TWI460238B - 自組塗裝塗料、散熱板及其製造方法 - Google Patents

自組塗裝塗料、散熱板及其製造方法 Download PDF

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TWI460238B TW101120693A TW101120693A TWI460238B TW I460238 B TWI460238 B TW I460238B TW 101120693 A TW101120693 A TW 101120693A TW 101120693 A TW101120693 A TW 101120693A TW I460238 B TWI460238 B TW I460238B
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Description

自組塗裝塗料、散熱板及其製造方法
本發明是有關於一種塗料、散熱板及其製法。
散熱是許多電子產品裝置迫切解決的問題。電子裝置在運作過程中會有過多熱能產生，過熱情況會影響電子裝置的效能和可靠度。熱管或散熱鰭片是最常被使用來散發這些過多熱量的元件，使得電子裝置的溫度不致於發生過熱情況。熱能的傳遞通常以傳導、對流和熱輻射這三種機制來產生。
傳統散熱器元件大部分是以傳導或對流的機制來達到這些功效。然而，目前電子裝置是朝向輕薄化或微型化來發展，尤其對於可攜式的電子裝置而言，空間和重量其實是相當有限，已知的許多散熱片都無法設計在這些裝置內。
對於目前電子裝置的散熱需求，已發展出一種以熱輻射為散熱機制的技術。在發熱源面上塗佈一層熱輻射塗料或奈米顆粒，藉由熱輻射將熱量散發出去。在有限的空間和重量限制下，輻射散熱是冷卻物體表面的最好方式，熱量是以光形式釋放至外界環境。所有物體只要高於環境溫度，便能以紅外線釋放到外界。
本發明提供一種自組塗裝塗料，能自組塗裝於基板表 面。
本發明另提供一種散熱板及其製造方法，係上述之塗料自組塗裝於基板表面。
本發明提出一種自組塗裝塗料，包括碳材顆粒及高分子殼層。高分子殼層包覆及鍵結至碳材顆粒，其中高分子殼層具有第一官能基團以及第二官能基團，其中第一官能基團包括硫醇基，第二官能基團包括環氧基或羧酸基。
在本發明之一實施例中，上述第一官能基團用於吸附於基板的表面上，且基板係為金屬。
在本發明之一實施例中，上述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
在本發明之一實施例中，上述高分子殼層佔所述自組塗裝塗料的約1~20wt%。
在本發明之一實施例中，上述高分子殼層佔所述自組塗裝塗料的約5~15wt%。
在本發明之一實施例中，上述高分子殼層包括多數條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為約50,000~150,000。
在本發明之一實施例中，上述高分子鏈包括經部分硫醇化之聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、經部分硫醇化之聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或經部分硫醇化之聚丙烯酸。
本發明另提出一種散熱板，其包括基板及覆蓋於所述基板之表面上的散熱塗料，其中所述散熱塗料包括經高分 子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒。散熱塗料之高分子殼層與基板表面係藉由第一官能基團與第二官能基團而連結，所述第一官能基團包括硫醇基，所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基。
在本發明之一實施例中，上述散熱塗料之高分子殼層與基板表面係由第一官能基團與第二官能基團藉由交聯而連結。
在本發明之一實施例中，上述基板係為金屬。
在本發明之一實施例中，上述散熱塗料厚度等於或小於約35μm。
本發明又提出一種散熱板的製造方法。將高分子鏈接枝至碳材顆粒之表面，高分子鏈具有第一官能基團，其中第一官能基團包括環氧基或羧酸基。將高分子鏈中之部分第一官能基團取代為第二官能基團，以形成經改質的碳材顆粒，其中第二官能基團包括硫醇基。將經改質的碳材顆粒覆蓋於基板之表面。添加交聯劑至碳材顆粒之表面上，並進行交聯反應，以於基板上形成散熱層。
在本發明之一實施例中，上述基板係為金屬。
在本發明之一實施例中，上述高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。
