一種碳化硅陶瓷散熱片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種碳化硅陶瓷散熱片，可用于各種有散熱需求的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于高功率發(fā)光二級管散熱封裝、筆記本電腦散熱器、臺式電腦散熱器的散熱材料一般是鋼制散熱鰭片、銅制散熱鰭片或者鋁制散熱鰭片，這些散熱鰭片在強(qiáng)對流條件下(例如筆記本電腦的散熱風(fēng)扇)將熱量帶離熱源，進(jìn)而將熱量釋放到周圍空氣重。其最大優(yōu)點(diǎn)就是耐腐蝕，但存在著重量大、外觀質(zhì)量差、承壓能力低、散熱效率不夠高的缺點(diǎn)。
[0003]對于發(fā)熱器件來說，熱量的堆積會使得器件溫度過高，影響器件性能。特別是對一些電子器件，例如發(fā)光二極管，其發(fā)光芯片產(chǎn)生的熱密度高，芯片溫度過高會對器件壽命、發(fā)光效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)苯訉?dǎo)致器件失效。如今IC行業(yè)不斷小型化，對器件的散熱性能要求也越來越高。
[0004]陶瓷作為一種具有優(yōu)良散熱性能的材料，具有高導(dǎo)熱性能，因此也被大量采用，尤其是其具有能與芯片材料相匹配的膨脹系數(shù)和優(yōu)良的介電性能。然而，隨著各類產(chǎn)品對散熱要求的越來越高，對現(xiàn)有的陶瓷散熱材料提出了越來越苛刻的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為滿足各類產(chǎn)品對散熱的要求本實(shí)用新型提供一種碳化硅陶瓷散熱片，能夠兼顧導(dǎo)熱與對流換熱，提高綜合散熱性能。
[0006]本實(shí)用新型提供的一種碳化硅陶瓷散熱片，包括碳化硅本體，所述碳化硅本體具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一表面與熱源接觸，具體是所述碳化硅陶瓷本體為多孔結(jié)構(gòu)，并且為正方體、長方體或圓柱體，所述本體的厚度為2-5厘米，所述熱源為IC芯片，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率由第一表面表面向第二表面逐漸增大，所述孔隙率在第一表面處小于5%，而在第二表面處的孔隙率大于50%。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一表面面積為與熱源接觸面積的2倍以上。
[0008]進(jìn)一步地，所述碳化硅陶瓷本體的厚度為2厘米。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的碳化硅散熱片示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的碳化硅散熱片示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下將通過實(shí)施例清楚地說明本實(shí)用新型的構(gòu)思和有益之處。
[0012]碳化硅陶瓷材料具有高的熱導(dǎo)率，本實(shí)用新型提供碳化硅陶瓷的本體1，該本體具有接觸熱源的表面SI，以及相對于表面SI的S2，本體I內(nèi)具有多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率由SI表面向著S2表面的方向上逐漸增大，孔隙率的定義為單位體積內(nèi)孔的體積與單位體積的比值。熱源產(chǎn)生的熱量通過SI面?zhèn)鲗?dǎo)到陶瓷本體I內(nèi)，通過本體I的傳導(dǎo)過程熱量傳輸至本體的各個表面上，這些表面包括孔的表面以及本體的各個側(cè)面和S2面，在通過上述的各個表面熱量與空氣環(huán)境進(jìn)行對流交換，最終將熱量釋放至周圍環(huán)境。
