TW201209012A - Composition with ceramic heat dissipation performance - Google Patents

Description

201209012 60, 61，62.··.陶瓷顆粒 6〇A，61A..··陶瓷顆粒頂端 7〇—金屬 80... ·熱源 五、 ^案若魏學耕，請揭示最能顯示發日_徵的化學式 六、 發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明此種具有喊散熱效益之纟贼物，為提昇散 熱效果之新賴組成物技術者。 【先前技術】 作功發熱元件，如電腦之CPU或高照明度LED電路 板等，都需要加上良好的散熱物，才能運作正常維持產 ασ使用筹命，習見這些作功發熱元件多是在背面疊裝全 部以金屬構成之散熱物例如銅質散熱板、鋁質散熱板 等，藉由這些金屬將作功發熱元件的熱度，傳導散發。 而隨著這些作功發熱元件功能越發強大，作功發熱 度也就更高，使得習見相配用的散熱物越來越不能應付 散熱工作’亟須發展散熱效能更強之散熱物。 鑑於習見作功發熱元件加強散熱的方式，有上述種 種缺失，本人乃積極研究改進之道，經過一番難辛的發 明過程，終於有本發明產生。 201209012 【發明内容】 本發明此種具有陶瓷散熱效益之組成物，即在提供 更有散熱效率之散熱物，其包括： 一重量填充比例實質配成佔整體組成物25%至9〇%之 粒徑在10-50//m間，熱傳導率λ -25W/m · K (又=熱傳 導率，瓦，公尺，·==乘，絕對溫度），經介 面活性處理之陶瓷顆粒； φ 一重量填充比例實質配成佔整體組成物75%至10%，熱 傳導率又S25W/m · Κ之金屬顆粒； 將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化之環境下，加熱 至金屬熔點以上（約攝氏5〇〇度至1290度），陶瓷顆粒 熔點以下溫度（陶瓷熔點比單一金屬熔點高），使金屬 顆粒燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再於不可氧化 之環境(註:該環境即抽離氧之真空或灌滿惰性氣體之厭 • 氧猎室）下灌注成型，由此，能藉由選擇高導熱之陶瓷 材料，加上高導熱之陶紐料熱輕射性優於金屬的特點 (註··金屬多靠熱傳導散熱，熱輻射散熱能力低），如 圖-之材料平職輻射性比較表，喊平均熱輻射值區 域10約在0.4〜〇.8ε，比金屬氧化物平均熱輻射值區 域20約在0.25〜0· 65 ε ’比未拋光金屬平均熱輻射值 區域3〇約在〇」〜〇.“，比抛光金屬平均熱輻射值區 域40約在〇· 〇25〜〇. 19 e都要來得高，使整體具有高熱 201209012 傳導及南熱輻射散熱性’散熱成效遠比純金屬構成之散 熱物表現更佳，此為本發明之主要目的。 又，本發明此種具有陶瓷散熱效益之組成物，其金 屬顆粒燒熔成錢雜包覆料贼顆粒，注成型 後’整體與外界大氣接觸之表面，會散佈凸出不規則高 低之數陶莞顆粒頂端，增加表面微細地對流散熱能力