在本發明之一實施例中，上述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
在本發明之一實施例中，上述碳材顆粒佔所述自組塗 裝層的約80~99wt%。
在本發明之一實施例中，上述散熱層之厚度等於或小於約35μm。
本發明再提出一種散熱板的製造方法。對一基板進行表面處理步驟，使基板的表面具有多個第一官能基團，其中所述第一官能基團包括硫醇基。將多個經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒覆蓋在基板的表面上，其中各高分子殼層具有多個第二官能基團，其中第二官能基團包括環氧基或羧酸基。添加交聯劑至碳材顆粒之表面上，並進行交聯反應，以於基板上形成散熱層。
在本發明之一實施例中，上述基板係為金屬。
在本發明之一實施例中，上述表面處理步驟包括使用硫醇類的有機酸或硫醇類的有機胺。
在本發明之一實施例中，上述各高分子殼層包括多數條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為50,000~150,000。
在本發明之一實施例中，上述各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。
在本發明之一實施例中，上述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
在本發明之一實施例中，上述碳材顆粒佔所述散熱層的約80~99wt%。
在本發明之一實施例中，上述散熱層厚度等於或小於約35μm。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為依據本發明一實施例所繪示之塗料的結構。請參照圖1，本發明之塗料10包括多數個碳材顆粒11及多數個高分子殼層12。碳材顆粒11包括奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。高分子殼層12分別包覆及鍵結至碳材顆粒11，其中各高分子殼層12具有用於吸附於基板14表面的第一官能基團以及用於自我交聯的第二官能基團。基板14可為金屬，其係包括鋁、鋁鎂合金、銅或不鏽鋼。第一官能基團包括硫醇基(thiol group；-SH)。第二官能基團包括環氧基(epoxy group)或羧酸基(carboxylic group；-COOH)。
此外，高分子殼層12佔塗料10的約1~20wt%，較佳為約5~15wt%。各高分子殼層12包括多數條高分子鏈13，各高分子鏈13的重量平均分子量為約50,000~150,000。在一實施例中，高分子鏈13包括經部分硫醇化之具有環氧基的高分子，例如經部分硫醇化之聚甲基丙烯酸縮水甘油酯或經部分硫醇化之聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷。在另一實施例中，高分子鏈13包括經部分硫醇化之具有羧酸基的高分子，例如經部分硫醇化之聚丙烯酸。
本發明另提供一種散熱板，包括基板14及塗料10。本發明之塗料10是自組塗裝於基板14上，其中高分子殼層12中的硫醇基用於吸附於基板14表面，且高分子殼層12中的環氧基及/或羧酸基用於自我交聯。在圖1中，是以粗線表示多個複合粒子之間的交聯15示意圖。此外，塗料10塗覆於基板14上的厚度等於或小於約35μm。
本發明又提出一種散熱板，其包括基板及覆蓋於所述基板之表面上的散熱塗料，其中所述散熱塗料包括經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒。所述散熱塗料之高分子殼層與所述基板表面係藉由第一官能基團與第二官能基團而連結，所述第一官能基團包括硫醇基，所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基。
在一實施例中，本發明之散熱板的製造方法包括以下步驟。首先，將多個高分子鏈接枝至一碳材顆粒11之表面，各高分子鏈具有用於自我交聯的一第一官能基團。第一官能基團包括環氧基或羧酸基。當第一官能基團包括環氧基時，各高分子鏈例如為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷(poly 2-(4-vinylphenyl)oxirane)。當第一官能基團包括羧酸基，各高分子鏈例如為聚丙烯酸。
