冷壓石墨導(dǎo)熱元件及其制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，包含一加熱步驟、一附著步驟、一吹整步驟，及一結(jié)合步驟。該加熱步驟是準(zhǔn)備一表面具有一層第一黏膠層的第一基材，加熱該第一基材，令該第一黏膠層軟化。該附著步驟，是于該第一黏膠層上鋪設(shè)一導(dǎo)熱材，且該導(dǎo)熱材至少包括多個(gè)石墨。該吹整步驟，是使用一熱風(fēng)沿一預(yù)定方向吹整該導(dǎo)熱材，令所述石墨沿該預(yù)定方向鋪設(shè)于該第一黏膠層。該結(jié)合步驟，是將一第二基材蓋設(shè)于該導(dǎo)熱材上，并令該第一基材與第二基材彼此相連接。本發(fā)明還提供一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件。借此本發(fā)明可提供一種制程簡(jiǎn)單且不需使用高壓、高溫的制程步驟制得的冷壓石墨導(dǎo)熱元件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
冷壓石墨導(dǎo)熱元件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱元件及其制作方法，特別是涉及一種含有石墨的導(dǎo)熱元件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，基于技術(shù)的演進(jìn)，電子元件朝微小化的方向發(fā)展，其衍生的熱管理問(wèn)題也受到一定的重視，許多尚導(dǎo)熱材料如銀、銅、石墨片等被科學(xué)家廣泛研究。
[0003]其中，石墨片的導(dǎo)熱性能受到極大的矚目，由于石墨片特殊的二維蜂巢狀晶格碳原子結(jié)構(gòu)，使得其導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)于金屬，因此廣泛地應(yīng)用于電子元件上。
[0004]—般石墨片的生產(chǎn)制程中，首先，使用化學(xué)藥品提高石墨片純度與密度，接著再施以大于30Mpa的壓力去壓合石墨片，使石墨片彼此間緊密的結(jié)合，最后再施以1800-3000攝氏度的高溫，歷經(jīng)數(shù)小時(shí)后，才能得到一石墨導(dǎo)熱基材，因此，不僅會(huì)消耗大量能源且制作時(shí)間冗長(zhǎng)。
[0005]所以，如何研發(fā)一種制程簡(jiǎn)單，不需使用高壓、高溫的制程步驟來(lái)制備石墨導(dǎo)熱材料，是此技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員所待突破的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法。
[0007]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，包含:一加熱步驟、一附著步驟、一吹整步驟，及一結(jié)合步驟。
[0008]該加熱步驟，是準(zhǔn)備一表面具有一層第一黏膠層的第一基材，加熱該第一基材，令該第一黏膠層軟化。
[0009]該附著步驟，是于該第一黏膠層上鋪設(shè)一導(dǎo)熱材，且該導(dǎo)熱材至少包括多個(gè)石墨。
[0010]該吹整步驟，是使用一熱風(fēng)沿一預(yù)定方向吹整該導(dǎo)熱材，令所述石墨沿該預(yù)定方向鋪設(shè)于該第一黏膠層。
[0011]該結(jié)合步驟，是將一第二基材蓋設(shè)于該導(dǎo)熱材上，并令該第一基材和第二基材彼此相連接。
[0012]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，該結(jié)合步驟是利用壓合成形的方式令該第一基材和第二基材彼此連接，且壓合壓力不大于20MPa。
[0013]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，該導(dǎo)熱材還包括多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。
[0014]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，該第一基材還具有一第一表層，該第一黏膠層為形成于該第一表層的其中一表面，且該第一表層及該第一黏膠層的至少其中任一具有多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。
[0015]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，所述熱輻射導(dǎo)熱粒子選自下列群組的其中一組合:納米化的碳球、氮化硼、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦。
[0016]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，該第二基材具有一第二表層及一形成于該第二表層表面的第二黏膠層，且該第二表層及該第二黏膠層的至少其中任一含有多個(gè)熱福射導(dǎo)熱粒子。
[0017]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，該吹整步驟是以溫度不大于500°C的熱風(fēng)進(jìn)行吹整。
