TWI299341B - - Google Patents

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1299341 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種增強表面散熱效果之塗層，更進一 步地，本發明並包含該製作該散熱塗層之組合物與方法。 【先前技術】 在現今機電產品朝甸微小化、精密化發展的同時，散

熱問題成為各種不同類变元件都必須解決的課題。元件散 熱不佳所導致的高溫會造成機件操作失靈以及壽命簡短， 因此如何提高散熱效率便成為微機電製程及材料開發的努 力方向。 、目鈾的散熱機制可區分為主動式與被動式兩大類，主 ，式係指利用氣體或液體介質循環將熱由元件表面移去， 常見的主動式散熱機制係風扇氣冷或者泵浦水冷等。然而 ，動式散熱元件的使用對一些需低音量或小體積之設備來 «兒並非恰當，因為風扇的置入會導致聲響的產生，以 部空間縮小造成氣對流受阻撓。 透過使用一些導熱性及散熱性佳的材料，可使元件於 ，程中產生的熱較易傳導至周遭介質中，這類被々 境;;動式的效果好，但在如前述的限制環 溫表目前常見的被動式散熱機制係於高 性佳的材料ί:70件接觸’該散熱70件係由導熱性及散執 枓構成，且透過外觀型態的設計成具大面積，: 表面傳導至散熱元件後能快速傳導至周遭介質中， 些鋁製或銅製散熱鰭片。主動式與被動式散熱機制 1299341 亦可結合並用，最具體的例子就是中央處理器或繪圖晶片 上搭配具有風扇的散熱鰭片來達到散熱降溫，以維持其溫 度在工作溫度範圍中。 為進一步提高被動式散熱機制的散熱效果，本發明欲 提供一種塗層，可促進被塗覆表面的散熱效益，並以簡易 的製作方法將塗層形成於表面，藉以利用於需優良散熱性 質的元件，例如：散熱用金屬塊、片材、鰭片、液晶顯示 器背光模組之金屬背板、金屬或塑膠外殼等。 【發明内容】 本發明之目的在提供一種可提高表面散熱效果之塗 層，藉以解決微機電元件運作時的高溫問題。更進一步地， 本發明提供一種製作散熱塗層用之組合物，其係可於表面 形成薄層後藉由移去組合物中的溶劑形成塗層。 為達上述目的，本發明提供之散熱塗層其組成係包含 30〜70%重量百分比之氮化硼及30〜70%重量百分比之結 合劑。 在較佳的實施態樣中，本發明之散熱塗層其組成係包 含40〜60%重量百分比之氮化硼及40〜60%重量百分比之 結合劑。 本發明另提供一種用於製作前述散熱塗層之組合物係 包含：1〜45%重量百分比之氮化硼、1〜45%重量百分比 之結合劑及一溶劑。 在較佳的實施態樣中，本發明之用於製作前述散熱塗 層組合物係包含1〜45%重量百分比之氮化侧、1〜30%重量 6 -1299341 百分比之結合劑；及一溶劑。 在更佳的實施態樣中，本發明之用於製作前述散熱塗 層組合物係包含1〜20%重量百分比之氮化硼、1〜20%重量 百分比之結合劑；及一溶劑。 本發明之用於製作前述散熱塗層組合物係可進一步包 含一分散劑。 本發明之用於製作前述散熱塗層組合物係可利用包含 以下步驟之方法形成散熱塗層：a)取一前述用於製作散熱塗 層之組合物；b)於一表面上形成一前述組合物之塗層；及 c)將前述塗層乾燥。 【實施方式】 本發明之散熱塗層其組成係包含30〜70%重量百分比 之氮化硼及30〜70%重量百分比之結合劑包含熱塑性樹 脂、熱固性樹脂或其混合物，例如，但不限於環氧樹脂、 酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂及其混合物。 在較佳的實施態樣中，本發明之散熱塗層其組成係包 含40〜60%重量百分比之氮化及40〜60%重量百分比之 結合劑。 前述散熱塗層係可藉由將一包含氮化硼及結合劑之溶 液於一表面上均勻形成一預定厚度之層後，藉移除溶液中 之溶劑製得，因此，本發明之用於製作散熱塗層之組合物 係包含1〜45%重量百分比之氮化硼、1〜45%重量百分比 之結合劑及一溶劑。 在較佳的實施態樣中，本發明之用於製作散熱塗層之