然後，將高分子鏈中之部分第一官能基團取代為用於吸附於一基板14表面的多個第二官能基團，以形成經改質的碳材顆粒(即塗料10)。第二官能基團包括硫醇基。此時，部分高分子鏈13包括經部分硫醇化之具有環氧基(或羧酸基)的高分子。
接著，將多個經改質的碳材顆粒(即塗料10)覆蓋於基板14表面。基板14可為金屬，其係包括鋁、鋁鎂合金、銅或不鏽鋼。上述塗佈方法包括旋轉塗佈法、噴塗法、刮刀塗佈或浸鍍法。在此塗佈過程中，不使用黏著劑。
之後，添加交聯劑至碳材顆粒11之表面上，並進行交聯反應，以於基板14上形成散熱層。碳材顆粒11佔散熱層的約80~99wt%。散熱層厚度等於或小於約35μm。
圖2A至2C為依據本發明一實施例所繪示之散熱板的製造方法的剖面示意圖。
首先，請參照圖2A，對基板100進行表面處理步驟，使基板100表面具有官能基團101。基板100的材料例如是不鏽鋼、鋁、銅、金、銀、鎳、鈦或其合金。表面處理步驟例如是使用硫醇類的有機酸或硫醇類的有機胺來處理基板100表面。官能基團101例如是硫醇基。
然後，請參照圖2B，將經高分子殼層103包覆及鍵結的碳材顆粒102覆蓋在基板100表面上。經高分子殼層103包覆及鍵結的碳材顆粒102可稱為經改質的碳材顆粒104。上述覆蓋方法例如是旋轉塗佈法、噴塗法、刮刀塗佈或浸鍍法。高分子殼層103具有用於交聯的多個官能基團106。官能基團106例如是環氧基或羧酸基。碳材顆粒102包括活性碳、奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。碳材顆粒102佔經改質的碳材顆粒104的約80~99wt%，亦即，碳材顆粒102佔後續形成之散熱層108的約80~99wt%。
此外，高分子殼層103包括多數條高分子鏈105。各高分子鏈105的重量平均分子量為約50,000~150,000。這些高分子鏈105中的官能基團106包括環氧基或羧酸基。各高分子鏈105包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。此外，這些高分子鏈105中的官能基團106可相同或不同。在一實施例中，高分子殼層103包括具有環氧基的高分子或具有羧酸基的高分子。在一實施例中，高分子殼層103包括具有環氧基的高分子及具有羧酸基的高分子。
接著，請參照圖2C，添加交聯劑至經改質的碳材顆粒104之表面上並加熱基板100，以進行交聯反應，以於基板100上形成散熱層108。散熱層108厚度等於或小於35μm。在圖2C中，是以粗線示意交聯107現象。
以下，將列舉多個實例與比較例來說明本發明的功效。在以下說明中，是將塗料應用於散熱片表面為例來說明之，但本發明並不以此為限。
實例1
實例1主要針對鑽石微粒來進行表面改質。由於鑽石微粒主要為SP3結構，為了使其表面利於後續的改質反應，需先進行表面石墨化程序，使其表面具有SP2結構。鑽石微粒經過在惰氣氣氛下1200℃熱處理30分鐘，使得鑽石微粒表面石墨化。
然後，將具有環氧基的高分子接枝至經表面石墨化的鑽石微粒表面。請參照圖3中的(A)，經表面石墨化的 鑽石微粒10g分散於100ml的甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate，GMA)單體溶液，並持續超音波震盪以完全分散鑽石微粒，並逐漸持續加入10g作為自由基起始劑的過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide，BPO)。加入過氧化苯甲醯的溶液在80℃溫度下及超音波震盪分散下，單體開始聚合反應，單體聚合形成高分子自由基直接接枝在鑽石微粒表面的鑽石層。之後，溶液以高速離心方式將未接枝於鑽石微粒的高分子去除，純化分離出經聚甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的鑽石微粒(PGMA grafted diamond particles)。
接著，將高分子鏈中的部分環氧基取代為硫醇基。請參照圖3中的(B)，將經PGMA接枝的鑽石微粒10g分散於100ml二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)，並加入0.02g的2-硫基丙酸(2-mercaptopropionic acid)於溶液中，整個溶液在100℃溫度下反應一小時後，使鑽石微粒表面接枝之PGMA的部分環氧基與2-硫基丙酸產生開環反應。高分子鏈中的環氧基和2-硫基丙酸反應後末端為硫醇基。至此，完成實例1之散熱塗料。
