TW201414881A - 使用無電位電鍍製造散熱材料的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，主要係於一具有高孔隙率的散熱基材上執行下列無電位電鍍，其包括：一前處理步驟，用以去除基材表面的附著物；一帶電處理步驟，使基材的表面帶有正電位；一酸鹼中和處理步驟，使基材呈中性；一化學沉積處理步驟，利用基材的電位差吸附電鍍液中的銅或鎳的金屬離子，以於基材表面形成一金屬層；一抗氧化處理步驟，使基材的金屬層外覆抗氧化層，以避免腐蝕；利用上述方法可解決現有電鍍法透過大電壓與大電流將金屬鍍在具有高孔隙率的基材時，造成基材表面與內部金屬層厚度不均勻的問題。

Description

使用無電位電鍍製造散熱材料的方法

本發明係一種製造散熱材料的方法，尤指一種使用無電位電鍍製造散熱材料的方法。

現有電子產品例如筆記型電腦或可攜式的平板電腦皆朝向輕薄短小的方向設計，加上需要處理各種類型的資料，因此需於電子產品上具備更多功能與更高效能，為符合前述要求，電子產品的機體內部即無法設置散熱風扇而僅能透過散熱片增加散熱量，加上機體內各種電子元件為了更輕薄而縮小體積與面積，使其產生的熱量更加不易散發至外部，另外中央處理器(CPU)的運作時脈不斷提升，進而產生高耗電與高發熱量的問題，同樣有不易散熱的缺點。

又現有發光二極體(LED)多朝向大功率的方向設計，以適用於室內照明或是戶外的路燈，由於大功率發光二極體產生的熱量需要搭配大型散熱片才能有效散熱，以避免發光二極體因過熱而燒毀故障，不過散熱片會受限於燈具設計的造型，使得散熱效果仍然有限，而且使用大型散熱片需要大量的金屬材料，存在製作成本高昂的問題。

為提高電子產品或LED的散熱效果，現有技術則是於具有孔隙的散熱基材上利用電鍍法披覆具有散熱功能的金屬層，利用散熱基材上的孔隙以增加金屬層的散熱面積，而可提高散熱效果；不過由於電鍍法是利用外加大電壓與 大電流的方式，將金屬層鍍在散熱基材上，容易產生金屬層不易均勻分布的問題，因為電鍍液的金屬離子是由散熱基材表面的孔隙逐漸向散熱基材內部的孔隙附著而形成金屬層，當表面達到所需金屬層的厚度時，內部孔隙的金屬層仍未均勻分布，故具有孔隙的散熱基材使用電鍍法易因內外部的電位差，產生散熱基材表面與內部之金屬層厚度不均勻的問題。

如前揭所述，具有孔隙的散熱基材雖可增加散熱的面積，但是使用電鍍法易造成散熱基材內外部的電位差，造成散熱基材表面與內部金屬層厚度不均勻的問題，因此本發明主要目的在提供一使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，不需使用外加大電壓與大電流的電鍍法，解決現有電鍍法使用於具有孔隙的散熱基材上產生金屬層厚度不均勻的問題。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，包含有：高分子改質：將一具有高孔隙率的基材浸漬於高分子樹脂液體，以形成一保護層；基材前處理：將基材浸漬於含有氯化物及其化合物的酸性液體，以去除基材表面的附著物；帶電處理：將基材浸漬於含有鈀、錫及其化合物的酸性液體，使基材的表面帶有正電位；酸鹼中和處理：將基材浸漬於含有鈉及其化合物的鹼 性液體，使基材經酸鹼中和呈中性；化學沉積處理：將基材浸漬於含有銅、鎳及其化合物的酸性液體，由基材的電位差吸附銅或鎳的金屬離子，使其附著於基材表面形成一金屬層；抗氧化處理：將基材浸漬於含有抗氧化劑、錫及其化合物的酸性液體，使金屬層外覆一抗氧化層。

上述利用無電位電鍍製造散熱材料的方法，主要是先將基材浸漬於鈀、錫及其化合物的液體中，使基材表面帶有正電位，再利用基材上的電位差吸附電鍍液中的銅離子或鎳離子，使其附著於基材表面，由於基材的表面與內部孔隙的電位差相等，透過帶正電的附著方式結合銅或鎳的金屬離子，使基材表面與內部孔隙形成均勻分布的金屬層，藉以解決現有電鍍法透過大電壓與大電流將金屬鍍在具有高孔隙率的基材時，基材表面與內部孔隙之金屬層會有厚度不均勻的問題。

