TW201035513A - Method for manufacturing heat dissipation interface device and product thereof - Google Patents

Description

Ο

201035513 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種散熱裝置的製作方法及其製品， 特別是指-種供發熱元件設置的散熱介面裝置的製作:法 及其製品。 【先前技術】 近年來，數位相機、行動命 仃動电話及筆記型電腦等電子產 品不斷朝高密度封裝及多功能化方向發展，隨著電子產口口 的功能性提昇與體積縮小，元件的密度也相對增加，由於 電子產品内部的各個元件於運作時皆會產生熱，因此元件 的密度增加也代表著由各個元件產生的熱增加，造成電子 產品因内部溫度不斷升高而降低其運作的效能，更嚴重的 ，電子產品會因溫度過高而產生爆炸燃燒現象，產生安全 上的顧慮。 目前’為解決因元件產生的熱而導致電子產品内部高 /皿的問題’通常是使用冑、㉟等熱傳導率高的金屬散熱器 將元件運作時產生的熱由表面依其熱度與外界環境的溫 度差將熱導出電子產品外。然而，無論是哪—種金屬散熱 器皆必須隨著元件熱產生的速率加快而加大體積，加大體 積也代表著增加重量，在目前電子產品皆朝輕、薄、短、 j的方向發展之下，使得電子產品内部可作為散熱的空間 尤顯不足。 由於，與銅、鋁相比，石墨具有更低熱阻、重量更輕 ，且熱傳導係數更高等獨特的性能優勢，另外，石墨的體 3 201035513 積更小也更輕，因此成為廣受矚目的材料之一 ’然而，石 墨本身因剛性不足而較為脆弱，在使用時容易因碰撞或加 壓而破損變形，此外，石墨無法與金屬或是合金材質直接 銲接，所以石墨本身並不易直接供元件作散熱之用。 因此，目前業界通常的作法是將一金屬膜黏貼包覆於 石墨上，用以增加石墨片的剛性及強度，並可利用金屬膜 讓元件以黏貼的方式設置於金屬膜上’進而將元件作動產 生的熱’透過金屬膜由石墨本身導離元件；然而，由於金 屬膜僅是以貼覆的方式與石墨片黏接，使得金屬膜較易剝 離，此外，也會因為金屬膜與石墨片之間還有膠的存在， 而會有熱傳遞不連續的現象，進而降低熱傳導的效率。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種導熱性佳且便於 供產生熱的元件設置的散熱介面裝置的製作方法。 此外’本發明的另一目的’即在摇 丨在徒供一種導熱性佳且 便於供產生熱的元件設置的散熱介面裝置。 包含下列二 於是’本發明散熱介面裴置的製作方法 個步驟。 積層結構之 首先，清洗一呈沿x-y平面延伸之板狀且由 石墨構成的本體。 使該本體上形成 接著’將清洗後的本體進行電錢， 金屬層，製得該散熱介面裝置。 本體，及 另外，本發明一種散熱介面裝 夏，包含 金属層。 201035513 6亥本體呈沿X-y平面延伸的板狀，且由積層結構之石墨 構成。 该金屬層是以電鍍方式形成於該本體上。 本發月之功效在於：開發一種新的散熱介面裝置的製 作方法，利用電鑛的方式於該積層結構之石墨構成的本體 上形成該金屬層，使得該金屬層可緊密地附著於該本體上 ，而不會有剝離的狀況產生，並使得熱傳導時因介面連續 而可提昇熱傳導的效率。 〇 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中’將 清楚的呈現。 - 參閱圖1、圖2，本發明一種散熱介面裝置的製作方法 的較佳實施例，是製作出如圖2所示的散熱介面裝置2。 本發明的製作方法在先了解製作出的產品結構後，备 可更加清楚的明白。 田 ❾ t參閱圖2,該散熱介面裝置2包含一本體21 一 金屬層22。 ，及一 料體是呈沿x_y平面延伸的板狀，且由積層 實質平打於x-y平面延伸的石墨構成。與銅、銘相比， 散熱材料具有低熱阻'重量輕且熱傳導係數 ^墨 能優勢，且由於石墨材料具備了等向性的特性等=的性 表面方向（p X-y平面方向）具有良好的熱傳導性。 