之後，將散熱塗料塗裝於基板表面。請參照圖3中的(C)，將散熱塗料分散於丁酮溶劑(methyl ethyl ketone)裡並稀釋為濃度3%重量比率下，而鋁散熱鰭片(其形狀如圖6所示)經過酸液浸泡處理後乾燥，以浸鍍或噴塗方式於鋁質表面上沈積所述散熱塗料，硫醇基能吸附鋁質表面而形成鍵結。浸泡含有濃度0.5%的乙二胺 (ethylenediamine)溶液讓鑽石微粒的環氧基彼此交聯鍵結，經過100℃下烘烤使反應完全，最後在鋁質表面形成鑽石微粒薄膜。至此，完成實例1之樣品。
圖4繪示實例1之散熱塗料(以ND-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實例1之散熱塗料之高分子殼層在250~350℃完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有4wt%。
圖5為實例1之散熱塗料的傅立業紅外線光譜圖。從傅立葉紅外線光譜圖可以明顯鑑定在2850~2980cm-1 屬於C-H基團吸收，以及在1720cm-1 位置則屬於C=O基團的吸收。而PGMA的特徵為1150cm-1 位置之環氧基中C-O基團的吸收。將PGMA之部分環氧基轉化為硫醇基，在傳立葉紅外線光譜圖中可明顯辨別出其中C-O鍵結吸收位置明顯弱化，而位於2600cm-1 屬於硫醇基(-SH)伸張訊號有微弱訊號，從此紅外線光譜的特徵改變可以預期鑽石微粒表面接枝有PGMA，以及部分環氧基轉化為硫醇基。
然後，對實例1之樣品進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
實例2
實例2主要針對奈米碳管來進行表面改質。類似地，先將奈米碳管表面接枝PGMA，再以自組塗裝鍵結方式附著於基板表面上。
由於奈米碳管在合成過程中會有強烈的自我團聚現象以及部分殘餘的金屬觸媒，因此奈米碳管先以1：1：0.5比例混合之硝酸、硫酸和雙氧水於溫度130℃進行熱迴流約1小時，去除金屬觸媒並使奈米碳管部分氧化而解團聚，然後將混合酸液加水稀釋離心去除並多次清洗，最後烘乾乾燥得到解團聚的奈米碳管。
10g解團聚的奈米碳管分散於50%GMA單體溶液(溶劑為四氫呋喃(THF))，整個溶液在80℃溫度下反應並配合超音波震盪一小時後並逐漸持續加入10g作為自由基起始劑的過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide，BPO)，使得PGMA均勻接枝至奈米碳管，最後將未接枝的高分子去除後便得到經PGMA接枝的奈米碳管(PGMA grafted carbon nanotubes)。
將經PGMA接枝的奈米碳管分散於二甲基亞碸，加入相對奈米碳管重量0.2%的2-硫基丙酸於溶液中，整個溶液在50~100℃溫度下反應一小時後，使奈米碳管表面接枝之PGMA的部分環氧基與2-硫基丙酸產生開環反應。高分子鏈中的環氧基和2-硫基丙酸反應後末端為硫醇基。至此，完成實例2之散熱塗料。
之後，將散熱塗料塗裝於基板表面。將散熱塗料分散於丁酮溶劑(methyl ethyl ketone)裡並稀釋為濃度3%重量比率下，而鋁散熱鰭片(其形狀如圖6所示)經過酸液浸泡十分鐘處理後乾燥，以浸鍍或噴塗方式於鋁質表面上沈積所述散熱塗料，硫醇基能吸附鋁質表面而形成鍵結。 浸泡含有濃度0.5%的乙二胺(ethylenediamine)溶液讓奈米碳管的環氧基彼此交聯鍵結，經過100℃下烘烤使反應完全，最後在鋁質表面形成奈米碳管薄膜。至此，完成實例2之樣品。
圖4繪示實例2之散熱塗料(以CNT-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實例2之散熱塗料之高分子殼層在250~350℃完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有15wt%。
然後，對實例2之樣品進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
實例3
實例3主要針對具有1000 mesh尺寸的石墨粉來進行表面改質。由於石墨粉表面都具有SP2碳結構，因此可以於自由基聚合反應溶液下直接接枝PGMA。經過純化分離後，便可以得到經PGMA接枝的石墨粉(PGMA grafted graphite powder)。並且參照前述程序將部分環氧基硫醇化的方式，便能得到實例3之塗覆有高分子殼層的石墨散熱塗料。鋁散熱鰭片經過預處理後以實例3之經改質的石墨粉塗裝，在最後程序中浸泡含有濃度0.5%的乙二胺溶液，經過100℃下烘烤使反應完全，最後在鋁質表面形成石墨粉薄膜。至此，完成實例3之樣品。