關於本發明的較佳實施例，請參閱圖1所示，係於一具有高孔隙率的基材上執行下列主要步驟，使基材的表面與內部孔隙可均勻披覆一金屬層以進行散熱，使基材藉由該金屬層提高散熱效果。

如圖所示，首先對基材進行高分子改質(101)，使基材表面形成保護層；基材前處理(102)是去除基材表面的附著物；帶電處理(103)是使基材的表面帶有正電位；酸鹼中和處理(104)是使基材酸鹼中和而使酸鹼值 呈中性；化學沉積處理(105)是由基材的電位差吸附電鍍液中的銅或鎳的金屬離子，以於基材表面形成一金屬層；抗氧化處理(106)是使基材的金屬層外覆抗氧化層，以避免腐蝕。

請配合參閱圖2所示，係為實施本發明的詳細步驟，首先高分子改質(101)步驟是將具有高孔隙率的基材浸漬於高分子樹脂液體中，再經烘烤以在基材的表面形成一保護層，可避免基材受到酸性腐蝕而受損；於本較佳實施例中，該基材是一尼龍、一人造纖維或一化學纖維，尼龍具有成本低廉與取得容易的優點，人造纖維與化學纖維則具有高孔隙率的優點。

基材前處理(102)步驟是將基材浸漬於含有氯化物及其化合物的酸性液體中，以去除基材上的附著物或鹼性物質；於本較佳實施例中，該酸性液體是鹽酸，操作溫度為20~35℃，操作時間為1~3分，操作濃度為15%~35%，PH值為-1~3。

水洗(102A)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的酸性液體。

帶電處理(103)步驟是將基材浸漬於含有鈀、錫及其化合物的酸性液體中，使基材的表面與內部孔隙皆形成氯化鈀，而帶有正電位；於本較佳實施例中，操作溫度為15~30℃，操作時間為2~5分，操作濃度為100PPM~250PPM，PH值為-1~3。

水洗(103A)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的酸性液體。

酸鹼中和處理(104)是將基材浸漬於含有鈉及其化合物的鹼性液體中，使基材呈中性以保護化學沉積處理(105)步驟的化學槽；於本較佳實施例中，該鹼性液體是氫氧化鈉，操作溫度為15~30℃，操作時間為1~3分，操作濃度為10%~30%，PH值為10~14。

水洗(104A)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的鹼性液體。

化學沉積處理(105)步驟是將基材浸漬於含有銅、鎳及其化合物的酸性液體中，由基材表面與內部孔隙之氯化鈀的正電位吸附電鍍液中銅或鎳離子，使銅或鎳的金屬離子附著於基材表面與內部孔隙而形成均勻分布的金屬層；於本較佳實施例中，操作溫度為60~85℃，操作時間為5~10分，操作濃度為20%~35%，PH值為2~5。

水洗(105A)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的酸性液體。

於本較佳實施例中，可進一步增加電鍍銅(105B)步驟，以增加化學沉積處理(105)步驟中之金屬層的厚度，該電鍍銅(105B)步驟是將基材浸漬於含有銅及其化合物的酸性液體中，以電鍍的方式將電鍍液中的銅離子附著於基材表面與內部孔隙，可增加金屬層的厚度與散熱效果；於本較佳實施例中，該酸性液體是硫酸銅，操作溫度25~35℃，操作時間為20~35分，操作濃度為15%~35%，PH值為-1~4。

水洗(105C)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的酸性液體。

抗氧化處理(106)步驟是將基材浸漬於含有抗氧化劑、錫及其化合物的酸性液體中，使基材的金屬層外覆一抗氧化層。

水洗(106A)步驟是將基材浸漬於清水槽中，以清除基材上的酸性液體。

請參閱圖3所示，係為前述具有高孔隙率基材10的外觀圖，該基材10是由多數股纖維不規則交織而成，或是利用發泡材料形成塊狀而具有多數個不規則孔隙；請配合參閱圖4、5所示，該基材10任一股纖維的斷面是呈管狀，經由上述的處理步驟可於各纖維的表面形成金屬層11，以增加基材10之各纖維的散熱面積與熱效果；另請配合參閱圖6、7所示，當該基材10是由尼龍、人造纖維或化學纖維組成，其中任一股纖維的斷面是呈實心且不規則狀，經由上述的處理步驟可於各纖維的表面形成金屬層10，以增加基材10之各纖維的散熱面積與熱效果。