[0018]本發(fā)明的另一目的在于提供一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件。
[0019]本發(fā)明冷壓石墨導(dǎo)熱元件，包含:一第一基材、一第二基材，及一導(dǎo)熱材。
[0020]該第一基材，包括一第一表層及一設(shè)置于該第一表層表面的第一黏膠層。該第二基材，對(duì)應(yīng)于該第一基材設(shè)置，包括一第二表層及一設(shè)置于該第二表層表面的第二黏膠層。該導(dǎo)熱材，包括多個(gè)沿一預(yù)定方向鋪設(shè)于該第一黏膠層的石墨及多個(gè)摻雜于該第一黏膠層及該第二黏膠層的熱輻射導(dǎo)熱粒子。
[0021]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件，該導(dǎo)熱材還含有多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。
[0022]本發(fā)明的冷壓石墨導(dǎo)熱元件，所述熱輻射導(dǎo)熱粒子選自下列群組的其中一組合:納米化的碳球、氮化硼、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:提供一種制程簡(jiǎn)單且不需使用高壓、高溫的制程步驟制得的冷壓石墨導(dǎo)熱元件。
【附圖說(shuō)明】
[0024]本發(fā)明其他的特征及功效，將于參照?qǐng)D式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中:
[0025]圖1是一文字流程圖，說(shuō)明本發(fā)明冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法；
[0026]圖2是一立體分解示意圖，說(shuō)明本發(fā)明該制作方法的一實(shí)施例制得的冷壓石墨導(dǎo)熱元件；
[0027]圖3是一立體分解示意圖，說(shuō)明本發(fā)明該冷壓石墨導(dǎo)熱元件的導(dǎo)熱材還包括多個(gè)輻射導(dǎo)熱粒子；
[0028]圖4是一立體分解示意圖，說(shuō)明本發(fā)明該冷壓石墨導(dǎo)熱元件的第一基材和第二基材含有多個(gè)福射導(dǎo)熱粒子；
[0029]圖5是一示意圖，說(shuō)明本發(fā)明該實(shí)施例的吹整步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在本發(fā)明被詳細(xì)描述前，應(yīng)該注意以下的說(shuō)明內(nèi)容中，類(lèi)似的元件是以相同的編號(hào)來(lái)表不。
[0031]參閱圖1、圖2，本發(fā)明冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法的一實(shí)施例是用于制作如圖2所示的冷壓石墨導(dǎo)熱元件。
[0032]該冷壓石墨導(dǎo)熱元件包含一第一基材2、一第二基材4，及夾設(shè)于該第一基材2和該第二基材4間的導(dǎo)熱材3。
[0033]該導(dǎo)熱材3平鋪并夾設(shè)于該第一基材2和該第二基材4間，且該導(dǎo)熱材3至少包括多個(gè)石墨31，所述石墨31可選自石墨粉，或石墨烯等。而以達(dá)到石墨的鱗片堆棧效果為考慮，將其層數(shù)、厚度、長(zhǎng)度、寬度設(shè)定為篩選基準(zhǔn)，篩選所述石墨的條件如下:層數(shù)小于100層、厚度小于10 μ m、長(zhǎng)度小于80 μ m，及寬度小于50 μπι。
[0034]此外，一般而言，石墨中的碳原子以層狀排列。也就是每個(gè)碳原子都與另外三個(gè)相接，形成六角形結(jié)構(gòu)的一角，這種平面結(jié)構(gòu)在二維空間上延伸，形成由一個(gè)個(gè)六角形組成的「鐵絲網(wǎng)」平面，這結(jié)構(gòu)導(dǎo)致石墨的一個(gè)特性，就是某一層原子可以輕易地在另一層原子上滑動(dòng)，這項(xiàng)特性，使得石墨于X-Y平面方向可具有極佳的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，但是在垂直X-Y平面的Z方向的導(dǎo)熱性并不佳，因此，為了增加本發(fā)明所述石墨31的層疊結(jié)構(gòu)于Z方向的導(dǎo)熱性，及填補(bǔ)石墨31于層疊過(guò)程中產(chǎn)生的空隙，參閱圖3，該導(dǎo)熱材3還可進(jìn)一步包含多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子32，所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32選自下列群組的其中一組合:納米化的碳球、氮化硼、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦等。
[0035]該第一基材2具有一第一表層21，及一形成于該第一表層21其中一表面的第一黏膠層22 ;該第二基材4具有一第二表層41，及一形成于該第二表層41其中一表面的第二黏月父層42。
[0036]其中，該第一表層21和該第二表層41是用于支撐該第一黏膠層22和該第二黏膠層42，可由透光或不透光的材料構(gòu)成，該第一黏膠層22與該第二黏膠層42可選自環(huán)氧樹(shù)月旨、壓克力，或聚亞酰胺等黏膠系統(tǒng)。