圖4繪示實例3之散熱塗料(以GP-PGMA-SH表示) 的熱重分析，從圖4可以明顯看出實例3之散熱塗料之高分子殼層在250~350℃完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有10wt%。
然後，對實例3之樣品進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
實例4
實例4主要針對XC-72R碳黑來進行表面改質。由於碳黑表面都具有SP2碳結構，因此可以直接以自由基聚合反應溶液下直接接枝PGMA。經過純化分離後，便可以得到經PGMA的碳黑(PGMA grafted carbon black)。並且參照前述程序將部分環氧基硫醇化的方式，便能得到實例4之塗覆有高分子殼層的碳黑。鋁散熱鰭片經過預處理後以實例4之經改質的碳黑塗裝，在最後程序中浸泡含有濃度0.5%的乙二胺溶液，經過100℃下烘烤使反應完全，最後在鋁質表面形成碳黑薄膜。至此，完成實例4之樣品。
圖4繪示實例4之散熱塗料(以CB-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實例4之散熱塗料之高分子殼層在250~350℃完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有12wt%。
然後，對實例4之樣品進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
實例5
處理基板表面
將鋁鰭片放入緩衝氧化蝕刻液(商品名buffered oxide etch 6：1，購自J.T.Baker)中浸泡約0.5~10分鐘，去除鋁箔表面之金屬氧化層，再將鋁鰭片取出移至水中清洗、烘乾。之後，將鋁鰭片放入3-硫醇丙酸浸泡約0.5~10分鐘，再將鋁鰭片取出以四氫呋喃清洗、烘乾。
製備經改質的碳材顆粒
秤取1000 mesh石墨粉，加入於燒杯中，接著加入混合100ml之二甲基亞碸和100ml甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate，GMA)單體溶液，並加入10克的過氧化苯甲醯，以超音波震盪攪拌反應，在80℃溫度及超音波震盪分散下，單體開始聚合反應，形成部分高分子自由基直接接枝在石墨粉。最後的溶液以高速離心方式將未接枝於石墨粉的高分子去除，純化分離出經PGMA接枝的石墨粉(PGMA grafted graphite powder)。
圖4繪示實例5之散熱塗料(以GP-PGMA表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實例5之散熱塗料之高分子殼層在250~350℃完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有10wt%。
形成散熱層
將經PGMA接枝的石墨粉分散於丁酮溶劑(Methyl ethyl ketone)裡並稀釋為濃度0.1~10wt%，而鋁箔經表面處理後乾燥，以浸鍍或噴塗方式讓鰭片表面沈積一層石墨 粉薄膜，再浸泡含有濃度0.5%~5%的乙二胺(ethylenediamine)溶液後，在60~100℃溫度下烘烤使包覆石墨粉的高分子殼層的環氧基之間、以及使石墨粉表面的環氧基與鋁箔表面的硫醇基之間交聯鍵結完全，最後在鋁鰭片表面形成石墨粉薄膜之碳複合材料層。
比較例1
比較例1之樣品主要針對未改質之鋁散熱鰭片來進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
比較例2
比較例2之樣品是利用傳統靜電噴塗方法針對鋁散熱鰭片作粉體塗裝。依照台灣專利申請號TW 97146218所揭露實施方法，奈米碳球經雙氧水加入鐵鹽表面修飾改質氫氧官能基，以1.5%改質奈米碳球(carbon nanocapsules：CNC)與98.5%聚酯樹脂(polyester)比例混鍊而形成散熱塗料。所形成的比較例2之散熱塗料經過傳統靜電噴塗工藝噴塗於鋁散熱鰭片上。
然後，對比較例2之樣品進行輻射發射率、塗層厚度、平衡熱阻和導熱率等的散熱效能的評估，量測方式及結果將詳細於下。
樣品表面之介面溫度(Tc)、熱流量(Qh)等是以熱源產生裝置(廠牌Longwin、型號為LW9053)來模擬熱源並量測樣品溫度。具體言之，介面溫度、熱流量都是由熱模擬器外插法模擬計算出來。