由上述可知，利用無電位電鍍製造散熱材料的方法，首先將基材10浸漬於鈀、錫及其化合物的液體中，使基材10表面帶有正電位，再利用基材10的電位差吸附電鍍液中的銅離子或鎳離子，使其附著於基材10表面，由於基材10的表面與內部孔隙的電位差相等，透過帶正電的附著方式結合銅或鎳的金屬離子，使基材10表面與內部高孔隙率形成的金屬層11均勻分布，解決現有電鍍法透過大電壓與大電流將金屬離子鍍在具有高孔隙率的基材上時，產生基材表面與內部金屬層厚度不均勻的問題。

10‧‧‧基材

11‧‧‧金屬層

圖1：係本發明較佳實施例的流程圖。

圖2：係本發明較佳實施例之詳細步驟的流程圖。

圖3：係本發明較佳實施例之基材的外觀圖。

圖4：係本發明較佳實施例之基材的剖面圖。

圖5：係本發明較佳實施例之基材鍍上金屬層的剖面圖(一)。

圖6：係本發明較佳實施例之基材鍍上金屬層的剖面圖(二)。

圖7：係本發明較佳實施例之基材鍍上金屬層的剖面圖(三)。

Claims (10)

1. 一種使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，包含有下列步驟：高分子改質：將一具有高孔隙率的基材浸漬於高分子樹脂液體，以形成一保護層；基材前處理：將基材浸漬於含有氯化物及其化合物的酸性液體，以去除基材表面的附著物；帶電處理：將基材浸漬於含有鈀、錫及其化合物的酸性液體，使基材的表面帶有正電位；酸鹼中和處理：將基材浸漬於含有鈉及其化合物的鹼性液體，使基材經酸鹼中和呈中性；化學沉積處理：將基材浸漬於含有銅、鎳及其化合物的酸性液體，由基材的電位差吸附銅或鎳的金屬離子，使其附著於基材表面形成一金屬層；抗氧化處理：將基材浸漬於含有抗氧化劑、錫及其化合物的酸性液體，使金屬層外覆一抗氧化層。
2. 如請求項1所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，各步驟間分設有一水洗步驟，該水洗步驟是將基材浸漬於清水槽中，以分別清除各步驟之基材上的酸性或鹼性液體。
3. 如請求項1或2所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該基材前處理步驟的酸性液體是鹽酸，其操作溫度為20~35℃，操作時間為1~3分，操作濃度為15%~35%，PH值為-1~3。
4. 如請求項1或2所述之使用無電位電鍍製造散熱材 料的方法，該帶電處理步驟的酸性液體是氯化鈀，其操作溫度為15~30℃，操作時間為2~5分，操作濃度為100ppm~250ppm，PH值為-1~3。
5. 如請求項3所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該帶電處理步驟的酸性液體是氯化鈀，其操作溫度為15~30℃，操作時間為2~5分，操作濃度為100ppm~250ppm，PH值為-1~3。
6. 如請求項1或2所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該酸鹼中和處理的鹼性液體是氫氧化鈉，其操作溫度為15~30℃，操作時間為1~3分，操作濃度為10%~30%，PH值為10~14。
7. 如請求項5所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該酸鹼中和處理的鹼性液體是氫氧化鈉，其操作溫度為15~30℃，操作時間為1~3分，操作濃度為10%~30%，PH值為10~14。
8. 如請求項1或2所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該化學沉積處理步驟之酸性液體的操作溫度為60~85℃，操作時間為5~10分，操作濃度為20%~35%，PH值為2~5。
9. 如請求項7所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該化學沉積處理步驟之酸性液體的操作溫度為60~85℃，操作時間為5~10分，操作濃度為20%~35%，PH值為2~5。
10. 如請求項1或2所述之使用無電位電鍍製造散熱材料的方法，該化學沉積處理步驟與抗氧化處理步驟間增 加電鍍銅步驟，該電鍍銅步驟是將基材浸漬於含有銅及其化合物的酸性液體中，以電鍍的方式將電鍍液中的銅離子附著於基材表面與內部孔隙，該酸性液體是硫酸銅，操作溫度為25~35℃，操作時間為20~35分，操作濃度為15%~35%，PH值為-1~4。