該金屬層22是以電鍍方式形成於該本體21 ^ 5 201035513 該金屬層22的設置’可在實際應用時利用銲接或膠固的方 式將該產生熱的元件100固設於該散熱介面裝置2的金屬 層22上。由於電鍵的原理是利用原子與原子間的緊密堆積 ’使金屬附著於物體表面上，因此，利用電鍍的方式於該 本體21上形成該金屬層22’可使該金屬層22緊密地结合 於本體21上，而使得元件1〇〇產生的熱經過該金屬層22 而直接傳導到該積層結構之石墨構成的本體21，進而藉由 該本體21將熱沿x-y平面方向快速導出。在本實施例中， 該金屬層22是包覆形成在該本體21的一沿x_y平面延伸的 表面，及複數沿該表面的邊緣延伸的侧面。 該金屬層22的材質是選用銅、鎳、鉻、金銀、錫、 鉑等熱傳導率高的金屬材料，及/或包含上述金屬元素的合 金，以電鍍方式形成於該本體21上’由於此等材料具有高 熱傳導率的特性，將其電鍍於由該積層結構之石墨形成的 本體21 _ ’不但不會因增加該金屬層22而降低將元件⑽ 產生的熱由該石墨形成的本體21傳導出的效率，反而會有 所提升，根據測試，本製作方法所製作出的散熱介面裝置2 ’其散熱效率較諸純積層結構的石墨片有⑽〜15%的提升 〇 使用時’元件100彳以視實際需要，以導熱膠或直接 銲接地設置於該散熱介面裝置2的金屬層22上，當元件 1〇〇因運作而產生熱時’熱可藉由該金屬^ 22、再從該金 屬層22直接將熱導引由積層結構實f平行於W平面延伸 的石墨本體21將熱快速沿x_y平面方向導離該元件ι〇〇(如 201035513 圖2中箭頭方向所示）。 21上由形於/^的散熱介面m是利用電㈣技術於本體 方面使〜,2,所以可藉由該金屬層22的設置，-=!散熱介面裝£ 2獲得表面硬度及剛性上的提昇 將兮散I人β金屬層22的延展性’而利用沖壓加工的方式 =散ί”面裝置2的形狀作微小幅度的曲度變化，另- ==該金屬層22的設置或包覆，也可防止石墨粉塵 Ο 、子產品内，造成㈣；此外，更可利用鋅接的方 =1接鲜接於該金屬層22 h如此不但可使元 面穿置2 Γ置更為穩固，而且更因為元件1〇0與該散熱介 '^置直接接觸，使得散熱效果更佳。 2的散熱介面裝置2，在通過下述本發明散熱介面装 裝乍方法的較佳實施例說明後，當可更加清楚的明白 〇 參閱圖1’本發明散熱介面裝置的製作方法的較佳 例，是先進行步驟U，清洗該呈沿x_y平面延伸之板狀且 &積層，，·。構之石墨構成的本體21，以洗去該本體表面的 油污及氧化物。 在此步驟11中，可以使用酸性溶液經由脫脂、活化等 程序清洗該本體21，也可以使用常壓電漿的技術清洗該本 體21 ;在本實施例中，是先將該本體21置於内含重量百分 率/辰度10 wt%的硫酸，及一介面劑的溶液中浸洗5〇秒， 以去除該本體21表面的汙物，並以清水清洗後，再將該本 體21置於重量百分率濃度3 wt%〜5 wt%的硫酸中浸洗3〇 7 201035513 移，以加強S亥本體21去汙及去氧化的效果。 然後進行步驟12’將清洗後的本體21進行電鍍使該 本體21的表面上形成該金屬層22，即製得該散熱介置 2 ° v 由於電鑛的原理是利用原子與原子間的緊密堆積，使 金屬附著於物體表面上，因&，利用電鍍的方式可使該金 屬層22更緊密地附著於該本體21上，而不會有剝離的狀 況產生，並使得熱傳導時因介面連續而提昇熱傳導的效率 ’此外，利用電鐘的方式更可使得該金屬層22均勻地分佈 於該本體21的表面上。 在此要特別說明的是，由本發明散熱介面裝置的製作 方法製作出的散熱介面裝置，可以經由細微的製程改變， 而有所變化。 參閱圖3，例如當對整個本體31進行電鍍時，是製作 出如圖3所示的整個本體31外周面均包覆有金屬層32的 散熱介面裝置3,如此不但可以藉由金屬層32的完整包覆 而避免本體31的石墨粉塵造成的汙染，也可以更進一步地 提升该散熱介面裝置3的散熱功效，同時，更便於依實際 情況，將元件100設置於該散熱介面裝置3的任一表面， 更增添本發明散熱介面裝置3的實際應用範圍。 