CN104764767B - 石墨导热片的制备系统及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种石墨导热片的制备系统及其检测装置。检测装置包括加热单元及温度检测单元。加热单元用以对石墨导热片执行侧边加热程序或均匀加热程序。温度检测单元用以检测石墨导热片的温度变化以产生检测信号。加热单元与温度检测单元受控于控制单元。当执行侧边加热程序时，依据石墨导热片沿第二方向的温度变化，控制单元计算石墨导热片的表面热扩散系数。当执行均匀加热程序时，石墨导热片被加热至第一预设温度后停止加热，依据石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化，控制单元检测出石墨导热片的瑕疵位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备系统及其检测装置，且特别是涉及一种石墨导热片的制备系统及其检测装置。
背景技术
随着科技的发展，电子装置（如：笔记型电脑及移动装置）的性能不断地被提升，现今电子装置大都朝向轻、薄的设计概念以方便消费者携带，并且大多具有工作效能高及长效运作的特点，以供消费者有效率且长时间使用。随着电子装置性能的提升与轻薄化，这也意味着电子装置内部的电子元件于运作时需要更好的导热媒介，才能适时地散除电子装置内部的电子元件于运作时所产生的热能，以确保电子装置能正常运作。故，电子元件的散热需求随着科技发展与日俱增，而石墨导热片因具有极佳的导热特性、材料柔软平滑且绝缘抗腐蚀，已广泛应用于笔记型电脑及移动装置等电子装置上。此外，石墨导热片除了应用于所述电子装置外，石墨导热片还广泛应用于电脑芯片、LED灯照明以及燃料电池，以有效帮助导热。
然而，传统上对于石墨导热片的性能检测（热传导及导热性能的检测），首先需对石墨导热片进行裁切，接着对被裁切下来的小面积石墨导热片进行性能检测，从而得知被裁切下来的石墨导热片的热扩散系数（Thermal Diffusivity），并以此热扩散系数定义为整片石墨导热片的热扩散系数。热扩散系数用以代表热能在物质中扩散的快慢，当物质热扩散系数越高，其导热的速度越快。然而，值得注意的是，于石墨导热片的制备过程中，由于生成环境、制备环境的影响或人为操作的疏忽，石墨导热片内可能包含有一些杂质或存在表面破损的现象（即石墨导热片瑕疵位置所在），抑或石墨导热片存在厚度分布不均的现象。如此，利用传统的石墨导热片的性能检测方式，将无法得知整片石墨导热片是否存在瑕疵点或厚度不均的现象，并且若存在瑕疵点，也无法得知瑕疵点的位置。
发明内容
本发明提供一种石墨导热片的制备系统及其检测装置，所述石墨导热片的检测装置可计算出石墨导热片的表面热扩散系数及检测出瑕疵位置，使得石墨导热片的制备系统能依据此检测结果，以对石墨导热片进行等级分类，并检附有对应于该石墨导热片的性能检测报告，以供具有不同成本考虑及需求的消费者作为选择。
本发明实施例提供一种检测装置，此检测装置适用于石墨导热片的制备系统。所述石墨导热片的制备系统包括烧结单元、滚压单元与控制单元。烧结单元用以对石墨鳞片进行连续高温锻烧以产生石墨蓬松片。滚压单元用以将石墨蓬松片滚压至具有预定厚度的石墨导热片。控制单元用以控制烧结单元及滚压单元的运作状态。所述检测装置包括加热单元及温度检测单元。加热单元具有多个沿第一方向延伸的线加热区，多个线加热区用以对石墨导热片执行侧边加热程序或均匀加热程序，其中加热单元设置于石墨导热片的下方。温度检测单元用以检测石墨导热片的温度变化以产生检测信号。加热单元与温度检测单元受控于所述制备系统的控制单元。当加热单元执行侧边加热程序时，控制单元依据石墨导热片沿第二方向的温度变化，计算石墨导热片的表面热扩散系数。当加热单元执行均匀加热程序时，石墨导热片被加热至第一预设温度后停止加热，控制单元依据石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化，检测出石墨导热片的瑕疵位置。
本发明实施例另提供一种石墨导热片的制备系统，石墨导热片的制备系统包括烧结单元、滚压单元、控制单元及检测装置。烧结单元用以对石墨鳞片进行连续高温锻烧，以产生石墨蓬松片。滚压单元用以将石墨蓬松片滚压至具有预定厚度的石墨导热片。控制单元用以控制烧结单元与滚压单元。检测装置受控于所述控制单元，检测装置包括加热单元及温度检测单元。加热单元具有多个沿第一方向延伸的线加热区，多个线加热区用以对石墨导热片执行侧边加热程序或均匀加热程序，其中加热单元设置于石墨导热片的下方。温度检测单元用以检测石墨导热片的温度变化以产生检测信号。加热单元与温度检测单元受控于所述制备系统的控制单元。当加热单元执行侧边加热程序时，控制单元依据石墨导热片沿第二方向的温度变化，计算石墨导热片的表面热扩散系数。当加热单元执行均匀加热程序时，石墨导热片被加热至第一预设温度后停止加热，控制单元依据石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化，检测出石墨导热片的瑕疵位置。
