一种防污电子散热器及其处理工艺 【技术领域】
本发明属于散热器技术领域， 特别涉及一种防污电子散热器及其处理工艺。背景技术 电子产品的小型化设计和性能不断提升， 使得芯片的功率密度不断增大， 如常见 的用于计算机和通信设备的运算芯片 CPU、 DSP 等， 集成功率芯片 IGBT、 VMOS 器件等， 在工作 期间都需要稳定的散热设计， 通过散热器进行稳定的热交换来带走产生的热量， 以保证芯 片在适合温度范围内工作。 统计表明， 由于散热不良导致的设备故障， 占精密电子产品故障 率的 70% 以上。而导致散热不良的因素除了接触传导不良、 散热器品质下降因素之外， 80% 以上的原因来自于灰尘的影响， 其中纤维类、 生物性粉尘、 气溶胶是影响散热的灰尘的主要 成分。沉积于散热器表面的灰尘， 在与散热器的表面结合部位， 由于毛细作用， 容易吸附空 气中的水汽、 盐雾和酸碱类腐蚀气体， 造成金属腐蚀， 形成的金属氧化物进一步加强了灰尘 与散热器表面的附着力。
以空气为热量交换介质的对流散热量 Q=H×A×ΔT， 热对流系数 H 越高、 有效接触 面积 A 越大、 温度差 ΔT 越显著， 所能带走的热量也就越多。有效接触面积 A 是指散热器同 空气的对流接触面积， 热对流系数由风量、 散热器鳍片表面风速等因素综合构成的正比例 系数决定， A 和 H 越大， 散热效果越好。
现有的散热器， 没有防污设计， 当散热器表面被灰尘遮蔽时， 表面阻力增加， 热对 流系数 H 降低 ； 灰尘的热传导系数很低， 灰尘形成的疏松覆盖层阻碍了热量的交换， 相对导 致散热面积 A 减小 ； 最终 ΔT 达到极限， 散热器失效。散热器失效， 热量不能对流散发导致 器件温度升高， 当超过器件的耐受温度时， 器件便会发生故障， 不能正常、 稳定地散热。
因此， 在灰尘沉积的初期， 如何使灰尘不易附着， 同时保护散热器金属表面不受水 汽、 盐雾侵蚀， 是散热器的一个设计关键。
公开号为 1814862 的中国发明专利公开了一种 “改进金属材料表面疏水性的方 法” ， 该方法使用喷砂工艺使材料表面粗超化， 然后使用硅烷类涂料进行表面改性。
上述采用的表面处理工艺不适于密集装配的散热器生产， 硅烷类涂料表面浸渍改 性工艺在涂料表面的稳定性和色泽一致性方面不易控制， 表面不能形成连续膜进行防腐保 护。
公开号为 101417278 的中国发明专利公开了 “一种超疏水表面的处理工艺” ， 该方 法采用颗粒物材料和低表面能材料混合后进行表面涂覆， 获得一定粗糙度的疏水表面。该 专利利用了热阻较大颗粒物形成 30 微米以上的涂层， 热阻大的涂层会影响散热性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种防污电子散热器， 其防污效 果、 热阻低、 耐温度变化性能良好、 耐腐蚀能力强。
本发明的另一目的是提供一种上述防污电子散热器的处理工艺， 该处理工艺简单高效， 容易控制低表面能涂料层的稳定性和色泽一致性， 重复性好。
本发明的目的是这样实现的 ： 一种防污电子散热器， 它包括基座、 风扇和散热鳍片， 风扇设置于基座的一端， 散热鳍 片设置于基座的另一端， 所述散热鳍片的表面设有低表面能涂料层。
其中， 所述散热鳍片由铝合金、 铜质材料或铝镀镍材料制成， 低表面能涂料层由聚 四氟乙烯乳液、 氟碳涂料、 氟硅烷改性硅树脂合成涂料中的任意一种低表面能涂料涂覆于 散热鳍片的表面形成。
其中， 所述低表面能涂料层为无色透明的低表面能涂料层。
其中， 所述低表面能涂料层的厚度为 0.2μm ～ 20μm。
优选地， 所述低表面能涂料层的厚度为 1μm ～ 5μm。
其中， 所述低表面能涂料层的水接触角大于 98°。
其中， 所述低表面能涂料层的水接触角为 100°～ 130°。
