TWI772047B

TWI772047B - 銅粒的製造方法及銅粒

Info

Publication number: TWI772047B
Application number: TW110120054A
Authority: TW
Inventors: 陳其亮; 高媛媛; 林志曄
Original assignee: 華晴材料股份有限公司
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-07-21
Also published as: TW202247921A

Abstract

本創作所提出的製造方法包含下列步驟：將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料；對該漿料加熱製成次級銅粉原料；以及對該次級銅粉原料進行還原反應製成銅粒。其中，初級銅粉原料可為以水霧化法所製得的銅粉。本創作所製得的銅粒包含三個以上的初級銅粉，該等初級銅粉連接成鍊狀。本創作的優點在於，製作方法簡單、易於量產，所製得的銅粒具有較大的表面積、更低的鬆裝密度、較佳的毛細力。將本創作的銅粒用於製作熱管時，還能提升散熱效率。此外，本創作的銅粒成份單純，並不會影響熱管的可靠度。

Description

銅粒的製造方法及銅粒

本創作是關於一種金屬顆粒及金屬顆粒的製造方法，特別是關於一種銅粒及銅粒的製造方法。

散熱領域中熱管的使用已經越來越普遍。熱管的工作原理是在於，熱管的內壁面形成有毛細結構，因此熱管內的工作流體能沿毛細結構迅速流動，即時傳遞熱量。熱管的毛細結構有多種形式，其中銅粉燒結型的毛細結構具有更强的毛細力、更大的熱量傳輸能力、更好的抗重力效果，最常被用於高功率伺服器、高階筆記型電、及一些工業用電腦領域中。

在熱管的製造過程中，會將銅粉原料燒結於一管體的內壁面中。銅粉原料的製造方法，主要有水霧化法、電解法、團化法、和球磨法，以製做出低鬆裝密度(apparent density)的銅粉原料，而其中最廣為使用的是水霧化法。為了進一步降低鬆裝密度、提高孔隙率，會在水霧化法中進行增氧操作的方法，藉此在銅粉原料的表面產生空洞或裂縫。然而，經過增氧操作後所製成的銅粉原料可能有氧化的現象，將會影響燒結後毛細結構的性能以及所製得的熱管的可靠度。

有鑑於此，提出一種更佳的改善方案，乃為此業界亟待解決的問題。

本創作的主要目的在於，提出一種銅粒的製造方法以及銅粒，其該製造方法簡單、易於量產，且所製得的銅粒具有較大的表面積、更低的鬆裝密度。

為達上述目的，本創作所提出的製造方法依序包含下列步驟：將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料；對該漿料加熱製成次級銅粉原料；以及對該次級銅粉原料進行還原反應製成銅粒，該銅粒之粒徑為40目至325目。

為達上述目的，本創作所提出的銅粒包含三個以上的初級銅粉，該等初級銅粉連接成鍊狀，該銅粒之粒徑為40目至325目。

因此，本創作的優點在於，將現有的銅粉以鍊狀形式結合成銅粒，具有較大的表面積、更低的鬆裝密度(例如可達1.0g/cm3至2.5g/cm3)、較佳的毛細力。並且，本創作所提供的銅粒製作方法簡單、易於量產，將本創作的銅粒用於製作熱管時，還能提升散熱效率。此外，本創作的銅粒成份單純，並不會影響熱管的可靠度。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，是先將水加熱後，加入該高分子黏結劑，待該高分子黏結劑溶解後加入該初級銅粉原料。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，是將水加熱至40℃至70℃。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，該高分子黏結劑溶解過程中被加熱至60℃至90℃後，加入該初級銅粉原料。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，該初級銅粉原料、該高分子黏結劑、及水混合後，加熱至65℃至95℃，製成漿料。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「對該漿料加熱製成次級銅粉原料」之步驟中，先將該漿料加熱至脫水。

如前所述之銅粒的製造方法中，該高分子黏結劑包含玉米澱粉、土豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉、或其組成。

如前所述之銅粒的製造方法中，於「對該漿料加熱製成次級銅粉原料」之步驟中，加熱該漿料至300℃至600℃，藉此燒除該高分子黏結劑。

圖1為本創作的製造方法的流程圖。

圖2為本創作的銅粒的顯微照片。

本創作提出一種銅粒的製造方法以及銅粒。

首先請參考圖1。該製造方法依序包含調製步驟、加熱步驟、及還原步驟。

於調製步驟中，是將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料。初級銅粉原料為現有技術所製得的銅粉。換言之，本創作是以現有的銅粉為原料進行再次加工，以製成具有更低鬆裝密度、更高孔隙率的顆粒。此外，較佳的是選用以水霧化法所製得的銅粉做為初級銅粉原料進行加工。高分子黏結劑可為玉米澱粉、土豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉，或其組合，例如：高分子黏結劑可為玉米澱粉和土豆澱粉之組合，或者，高分子黏結劑可為土豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉之組合。