本发明实施例另提供一种检测装置，适用于石墨导热片的制备系统。检测装置包括加热单元、温度检测单元及控制单元。加热单元具有多个沿第一方向延伸的线加热区，多个线加热区用以对石墨导热片执行侧边加热程序，其中加热单元设置于石墨导热片的下方。温度检测单元用以检测石墨导热片的温度变化以产生检测信号。控制单元用以控制加热单元与温度检测单元。当加热单元执行侧边加热程序时，控制单元依据石墨导热片沿第二方向的温度变化，计算石墨导热片的表面热扩散系数。
本发明实施例另提供一种检测装置，适用于石墨导热片的制备系统。检测装置包括加热单元、温度检测单元及控制单元。加热单元具有多个沿第一方向延伸的线加热区，多个线加热区用以对石墨导热片执行均匀加热程序，其中加热单元设置于石墨导热片的下方。温度检测单元用以检测石墨导热片的温度变化以产生检测信号。控制单元用以控制加热单元与温度检测单元。当加热单元执行均匀加热程序时，石墨导热片被加热至第一预设温度后停止加热，控制单元依据石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化，检测出石墨导热片的瑕疵位置。
综上所述，本发明实施例所提出的石墨导热片的制备系统及其检测装置，通过所述检测装置执行侧边加热程序，以计算石墨导热片的表面热扩散系数，以及通过所述检测装置执行均匀加热程序，以检测出石墨导热片的瑕疵位置。如此，所述石墨导热片的制备系统根据所计算出的表面热扩散系数以及所检测出的瑕疵位置，而可对不同石墨导热片进行等级分类。因此，本发明的石墨导热片的制备系统及其检测装置能对具有不同品质的石墨导热片进行等级分类并检附有相对应的性能检测报告，以让消费者能根据不同的成本考虑及实际应用需求来选择合适的石墨导热片。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
附图说明
图1为根据本发明实施例的石墨导热片的制备系统的方块示意图。
图2为根据本发明实施例的石墨导热片的制备系统的细部方块示意图。
图3为根据图2实施例所示的检测装置的架构示意图。
图4A为根据本发明实施例的导热板贴附夹具的示意图。
图4B为根据本发明实施例的陶瓷底座容置加热灯管的示意图。
图5为根据本发明实施例的石墨导热片分为多个沿第二方向排列的线状区域的示意图。
图6A为根据本发明实施例的石墨导热片于侧边加热程序的第一阶段的多个线状区域的温度变化梯度的示意图。
图6B为根据本发明实施例的石墨导热片于侧边加热程序的第二阶段的多个线状区域的温度变化梯度的示意图。
【符号说明】
100、200：石墨导热片的制备系统
110：控制单元
110a：笔记型电脑
120：烧结单元
130：滚压单元
140、140a：检测单元
141：温度检测单元
141a：热显像仪
142：加热单元
143：散热单元
143a、143b、143c：风扇
144：加热腔体
150：分类单元
160：涂布单元
170：输送单元
170a：链条式输送带
1411：可伸缩的杆体
1421a～e：加热灯管
1422a～e：导热板
1423：陶瓷底座
A、B、C：分类等级
D：石墨导热片
d1：第一方向
d2：第二方向
F：夹具
G1、G2：温度变化梯度
H1：外框
H2：内框
X1～Xn：线状区域
T1～Tn：温度
具体实施方式
在下文将参看随附图式更充分地描述各种示例性实施例，在随附图式中展示一些示例性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。
在下文中，将通过图式说明本发明的多种实施例来详细描述本发明，而图式中的相同参考数字可用以表示类似的元件。
〔石墨导热片的制备系统的实施例〕
请参照图1，图1为根据本发明实施例的石墨导热片的制备系统的方块示意图。石墨导热片的制备系统100包括控制单元110、烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170。控制装置110分别电性连接烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170。须注意的是，于一实施例中，控制装置110可利用无线通信技术分别与烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170进行无线连接，本领域的普通技术人员可视实际应用需求而加以变更，在本实施例中并不限制控制装置110与烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170的连接方式。
控制装置110用以控制烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170的运作状态。烧结单元120用以对一天然的石墨鳞片（未图示）进行连续高温锻烧以产生石墨蓬松片（未图示）。滚压单元130用以将石墨蓬松片滚压至具有预定厚度的石墨导热片D。检测装置140用以执行侧边加热程序或均匀加热程序，以计算出石墨导热片D的表面热扩散系数及检测出石墨导热片D的瑕疵位置。分类单元150用以对石墨导热片D进行等级分类。涂布单元160用以对石墨导热片D的表面涂布一胶膜，以使石墨导热片D便于黏附于一发热物体表面上，并且涂布单元160还可依据石墨导热片D的分类等级，于石墨导热片D的表面上标记有一分类标签。运送单元170用以将石墨导热片D运送至一指定位置。值得一提的是，烧结单元120可以是高温烧结炉。滚压单元130可以是热滚压机。控制单元110可以是桌上型或笔记型电脑。须注意的是，于石墨导热片D制备完成后，石墨导热片D会可以人工或机械臂固定于夹具F中，以利于运送单元170将石墨导热片D运送至指定位置。此外，须一提的是，夹具F例如为中空的框架，用以夹置石墨导热片D的边缘，以利于石墨导热片D进行加热测试。