塗層之輻射發射率則可將樣品放在塊狀恆溫黑體(廠牌為Grant、型號為QBT1)上方，調整塊狀恆溫黑體以提 供穩定溫度的加熱環境。塊狀恆溫黑體開機溫度達穩定後1小時方可進行測試。塊狀恆溫黑體輻射溫度為熱像儀放上方約20cm所顯示之溫度讀值。待測樣品靜置於塊狀恆溫黑體環境中60分鐘，達到熱平衡後才進行測試。依據史蒂芬-波茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law)W=εσT4 計算輻射發射率ε，其中W為單位面積輻射熱功率、σ為Stefan-Boltzmann常數及T為樣品的溫度(絕對溫標°K)。
塗層導熱率則依據ASTM D5470-06規範使用熱傳導係數儀(廠牌Longwin、型號為LW9241)量測。以熱像儀為工作標準件，直接讀取塊狀恆溫黑體及待測樣品輻射溫度，再利用讀值進行導熱率計算。
塗層厚度則以表面粗糙度分析儀(α-stepper)進行量測。
平衡熱阻及降低熱阻率是分別藉由下式(1)及式(2)計算出來。圖7繪示實例及比較例的樣品隨著時間的熱阻趨勢。介面溫度(Tc)會隨時間持續上升和熱流量(Qh)也會隨時間上升直到平衡溫度，直到達到平衡熱阻位置才沒有明顯變化。
熱阻R=(Tc-Ta)/Qh (1)
降低熱阻率ΔR=(R比較例1 -R)/R比較例1 (2)
請參照表1，可看出實例1~5與比較例2之樣品的輻射發射率相當，且其中實例4之樣品(塗覆經改質之碳黑) 的輻射發射率為最高。此外，實例1~5之樣品的導熱率明顯優於比較例2之樣品的導熱率，且其中實例2之樣品(塗覆經改質之奈米碳管)的導熱率為最高。另外，實例1~5之樣品的噴塗厚度也明顯小於比較例2之樣品的噴塗厚度，厚度降低便可降低熱阻。因此與比較例1之鋁散熱鰭片相比，實例1~5之樣品可降低熱阻率高達19.3%，高於比較例2的13.7%。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧塗料
11‧‧‧碳材顆粒
12‧‧‧高分子殼層
13‧‧‧高分子鏈
14‧‧‧基板
15‧‧‧交聯
100‧‧‧電極
101、106‧‧‧官能基團
102‧‧‧碳材顆粒
103‧‧‧高分子殼層
104‧‧‧經改質的碳材顆粒
105‧‧‧高分子鏈
107‧‧‧交聯
108‧‧‧散熱層
圖1為依據本發明一實施例所繪示之塗料的結構。
圖2A至2C為依據本發明一實施例所繪示之散熱板的製造方法的剖面示意圖。
圖3為依據本發明一實施例所繪示之散熱塗料的形成流程及自組塗裝於基板的示意圖。
圖4繪示本發明之實例1~5之散熱塗料的熱重分析。
圖5為實例1之散熱塗料的傅立業紅外線光譜圖。
圖6為實例及比較例所用之鋁散熱鰭片的形狀。
圖7繪示實例及比較例的樣品隨著時間的熱阻趨勢。
10‧‧‧塗料
11‧‧‧碳材顆粒
12‧‧‧高分子殼層
13‧‧‧高分子鏈
14‧‧‧基板
15‧‧‧交聯

Claims (24)

  1. 一種自組塗裝塗料，包括：碳材顆粒；以及高分子殼層，包覆及鍵結至所述碳材顆粒，其中高分子殼層具有第一官能基團以及第二官能基團，其中所述第一官能基團包括硫醇基，所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基，其中所述高分子殼層包括多數條高分子鏈，且所述高分子鏈包括經部分硫醇化之聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、經部分硫醇化之聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或經部分硫醇化之聚丙烯酸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自組塗裝塗料，其中所述第一官能基團用於吸附於基板的表面上，所述基板係為金屬。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自組塗裝塗料，其中所述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之自組塗裝塗料，其中所述高分子殼層佔所述自組塗裝塗料的1~20wt%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之自組塗裝塗料，其中所述高分子殼層佔所述自組塗裝塗料的5~15wt%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之自組塗裝塗料，其中各高分子鏈的重量平均分子量為50,000~150,000。