一种防污电子散热器的处理工艺， 它包括以下工艺步骤 ： （a） 表面处理工序 ： 将散热鳍片在超声波槽中， 以清洗液进行清洗， 清洗时间为 3 分钟 ~10 分钟， 然后用乙醇脱水， 烘干， 除去散热鳍片的表面灰尘和油污 ； （b） 涂覆工序 ： 将聚四氟乙烯乳液、 氟碳涂料、 氟硅烷改性硅树脂合成涂料中的任意一 种低表面能涂料涂覆于散热鳍片的表面 ； （c） 固化工序 ： 将散热鳍片置于 90℃～ 220℃的温度下进行固化， 使低表面能涂料在散 热鳍片的表面形成连续均匀的低表面能涂料层 ； （d） 安装工序 ： 将经步骤 （c） 处理后的散热鳍片与基座、 风扇安装成防污电子散热器。 其中， 于所述步骤 （a） 表面处理工序之后， （b） 涂覆工序之前， 还包括步骤 （a1） 微 蚀刻处理 ： 先使用 5% 的氢氧化钠， 在温度 70℃的条件下， 对散热鳍片进行表面的微蚀刻处 理， 处理时间为 3 分钟 ~10 分钟 ； 然后使用浓硝酸加 5% 的氢氟酸， 对散热鳍片进行表面的微 蚀刻处理， 处理时间为 5 秒 ~20 秒。
其中， 所述步骤 （a） 表面处理工序中， 清洗液由以下重量百分比的原料组成 ： 氢氧 化钠 1%、 碳酸钠 4%、 表面活性剂 0.2%、 温度为 65℃～ 80℃热水 94.8% ； 步骤 （b） 涂覆工序具 体为 ： 采用浸涂、 淋涂、 喷涂、 静电喷涂中的任意一种方式， 将聚四氟乙烯乳液、 氟碳涂料、 氟 硅烷改性硅树脂合成涂料中的任意一种低表面能涂料涂覆于散热鳍片的表面。
本发明的有益效果 ： 一种防污电子散热器， 它包括基座、 风扇和散热鳍片， 风扇设 置于基座的一端， 散热鳍片设置于基座的另一端， 所述散热鳍片的表面设有低表面能涂料 层。 本发明的一种防污电子散热器， 其散热鳍片表面设有低表面能涂料层， 低表面能涂料层 成膜后无色透明， 不改变原电子散热器的金属色泽， 所增加的热阻 <3%， 其水接触角大于 98 度， 成膜硬度在 2B~7H ； 低表面能涂料层具有良好的封闭性， 可防止金属腐蚀， 采用盐雾法 测试， 耐腐蚀等级提高 3~6 级， 具有良好的耐温性能， 在 -20 度至 100 度循环测试， 涂层的水 接触角与防腐蚀能力不下降， 可以防止空气中水气、 腐蚀气体侵蚀散热鳍片， 同时低表面能 涂料层的疏水、 疏油性能可以有效防止灰尘的粘附和聚集。本发明的一种防污电子散热器 防污效果好、 热阻低、 耐温度变化性能良好、 耐腐蚀能力强。
一种防污电子散热器的处理工艺， 它包括以下工艺步骤 ： （a） 表面处理工序 ： 将散 热鳍片在超声波槽中， 以清洗液进行清洗， 清洗时间为 3 分钟 ~10 分钟， 然后用乙醇脱水， 烘
干， 除去散热鳍片的表面灰尘和油污 ； （b） 涂覆工序 ： 将聚四氟乙烯乳液、 氟碳涂料、 氟硅烷 改性硅树脂合成涂料中的任意一种低表面能涂料涂覆于散热鳍片的表面 ； （c） 固化工序 ： 将散热鳍片置于 90℃～ 220℃的温度下进行固化， 使低表面能涂料在散热鳍片的表面形成 连续均匀的低表面能涂料层 ； （d） 安装工序 ： 将经步骤 （c） 处理后的散热鳍片与基座、 风扇 安装成防污电子散热器。 本发明的一种防污电子散热器的处理工艺， 工艺简单高效， 容易控 制低表面能涂料层的稳定性和色泽一致性， 重复性好。 具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明， 但本发明不受下述实施例的限定。
实施例 1。
一种防污电子散热器， 它包括基座、 风扇和散热鳍片， 风扇设置于基座的一端， 散 热鳍片设置于基座的另一端， 所述散热鳍片的表面设有低表面能涂料层。
散热鳍片为铝合金材料组成， 低表面能涂料层由聚四氟乙烯乳液涂覆于散热鳍片 的表面形成， 聚四氟乙烯 （Polytetrafluoroethene） ， 是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢 原子的人工合成高分子材料。 这种材料具有抗酸抗碱、 抗各种有机溶剂的特点， 几乎不溶于 所有的溶剂 ； 具有疏水、 疏油性能， 可以有效防止灰尘的粘附和聚集的优点 ； 同时， 聚四氟 乙烯具有耐高温的特点， 耐温度变化性能良好， 它的摩擦系数极低， 热阻低。
低表面能涂料层为无色透明的低表面能涂料层， 低表面能涂料层的厚度为 20μm， 低表面能涂料层的水接触角为 100°。
上述一种防污电子散热器的处理工艺， 包括以下步骤 ： （a） 表面处理工序 ： 将散热鳍片在超声波槽中， 以清洗液进行清洗， 清洗时间为 3 分钟， 然后用乙醇脱水， 烘干， 除去散热鳍片的表面灰尘和油污 ； 清洗液由以下重量百分比的原料 组成 ： 氢氧化钠 1%、 碳酸钠 4%、 表面活性剂 0.2%、 温度为 80℃热水 94.8%。
