CN100537476C - 以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法，该方法将天然石墨粉碎成粒度为微米的粒子，且将此粒度为微米的粒子混合黏着剂并进行融合造粒，而造粒后的粉体混合后再利用高压、冷压、热压或震动形成块状，并将此块状石墨浸渍于液界相沥青中及再一次石墨化，以得到具有极佳三维热传导率的石墨。本发明以石墨为基底的散热座，是利用经浸渍在液界相沥青及再一次石墨化的石墨，作为散热座的基底，并于表面镀上金属面，该石墨基底散热座可迅速的吸收电子元件所发出的热源，可提高电子元件整体的稳定性及延长使用寿命。

Description

以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法

技术领域

本发明为提供一种以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法，尤指利用冷压或热压震动将球状石墨形成块状，并将其浸渍于液界相沥青中来填补空隙，且再经一次石墨化，以提高石墨的密度及强度，并可使其具有极佳的三维热传导率。

背景技术

随着高科技的蓬勃发展，电子元件的体积趋于微小化，而且单位面积上的密集度也愈来愈高，其效能更是不断增强，在这些因素之下，电子元件的总发热量则几乎逐年升高，倘若没有良好的散热方式来排除电子元件所产生的热，这些过高的温度将导致电子元件产生电子游离与热应力等现象，造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件本身的寿命，因此如何排除这些热量以避免电子元件的过热，一直是不容忽视的问题。

然而，未来的半导体及电子装构将趋向于更高功率及更高密度，相对的，热的排散即是开发者未来持续必需面对的问题，而目前电子元件在工作中所发出的高密度能量(high power density)所带来的高密度热，就当前的散热方式，是以纯铜来当热扩散(heat spreaders)的基础材料，或是更进一步的将热管(Heat Pipe)埋入基础材料内，以加快热扩散的速度，但此种做法所须的成本也相对的提高了许多，且随着电子元件的进步与改良，单位面积上的密集度也愈来愈高，使得必须让热扩散速度也随之加快，而因铜、铝的导热数约为400W/mk及200W/mk，在发热量不断升高的电子元件上，已渐渐的不敷使用，且铜与铝的密度相当高(约为8.5g/cc及2.7g/cc)，所以当电子元件与铜、铝所制成的散热装置组合后，散热装置的重量往往会破坏电子元件的结构，进而造成电子元件的寿命减短或损坏。

然而，由于铜、铝为基础材质所制成的散热装置有上述的问题，所以新的散热材料的研发，便成为非常重要的一环，而目前，碳为自然界中一种丰富含量的物质，且碳经由石墨化处理后，可成为良好的电导体及热导体，而天然石墨(natural qraphite)为高碳鳞片状(请参阅图1、图2所示)，经加工滚扎成薄卷材后会具有二维(ln—plane)优良的热传导率(约240W/M—K～600W/M—K)，但在三维(Thru—thickness)该传导率非常低(约6W/M)，所以目前仅以薄卷材的应用为主，就热传递上并无块状应用，所以，如何使石墨可保留平面向具有良好的热传导率，并让垂直向热传导率提升，使石墨可形成块状并运用于散热装置中，必可大幅提升散热效果。

由此，要如何使石墨可保留平面向具有良好的热传导率，并让垂直向热传导率提升，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

发明人有鉴于上述的问题与缺陷，乃搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法的发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，该方法利用制程中所使用的球状石墨，并将球状石墨以高压、冷压、热压或震动形成块状，并将其浸渍于液界相沥青中来填补空隙，且再经一次石墨化，以提高石墨的密度及强度，并可使其具有极佳的三维热传导率。

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段如下：

一种以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其中该制造方法依照下列步骤进行：

(A)将天然石墨粉碎成粒度为微米的粒子；

(B)将粒度为微米的粒子混合黏着剂；

(C)将混合黏着剂的粒子进行再次粉碎；

(D)利用冷压或热压来形成块状；

(E)将块状石墨浸渍于液界相沥青中；

(F)利用加热使其石墨化。

本发明的次要目的在于，提供一种以石墨为基底的散热座，

该石墨基底散热座可迅速的吸收电子元件所发出的热源，以避免过高的工作温度使电子元件产生电子游离与热应力等现象造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件本身的寿命，且石墨基底散热座的重量非常轻，而可避免因过大的重量抵压至电子元件上，而破坏电子元件的结构，进而造成电子元件的寿命减短或损坏。

为达成上述目的及功效，本发明一种以石墨为基底的散热座，其特征是，该散热座具有一经浸渍在液界相沥青及再一次石墨化的石墨，且该石墨的一侧设置有可抵持于电子元件表面的抵持面，且远离抵持面的另侧表面设有金属面。

其中，该金属面表面进一步连接有鳍片组。该金属面为铜、镍或其合金。该石墨表面的金属面采用电镀或真空蒸镀方式镀于石墨表面。

通过上述的技术实施，本发明的以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法可改善现有技术的关键在于；

(一)本发明利用制程中所使用的球状石墨，并将球状石墨以冷压热压震动形成块状，并将其浸渍于液界相沥青中来填补空隙，且再经一次石墨化，以提高石墨的密度及强度，并可使其具有极佳的三维热传导率。