详细地说，如图1所示，当石墨鳞片经由烧结单元120进行连续高温锻烧后形成石墨蓬松片。于石墨蓬松片形成后，运送单元170将石墨蓬松片运送至滚压单元130进行滚压，以形成石墨导热片D。接下来，运送单元170将制备好的石墨导热片D运送至检测装置140，以对石墨导热片D进行性能检测，即执行侧边加热程序或均匀加热程序。当检测装置140执行侧边加热程序时，控制单元110依据石墨导热片D沿一轴向方向（关于此轴向方向将于下述实施例做进一步地说明）的温度变化，计算石墨导热片D的表面热扩散系数。
另一方面，当检测装置140执行均匀加热程序时，石墨导热片D被加热至第一预设温度后停止加热，促使控制装置110检测出石墨导热片D的瑕疵位置。接下来，于执行侧边加热程序或均匀加热程序后，运送单元170将石墨导热片D运送至分类单元150，以对石墨导热片D进行等级分类，也即依据所计算出的表面热扩散系数或所检测出的瑕疵位置，控制装置110控制分类单元150对石墨导热片D进行等级分类。接下来，运送单元170将已分类的石墨导热片D运送至涂布单元160，以让涂布单元160对石墨导热片D进行涂布程序，即于石墨导热片D的表面涂布一胶膜。此外，针对所述涂布程序，涂布单元160还可进一步地依据石墨导热片D的分类等级，以于石墨导热片D的表面上标记有分类标签，以供消费者辨识。
如此，经由烧结单元120及滚压单元130所制备的多个石墨导热片D，通过运送单元170可依序被运送至检测装置140以执行侧边加热程序或均匀加热程序。藉此，控制单元110可依据所计算出的表面热扩散系数或所检测出的瑕疵位置，以控制分类单元150对多个石墨导热片D进行等级分类，如分类等级A、B及C。须注意的是，本实施例并不限制分类等级的数目，关于分类等级的数目可依据实际需求做更动。
值得一提的是，于另一实施例中，检测装置140可依序执行侧边加热程序及均匀加热程序，以使控制装置110计算出石墨导热片D的表面热扩散系数且检测出石墨导热片D的瑕疵位置。依据石墨导热片D的表面热扩散系数及瑕疵位置，控制装置110控制分类单元150对石墨导热片D进行等级分类。而关于后续石墨导热片的制备系统的其余运作流程如同图1实施例所述。简单地说，本实施例并不限制检测装置140仅单一执行侧边加热程序或均匀加热程序，并且也不限制分类单元150仅依据石墨导热片D的表面热扩散系数或瑕疵位置，以进行石墨导热片D的等级分类，本技术领域的普通技术人员可依实际需求作为分类依据。
为了更详细地说明本发明所述的石墨导热片的制备系统的运作流程，以下将举多个实施例中至少之一来作更进一步地说明。
在接下来的多个实施例中，将描述不同于上述图1实施例的部分，且其余省略部分与上述图1实施例的部分相同。此外，为说明便利起见，相似的参考数字或标号指示相似的元件。
更详细地说，请参照图2，图2为根据本发明实施例的石墨导热片的制备系统的细部方块示意图。如图2所示，检测装置140a进一步地示出图1中检测装置140的细部元件。检测装置140a包括温度检测单元141、加热单元142及散热单元143。控制装置110分别电性连接温度检测单元141、加热单元142及散热单元143，抑或控制装置110利用无线通信技术分别与温度检测单元141、加热单元142及散热单元143进行无线连接，以分别对温度检测单元141、加热单元142及散热单元143进行操作控制。
加热单元142具有多个线加热区，多个线加热区用以对石墨导热片执行侧边加热程序或均匀加热程序，其中加热单元142设置于石墨导热片D的下方。温度检测单元141用以检测石墨导热片D的温度变化以产生检测信号。散热单元143用以对加热腔体进行降温，以保持每一石墨导热片于检测时环境条件一致。
详细地说，当加热单元142执行侧边加热程序时，控制单元110依据石墨导热片D沿前述轴向方向（关于此轴向方向将于下述实施例做进一步地说明）的温度变化，计算石墨导热片D的表面热扩散系数，以及当加热单元142执行均匀加热程序时，石墨导热片D被加热至第一预设温度后停止加热，控制单元110依据石墨导热片D在停止加热一预定时间后的温度变化，检测出石墨导热片D的瑕疵位置。
进一步地说，请同时参照图2与图3，图3为根据图2实施例所示的检测装置的架构示意图。如图3所示，检测装置140a还包括加热腔体144，其用以容置加热单元142、温度检测单元140与散热单元143。在本实施例中，温度检测单元141可以是热显像仪141a，用以检测石墨导热片D 的表面温度变化，并且热显像仪141a具有一可上下伸缩及水平移动的杆体1411，以供使用者调整合适的焦距位置。
加热单元142可由多个加热灯管1421a～1421e及陶瓷底座1423来实现。加热灯管1421a～1421e对应于上述多个线加热区，并且加热灯管1421a～1421e用以对石墨导热片D执行侧边加热程序或均匀加热程序，其中加热灯管1421a～1421e沿第一方向d1延伸，即前述多个线加热区沿第一方向d1延伸。于执行侧边加热程序或均匀加热程序时，石墨导热片D连同夹具F放置于加热灯管1421a～1421e的上方以进行加热。请一并参照图4A，图4A为根据本发明实施例的夹具贴附导热板的示意图。如图4A所示，夹具F的下方贴附有多个条状的导热板1422a～1422e，并且导热板1422a～1422e彼此间隔一特定距离。