（b） 涂覆工序 ： 将聚四氟乙烯乳液浸涂于散热鳍片的表面。
（c） 固化工序 ： 将散热鳍片置于 220℃的温度下进行固化， 使低表面能涂料在散热 鳍片的表面形成连续均匀的低表面能涂料层。
（d） 安装工序 ： 将经步骤 （c） 处理后的散热鳍片与基座、 风扇安装成防污电子散热 器。
实施例 2。
一种防污电子散热器， 它包括基座、 风扇和散热鳍片， 风扇设置于基座的一端， 散 热鳍片设置于基座的另一端， 所述散热鳍片的表面设有低表面能涂料层。
散热鳍片由铜质材料制成， 低表面能涂料层由氟碳涂料涂覆于散热鳍片的表面形 成。氟碳涂料指以氟树脂为主要成膜物质的涂料 ； 又称氟碳漆、 氟涂料、 氟树脂涂料等。它 具有耐候性、 耐热性、 耐低温性、 耐化学药品性， 而且具有独特的不粘性和低磨擦性。 氟碳涂 料有极低的表面能， 表面灰尘可通过雨水自洁， 还具有极好的疏水性 （最大吸水率小于 5%） 、 疏油性， 而且摩擦系数极小 （0.15~0.17） ， 不会粘尘结垢， 防污性好。
低表面能涂料层为无色透明的低表面能涂料层， 低表面能涂料层的厚度为 4μm， 低表面能涂料层的水接触角为 115°。
上述一种防污电子散热器的处理工艺， 包括以下步骤 ：（a） 表面处理工序 ： 将散热鳍片在超声波槽中， 以清洗液进行清洗， 清洗时间为 6 分钟， 然后用乙醇脱水， 烘干， 除去散热鳍片的表面灰尘和油污 ； 清洗液由以下重量百分比的原料 组成 ： 氢氧化钠 1%、 碳酸钠 4%、 表面活性剂 0.2%、 温度为 75℃热水 94.8%。
（a1） 微蚀刻处理 ： 先使用 5% 的氢氧化钠， 在温度 70℃的条件下， 对散热鳍片进行 表面的微蚀刻处理， 处理时间为 3 分钟 ； 然后使用浓硝酸加 5% 的氢氟酸， 对散热鳍片进行表 面的微蚀刻处理， 处理时间为 5 秒。
（b） 涂覆工序 ： 将氟碳涂料淋涂于散热鳍片的表面。
（c） 固化工序 ： 将散热鳍片置于 160℃的温度下进行固化， 使低表面能涂料在散热 鳍片的表面形成连续均匀的低表面能涂料层。
（d） 安装工序 ： 将经步骤 （c） 处理后的散热鳍片与基座、 风扇安装成防污电子散热 器。
实施例 3。
一种防污电子散热器， 它包括基座、 风扇和散热鳍片， 风扇设置于基座的一端， 散 热鳍片设置于基座的另一端， 所述散热鳍片的表面设有低表面能涂料层。
散热鳍片由铝镀镍材料制成， 低表面能涂料层由氟硅烷改性硅树脂合成涂料 （东 莞市宇洁新材料有限公司生产， UR507 型） 涂覆于散热鳍片的表面形成， 氟烷基硅烷改性硅 树脂合成涂料是通过添加甲基三氟丙基二甲氧基硅烷来改性硅树脂制得的， 氟烷基硅烷改 性硅树脂合成涂料具有持久的防污性能。 低表面能涂料层为无色透明的低表面能涂料层， 低表面能涂料层的厚度为 5μm， 低表面能涂料层的水接触角为 130°。
上述一种防污电子散热器的处理工艺， 包括以下步骤 ： （a） 表面处理工序 ： 将散热鳍片在超声波槽中， 以清洗液进行清洗， 清洗时间为 10 分 钟， 然后用乙醇脱水， 烘干， 除去散热鳍片的表面灰尘和油污 ； 清洗液由以下重量百分比的 原料组成 ： 氢氧化钠 1%、 碳酸钠 4%、 表面活性剂 0.2%、 温度为 65℃热水 94.8%。
（a1） 微蚀刻处理 ： 先使用 5% 的氢氧化钠， 在温度 70℃的条件下， 对散热鳍片进行 表面的微蚀刻处理， 处理时间为 10 分钟 ； 然后使用浓硝酸加 5% 的氢氟酸， 对散热鳍片进行 表面的微蚀刻处理， 处理时间为 20 秒。
（b） 涂覆工序 ： 将氟硅烷改性硅树脂合成涂料喷涂于散热鳍片的表面。
（c） 固化工序 ： 将散热鳍片置于 90℃的温度下进行固化， 使低表面能涂料在散热 鳍片的表面形成连续均匀的低表面能涂料层。
（d） 安装工序 ： 将经步骤 （c） 处理后的散热鳍片与基座、 风扇安装成防污电子散热 器。
将上述 3 个实施例制得的防污电子散热器进行测试， 结果如下 ： 表1 产品性能测试
以上所述仅是本发明的较佳实施例， 故凡依本发明专利申请范围所述的构造、 特征及 原理所做的等效变化或修饰， 均包括于本发明专利申请范围内。7