參閱圖4，此外，在增加散熱效率的考量下，可依序以 不同金屬材質，或是合金材質搭配組合電鍍於石墨構成的 本體41上以形成金屬層42,而進-步形成如圖4所示的二 層膜體結構態樣的散熱介面裝置4,再將元件1〇〇設置於散 201035513 熱介面裝置4上，其中，是先以電鑛的方式在本體41上形 成厚度8"m〜10"m的銅膜42卜再以電鍍的方式在該銅膜 421上形成厚度2_〜5鋒的錄膜422後而形成整個金屬 層42。此外，也可以視實際需要電鍵形成多層膜㈣構構 成的金屬I 42，然而，無論何種態樣，金屬層42的總厚度 須不小於Wm，避免金屬層42剝離，或是結構強度^ 〇 參閱圖5,在實際應用上，元件⑽可以是如圖$所示 ’利用導熱膠53設置於散熱介面裝置5上，而利用本發明 的散熱介面裝置5幫助元件1〇〇散熱。 參閱圖6,或是為了元件2〇〇與本發明的散熱介面裝置 6彼此的絕緣考量，該散熱介面裝置6更可包含一貼覆^金 屬層62上的絕緣膠膜64，在此該絕緣膠膜64是聚對苯二 甲酸乙二醇 S旨（PET，PQlyethylene Terephthalate)膠膜，並利 用導熱膠63將需要與該散熱介面裝置6作絕緣處理的元件 200設置於該散熱介面裝置6上，或利用銲接的技術直接將 兀件200設置於該散熱介面裝置6上，使得元件2〇〇藉由 直接接觸該散熱介面裝置6而得到更佳的散熱效果。 參閱圖7，此外，為了增加散熱效率，本發明的散熱介 面裝置7更可包含一金屬板73，且該本體71是藉由金屬層 72以銲接或膠固的方式概呈垂直地設置於該金屬板73上（ 圖式中疋以多數本體71呈間隔排列的態樣呈現），藉由該金 屬板73直接接觸將元件1〇〇的熱導離元件1〇〇後，再經由 該等本體71沿χ-y平面將熱導出至外界，進而更有效地維 9 201035513 持元件100穩定的作動。 、％上所述，本發明主要是 石墨構成的本體上, %鍍的方式在積層結構 入碎 體上，形成由熱傳導率高的全眉妯德』 金屬層，以製作;^ d β 门们I屬材枓構成的 具有極高埶傳導变沾 如此，不但可以讓 U導率的石墨本料得表面 汁，更可利用銲接、導熱膠黏著等不 ^上㈣ ί » m „ 令于个叫的方式，供元件設 進而獲仔更佳的散熱效果。 此外，由於電鑛的原理是 疋刃用原子與原子間 積，使金屬附著於物體表面上 ' 士 AA人® e U此利用電鍍的方式形 t的金屬層可更緊密且均勾地附著於本體上，而在埶傳導 時因介面連續而提昇埶 在…'傳導 寻導的效率，確實改進習知的製作 方法僅疋以貼覆的方式與石墨 A柘接，使仵金屬膜較易剝 離’且因為金屬膜與石墨片間 、击你 量月間更因晷的存在而有熱傳遞不 連續的現象產生，進而降低熱傳導的效率等缺點，故確實 能達成本發明之目的。 ' 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍’即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修錦，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 方 圖1是一流程圖’說明本發明散熱介面裝置的製造 法的一較佳實施例； 圖2是-立體示意圖，說明該較佳實施例所製得的散 熱介面裝置； 10 201035513 圖3是一立體示意圖， 另-態樣，是整個本體外 ^ 熱介面裝置的 卜周面均包覆有金屬層； =4是一立體示意圖，說明本發明之散熱介 “，是本體包覆有包括二金屬膜的金屬層； 的 圖5是-立體示意圖，說明本發明之散熱介面 另-態樣’-元件是藉由導熱膠設置於一散熱介面裝置： Ο 圖6是一立體示意圖，說明本發明之散熱介面裝置的 另嘘樣，疋散熱介面裝置更包含一貼覆於金屬層上 緣膠膜；Α 的絕 圖7是一立體示意圖，說明本發明之散熱介面裝置的 另—態樣，是散熱介面裝置更包含一金屬板，且多數本體 藉由金屬層間隔排列地設置於該金屬板上。