更具体地，夹具F包含外框H1及内框H2，其中导热板1422a～1422e位于夹具F的相同侧面且并排贴附于外框H1的两个相对框边。内框H2位于外框H1之内，可用以压置并固定石墨导热片D，其内框H2的尺寸可依照石墨导热片D的尺寸调整以达到固定石墨导热片D的效果。导热板1422a～1422e与放置于夹具F中的石墨导热片D接触，用以作为加热灯管1421a～1421e的导热平台以均匀地对石墨导热片D加热。在进行加热程序时，夹具F位于加热灯管1421a～1421e之上，使加热灯管1421a～1421e通过导热板1422a～1422e对石墨导热片D进行加热程序。加热灯管1421a～1421e与导热板1422a～1422e的设置位置与个数可以依照检测需求调整。举例来说，加热灯管1421a～1421e与导热板1422a～1422e的位置为一对一相对应地设置，用以均匀的加热导热板1422a～1422e，但本实施例不限制于此。
陶瓷底座1423具有多个沟槽，用以分别容置加热灯管1421a～1421e，请一并参照图4B，图4B为根据本发明实施例的陶瓷底座容置加热灯管的示意图。于图4B实施例中，示出了陶瓷底座1423内其中之一沟槽容置加热灯管1421a～1421e的其中之一（例如为加热灯管1421a）。如图4B所示，加热灯管1421a的左方、右方及下方均被陶瓷底座1423所包覆，而仅裸露加热灯管1421a的上方，藉此以防止加热灯管1421a的加热光线由四周散出而能使热能直接传导至导热板1422a。也就是说，于本实施例中，加热灯管1421a～1421e分别放置于陶瓷底座1423中的多个沟槽内，仅加热灯管1421a～1421e的上方未被陶瓷底座所包覆，如此可防止加热灯管1421a～1421e的加热光线由四周散出，并使加热灯管1421a～1421e发出的加热光线能分别直接传导至导热板1422a～1422e。值得注意的是，于另一实施例中，陶瓷底座1423可为多个独立的陶瓷底座，即每个独立的陶瓷底座仅具有单一沟槽，用以分别包覆加热灯管1421a～1421e的左方、右方及下方，以防止加热光线由四周散出，本实施例并不限制陶瓷底座1423可施行的态样。
散热单元143可以由多个风扇143a～143c来实现，并且风扇143a～143c被设置于加热灯管1421a～1421e的附近。如图3所示，风扇143a及风扇143c分别设置于加热灯管1421a～1421e的左右两侧，并且风扇143b设置于加热灯管1421a～1421e的下方。风扇143a～c用以与外界环境进行风量对流，以使加热灯管1421a～1421e降温至一预定温度。优选地，散热单元143可由多个鼓风机所实现。具体地说，加热腔体144的上方及下方可分别设置一出风口，并且所述出风口各自外接一鼓风机以于每次执行加热程序后，通过所述鼓风机的运作以增进风量对流，进而保持加热腔体144的腔体温度于预定温度。简单地说，本实施例并不限制散热单元143可能实现的方式，本技术领域的普通技术人员可依实际需求进行变更。
另外，加热灯管1421a～1421e的附近还可设置有一温度计，以确立每次的操作温度，藉此提升检测的精确度。又如图3所示，控制单元110可以是笔记型电脑110a，其中笔记型电脑110a内安装有一韧体程序。通过执行所述韧体程序，于笔记型电脑110a的显示屏幕上显示有一人机界面（未图标）。通过所述人机界面，使用者可分别对烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170进行细部参数设定，以分别控制烧结单元120、滚压单元130、检测装置140、分类单元150、涂布单元160及输送单元170的运作状态。而如图3所示，输送装置170可以是链条式输送带170a，以承载及运送石墨导热片D至正确的指定位置，也即用以固定石墨导热片D的夹具F的两侧边被放置于链条式输送带170a的两条输送链条上，以利链条式输送带170a将石墨导热片D输送至正确的指定位置。
值得注意的是，本实施例并不限制加热单元142所包含加热灯管的数量，以及散热单元143所包含风扇的数量及其设置位置，图3实施例仅是用以帮助了解本实施例的施行方式，而非用以限制加热单元142及散热单元143的可能施行的方式，本技术领域的普通技术人员可依实际需求进行变更。
接下来要教示的，是进一步说明检测装置140a的工作原理。请同时参阅图3及图5，图5为根据本发明实施例的石墨导热片分为多个沿第二方向排列的线状区域的示意图。如图3及图5所示，笔记型电脑110a将石墨导热片分为多个沿第二方向d2（即前述轴向方向）排列的线状区域X1～Xn，其中n为大于1的正整数。
详细地说，于石墨导热片D由链条式输送带170a送至检测装置140a的过程中，石墨导热片D的第一侧边区域（如石墨导热片D的最左侧边缘）会被定位以对应于加热灯管1421a，以及石墨导热片D的第二侧边区域（如石墨导热片D的最右侧边缘）会被定位以对应于加热灯管1421e。此外，加热灯管1421a～1421e间相互间隔一预定距离。