H3 ’且產生更大地散絲面積，使散熱更快，此為本發 明之又一目的。 再者’目前欲將陶究做成固定成型之方式，是以約 攝氏1500度以上之高溫燒融陶究再作定型，但此種方式 除高溫之高成本外’朗高溫麟、雜㈣、、產生大 篁-乳化麵獨保’而本發明此種具有喊散熱效益 之組成物，_藉由介騎性處理喊麵表面，使陶 竟馳能在攝氏咖度至·度下相對低溫環境下，利 用陶曼本絲 麵已經翁之飾下，使喊 顆粒與熱狀金屬充份結合，使其贿賴成效提升之 餘’依然不會影·魅錢贿，錢 上齡嶋作_式，魏溫度更低，更 郎月Λ保，此為本發明之再—重要目的。 砂本發明之詳哺造、顧與功效， 貝^下列依_所作之說日脚可得到完全的了解。 【貫施方式】 201209012 第二圖為本發明具有陶瓷散熱效益之組成物之構成 散熱圖’由騎示可知’本發明此種具有_散熱效益 之組成物50，由熱鎔成液狀的適量金屬7〇，包覆粘著適 量的陶曼顆粒60, 61，62所組成，且特別使陶_粒 60’ 61，62先經介面活性處理，使陶瓷顆粒6〇, 61，62在 顆粒狀時，就能與金屬70充份熱黏結合，除了仍有金屬 7〇良好的熱傳導能力H1外，還可藉由包入之喊顆粒 61，62 ’得以增強熱輻射能力取，且金屬7〇由顆粒 狀燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒6〇,61，再灌注成 型後’整體與外界大氣接觸之表面，會散佈凸出不規則 高低之數陶賴粒頂端·，61A，增加表面微細地對流 散熱能力，且產生更大地散熱表面積，得以加快對熱 源80散熱。 而陶細粒60, 61，62與金屬70的適量比例，係依 陶究顆粒60, 61，62於各種重量填充比例情形下，對應金 屬用1產生金>1料錄，與金屬抗減度的兩種統計 變化曲線，取兩者皆特性能接受之交集點附近，做為陶 究顆粒60, 61，62與金屬70的適量比例區域，當金屬抗 拉強度在lOOMpa以上，才不易損壞而有商業價值，且金 屬散熱係數h保持在〇 4h以上，財商業價值。 經不斷地反復測試，得出如第三圖之銅合金與陶究 材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖、第四圖之辞合 201209012 金與陶瓷材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖、第五 圖之鋁合金與陶瓷材料複合後散熱效果與強度對應曲 線圖，以及第六圖之鎮合金與喊簡複合後散熱效果 與強度對應曲線圖，可以綜合發現，岐添加量超過 30〜60w%範圍内，可大幅提升散熱效果，並且強度仍 可維持在lOOMPa以上，具商品實用性。 再進一步篩選，陶瓷顆粒之重量填充比例實質配成 • 佔整體組成物25%至_之粒徑在間，熱傳 導率λ g25W/m · K為最適量，且金屬顆粒之重量填充比 例實質配成佔整體組成物75%至1〇%，熱傳導率入$ 5〇[πι·κ為最適量，能有足夠的金屬散熱係數，同時也 有足夠地金屬抗拉強度，而金屬除了從第三至第六圖所 不，可為銅、鋅、紹、鎮合金外，復可為錫，且前述之 陶竟顆粒60, 61，62可為碳化石夕、1化铭、氧化鋅、氧化 • #，或為石墨。 篩選上面所述佔整體組成物25%至9〇%之粒徑在 10 50/zm間，熱傳導率又^25W/m · Κ陶瓷顆粒，及重量 填充比例實質配成佔整體組成物75%至1〇%，熱傳導率 又^ 50W/m · K金屬顆粒後’將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在 不可氧化之環境下，加熱至金屬熔點以上，陶瓷顆粒熔點 以下溫度，使金屬燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再 於不可氧化之環境下灌注成型。 201209012 綜上所述’本發明此種具有陶錄熱效益之組成 物確實此提幵散熱效果，且未見諸公開使用，合於專 利法之規定’懇請賜准專利，實為德便。 須陳明者’以上所述乃是本發明較佳具體的實施 例’若依本發明之構想所作之改變，或其產生之功能作 用’仍未超出說明書與圖式所涵蓋之精神時，均應在本 發明之範圍内，合予陳明。 • 【圖式簡單說明】 第一圖為材料平均熱輻射性比較表。 第二圖為本發明具有陶究散熱效益之組成物之構成散熱 圖。 第二圖為本發明具有陶曼散熱效益之組成物之銅合金與陶 瓷材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖。 第四圖本發明具有陶曼散熱效益之組成物之鋅合金與陶曼 • 材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖。 第五圖本發明具有陶瓷散熱效益之組成物之鋁合金與陶瓷 材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖。 第六圖本發明具有陶瓷散熱效益之組成物之鎂合金與陶瓷 材料複合後散熱效果與強度對應曲線圖 【主要元件符號說明】 10.. · ·陶瓷平均熱輻射值區域 20·...金屬氧化物平均熱輻射值區域 201209012 30.. ..未拋光金屬平均熱輻射值區域 40.. ..拋光金屬平均熱輻射值區域 50____組成物 60,61，62....陶瓷顆粒 60A，61A....陶瓷顆粒頂端 70.. ..金屬 80____熱源

Claims (1)

1. 201209012 七、申請專利範圍： 1. 一種具有陶瓷散熱效益之組成物，包括·· 一重夏填充比例實質配成佔整體組成物25%至90 %之粒徑在10一50,間，熱傳導率λ妨w/m · κ， 經介面活性處理之陶瓷顆粒； 及一重量填充比例實質配成佔整體組成物75%至 10%，熱傳導率λ 25〇w/m · κ之金屬顆粒； Φ 將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化之環境下，加 熱至金屬熔點以上，陶瓷顆粒熔點以下溫度，使金屬 燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再於不可氧化之 環境下灌注成型者。 2. 如申請翻細第1項之具有喊散熱效益之組成 物，其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物25% 至90%之粒徑在1〇-50卵間，熱傳導率;（^25W/m · • κ，經介面活性處理之陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒係為碳化 梦者。 3. 如申請專利範圍第1項之之具有陶瓷散熱效益之組 成物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物 25%至90%之粒徑在10-50間，熱傳導率; 25W/m.K，經介面活性處理之陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒 係為氮化紹者。 4. 如申請專利範圍第1項之之具有陶瓷散熱效益之組成 201209012 物’其中-重ϊ填充比例實質配成佔整體組成物25% 至9〇%之粒徑在10—5〇«間，熱傳導率;I 225W/m · K ’經介面活性處理之喊齡，細竟齡係為氮化 鋅者。 5·如申請專職圍第1奴具㈣熱效益之組成 物’其中-重量填充比例實質配成佔整體組成物25% 至90%之粒徑在1〇—5〇 _間，熱傳導率λ ^25w/m.K， 、座介面活性處理之陶竞顆粒，該陶究顆粒係為氧化紹 者。 6.如申請專魏_丨項之具有喊雜效益之組成 物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物25% 至9(U之粒徑在1〇_5〇卿間，熱傳導率λ 經介面活性處理之陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒係為石墨者。 7·如申料職㈣丨項之具有陶統熱奴之組成 物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物75% 至10%熱傳導率又^50W/m · K之金屬顆粒，該金屬 顆粒係為链者。 8·如申料概圍第1項之具有喊散熱效益之組成 物其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物75% 至1〇% ’熱傳導率又^50W/m.K之金屬顆粒，該金屬 顆粒係為鎮者。 9.如申μ專彳彳範圍第1項之具有陶竟散熱效益之組成 10 201209012 物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物75% 至ίο% ’熱傳導率Ag5〇w/in.K之金屬顆粒，該金屬 顆粒係為錫者。 10·如申請專利範圍第1項之具有陶瓷散熱效益之組成 物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物75% 至10%，熱傳導率;l250W/m.K之金屬顆粒，該金屬 ’顆粒係為銅者。 • U·如申請專利範圍第1項之具有陶瓷散熱效益之組成 物’其中一重量填充比例實質配成佔整體組成物75% 至10%，熱傳導率;l^50W/m.K之金屬顆粒，該金屬 顆粒係為鋅者。

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