CN109104839A - 陶瓷散热器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于陶瓷散热器及其制造方法，所述陶瓷散热器包括以复合粉体材料烧结成型的陶瓷本体，其中所述复合粉体材料混合有氮化物陶瓷粉体及钛金属粉末。所述制造方法包括：将氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂等材料混合处理成混合材料；接着，将所述混合材料注入内壁镀钛的成型模具，并压制成胚体；最后，对所述胚体进行烧结，以形成所述陶瓷散热器。由于所述混合材料中添加有钛金属粉末且所述成型模具的内壁面也镀有钛金属，故在模压成型后，成型的该胚体易于脱模，不会与模具沾黏而致崩坏。

Description

陶瓷散热器及其制造方法
技术领域
本发明关于一种用于电子组件等的散热器及其制造方法，尤其是一种散热效果良好且易于制造的陶瓷散热器及其制造方法。
背景技术
散热器是用以贴覆于电子组件上，以帮助该电子组件散热，进而使该电子组件能维持在适当温度下正常运作。一般而言，散热器的表面积愈大，则其散热性愈佳。
参阅图5，现有一种散热器5是由导热性能良好的材料如铝等挤型或压铸成型，其包括底座51、设置于底座51上的若干散热鳍片52。所述底座51为方形板体，用于与电子组件5直接贴设，从而吸收电子组件散发的热量。所述散热鳍片52自所述底座51的一侧表面向上突伸形成，以将底座51吸收的热量快速向外散发。
除了前述的金属散热器外，另一种陶瓷散热器顾名思义是以陶瓷材料制作而成，但由于材料选用及现有制造技术的限制，该陶瓷散热器的散热能力有限。举例而言，现有常见的陶瓷散热器的表面布满圆形的凸点(如图6所示)，或是形成有波浪状且断面呈三角形的凸条(如图7所示)，两者的共同点是这些凸条或凸点的高度皆不高，表面积增加有限，因此无法像散热鳍片那般有效提升散热效果。
相较于此，中国台湾专利公开第201242501号揭露一种表面具有较高凸条的陶瓷散热器，重新绘制如图8所示。如图所示，该陶瓷散热器的较高凸条虽能加大散热表面积，但实务上该陶瓷散热器仍无法如理想般实际制作出来，究其主因，乃在于该陶瓷散热器在形成胚体时，其材料易与模具产生沾黏，致使脱模不易，最后导致该胚体在脱模后凸条之处发生崩坏，以致无法合乎质量的要求。
发明内容
本发明提供一种陶瓷散热器，其包括以复合粉体材料烧结成型的的陶瓷本体，其中所述复合粉体材料混合有氮化物陶瓷粉体及钛金属粉末，所述氮化物陶瓷粉体混合有吸热性较佳的第一氮化物粉末及散热性较佳的第二氮化物粉末。
较佳地，在所述复合粉体材料中，所述钛金属粉末的含量高于所述第二氮化物粉末的含量，且所述第二氮化物粉末的含量高于所述第一氮化物粉末的含量。
较佳地，所述第一氮化物粉末的成分包括氮化硅，所述第二氮化物粉末的成分包括氮化硼。
本发明更提供一种陶瓷散热器的制造方法，其包括下列步骤：(a)将氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂混合处理成混合材料；(b)将所述混合材料注入内壁镀钛的成型模具，并压制成胚体；及(c)对所述胚体进行烧结，以形成所述陶瓷散热器。
较佳地，在步骤(a)中，所述氮化物陶瓷粉体混合有吸热性较佳的第一氮化物粉末及散热性较佳的第二氮化物粉末。
较佳地，所述第一氮化物粉末的成分包括氮化硅，所述第二氮化物粉末的成分包括氮化硼。
较佳地，所述第一氮化物粉末、所述第二氮化物粉末及所述钛金属粉末均为微纳米等级。
较佳地，在步骤(a)包括如下的子步骤:(a1)将氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂混合揉成团状的混料；(a2)对团状的所述混料进行干燥；(a3)对干燥后的所述混料进行搅碎成细颗粒状的混料；及(a4)对搅碎后的所述混料进行喷雾干燥，成为细致球粒状的所述混合材料，供注入所述成型模具内。