1299341 係包含卜45%重量百分比之氮化硼q〜繼量 之劑及：溶Γ二在更佳的實施態樣中，本發明 ，於製作散熱塗層之組合物係包含1〜2〇%4旦1八 之氮化硼、上〜川％重量百分比之結合劑及—溶劑里刀 酚醛^劑之態樣ft前?：包含，但不限於i氧樹脂、 • 、壓克力樹脂、聚笨乙烯樹脂及其混合物。 人溶劑之選擇係基於用可使氮化硼與結合劑可均勻' 二與氮化硼、結合_其他添加成分反應與結合劑= 惰St面上、，以及形ΐ於表面後易於移除，例如水或 有機/合劑皆為適用之廷擇，在本發明之實施例中係使 用甲苯做為溶劑，然當可輕易理解的是並非只能使用水。 本發明之組合物係可利用以下之方法製成散熱塗層， ^步驟係首先取得前述用於製作散熱塗層之組合物，接著 思名組合物於欲形成塗層之表面上形成―預定厚度之均勾 ^ "亥層之形成方法包含，但不限於噴塗、刷塗及浸入等 =，質表面形成層狀物之方法，最後將此料層乾燥移 二ς中之溶劑，乾狀方法包含，但不限於加熱烘烤及風 ^專可加入溶劑揮發或移除之方法，即可製得本發明之散 熟塗層。 以下實施例係用於進-步了解本發明之優點，並非用 於限制本發明之申請專利範圍。 實施例1·散熱塗層之散熱效果測試 里製作散執沴層之組合物 1299341 取1公斤的甲苯中掺入0.2公斤的氮化硼攪拌3〇分鐘， 後再加入環氧樹脂〇.24公斤攪拌1小時，然後放入球磨 拌磨4小時，即可製得本發明用於製作散熱塗層之組合物。 表面積 首先取兩片常見的铭片（5cmx5cmx2mm)作為散熱 鰭片之基材，其中之一作為裸片對照組，另一片則在其^ 面形成一厚度15mm之本發明散熱塗層，塗層的形成方法係 將丽述組合物均勻喷塗於鋁片表面形成一塗層，之後在可 將溶劑甲笨移除的溫度下（例如8(rc )加熱烘烤即可製得， 之後利用表面積1測系統（Surface Area Measurement System，N〇VA 2200)量測，可得具本發明之散熱塗層之鋁 片單面1面積為7156.53 cm2，而對照組之鋁片裸片則為 45.92 cm2’顯然本發明之散熱塗層具有約155倍於裸片之表 面積，當可有效促進散熱效果。 散熱效率測試 將前述兩片試片放置於恆溫恆濕箱内，貼放於加熱片 上’固定輸出功率為37.5伏特(V)，觀察並記錄整個溫度變 化的過程，包括升溫速率、最高溫度、熱源溫度、散熱面 表面溫度與最後恆定溫度。結果係如第一圖所示。在第一 圖中’曲線A係為未利用鋁片辅助散熱之熱源溫度變化曲 線’曲線B則是將未塗佈本發明之散熱塗層的鋁片與熱源接 觸輔助散熱時熱源的溫度變化曲線曲線，曲線C則是將塗佈 有本發明之散熱塗層的鋁片與熱源接觸輔助散熱時熱源的 溫度變化曲線，由此三條曲線的比較可知，鋁片確實能輔 9 1299341 助熱源散熱，且隨著時間（第30分鐘）降溫效果更明顯， 但隨熱源溫度持續升高（第60分鐘）後，未塗佈本發明散 熱塗層之I呂片其散熱效果轉趨降低（曲線B )，而具有本發 月政熱塗層之紹片在測試前期雖未呈現明顯優於未塗佈散 熱塗層銘片的散熱效益，但隨熱源溫度持續升高即開始呈 現明顯辅助鋁片散熱之效果。（曲線C) 更進一步地，曲線D係為具有本發明之散熱塗層的鋁片 參 與熱源接觸辅助散熱過程中銘片溫度變化曲線，曲線E則為 不具有本發明之散熱塗層的铭片與熱源接觸輔助散熱過程 中鋁片溫度變化曲線，比較D、E曲線可知，當熱源在低溫 時，，塗佈與未塗佈本發明之散熱塗層之鋁片本身之散熱效 果差異不大，但隨時間熱源溫度提高時，未塗佈本發明散 熱塗層之鋁片的溫度上升趨勢略高於塗佈有散熱塗層之鋁 片。 a為了更清晰比較本發明之散熱塗層特性，可由曲線 G來比對，其令曲線F係為未塗佈本發明之散熱塗層之鋁片 • 與熱，接觸辅助散熱時，鋁片的表面溫度與熱源溫度差異 △ T趨勢圖（即··曲線B溫度減去曲線E溫度）；而曲線 為塗佈本發明之散熱塗層之紹片肖熱源接觸辅助散熱時， 鋁片的表面溫度與熱源溫度差異ΔΤ趨勢圖（曲線C減去曲 由曲線F與曲線G間的比較可知，塗佈有本發明散熱 、、” f之銘片相較於未塗佈本發明散熱塗層之紹片具有較佳、 熱效果’使!呂片能加速散去熱源所傳導來的熱，讓兩 曰=μ差低，尤其在高溫時，此效應則更為明顯。 练合上述具有本發明之散熱塗層之鋁片其表面溫度升 10 * 1299341 溫反應較快 …雄的淦度較低，代表埶傳導速度較快， :匕外恒定溫度比裸片的恒定溫度低6 2度 ，ί示本發 =散熱塗層有助於表面溫度傳至周遭介本實施例 為空氣）。 &上述，本發明之散熱塗層可藉由氮化硼的特性， 、到熱傳$快、表面積大以及熱輻射高的效果，增加表面 散熱效率L應用在散熱鰭片或LCD模組之背板表面塗層，可 有效降低元件溫度，使微機電元件可在工作溫度内穩定運 作，進一步可提高使用壽命。 甚他實施態檨 在本説明書中所揭露的所有特徵都可能與其他方法妹 合，本說明書中所揭露的每一個特徵都可能選擇性的p、、" 同、相等或相似目的特徵所取代，因此，除了特別顯j相 特徵之外，所有的本說明書所揭露的特徵僅是相等的 特徵中的一個例子。 ％相似 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之，以 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾。 精神 1299341

