专利名称：一种石墨膜导热体的制作方法
技术领域：
本发明涉及导热设备，特别涉及一种石墨膜导热体。
背景技术：
热设计作为一个专门的学科，主要是研究设备中热量的传递或保持问题。在热传递设计中往往需要合理选择热传递介质，不仅要考虑散热器的热传导效率和热传递能力问题，还要考虑优化其外形设计、外表面面积等因素，以提高热传递系统的整体散热效率。同时，随着科技的日新月异，电子和光电产品均朝轻、薄、短、小和高功率的趋势发展，如此的发展将使得电子和光电产品的发热密度随之提高，导致损耗功率的上升，因而电子和光电产品对于散热的需求也大幅增加。尤其是随着超薄设备和室外设备的普及，不允许利用风扇进行直接散热的场合，例如:无线通信室外基站、汽车电子单元和智能手机等，它们的热设计方案往往是多个发热器件共用一个散热器件，这将造成散热器件内温度梯度的严重不平衡，极大影响了散热器件的效率发挥，制约着电子设备速度和功率的提升。而且，由于电子和光电产品结构和形状的限制，使得发热器件与散热器件之间不能直接接触，导致散热速度受到一定影响。目前，常用的手段是将热管连接于发热器件和散热器件之间，通过在全封闭真空管内液体的蒸发与冷凝来传递热量。但是热管的使用寿命有限，如果热管的负荷超过了它的工作能力，那么里面的介质将全部汽化，其导热能力大大降低，由此进入一个恶性循环；此外，改变热管的安装位置也会影响其导热能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种能够避免现有技术中的上述问题的石墨膜导热体，用于提高导热体的导热速度，使发热器件的热量较快地传递给散热器件。基于上述目的，本发明提供一种石墨膜导热体，其由石墨膜卷绕制成，所述石墨膜导热体包括中间的导热部件，以及两端的热接触部件、冷接触部件；其中，所述导热部件由石墨膜卷绕至少一匝而成，所述热接触部件和冷接触部件不卷绕成匝；所述热接触部件用于与发热器件接触，所述冷接触部件用于与散热器件接触。可选地，所述导热部件上开有缺口。较佳地，所述缺口为细而长的狭缝。可选地，所述石墨膜为将高分子膜经热处理后得到的人工石墨膜。优选地，所述高分子膜选自聚噁二唑、聚酰亚胺、聚对亚苯基亚乙烯、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑和聚酰胺的膜中的至少一种。可选地，所述石墨膜导热体被压制成扁平后放入设备中用于导热。可选地，所述石墨膜导热体被弯曲后放入设备中用于导热。从上面所述可以看出，本发明提供的石墨膜导热体利用石墨膜较高导热性(平面导热率约1500W/mK)，以及与发热器件、散热器件较大的接触面积，使得热量迅速地从发热器件传递至散热器。从而，降低或消除热传导路径上温度梯度，使发热器件的温度下降，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。而且，本发明提供的石墨膜导热体加工容易、使用方便、不受安装位置限制，是针对近年来设备的热传导要求而设计的，适合各种环境和要求；导热速度快，缩短了有效热传递路径长度，克服了高发热器件引起的散热器件内部温度梯度问题；对设备的高度集成以及超小超薄化提供了有力的帮助。
图1为本发明一个实施例的石墨膜导热体未完全卷绕的示意图；图2为本发明一个实施例的石墨膜导热体的示意图；图3为本发明另ー实施例的开有缺ロ的石墨膜导热体未完全卷绕的示意图；图4为本发明另一实施例的开有缺ロ的石墨I吴导热体的不意图。
具体实施例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，并參照附图，对本发明进ー步详细说明。本发明提供ー种石墨膜导热体，其由石墨膜卷绕制成，所述石墨膜导热体包括中间的导热部件以及两端的热接触部件和冷接触部件。其中，所述导热部件由石墨膜卷绕至少ー匝而成，所述热接触部件和冷接触部件不卷绕成匝；所述热接触部件用干与发热器件接触，所述冷接触部件用干与散热器件接触。參考图1，其为本发明一个实施例的石墨膜导热体未完全卷绕的示意图。作为本发明的一个实施例，所述石墨膜的两端分别为热接触部件101和冷接触部件102，中间为导热部件103。