在本实施例中，侧边加热程序可分为两个阶段。当检测装置140a执行侧边加热程序时，会依序执行第一阶段及第二阶段。于执行侧边加热程序的第一阶段时，笔记型电脑110a启动加热灯管1421a（即所述线加热区的其中之一），以对石墨导热片D的第一侧边区域进行加热，直至第一侧边区域的温度上升至第二预设温度后，笔记型电脑110a关闭加热灯管1421a以停止加热。接下来，笔记型电脑110a依据石墨导热片D的线状区域X1～Xn沿第二方向d2的温度变化，计算出石墨导热片D的第一热扩散系数，其中第一侧边区域指加热灯管1421a被启动时，石墨导热片D的下表面相对受热的区域。
另一方面，于执行侧边加热程序的第二阶段时，笔记型电脑110a启动加热灯管1421e（即所述线加热区的其中之一），以对石墨导热片D的第二侧边区域进行加热，直至第二侧边区域的温度上升至所述第二预设温度后，笔记型电脑110a关闭加热灯管1421e以停止加热。接下来，笔记型电脑110a依据石墨导热片D的线状区域X1～Xn沿第二方向的温度变化，计算出石墨导热片D的第二热扩散系数，其中第二侧边区域意指加热灯管1421e被启动时，石墨导热片D的下表面相对受热的区域。于笔记型电脑110a计算出第一及第二热扩散系数后，笔记型电脑110a取第一及第二热扩散系数的平均值，以代表为石墨导热片D的表面热扩散系数，其中第一方向d1与第二方向d2相互垂直。
优选地，于笔记型电脑110a计算出第一及第二热扩散系数后，笔记型电脑110a会先比较第一及第二热扩散系数，以判断两者数值是否相近，若两者数值相近（即两数值间的差值小于一预设数值），则表示石墨导热片D厚度均匀，笔记型电脑110a将进一步取第一及第二热扩散系数的平均值，以作为整片石墨导热片D的表面热扩散系数。反之，若两者数值相差甚大（即两数值间的差值大于所述预设数值），则表示石墨导热片D存在厚度分布不均的情况，笔记型电脑110a将进一步启动加热灯管1421b～1421d中的一个或多个加热灯管以对石墨导热片D进行加热，藉此计算出另一或多个非为第一及第二热扩散系数的热扩散系数。接下来，依据所计算出的多个热扩散系数，笔记型电脑110a可进一步地精确判断石墨导热片D的表面热扩散系数。
举例来说，当第一及第二热扩散系数间的差值大于所述预设数值时，笔记型电脑110a会启动加热灯管1421c，以对相应于加热灯管1421c的受热区域进行加热，直至对应于加热灯管1421c的受热区域的温度上升至第二预设温度后，笔记型电脑110a关闭加热灯管1421c以停止加热。接下来，笔记型电脑110a依据石墨导热片D沿第二方向d2及相反于第二方向d2的温度变化，以分别计算出石墨导热片D的第三及四热扩散系数。藉此，笔记型电脑110a可进一步地依据第一至第四热扩散系数，以判断石墨导热片D的表面热扩散系数。
简单地说，于侧边加热程序中，除了设定加热灯管1421a及1421e对石墨导热片D的第一及第二侧边区域进行加热外，使用者还可通过笔记型电脑110a所显示的人机界面，以进一步启动其他的加热灯管（即除加热灯管1421a及1421e以外的加热灯管），以对石墨导热片D进行加热，藉此计算出另一或多个非为第一及第二热扩散系数的热扩散系数，而可进一步精确地判断石墨导热片D的表面热扩散系数。也就是说，本领域的普通技术人员可依据实际检测结果与应用需求，启动特定的加热灯管来对石墨导热片D进行加热，以作为石墨导热片D的表面热扩散系数的判断依据。
接下来更进一步说明检测装置140a的工作原理。请同时参阅图3、图5、图6A及图6B，图6A为根据本发明实施例的石墨导热片于侧边加热程序的第一阶段的多个线状区域的温度变化梯度的示意图。图6B为根据本发明实施例的石墨导热片于侧边加热程序的第二阶段的多个线状区域的温度变化梯度的示意图。于图6A及图6B中，y轴代表线状区域X1～Xn的平均温度，而x轴代表线状区域X1～Xn沿第二方向d2的排列位置。在本实施例中，温度T1～Tn分别代表加热后的线状区域X1～Xn的平均温度。于执行侧边加热程序的第一阶段后（即针对第一侧边区域进行加热），由于石墨导热片D本身的热传导特性，加诸于第一侧边区域的热能会逐渐沿第二方向d2进行热传导，直至一可允许的平衡温度后，笔记型电脑110a计算线状区域X1～Xn的平均温度（即温度T1～Tn）。如图6A所示，线状区域X1～Xn的平均温度沿第二方向d2的温度变化呈现逐渐下降的趋势。根据各个线状区域X1～Xn的平均温度与线状区域X1～Xn沿第二方向d2 的排列位置，笔记型电脑110a计算出石墨导热片D沿第二方向的温度变化梯度G1，接着根据温度变化梯度G1计算第一热扩散系数。更精确地，笔记型电脑110a会获取温度变化梯度G1的线性下降区段，以作为计算第一热扩散系数的基础。
另一方面，于执行侧边加热程序的第二阶段后（即针对第二侧边区域进行加热），由于石墨导热片D本身的热传导特性，加诸于第二侧边区域的热能会逐渐沿相反于第二方向d2进行热传导，直至一可允许的平衡温度后，笔记型电脑110a分别计算线状区域X1～Xn的平均温度。如图6B所示，线状区域X1～Xn的平均温度沿第二方向d2的温度变化呈现逐渐上升的趋势。根据各个线状区域X1～Xn的平均温度与线状区域X1～Xn沿第二方向d2的排列位置，笔记型电脑110a计算出石墨导热片D沿第二方向的温度变化梯度G2，接着根据温度变化梯度G2计算第二热扩散系数。更精确地，笔记型电脑110a会获取温度变化梯度G2的线性上升区段，以作为计算第二热扩散系数的基础。
