CN102050638A - 孔洞化陶瓷 - Google Patents

Abstract

一种孔洞化陶瓷，是将粉粒状的碳化硅以适当比例添加并混合树脂，再加入溶剂并搅拌混合均匀，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅表面使其形成胶状物；再将此胶状物以挤压成型，并以碳化硅的熔点温度对固化物进行烧结，由于碳化硅的烧结温度远高于树脂，以使树脂会完全燃烧，让碳化硅之间形成孔洞进而制成孔洞化陶瓷。借此，可利用调整树脂的添加比例及改变孔洞大小与单位面积所具有的孔洞数量，进而调制出孔洞化陶瓷导热与散热的最佳条件。

Description

孔洞化陶瓷

技术领域

本发明涉及一种孔洞化陶瓷，尤其涉及一种可提高空气接触的表面积，以提高散热器的散热效果的孔洞化陶瓷。

背景技术

为应对电子元件的体积微小化，以及单位面积上的密集度增加，所产生总发热量增高，必须提高其散热效果，以避免电子元件产生电子游离与热应力等现象而造成整体的稳定性降低，缩短电子元件寿命。先前以纯铜或铝合金当热扩散的基础材料的散热方式，已不再使用。因此，较先进的技术是以碳化硅(SiC，silicon carbide)粉体烧结成多孔碳化硅陶瓷体，以孔洞增加空气接触的表面积来加速散热，然而此种多孔碳化硅陶瓷体在制备时，具有下列缺失：

(一)碳化硅粉末在烧结时利用自身扩散系数低而产生孔洞，但其孔洞分布并不均匀且无法精准的控制孔洞生成面积，散热效果受限。

(二)碳化硅在烧结前必须加水及添加些许粘结剂使碳化硅粘结，之后搅拌成泥状，待水分蒸发后再加压生成胚体，以方便后续烧结。然而，由于碳化硅的硬度非常高，因此加压时所使用的模具会直接接触碳化硅，造成模具的磨耗非常大，且需较大的压力才能生成胚体。

发明内容

本发明的主要目的在于，利用树脂添加于碳化硅粉粒，以使碳化硅烧结后，利用树脂完全燃烧形成孔洞，以可调整树脂的添加比例即改变碳化硅烧结后孔洞大小与单位面积所具有的孔洞数量，进而调制出孔洞化陶瓷导热与散热的最佳条件。

本发明的次要目的在于，利用介质材料作为碳化硅间的结合物质，以节省能源以及降低制作成本。

本发明的再一目的在于，利用树脂包覆于粉粒状的碳化硅表面，使模具于挤压成型时，接触硬度较低的树脂，以降低成型时所需的压力，并减少模具的耗损。

本发明的又一目的在于，利用树脂包覆于粉粒状的碳化硅表面，并于模具挤压成型前，先进行造粒并筛选出一定范围粒径，再将此颗粒放入模具内挤压成型，以使碳化硅烧结后，树脂完全燃烧所形成的孔洞非常平均。

为达上述目的，本发明于制备孔洞化陶瓷时，是依照下列步骤进行：

1、混合：将粉粒状的碳化硅与介质材料以适当比例混合并添加树脂，再加入溶剂并搅拌混合均匀，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅粉粒表面。

2、挥发：持续搅拌直到溶剂完全挥发。

3、造粒：将溶剂挥发后的混合物进行造粒，并将所得的颗粒筛选出一定范围粒径。

4、成型：将筛选出的颗粒放入模具内挤压成型。

5、固化：将挤压成型后的碳化硅加热，让碳化硅所包覆的树脂固化，使碳化硅形成固化物。

6、烧结：以介质材料的熔点温度对固化物加热，使介质材料熔融以链结碳化硅，并将树脂完全燃烧形成孔洞，进而制成孔洞化陶瓷。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

本发明的孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC，silicon carbide)做为基材，而于制备孔洞化陶瓷时，先将粉粒状的碳化硅添加适当比例树脂，且树脂可为热固性树脂，再加入溶剂并与碳化硅搅拌混合均匀，而溶剂可为丙酮。此时溶剂会将树脂溶解成液态，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅表面，并持续搅拌直到溶剂完全挥发使其形成胶状物。再将此胶状物进行造粒，并将所得的颗粒筛选出一定范围粒径。再将此颗粒放入模具内挤压成型，以制得成品所需的形状。续以低温加热(约为摄氏180度)将树脂固化，使其固化以形成固化物。再以碳化硅的熔点温度(约为摄氏2000度至2600度)对固化物加热，使碳化硅烧结成陶瓷。由于碳化硅的熔点远高于树脂，以使树脂在烧结过程中会完全燃烧。而树脂完全燃烧后，其原本所占有的体积即会消失形成孔洞，进而制成孔洞化陶瓷。

另外，由上述可得知，孔洞化陶瓷所具有的孔洞，为利用树脂完全燃烧后所残留的空间形成。因此，若要调整孔洞大小或是单位面积所具有的孔洞数量时，只需调整树脂的添加比例即可，以方便依需求制成多种不同孔洞的孔洞化陶瓷。