  7. 一種散熱板，包括：一基板；以及 散熱塗料，覆蓋於所述基板之表面上，其中所述散熱塗料包括經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒，其中，所述散熱塗料之所述高分子殼層與所述基板之所述表面係藉由第一官能基團與第二官能基團而連結，所述第一官能基團包括硫醇基，所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱板，其中所述散熱塗料之所述高分子殼層與所述基板之所述表面係由所述第一官能基團與所述第二官能基團藉由交聯而連結。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之散熱板，其中所述基板係為金屬。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之散熱板，其中所述散熱塗料厚度等於或小於35μm。
  11. 一種散熱板的製造方法，包括：將高分子鏈接枝至碳材顆粒之表面，所述高分子鏈具有第一官能基團，其中所述第一官能基團包括環氧基或羧酸基；將所述高分子鏈中之部分所述第一官能基團取代為第二官能基團，以形成經改質的所述碳材顆粒，其中所述第二官能基團包括硫醇基；將經改質的所述碳材顆粒覆蓋於基板之表面；以及添加交聯劑至所述碳材顆粒之表面上，並進行交聯反應，以於所述基板上形成散熱層。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之散熱板的製造方 法，其中所述基板係為金屬。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之散熱板的製造方法，其中所述高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之散熱板的製造方法，其中所述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之散熱板的製造方法，其中所述碳材顆粒佔所述散熱層的80~99wt%。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之散熱板的製造方法，其中所述散熱層之厚度等於或小於35μm。
  17. 一種散熱板的製造方法，包括：對一基板進行一表面處理步驟，使所述基板的表面具有多個第一官能基團，其中所述第一官能基團包括硫醇基；將多個經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒覆蓋在所述基板的表面上，其中各高分子殼層具有多個第二官能基團，其中所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基；以及添加交聯劑至所述碳材顆粒之表面上，並進行交聯反應，以於所述基板上形成一散熱層。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中所述基板係為金屬。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中所述表面處理步驟包括使用硫醇類的有機酸或硫醇類的有機胺。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中各高分子殼層包括多數條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為50,000~150,000。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之散熱板的製造方法，其中各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中所述碳材顆粒係選自奈米碳管、鑽石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構成之群組。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中所述碳材顆粒佔所述散熱層的80~99wt%。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之散熱板的製造方法，其中所述散熱層厚度等於或小於35μm。
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