更进一步地说，请参见式（1）及式（2），式（1）为傅立叶导热方程式，可用以计算石墨导热片D的热传导系数（Thermal Conductivity,k）。式（2）为热传导方程式，用以计算石墨导热片D的热扩散系数（Thermal Diffusivity,α（cm2/s））。
式（1）
其中，Q为加热量（W），k为热传导系数（W/m·k），A为加热面积（m2），dT/dx为温度梯度（k/m）。
式（2）
其中，α为热扩散系数，ρ为密度，Cp为比热容。
于执行侧边加热程序的第一阶段后，笔记型电脑110a获取温度变化梯度G1的线性下降区段，并据以计算此阶段相对应的石墨导热片D的温度梯度值。接下来，笔记型电脑110a将第一阶段所计算出的温度梯度值以及实验参数加热量Q值与加热面积A值带入式（1）中进行计算，藉此笔记型电脑110a得以计算出与第一阶段对应的热传导系数k。之后，笔记型电脑110a将所计算出的热传导系数k值以及已知的密度ρ值与比热容Cp值带入式（2）中进行计算，以计算出石墨导热片D的第一热扩散系数。须一提的是，关于密度ρ值与比热容Cp值的取得，本领域的普通技术人员通过元素分析可检测出石墨导热片D的各元素孔隙度，藉此可得知石墨导热片D的密度ρ值与比热容Cp值。对于本领域的普通技术人员，如何使用元素分析以得知石墨导热片D的密度ρ值与比热容Cp值乃是该领域的已知技艺，故于本实施例中并不详加描述。
另一方面，于执行侧边加热程序的第二阶段后，笔记型电脑110a获取温度变化梯度G2的线性上升区段，并据以计算第二阶段相对应的石墨导热片D的温度梯度值。接下来，笔记型电脑110a将第二阶段所计算出的温度梯度值以及所述加热量Q值与加热面积A值带入式（1）中进行计算，藉此笔记型电脑110a得以计算出与第二阶段对应的热传导系数k。之后，笔记型电脑110a将所计算出的热传导系数k值以及经由元素分析得知的密度ρ值与比热容Cp值带入式（2）中进行计算，以计算出石墨导热片D的第二热扩散系数。
须一提的是，依据本发明前述实施例的叙述内容，本领域的普通技术人员依据其该领域的专业知识应可知悉如何计算石墨导热片D的热传导系数，故对于实际的计算细节，于本实施例中并不加以赘述。
简单地说，经由执行所述侧边加热程序，笔记型电脑110a可计算出石墨导热片D于第一及第二阶段的温度梯度值，并将之分别带入式（1），以计算出石墨导热片D于第一及第二阶段的热传导系数k。接着，笔记型电脑110a将第一及第二阶段所计算出的两个热传导系数k带入式（2），以计算出石墨导热片D的第一及第二热扩散系数。
此外，请再次同时参阅图3及图5，在本实施例中，当执行均匀加热程序时，笔记型电脑110a控制多个线加热区同步对石墨导热片进行加热，也即笔记型电脑110a同时启动加热灯管1421a～1421e以对石墨导热片D进行加热，直至石墨导热片D的整体温度到达第一预设温度后，关闭加热灯管1421a～1421e以停止对石墨导热片D进行加热。接下来，静置石墨导热片D一预设时间（即前述实施例所述的预设时间）后，笔记型电脑110a经由热显像仪141a所提供的检测信号，可检测出石墨导热片D的表面温度较高或较低的区域部位，藉此笔记型电脑110a判断所检测到的区域部位为石墨导热片D的瑕疵位置（即杂质分布或破损的位置）。举例来说，石墨导热片D可以区分为多个区域，在对石墨导热片D整体加热一定时间后，石墨导热片D整体均温或大部分区域到达一预定温度范围，例如95～100摄氏度（℃），其中若有局部区域超过此一温度范围，例如150度或70度（℃），则这些异常温度的区域会被视为瑕疵区域。
另外，在停止加热一段时间后，观察石墨导热片D各区域的温度变化，变化异常的地方也会被视为瑕疵区域。举例来说，若停止加热一段时间后，石墨导热片D整体均温或大部分区域到达一预定温度范围，例如50～55摄氏度（℃），其中若有局部区域超过此一温度范围，例如30度（℃），则该区域被视为瑕疵区域。也就是说，本实施例利用温度变化异常的区域来决定瑕疵的区域。
进一步地说，若烧结单元120及滚压单元130所制备的石墨导热片D存在有杂质或破损的现象，当笔记型电脑110a启动加热灯管1421a～1421e以对石墨导热片D进行加热，直至石墨导热片D的整体温度到达第一预设温度后，接着静置石墨导热片D所述预设时间。之后，笔记型电脑110a依据所接收到的检测信号，通过上述人机界面以显示对应于加热后石墨导热片D的热图像（未图标），其中所述热图像可以黑白或彩色的图像作为显示，本实施例并不限制热图像的可能的显示方式。因此，若石墨导热片D存在有杂质或破损的现象，则于屏幕上显示的热图像中，对应于瑕疵所在的图像显示颜色可能相对较深或较浅。如此，笔记型电脑110a可于人机界面显示的屏幕上标示出石墨导热片D的瑕疵位置。