然而，由于碳化硅的熔点非常高，而制成的孔洞化陶瓷其耐热温度也相当高，因此若在使用上不需较高的耐热温度时，可添加低熔点的介质材料作为碳化硅间的结合物质，使进行烧结时，可以介质材料的熔点进行，以降低燃烧温度，进而节省能源以及降低制作成本。而该介质材料可为氧化硅基(OxideSilicone Based Meltings，熔融温度约为摄氏1000度)；而前述在制作过程中添加介质材料时，是先将粉粒状的碳化硅与介质材料以适当比例混合并添加树脂，且树脂可为热固性树脂，而粉粒状的碳化硅与介质材料和树脂添加比例约为8∶1∶1，再加入溶剂并搅拌混合均匀，而溶剂可为丙酮。此时溶剂为会将树脂溶解成液态，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅与介质材料表面，并持续搅拌直到溶剂完全挥发使其形成胶状物。再将此胶状物进行造粒，并将所得的颗粒筛选出一定范围粒径。再将此颗粒放入模具内挤压成型，续以低温加热(约为摄氏180度)将树脂固化，使其固化以形成固化物。再以介质材料的熔点温度对固化物加热，使介质材料熔融以链结碳化硅。由于介质材料的熔点远高于树脂，以使树脂完全燃烧。而树脂完全燃烧后，其原本所占有的体积即会消失形成孔洞，进而制成孔洞化陶瓷。

综上，本发明可解决现有技术的不足与缺失，其关键技术在于：

(一)本发明利用树脂包覆于粉粒状的碳化硅与氧化硅基表面，使模具于挤压成型时，模具为接触树脂而不是直接挤压碳化硅；且由于树脂的硬度远低于碳化硅，因此，成型时只需使用较低的压力即可；且模具不会因接触硬度较高的碳化硅而造成较高的耗损。

(二)本发明利用树脂完全燃烧后，于碳化硅之间形成残留空间，以使碳化硅利用氧化硅基链结后形成孔洞，所以孔洞大小与单位面积所具有的孔洞数量可利用调整树脂的添加比例即可，以调制出孔洞化陶瓷导热与散热的最佳条件。

(三)本发明利用介质材料作为碳化硅间的结合物质，而介质材料的熔融温度远低于碳化硅，因此可降低燃烧温度，进而节省能源以及降低制作成本；且可依不同使用需求使用不同的介质材料，如：使用于含有轴承时则利用熔融温度较高的介质材料、使用于散热片时则利用熔融温度较低的介质材料。

(四)本发明利用树脂包覆于粉粒状的碳化硅表面，并于模具挤压成型前，先进行造粒并筛选出一定范围粒径，再将此颗粒放入模具内挤压成型，以让碳化硅烧结后，树脂完全燃烧所形成的孔洞可非常平均，以使整体的散热效果平均。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种孔洞化陶瓷，是指能提高空气接触的表面积，以提高散热器的散热效果的孔洞化陶瓷，其特征在于，该孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC)做为基材；而孔洞化陶瓷于成型前，是先将粉粒状的碳化硅以适当比例添加树脂，再加入溶剂并搅拌混合均匀，此时溶剂为会将树脂溶解成液态，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅表面，并持续搅拌直到溶剂完全挥发使其形成胶状物；再将此胶状物以挤压成型，续以低温加热将树脂固化，使成型的胶状物形成固化物；再以碳化硅的熔点温度进行烧结，使碳化硅烧结成陶瓷，由于碳化硅的熔点远高于树脂，以使树脂在烧结过程中会完全燃烧，让其原本所占有的体积消失形成孔洞，进而制成孔洞化陶瓷。

2.如权利要求1所述的孔洞化陶瓷，其特征在于该粉粒状的碳化硅和树脂形成胶状物后，可先进行造粒，并筛选出一定范围粒径的颗粒，再将筛选出的颗粒挤压成型。

3.一种孔洞化陶瓷，是指能提高空气接触的表面积，以提高散热器的散热效果的孔洞化陶瓷，其特征在于，该孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC)做为基材，并利用介质材料来链结；而孔洞化陶瓷于成型前，先将粉粒状的碳化硅与介质材料以适当比例混合并添加树脂，再加入溶剂并搅拌混合均匀，此时溶剂为会将树脂溶解成液态，使树脂在混合过程中可包覆于粉粒状的碳化硅与介质材料表面，并持续搅拌直到溶剂完全挥发使其形成胶状物；再将此胶状物以挤压成型，续以低温加热将树脂固化，使成型的胶状物形成固化物；续以介质材料的熔点温度对固化物加热，使介质材料熔融以链结碳化硅，由于介质材料的熔点远高于树脂，以使树脂会完全燃烧，让碳化硅之间形成孔洞进而制成孔洞化陶瓷。

4.如权利要求3所述的孔洞化陶瓷，其特征在于该粉粒状的碳化硅与介质材料和树脂形成胶状物后，可先进行造粒，并筛选出一定范围粒径的颗粒，再将筛选出的颗粒挤压成型。

5.如权利要求3所述的孔洞化陶瓷，其特征在于该介质材料可为氧化硅基(Oxide Silicone Based Meltings)。