[0037]要說(shuō)明的是，由于該第一黏膠層22和該第二黏膠層42 —般是由導(dǎo)熱性較差的高分子系統(tǒng)所制得，因此，為了提升該第一黏膠層22和該第二黏膠層42的導(dǎo)熱性，該第一黏膠層22和該第二黏膠層42的至少其中一層還會(huì)含有所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32，且較佳地，所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32是添加于后續(xù)欲與發(fā)熱元件黏貼的黏膠層為主；更佳地，該第一黏膠層22和該第二黏膠層42均含有所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32。又，當(dāng)該第一表層21和該第二表層41是以高分子材料構(gòu)成時(shí)，為了不影響該冷壓石墨導(dǎo)熱元件整體的導(dǎo)熱性，更佳地，該第一表層21和該第二表層41的其中至少一層也會(huì)含有所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32，如圖4所示是該第一表層21和該第二表層41均含有所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32的態(tài)樣。
[0038]續(xù)參閱圖1，本發(fā)明該冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法的該實(shí)施例包含一加熱步驟
11、一個(gè)附著步驟12、一吹整步驟13，及一結(jié)合步驟14。
[0039]該加熱步驟11，是準(zhǔn)備該表面具有一層第一黏膠層22的第一基材2，加熱該第一基材2，令該第一黏膠層22軟化。
[0040]詳細(xì)地說(shuō)，該加熱步驟11是加熱該第一基材2，讓該第一黏膠層22的表面硬度下降使其軟化而呈現(xiàn)半流體狀態(tài)，而可易于進(jìn)行下個(gè)制程步驟。
[0041]該附著步驟12，是于該第一黏膠層22上鋪設(shè)該導(dǎo)熱材3，且該導(dǎo)熱材3至少包括多個(gè)石墨31。
[0042]詳細(xì)的說(shuō)，該附著步驟12是于呈現(xiàn)半流體狀態(tài)的該第一黏膠層22上鋪設(shè)該導(dǎo)熱材3。
[0043]該導(dǎo)熱材3至少包含多個(gè)石墨31，所述石墨31可選自石墨粉，或石墨烯等，而以達(dá)到石墨31的鱗片堆棧效果為考慮，將其層數(shù)、厚度、長(zhǎng)度、寬度設(shè)定為篩選基準(zhǔn)，篩選所述石墨的條件如下:層數(shù)小于100層、厚度小于10 μπι、長(zhǎng)度小于80 μm，及寬度小于50 μπι。
[0044]配合參閱圖5，該吹整步驟13是使用一熱風(fēng)沿一預(yù)定方向X吹整該導(dǎo)熱材3，令所述石墨31沿該預(yù)定方向X鋪設(shè)于該第一黏膠層22。
[0045]更具體地說(shuō)，該吹整步驟13是使用一熱風(fēng)機(jī)，以溫度不大于500°C的熱風(fēng)進(jìn)行吹整。
[0046]由于僅經(jīng)過(guò)該附著步驟12鋪設(shè)后所述石墨31的排列方向較為雜亂，且會(huì)有部分石墨片是站立于該第一黏膠層22上，因此，透過(guò)該吹整步驟13，能夠使得所述石墨31的排列方向自原本的散亂狀態(tài)形成一沿該預(yù)定方向X鋪設(shè)的狀態(tài)，并令原本站立的所述石墨31沿該預(yù)定方向X平鋪至該第一黏膠層21表面，增加所述石墨31的堆棧及連接效果，所以可擁有較好的導(dǎo)熱效果。
[0047]該結(jié)合步驟14是將該第二基材4蓋設(shè)于該導(dǎo)熱材3上，并令該第一基材2和該第二基材4彼此相連接，即可得到如圖2所示的冷壓石墨導(dǎo)熱元件。
[0048]詳細(xì)地來(lái)說(shuō)，該步驟14是以該第二黏膠層42對(duì)應(yīng)該第一黏膠層22的方式蓋設(shè)于該第一基材2，使得該第一黏膠層22的導(dǎo)熱材3能夠緊密地被該第一基材2和該第二基材4包覆。接著，再使用壓合成形的方式，設(shè)定壓合壓力不大于20MPa，令該第一基材2和該第二基材4彼此連接，即可制得該冷壓石墨導(dǎo)熱元件。由于壓合成形的方式為本技術(shù)領(lǐng)域者擁有的以往技術(shù)，在此不多加贅述。
[0049]本發(fā)明利用將所述石墨31夾設(shè)于分別含有該第一黏膠層22和該第二黏膠層42的該第一基材2和該第二基材4間，因此，該結(jié)合步驟14是利用壓合該第一黏膠層22和該第二黏膠層42，透過(guò)黏膠而令所述石墨31緊密結(jié)合，因此，不須高溫、高壓即可制得，可避免以往需利用高壓、高溫的制程步驟，耗時(shí)耗能等缺點(diǎn)。此外，本發(fā)明于鋪設(shè)石墨31后進(jìn)一步利用熱風(fēng)吹整所述石墨31的方式，可使站立的石墨31平鋪，增加其排列的方向性，而增加其導(dǎo)熱性。