於調製步驟中，首先將高分子黏結劑與水充份混合後，再加入初級銅粉原料混合製成漿料。具體而言，是先將水加熱後，加入高分子黏結劑至重量百分率為5%至20%之間，待高分子黏結劑溶解後加入初級銅粉原料，至初級銅粉原料的重量百分率為5%至50%之間。於調製步驟中，可將水加熱至40℃至70℃後加入高分子黏結劑。另外，也可在高分子黏結劑溶解過程中進一步加熱至60℃至90℃，然後再加入初級銅粉原料。最後，可於初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合後再加熱至65℃至95℃，並使混合均勻而不分層，即製得漿料。較佳度，於初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合的同時進行隔水加熱。

於加熱步驟中，可分為兩階段地加熱。第一階段加熱可為將漿料加熱至脫水，第二階段加熱可加熱至燒除高分子黏結劑而形成次級銅粉原料。第一階段加熱中，可將漿料置於60℃至200℃的烤箱中進行烘乾。第二階段加熱中，可將烘乾脫水後的漿料置於焙燒爐中進行焙燒，焙燒爐的溫度可為300℃至600℃，焙燒時間可為二至六小時。於焙燒過程中會通入空氣，以使高分子黏結劑會因高溫而燃燒，藉此燒除高分子黏結劑。在燒除高分子黏結劑後即形成次級銅粉原料。

由於次級銅粉原料的顆粒表面可能有氧化層，因此後續可再進行還原步驟，以除去氧化層。具體而言，於還原步驟中，是將次級銅粉原料加熱至300℃至600℃，並通入氫氣及氮氣的混合氣體，直到所有的氧化層被還原，至此形成本創作的銅粒。

後續可再進行除鐵、篩分不同等級或粒徑大小，經過測試後包裝、入庫。

接著請參考圖2，其是以工作距離16.4公釐(mm)、加速電壓15.0k伏特(V)、放大倍數100倍之條件下所拍攝的銅粒照片。圖2中右下角的兩相鄰的參考點之距離為50微米(μm)。透過上述製造方法所製成的銅粒，每個銅粒的粒徑大小可為40目至325目，且每個銅粒包含了三個以上的初級銅粉。換言之，本創作的銅粒最低可由三個初級銅粉相連結所構成。該等初級銅粉可連接成隨機的鍊狀，且可為單一的直鍊或樹枝狀、珊糊狀的支鍊。

綜上述所，本創作將現有的銅粉以鍊狀形式結合成銅粒，具有較大的表面積、更低的鬆裝密度(例如可達1.0g/cm3至2.5g/cm3)、較佳的毛細力。並且，本創作所提供的銅粒製作方法簡單、易於量產，將本創作的銅粒用於製作熱管時，還能提升散熱效率。此外，本創作的銅粒成份單純，並不會影響熱管的可靠度。

Claims

一種銅粒的製造方法，其依序包含下列步驟：將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料；對該漿料加熱製成次級銅粉原料；以及對該次級銅粉原料進行還原反應製成銅粒，該銅粒之粒徑為40目至325目。
如請求項1所述之銅粒的製造方法，其中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，是先將水加熱後，加入該高分子黏結劑，待該高分子黏結劑溶解後加入該初級銅粉原料。
如請求項2所述之銅粒的製造方法，其中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，是將水加熱至40℃至70℃。
如請求項2所述之銅粒的製造方法，其中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，該高分子黏結劑溶解過程中被加熱至60℃至90℃後，加入該初級銅粉原料。
如請求項2所述之銅粒的製造方法，其中，於「將初級銅粉原料、高分子黏結劑、及水混合製成漿料」之步驟中，該初級銅粉原料、該高分子黏結劑、及水混合後，加熱至65℃至95℃，製成漿料。
如請求項1至5中任一項所述之銅粒的製造方法，其中，於「對該漿料加熱製成次級銅粉原料」之步驟中，先將該漿料加熱至脫水。
如請求項1至5中任一項所述之銅粒的製造方法，其中，該高分子黏結劑包含玉米澱粉、土豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉、或其組成。
如請求項7所述之銅粒的製造方法，其中，於「對該漿料加熱製成次級銅粉原料」之步驟中，加熱該漿料至300℃至600℃，藉此燒除該高分子黏結劑。
一種銅粒，其包含三個以上的初級銅粉，該等初級銅粉連接成鍊狀，該銅粒之粒徑為40目至325目。