较佳地，在步骤(b)中，所述成型模具包括公模及母模，所述公模及所述母模的内壁面均镀有钛金属。
较佳地，在步骤(b)中，所述成型模具的公模未被加热，而仅对所述成型模具的母模进行加热，且加热温度约为摄氏60～70度。
综上所述，本发明陶瓷散热器可通过所述陶瓷本体的材质及型态于使用时具有较佳的散热效果。再者，本发明因所述成型模具3的模穴内壁面具有颗粒细致、排列整齐的钛金属镀膜材料，以增加模具的表面平滑度。因此，当含有钛金属粉体的混合材料填入于模具的模穴时，可避免成型后的胚体沾附于模穴上而影响胚体的质量。此外，由于模穴的表面平滑度增加，使得脱模能力增加，进而提高生产效率。
附图说明
图1是本发明陶瓷散热器的立体结构示意图。
图2是图1的陶瓷散热器的断面示意图。
图3是本发明用以制作该陶瓷散热器的模具的断面示意图。
图4是本发明陶瓷散热器的制造方法的流程图。
图5是一种现有铝挤型的金属散热器。
图6是一种现有具有圆形凸点的陶瓷散热器。
图7是一种现有具有波浪条纹的陶瓷散热器。
图8是一种理想的具有方型条纹的陶瓷散热器。
图中标号具有如有意义：
100：陶瓷散热器；1：背板；2：凸条；3：成型模具；31：公模；311：凸齿；32：母模；33：加热棒；34：混合材料；5：散热器；51：底座；52：散热鳍片。
具体实施方式
实施例1
图1及图2显示本发明的陶瓷散热器100的一个较佳实施例。该陶瓷散热器100包括以复合粉体材料烧结成型的陶瓷本体(图未标号)。如图所示，该陶瓷本体包括背板1(backing plate)及从该背板1前面一体延伸而出的多个高度略高的方形凸条2。该复合粉体材料混合有氮化物陶瓷粉体及钛金属粉末。
在本较佳实施例中，该氮化物陶瓷粉体混合有吸热性较佳的第一氮化物粉末(例如：氮化硅)及散热性较佳的第二氮化物粉末(例如：氮化硼)。其中，该钛金属粉末的含量高于该第二氮化物粉末的含量，且该第二氮化物粉末的含量高于该第一氮化物粉末的含量。此三者的含量较佳是，钛金属粉末(45％)、氮化硼(30％)及氮化硅(20％)，且该第一氮化物粉末、该第二氮化物粉末及该钛金属粉末均为微纳米等级，以使陶瓷散热器成品的散热效果更佳。如此，陶瓷散热器成品能通过该第一氮化物而从热源快速地吸热，并通过该第二氮化物使所吸收的热尽速散逸。值得一提的是，陶瓷散热器成品中的钛金属在此间更是扮演该第一氮化物与该第二氮化物之间的热传导媒介，使得该第一氮化物吸收的热能够尽速传导至该第二氮化物，以加速热的散逸。
图3是用以模制该陶瓷散热器100的成型模具3。该成型模具3包括公模31及母模32，该公模31及该母模32的内壁面均镀有钛金属。此外，该母模32还设有多个加热棒33，以对该成形模具3内部提供加热效果。
参阅图4，该陶瓷散热器100的制造方法大致包括材料制备401～406、模压成型407及烧结409等步骤。
首先，在材料制备时，先将前述的氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂等材料混合(步骤401)，并揉制成团状混料(步骤402)。其中，该氮化物陶瓷粉体混合有前述的吸热性较佳的第一氮化物粉末(例如：氮化硅)及散热性较佳的第二氮化物粉末(例如：氮化硼)，而该无机树脂的作用在使该氮化物陶瓷粉体及钛金属粉末等粉体材料黏结成预定形状。接着，对团状的该混料进行干燥(步骤401)。干燥后，再对该混料进行搅碎，以成微细颗粒状的混料(步骤404)。随后，对搅碎后的该混料进行高压的喷雾干燥(Spray Drying)(步骤405)，以成为细致的混合材料34(步骤406)。此种细致的混合材料34在显微镜下呈球粒状，具有较佳的流动性，便于自动化注入该成型模具3内。