11 201035513 【主要元件符號說明】 100 元件 421 銅膜 200 元件 422 鎳膜 11 步驟 5 散熱介面裝置 12 步驟 53 導熱膠 2 散熱介面裝置 6 散熱介面裝置 21 本體 62 金屬層 22 金屬層 63 導熱膠 3 散熱介面裝置 64 絕緣膠膜 31 本體 7 散熱介面裝置 32 金屬層 71 本體 4 散熱介面裝置 72 金屬層 41 本體 73 金屬板 42 金屬層 12

Claims (1)

1. 201035513 • 七、申請專利範圍： 1. 一種散熱介面裝置，供一運作時產生熱的元件設置而將 熱導離該元件，包含·· 一本體’呈沿x_y平面延伸的板狀，且由積層結構 之石墨構成；及 一金屬層’以電鍍方式形成於該本體上。 2. 依據申請專利範圍第1項所述之散熱介面裝置，其中， s亥石墨的積層結構實質平行於x_y平面延伸。 Ο 3.依據申請專利範圍第2項所述之散熱介面裝置，其中， 該金屬層的厚度是不小於 4.依據申請專利範圍第3項所述之散熱介面裝置，其中， 該金屬層的構成材料是選自銅、鎳、鉻、金、銀、錫、 鉑’或此等之一組合。 5·依據申請專利範圍第4項所述之散熱介面裝置，其中， 该金屬層是包覆形成在該本體的一沿x-y平面延伸的表 面’及複數沿該表面的邊緣延伸的側面。 © 6.依據申請專利範圍第4項所述之散熱介面裝置，其中， 該本體外周面均包覆有金屬層。 7.依據申請專利範圍第5或6項所述之散熱介面裝置，其 中’該金屬層包括複數金屬膜。 8·依據申請專利範圍第7項所述之散熱介面裝置，其中， 该金屬層包括—形成於該本體上的銅膜，及—形成於該 銅膜上的鎳膜。 9.依據申請專利範圍第8項所述之散熱介面裝置其中， 13 201035513 該銅膜的厚度是 // m 〇 8//m〜10/zm，該鎳膜的厚度是2"m~5 更包含 10.依據申請專利範圍第J 一貼覆於該金屬層上的 項所述之散熱介面裝置 絕緣膠膜。 11.依據申請專利範 一金屬板，該本 屬板上。 圍第1項所述之散熱介面裝置，更包含 體藉由該金屬層概呈垂直地設置於該金 12·依據申請專利範圍第u項所述之散熱介面裝置更包含 複數本體’與複數分別形成於該等本體上的金屬層該 等本體分別藉由該等對應之金屬層概呈垂直且間隔排列 地設置於該金屬板上。 13. —種散熱介面裝置的製作方法，包含： (a) 清洗一呈沿x_y平面延伸之板狀且由積層結構 之石墨構成的本體；及 (b) 將清洗後的本體進行電鍍，使該本體上形成— 金屬層，製得該散熱介面裝置。 14·依據申請專利範圍第13項所述之散熱介面裝置的製作方 法’其中’該步驟（a)是以酸性溶液洗去該本體表面的.由 污及氧化物。 15. 依據申請專利範圍第14項所述之散熱介面裝置的製作方 法’其中，該步驟（a)使用的酸性溶液是重量百分率濃声 不低於0.5 wt%的硫酸。 16. 依據申請專利範圍第13項所述之散熱介面裝置的製作# 法，其中，該步驟（a)是以常壓電漿清洗該本體表面。 14 201035513 17.依據申請專利範圍第13、15或“ 置的製作方 斤述之散熱介面裝 户万去，其中，該步驟（b)是先以電 本體上形成鈿暄^ ^ 电㈣方式在β ’再以電鑛的方式在該銅膜上形成錄膜 後而形成整個該金屬層。 18.依據中請專利範圍第17項所述之散熱介面裝置的製作方 法，其中，該步驟（b)是先以電鑛的方式在該本體上形成 厚度8/zm〜10/zm的銅膜，再以電鍍的方式在該銅膜上 形成厚度〜5em的鎳膜後而形成整個該金屬層。

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