石墨片的水平方向垂直，來利用所述石墨片的水平方向導熱，使得導熱結構的導熱性能更好，并且根據導熱結構所需放置位置的大小，對所述導熱層進行切割，使其符合需求。

進一步的，所述導熱層中的石墨片的數量為至少兩個時，所述石墨片之間由粘合物固定，所述粘合物具有導熱性，增強導熱結構的導熱性能。通過石墨片制造而成的導熱結構，重量輕，彈性好，更適合平面度和平行度不好的表面，且其制作成本更低。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。