将石墨膜裁切成如图1所示形状，然后将导热部件103的石墨膜沿着卷绕方向(A方向)卷绕成匝层，所述匝层的匝数至少为ー匝，但所述热接触部件101和冷接触部件102不卷绕成匝。參考图2，其为本发明一个实施例的石墨膜导热体的示意图。所述石墨膜导热体包括中间的导热部件103，以及两端的热接触部件101和冷接触部件102。其中，所述导热部件103由石墨膜卷绕至少ー匝而成，所述热接触部件101和冷接触部件102不卷绕成匝。所述热接触部件101与发热器件接触、所述冷接触部件102与散热器件接触。因此，当热接触部件101的任何ー个部分接收到发热器件传来的热量后，热量迅速在热接触部件101上进行横向传导，然后沿着导热部件103的轴向(B方向)向冷接触部件102传递热量，最后通过冷接触部件102将热量传递至散热器。如果没有热接触部件101、冷接触部件102，即将导热部件103的两端直接与发热器件、散热器件接触，则由于石墨膜非常薄，因此其接触面积非常小，会严重影响石墨膜与器件的传热速度。可见，本发明可以同时提高发热器件向导热体传递热量的速度，以及导热体向散热器件传递热量的速度，从而提高发热器件的散热速度，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。
通过卷绕的方式将石墨膜与器件接触，可以减小设备占用的空间。需要说明的是，由于石墨膜的柔软性优越，将本发明放入设备用于导热时，可以根据设备的结构需要对本发明进行压制、弯曲等操作。随着超薄设备的普及，可以将所述石墨膜导热体压制成扁平形状后，再放入设备中用于导热。如果有需要，还可以将所述石墨膜导热体弯曲后，再放入设备中用于导热。所以，本发明提供的石墨膜导热体可以满足各种设备的结构需要，能应用于各种超薄或者不平直的设备结构。减小导热部件103的轴向(B方向)长度，并同时增加其导热部件103的卷绕方向(A方向)长度，可以缩短有效热传递路径，进一步提高发热器件的散热速度。如果设备的空间结构允许，则应尽量将导热部件103卷绕得疏松，相邻匝层的石墨膜之间留有空间，有利于导热部件3的径向(C方向)散热。虽然石墨膜的纵向导热速度仅为其横向导热速度的1/100，但是充分利用其纵向导热也可以或多或少地提高石墨膜的导热速度。因此，石墨膜卷绕前，在所述导热部件103上开有缺口 104。参考图3，其为本发明另一实施例的开有缺口的石墨膜导热体未完全卷绕的示意图。作为本发明的另一个实施例，所述石墨膜的两端分别为热接触部件101和冷接触部件102，中间为导热部件103。将石墨膜裁切成如图3所示形状，并且在所述导热部件103上开有缺口 104 ;然后将导热部件103的石墨膜沿着卷绕方向(A方向)卷绕成匝层，所述匝层的匝数至少为一匝，但所述热接触部件101和冷接触部件102不卷绕成匝。参考图4,其为本发明另一实施例的开有缺口的石墨I吴导热体的不意图。所述石墨膜导热体包括中间的导热部件103，以及两端的热接触部件101、冷接触部件102，而且所述导热部件103上开有缺口 104。其中，所述导热部件103由石墨膜卷绕至少一匝而成，所述热接触部件101和冷接触部件102不卷绕成匝。因此，当导热部件103沿着轴向(B方向)向散热器件传递热量时，少部分的热量也同时沿着导热部件103的径向(C方向)、并经过层叠的石墨膜向外界散热。如此，可以防止由于卷绕多层石墨膜而导致热部件103的内部热量积聚，有助于降低导热部件103的径向(C方向)温度梯度。需要指出的是，在导热部件103上开有缺口 104的方式并不唯一，也可以在导热部件103卷绕完成后，再在其上开设缺口 104。所述缺口 104的形状并无限定，可以是任意形状，如圆形、正方形、长方形、椭圆等。优选地，所述缺口 104为细而长的狭缝。所述缺口 104的数量也无限定，根据散热需要确定。更为优选地，在导热部件103中，石墨膜上的缺口 104与其相邻匝层的石墨膜上的缺口 104的开口位置对应，有助于提高导热部件103的径向(C方向)散热效果、降低导热部件103的径向(C方向)温度梯度。可选地，所述石墨膜为将高分子膜经热处理后得到的人工石墨膜。较佳地，所述高分子膜选自聚噁二唑、聚酰亚胺、聚对亚苯基亚乙烯、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑和聚酰胺的膜中的至少一种。