如此，于执行侧边加热程序或均匀加热程序后，链条式输送带170a将石墨导热片D运送至分类单元150，以对石墨导热片D进行等级分类，也即依据所计算出的表面热扩散系数或所检测出的瑕疵位置，笔记型电脑110a控制分类单元150对石墨导热片D进行等级分类。接下来，链条式输送带170a将已分类的石墨导热片D运送至涂布单元160，以让涂布单元160对石墨导热片D进行涂布程序，即于石墨导热片D的表面涂布一胶膜。此外，涂布单元160还可进一步地依据石墨导热片D的分类等级，以于石墨导热片D的表面上标记有分类标签，以供消费者辨识。另外，优选地，已分类的石墨导热片D可检附有执行侧边加热程序或均匀加热程序后的性能检测报告，以让消费者能更有依据地选择合适的产品。
值得一提的是，于另一实施例中，检测装置140a可依序执行侧边加热程序及均匀加热程序，以让笔记型电脑110a计算出石墨导热片D的表面热扩散系数且检测出石墨导热片D的瑕疵位置。依据石墨导热片D的表面热扩散系数及瑕疵位置，笔记型电脑110a控制分类单元150对石墨导热片D进行等级分类。而关于后续石墨导热片的制备系统的其余运作流程如同前述实施例所述。简单地说，本实施例并不限制检测装置140a仅单一执行侧边加热程序或均匀加热程序，并且也不限制分类单元150仅依据石墨导热片D的表面热扩散系数或瑕疵位置，以进行石墨导热片D的等级分类，本技术领域的普通技术人员可依实际需求分类依据。
另须一提的是，于又一实施例中，图2中的检测装置140a可独立于石墨导热片的制备系统200，并且检测装置140a还可包括一控制单元，所述控制单元用以控制温度检测单元141、加热单元142与散热单元143。当加热单元142执行前述侧边加热程序时，控制单元依据石墨导热片D沿所述第二方向的温度变化，计算石墨导热片D的表面热扩散系数。另一方面，当加热单元142执行前述均匀加热程序时，石墨导热片D被加热至第一预设温度后停止加热，所述控制单元依据石墨导热片D在停止加热一时间（即前述预定时间）后的温度变化，检测出石墨导热片D的瑕疵位置。而关于余细节的部分大致上与前述实施例相同，本技术领域的普通技术人员应可据本发明前述的实施例所载的内容推导出独立于石墨导热片的制备系统200的检测装置140a可能施行的方式，本实施例将不再赘述。
此外，尚须一提的是，所述独立于石墨导热片的制备系统200的检测装置140a除了可针对石墨导热片进行性能检测外（即执行前述侧边加热程序及/或均匀加热程序），还可针对非为石墨导热片的一般导热片进行性能检测，其中所述导热片例如为石墨/铝复合材料、石墨/铜复合材料或是以石墨导热片作为基材并与散热鳍片接合形成的复合材料等复合材料导热片。如此，经由所述的性能检测程序，以可计算出不同导热片的热扩散系数及/或检测出瑕疵位置。
〔实施例的可能效果〕
综上所述，本发明实施例所提出的石墨导热片的制备系统及其检测装置，通过所述检测装置执行侧边加热程序，以计算整片石墨导热片的表面热扩散系数，并且通过所述检测装置执行均匀加热程序，以检测出石墨导热片的瑕疵位置。如此，所述石墨导热片的制备系统根据所计算出的表面热扩散系数以及所检测出的瑕疵位置，而可对不同石墨导热片进行等级分类并检附有相对应的性能检测报告，以供消费者作为选择的依据。此外，相较于传统的性能检测方式，本发明所提出的石墨导热片的制备系统及其检测装置也不需对欲检测的石墨导热片进行破坏性检测。
然而上述所披露的图式及说明，仅为本发明的实施例而已，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，当可依据上述的说明做各种的更动与润饰，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (13)
1.一种石墨导热片的检测装置，适用于所述石墨导热片的一制备系统，所述制备系统包括一烧结单元、一滚压单元与一控制单元，所述烧结单元用以对一石墨鳞片进行连续高温锻烧以产生一石墨蓬松片，所述滚压单元用以将所述石墨蓬松片滚压成具有预定厚度的所述石墨导热片，所述控制单元用以控制所述烧结单元及所述滚压单元的运作状态，其特征在于，所述检测装置包括：
一加热单元，具有多个沿一第一方向延伸的线加热区，所述线加热区用以对所述石墨导热片执行一侧边加热程序或一均匀加热程序，其中所述加热单元设置于所述石墨导热片的下方；以及
一温度检测单元，用以检测所述石墨导热片的温度变化，以产生一检测信号；
其中，所述加热单元与所述温度检测单元受控于所述控制单元，其中当所述加热单元执行所述侧边加热程序时，所述控制单元依据所述石墨导热片沿一第二方向的温度变化以计算出所述石墨导热片的一表面热扩散系数，以及当所述加热单元执行所述均匀加热程序时，所述石墨导热片被加热至一第一预设温度后停止加热，所述控制单元依据所述石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化以检测出所述石墨导热片的瑕疵位置。
2.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，在所述侧边加热程序中，所述控制单元启动所述线加热区的其中之一，以对所述石墨导热片的一第一侧边区域进行加热，直至所述第一侧边区域的温度上升至一第二预设温度，所述控制单元依据所述石墨导热片沿所述第二方向的温度变化以计算出一第一热扩散系数，以及所述控制单元启动所述线加热区的其中之一，以对所述石墨导热片的一第二侧边区域进行加热，直至所述第二侧边区域的温度上升至所述第二预设温度，所述控制单元依据所述石墨导热片沿所述第二方向的温度变化以计算出一第二热扩散系数，其中所述控制单元根据所述第一热扩散系数及所述第二热扩散系数来计算所述表面热扩散系数。