[0013]由上述熱量釋放的過程可以知道，散熱性能的主要由以下兩個方面確定:一是材料的熱傳導(dǎo)能力，這體現(xiàn)為材料的熱導(dǎo)率；二是對流換熱的強(qiáng)度，這體現(xiàn)為材料與周圍環(huán)境之間的表面積。因此提尚散熱性能往往純在以下的矛盾:為了提尚材料的熱導(dǎo)率提升熱傳導(dǎo)能力，就應(yīng)當(dāng)減小材料的空隙率，因?yàn)檫B續(xù)的材料熱導(dǎo)率高于空氣的熱傳導(dǎo)率；同時，為了提高材料與周圍環(huán)境的熱交換面積提升對流換熱強(qiáng)度，就應(yīng)當(dāng)增大空隙率。對于本實(shí)用新型而言在接近熱源的位置，孔的孔隙率要低，從而便于熱從熱源迅速的傳出，避免熱量的集中堆積；而遠(yuǎn)離熱源的位置，孔的空隙率應(yīng)當(dāng)高，從而增大本體I與周圍環(huán)境的對流接觸面積，增強(qiáng)對流換熱強(qiáng)度。綜合上述設(shè)置，可以兼并高導(dǎo)熱與強(qiáng)對流換熱，提高碳化硅陶瓷的散熱性能。
[0014]實(shí)施例1
[0015]參見圖1，碳化硅陶瓷本體I具有平坦的第一表面S1，該表面接觸熱源，這種接觸可以采用導(dǎo)熱材料粘接，也可以直接接觸熱源，例如IC芯片2。與第一表面S1相對的平坦的第二表面S2，整個碳化硅陶瓷本體I為正方體、長方體或圓柱體等各種適合的形狀。陶瓷本體I的厚度，即第一表面S1至第二表面S2之間的距離可根據(jù)需要調(diào)整，例如2-5厘米；碳化硅陶瓷本體內(nèi)孔的孔隙率在表面S1處小于5%，而在表面S 2處的孔隙率大于50%，并且孔隙率由表面S1處向表面S2處逐漸增大，優(yōu)選為線性增大。優(yōu)選第一表面面積為與熱源接觸面積的2倍以上。
[0016]實(shí)施例2
[0017]參見圖2，碳化硅陶瓷本體I具有平坦的第一表面S1，該表面S1接觸IC芯片2，與第一表面Sjg對的平坦的第二表面S 2，整個碳化硅陶瓷本體I為圓柱體。陶瓷本體I的厚度，即第一表面S1至第二表面S2之間的距離為2厘米；碳化硅陶瓷本體在表面S i處沒有孔，在距第一表面S10.2厘米處開始設(shè)有多孔結(jié)構(gòu)，并且多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率由所述距第一表面S10.2厘米處向第二表面逐漸增大，在表面&處的孔隙率大于50%。第一表面面積為與熱源接觸面積的2倍以上。
[0018]需要指出的是，在碳化硅本體內(nèi)的孔為開放性孔，所謂開放性孔是指其能夠與外部環(huán)境相通，外部的空氣能夠進(jìn)入從而有對流換熱的現(xiàn)象。封閉的孔不僅不能提高散熱效率，反而會降低散熱性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化娃陶瓷散熱片，包括碳化娃本體，所述碳化娃本體具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一表面與熱源接觸，其特征在于:所述碳化硅陶瓷本體為多孔結(jié)構(gòu)，并且為正方體、長方體或圓柱體，所述本體的厚度為2-5厘米，所述熱源為IC芯片，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率由第一表面表面向第二表面逐漸增大，所述孔隙率在第一表面處小于5%，而在第二表面處的孔隙率大于50%。2.如權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷散熱片，其特征在于:所述第一表面面積為與熱源接觸面積的2倍以上。3.如權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷散熱片，其特征在于:所述碳化硅陶瓷本體的厚度為2厘米。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種碳化硅陶瓷散熱片，包括碳化硅主體，所述碳化硅主體為多孔結(jié)構(gòu)；所述主體具有第一表面以及與該第一表面相對的第二表面，其中第一表面為接觸熱源面，所述孔的空隙率由第一表面向第二表面逐漸增加，本實(shí)用新型的陶瓷散熱片能夠平衡導(dǎo)熱與對流換熱的平衡，達(dá)到優(yōu)異的散熱性能，可用于各種有散熱需求的領(lǐng)域。
【IPC分類】C04B35/565, H01L23/373, H01L23/367
【公開號】CN204885139
【申請?zhí)枴緾N201520438974
【發(fā)明人】周緒勝
【申請人】周緒勝
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月25日