对比试验:将本发明提供的石墨膜导热体和常规导热体分别与发热器件、散热器件接触，t匕较其导热速度。所用发热器件的功率为2W，所用常规导热体为单层石墨膜，其厚度为0.07mm ;本发明的导热部件103由厚度为0.07mm的石墨膜卷绕3匝而成。40分钟到达热平衡，分别测试发热器件的表面温度。测试结果如下:与常规导热体相连的发热器件表面温度为54°C，与本发明提供的石墨膜导热体相连的发热器件表面温度为45°C。如上所述，本发明提供的石墨膜导热体利用石墨膜较高导热性(平面导热率约1500W/mK)，以及与发热器件、散热器件之间较大的接触面积，使得热量迅速地从发热器件传递至散热器。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。而且，本发明提供的石墨膜导热体加工容易、使用方便、不受安装位置限制，是近年来针对设备的热传导要求而设计的，适合各种环境和要求；导热速度快，缩短了有效热传递路径长度，克服了高发热器件引起的散热器件内部温度梯度问题；对设备的高度集成、以及超小超薄提供了有力的帮助。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。
权利要求
1.一种石墨膜导热体，由石墨膜卷绕制成，其特征在于，所述石墨膜导热体包括中间的导热部件，以及两端的热接触部件和冷接触部件； 其中，所述导热部件由石墨膜卷绕至少ー匝而成，所述热接触部件和冷接触部件不卷绕成匝；所述热接触部件用干与发热器件接触，所述冷接触部件用干与散热器件接触。
2.根据权利要求1所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述导热部件上开有缺ロ。
3.根据权利要求2所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述缺ロ为细而长的狭縫。
4.根据权利要求1所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述石墨膜为将高分子膜经热处理后得到的人工石墨膜。
5.根据权利要求4所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述高分子膜选自聚噁ニ唑、聚酰亚胺、聚对亚苯基亚こ烯、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑和聚酰胺的膜中的至少ー种。
6.根据权利要求f5任意一项所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述石墨膜导热体被压制成扁平后放入设备中用于导热。
7.根据权利要求f5任意一项所述的石墨膜导热体，其特征在于，所述石墨膜导热体被弯曲后放入设备中用于导热。
全文摘要
本发明公开了一种由石墨膜卷绕制成的石墨膜导热体，所述石墨膜导热体包括中间的导热部件，以及两端的热接触部件和冷接触部件；其中，其中，所述导热部件由石墨膜卷绕至少一匝而成，所述热接触部件和冷接触部件不卷绕成匝。本发明利用石墨膜较高导热性以及与发热器件、散热器件较大的接触面积，使得热量迅速地从发热器件传递至散热器。从而降低或消除热传导路径上温度梯度，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。本发明提供加工容易、使用方便、不受安装位置限制，对设备的高度集成、以及超小超薄提供了有力的帮助。
文档编号H05K7/20GK103096691SQ201210214290
公开日2013年5月8日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者吴晓宁 申请人:北京中石伟业科技股份有限公司