3.根据权利要求2所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，所述控制单元将所述石墨导热片分为多个沿所述第二方向排列的线状区域，并且根据各个所述线状区域的平均温度以计算出所述石墨导热片沿所述第二方向的一温度变化梯度，并且根据所述温度变化梯度来计算所述第一热扩散系数与所述第二热扩散系数。
4.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，在所述均匀加热程序中，所述控制单元控制所述线加热区并同步对所述石墨导热片进行加热，直至所述石墨导热片的整体温度到达所述第一预设温度，并且在所述石墨导热片的整体温度到达所述第一预设温度后，停止对所述石墨导热片加热，所述控制单元依据所述石墨导热片在停止加热所述预定时间后的温度变化以检测出所述石墨导热片的瑕疵位置。
5.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：
一加热腔体，用以容置所述加热单元与所述温度检测单元；
一散热单元，设置于所述加热腔体内，用以对所述加热腔体进行降温，以保持所述石墨导热片在检测时的环境条件一致。
6.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，所述加热单元包括：
多个加热灯管，所述加热灯管分别对应于所述线加热区；以及
多个陶瓷底座，分别具有一沟槽，所述沟槽用以设置所述加热灯管。
7.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，所述石墨导热片固定于一夹具中，并且所述夹具的底部贴附有多个导热板，其中当所述石墨导热片固定于所述夹具中时，所述导热板与所述石墨导热片相接触。
8.根据权利要求1所述的石墨导热片的检测装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
9.一种石墨导热片的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：
一烧结单元，用以对一石墨鳞片进行连续高温锻烧，以产生一石墨蓬松片；
一滚压单元，用以将所述石墨蓬松片滚压成具有预定厚度的所述石墨导热片；
一控制单元，用以控制所述烧结单元与所述滚压单元；以及
一检测装置，受控于所述控制单元，所述检测装置包括：
一加热单元，具有多个沿一第一方向延伸的线加热区，所述线加热区用以对所述石墨导热片执行一侧边加热程序或一均匀加热程序，其中所述加热单元设置于所述石墨导热片的下方；以及
一温度检测单元，用以检测所述石墨导热片的温度变化，以产生一检测信号；
其中，当所述加热单元执行所述侧边加热程序时，所述控制单元依据所述石墨导热片沿一第二方向的温度变化以计算出所述石墨导热片的一表面热扩散系数，以及当所述加热单元执行所述均匀加热程序时，所述石墨导热片被加热至一第一预设温度后停止加热，所述控制单元依据所述石墨导热片在停止加热一预定时间后的温度变化以检测出所述石墨导热片的瑕疵位置。
10.根据权利要求9所述的石墨导热片的制备系统，其特征在于，所述石墨导热片的制备系统还包括：
一运送单元，用以将所述石墨导热片运送至一指定位置；
一分类单元，用以对所述石墨导热片进行等级分类；以及
一涂布单元，用以对所述石墨导热片的表面涂布一胶膜，以使所述石墨导热片黏附于一发热物体的表面上；
其中，所述涂布单元依据所述石墨导热片的分类等级，在所述石墨导热片的表面上标记有一分类标签。
11.根据权利要求9所述的石墨导热片的制备系统，其特征在于，在所述侧边加热程序中，所述控制单元启动所述线加热区的其中之一，以对所述石墨导热片的一第一侧边区域进行加热，直至所述第一侧边区域的温度上升至一第二预设温度，所述控制单元依据所述石墨导热片沿一第二方向的温度变化以计算出一第一热扩散系数，以及所述控制单元启动所述线加热区的其中之一，以对所述石墨导热片的一第二侧边区域进行加热，直至所述第二侧边区域的温度上升至所述第二预设温度，所述控制单元依据所述石墨导热片沿所述第二方向的温度变化以计算出一第二热扩散系数，其中所述控制单元根据所述第一热扩散系数及所述第二热扩散系数来计算所述表面热扩散系数。
12.根据权利要求11所述的石墨导热片的制备系统，其特征在于，所述控制单元将所述石墨导热片分为多个沿所述第二方向排列的线状区域，并且根据各个所述线状区域的平均温度来计算所述石墨导热片沿所述第二方向的一温度变化梯度，并且根据所述温度变化梯度来计算所述第一热扩散系数与所述第二热扩散系数。
13.根据权利要求9所述的石墨导热片的制备系统，其特征在于，在所述均匀加热程序中，所述控制单元控制所述线加热区并同步对所述石墨导热片进行加热，直至所述石墨导热片的整体温度到达所述第一预设温度，并且当所述石墨导热片的整体温度到达所述第一预设温度后，停止对所述石墨导热片加热，所述控制单元依据所述石墨导热片在停止加热所述预定时间后的温度变化以检测出所述石墨导热片的瑕疵位置。
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