待混合材料预备完成后，便将该混合材料注入内壁镀钛的成型模具3(步骤407)，如图3所示，并压制成胚体(步骤408)。由于该混合材料中含有钛金属粉末且该成型模具3的内壁面也镀有钛金属，故在模压成型后，成型的该胚体易于脱模，不会与该成型模具3沾黏而致崩坏。此外，在压制的过程中，该成型模具3的公模31并未被加热，以防止该公模31的多个凸齿311与成型后的胚体产生沾黏，以便于脱模。相反地，该母模32的内壁皆是平坦的壁面，无脱模的问题，故而在压制的过程中更可对该成型模具3的母模32进行低温加热，以使该混合材料成形得更好，加热温度较佳约为摄氏60～70度。
待该胚体自该成型模具3脱模取出后，便能再对该胚体进行烧结(步骤409)，以形成该陶瓷散热器成品(步骤410)。值得注意的是，在烧结完成后，该无机树脂会蒸发掉，而不复存在于成品当中。
综上所述，本发明陶瓷散热器可通过该陶瓷本体的材质及型态于使用时具有较佳的散热效果。再者，本发明因该成型模具3的模穴内壁面具有颗粒细致、排列整齐的钛金属镀膜材料，以增加模具的表面平滑度。因此，当含有钛金属粉体的混合材料填入于模具的模穴时，可避免成型后的胚体沾附于模穴上而影响胚体的质量。此外，由于模穴的表面平滑度增加，使得脱模能力增加，进而提高生产效率。
无论如何，任何人都可以从上述例子的说明获得足够教导，并据而了解本发明内容确实不同于现有技术，且具有产业上的利用性，及足够的具进步性。

Claims (10)

1.一种陶瓷散热器，其包括以复合粉体材料烧结成型的陶瓷本体，其中所述复合粉体材料混合有氮化物陶瓷粉体及钛金属粉末，所述氮化物陶瓷粉体混合有吸热性较佳的第一氮化物粉末及散热性较佳的第二氮化物粉末。
2.根据权利要求1所述的陶瓷散热器，其中在所述复合粉体材料中，所述钛金属粉末的含量高于所述第二氮化物粉末的含量，且所述第二氮化物粉末的含量高于所述第一氮化物粉末的含量。
3.根据权利要求2所述的陶瓷散热器，其中所述第一氮化物粉末的成分包括氮化硅，所述第二氮化物粉末的成分包括氮化硼。
4.一种陶瓷散热器的制造方法，其包括下列步骤：
(a)将氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂混合处理成混合材料；
(b)将所述混合材料注入内壁镀钛的成型模具，并压制成胚体；及
(c)对所述胚体进行烧结，以形成所述陶瓷散热器。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中在步骤(a)中，所述氮化物陶瓷粉体混合有吸热性较佳的第一氮化物粉末以及散热性较佳的第二氮化物粉末。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中所述第一氮化物粉末的成分包括氮化硅，所述第二氮化物粉末的成分包括氮化硼。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其中在步骤(a)中，所述第一氮化物粉末、所述第二氮化物粉末及所述钛金属粉末均为微纳米等级。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其中在步骤(a)包括如下的子步骤:
(a1)将氮化物陶瓷粉体、钛金属粉末及无机树脂混合揉成团状的混料；
(a2)对团状的所述混料进行干燥；
(a3)对干燥后的所述混料进行搅碎成细颗粒状的混料；及
(a4)对搅碎后的所述混料进行喷雾干燥，成为细致球粒状的所述混合材料，供注入所述成型模具内。
9.根据权利要求4所述的制造方法，其中在步骤(b)中，所述成型模具包括公模及母模，所述公模及所述母模的内壁面均镀有钛金属。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中在步骤(b)中，所述公模未被加热，而仅对所述母模进行加热，且加热温度约为摄氏60～70度。
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