[0050]此外，值得一提的是，當(dāng)該導(dǎo)熱材3除了石墨31外還含有所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32時(shí)，所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32的添加方式可以采用與所述石墨31同時(shí)布設(shè)后再進(jìn)行該熱風(fēng)吹整步驟13，或是，可先在該第一黏膠層22表面布設(shè)所述石墨31，并經(jīng)過(guò)該熱風(fēng)吹整步驟13，將所述石墨31吹整后，再布設(shè)所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32。由于經(jīng)該吹整步驟13后的石墨31間容易產(chǎn)生空隙，因此，較佳地，利用于該吹整步驟13后再布設(shè)所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32可用以彌補(bǔ)所述石墨31間的空隙，而令該導(dǎo)熱材3整體的導(dǎo)熱效果更加均勻。
[0051]綜上所述，本發(fā)明該冷壓石墨導(dǎo)熱元件是于具有該第一黏膠層22的該第一基材2上鋪設(shè)包括石墨31的導(dǎo)熱材3，再施以熱風(fēng)吹整，能夠使所述石墨31可成預(yù)定方向堆棧，并利用壓合該第一黏膠層22和該第二黏膠層42，透過(guò)黏膠而令所述石墨31緊密結(jié)合，因此，不須高溫、高壓即可制得，而借由所述熱輻射導(dǎo)熱粒子32的添加，可進(jìn)一步提升該導(dǎo)熱材3及該第一基材2和該第二基材4的導(dǎo)熱性，而提升該冷壓石墨導(dǎo)熱元件整體的導(dǎo)熱性，所以確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。
[0052]以上所述者，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡依本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:包含以下步驟: 一加熱步驟，準(zhǔn)備一表面具有一層第一黏膠層的第一基材，加熱該第一基材，令該第一黏膠層軟化； 一附著步驟，于該第一黏膠層上鋪設(shè)一導(dǎo)熱材，且該導(dǎo)熱材至少包括多個(gè)石墨； 一吹整步驟，使用一熱風(fēng)沿一預(yù)定方向吹整該導(dǎo)熱材，令所述石墨沿該預(yù)定方向鋪設(shè)于該第一黏膠層；及 一結(jié)合步驟，將一第二基材蓋設(shè)于該導(dǎo)熱材上，并令該第一基材和第二基材彼此相連接。2.如權(quán)利要求1所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:該結(jié)合步驟是利用壓合成形的方式令該第一基材和第二基材彼此連接，且壓合壓力不大于20MPa。3.如權(quán)利要求1所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:該導(dǎo)熱材還包括多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。4.如權(quán)利要求1所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:該第一基材還具有一第一表層，該第一黏膠層為形成于該第一表層的其中一表面，且該第一表層及該第一黏膠層的至少其中一者具有多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。5.如權(quán)利要求3或4所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:所述熱輻射導(dǎo)熱粒子選自下列群組的其中一組合:納米化的碳球、氮化硼、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦。6.如權(quán)利要求1、3、4其中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:該第二基材具有一第二表層及一形成于該第二表層表面的第二黏膠層，且該第二表層及該第二黏膠層的至少其中一者含有多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。7.如權(quán)利要求2所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件的制作方法，其特征在于:該吹整步驟是以溫度不大于500°C的熱風(fēng)進(jìn)行吹整。8.一種冷壓石墨導(dǎo)熱元件，其特征在于:包含: 一第一基材，包括一第一表層及一設(shè)置于該第一表層表面的第一黏膠層； 一第二基材，對(duì)應(yīng)于該第一基材設(shè)置，包括一第二表層及一設(shè)置于該第二表層表面的第二黏膠層；及 一導(dǎo)熱材，包括多個(gè)沿一預(yù)定方向鋪設(shè)于該第一黏膠層的石墨，其中，該第一基材和第二基材的其中至少一者含有熱輻射導(dǎo)熱粒子。9.如權(quán)利要求8所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件，其特征在于:該導(dǎo)熱材還含有多個(gè)熱輻射導(dǎo)熱粒子。10.如權(quán)利要求9所述的冷壓石墨導(dǎo)熱元件，其特征在于:所述熱輻射導(dǎo)熱粒子選自下列群組的其中一組合:納米化的碳球、氮化硼、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦。
【文檔編號(hào)】B32B37/06GK105882055SQ201510413929
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日
【發(fā)明人】梁帆, 梁一帆
【申請(qǐng)人】纮茂股份有限公司