(二)本发明利用经浸渍在液界相沥青及再一次石墨化的石墨，作为散热座的基底，并于表面镀上金属面，使其成为一石墨基底散热座，而此石墨基底散热座为可抵持于电子元件，使电子元件所发出的热源可迅速的传导至石墨基底散热座，以避免过高的工作温度使电子元件产生电子游离与热应力等现象造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件本身的寿命，且石墨基底散热座的重量非常轻，而可避免因过大的重量抵压至电子元件上，而破坏电子元件的结构，进而造成电子元件的寿命减短或损坏。

以下将兹结合附图与本发明的较佳实施例详加说明其特征与功能。

附图说明

图1为天然石墨的显微组织图(一)。

图2为天然石墨的显微组织图(二)。

图3为本发明的石墨制造方法流程图。

图4为球状石墨的示意图。

图5为本发明的石墨显微组织图(一)。

图6为本发明的石墨显微组织图(二)。

图7为本发明石墨基底散热座的侧视图。

图中符号说明

1、石墨

11、抵持面

2、金属面

3、鳍片组

4、电子元件

具体实施方式

请参阅图3所示，为本发明的石墨制造方法流程图，由图中可清楚得知，当利用本发明制造块状石墨时，依下列步骤进行：

步骤100(A)，粉碎：将天然石墨粉碎成粒度为微米的粒子。

步骤110(B)，混捏：将粒度为微米的粒子混合黏着剂，且黏着剂为沥青。

步骤120(C)，融合造粒：将混合黏着剂的粒子进行再次粉碎，让石墨粉体平均打散，以得到球状石墨(如图4所示)。

步骤130(D)，压力成型：将球状石墨利用高压、冷压热压震动形成块状。

步骤140(E)，培烧：将块状石墨浸渍于液界相沥青中来填补空隙，以提高密度及强度。

步骤150(F)，石墨化：利用分段加热使其石墨化，而其时间为一个月，且加热温度为3200℃，进而可得到具三维高热传导效能的石墨。

而利用此方法所得到的块状石墨，其密度相当的高(请参阅图5、图6所示)，且此即可使其三维的热传导率约可达到910W/M—K，而可让石墨的整体导热速率增加，且其密度为1.2g/cc～2.2g/cc。

请参阅图7所示，为本发明石墨基底散热座的侧视图，由图中可清楚看出，利用上述的石墨制造方法所制造出来的石墨1，因其本身是良好的导体，而可轻易的于石墨1表面镀上金属面2，使其成为一石墨基底散热座，并可于金属面2表面以焊接方式连接鳍片组3来增加散热面积，而当上述的石墨基底散热座于使用时，将石墨1一侧所设置的抵持面11抵持于电子元件4上，使电子元件4所发出的热源，可因石墨1的高热传导速率而迅速的传至石墨1，再藉由金属面2所连接的鳍片组3，快速的将热源散去，以确保电子元件4可在容许的温度范围下工作，以避免过高的温度使电子元件4产生电子游离与热应力等现象造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件4本身的寿命，且因石墨1的密度非常的低，进而使整体的重量下降，以避免因过大的重量抵压至电子元件4上，而破坏电子元件4的结构，进而造成电子元件4的寿命减短或损坏。

再者，该石墨1表面的金属面2为可以电镀或真空蒸镀等方式镀于石墨1表面，且金属面2可为铜、镍或其合金。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

综上所述，本发明一种以石墨为基底的散热座及其石墨的制造方法于使用时具有显著的功效增进，诚符合新颖性、发明性及进步性的专利要件，依法提出申请。

Claims (10)

1、一种以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该制造方法依照下列步骤进行：

(A)将天然石墨粉碎成粒度为微米的粒子；

(B)将粒度为微米的粒子混合黏着剂；

(C)将混合黏着剂的粒子进行再次粉碎；

(D)利用冷压或热压来形成块状；

(E)将块状石墨浸渍于液界相沥青中；

(F)利用加热使其石墨化。

2、如权利要求1所述的以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该黏着剂为沥青。

3、如权利要求2所述的以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该沥青为介相沥青。

4、如权利要求1所述的以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该步骤F的时间为一个月，且加热为分段加热，而温度为3200℃。

5、如权利要求1所述的以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该石墨的三维热传导率为910W/M—K。

6、如权利要求1所述的以石墨为基底的散热座的石墨制造方法，其特征是，该石墨的密度为1.2g/cc～2.2g/cc。

7、一种以石墨为基底的散热座，其特征是，该散热座具有一经浸渍在液界相沥青及再一次石墨化的石墨，且该石墨的一侧设置有可抵持于电子元件表面的抵持面，且远离抵持面的另侧表面设有金属面。

8、如权利要求7所述的以石墨为基底的散热座，其特征是，该金属面表面进一步连接有鳍片组。

9、如权利要求7所述的以石墨为基底的散热座，其特征是，该金属面为铜、镍或其合金。

10、如权利要求7所述的以石墨为基底的散热座，其特征是，该石墨表面的金属面采用电镀或真空蒸镀方式镀于石墨表面。

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