【圖式簡單說明】 第一圖係為具有本發明之散熱塗層之鋁片與裸片在散 熱效率實驗中之溫度趨勢圖。 【主要元件符號說明】 無 12

Claims (1)

1299341 Γ7： ----- - 巧年孑解0 :爹(更)止參换頁 十、申請專利範圍： 1. 一種散熱塗層，其組成係包含： 30〜70%重量百分比之氮化硼；及 30〜70%重量百分比之結合劑。 2. 如申請專利範圍第1項所述之塗層，其組成係包含： 40〜60%重量百分比之氮化硼；及 40〜60%重量百分比之結合劑。 3. 如申請專利範圍第1項所述之塗層，其中前述結合 劑包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物。 4. 如申請專利範圍第3項所述之塗層，其中前述樹脂 包含環氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂或 其混合物。 5. —種用於製作散熱塗層之組合物，其係包含： 1〜45 %重量百分比之氮化删； 1〜45%重量百分比之結合劑；及 一溶劑。 6. 如申請專利範圍第5項所述之組合物，其係包含： 1〜45%重量百分比之氮化硼； 1〜30%重量百分比之結合劑；及 一溶劑。 7. 如申請專利範圍第6項所述之組合物，其係包含： 1〜20 %重量百分比之氮化糊； 1〜20%重量百分比之結合劑；及 一溶劑。 8. 如申請專利範圍第5項所述之組合物，其中前述結 1299341 合劑包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物。 9. 如申請專利範圍第8項所述之組合物，其中前述樹 脂包含環氧樹脂、紛搭樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂 或其混合物。 10. 如申請專利範圍第5項所述之組合物，其中前述溶 劑係為水或惰性有機溶劑。 11. 一種散熱塗層之製造方法，其步驟包含： a) 取一申請專利範圍第5項所述之組合物； b) 於一基材表面上形成一前述組合物之塗層；及 c) 將前述塗層乾燥。 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中前述塗層 之形成方法包含喷塗、刷塗或浸入。 13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中前述塗層 乾燥之方法包含加熱烘烤或風乾。 14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中前述基材 係包含金屬類：銅、鋁、鐵等及高分子聚合物類如ABS、PC 等。 14 (¾