TWM446872U - 石墨散熱器及燈杯組件 - Google Patents

Description

石墨散熱器及燈杯組件

本創作係有關於一種石墨散熱器，尤係關於一種具有鎖固孔之散熱器。

在節能減碳趨勢下，各國漸漸趨向禁用高耗能之白幟燈泡進而全面使用低耗能、省電、壽命長、耐用之LED照明器具。然而，目前LED照明器具受限於傳統的鋁質散熱材料導熱佳但散熱速度較慢之問題，遲遲無法推出可以取代傳統照明燈具的產品。

此外，隨著科技發展電子產品日益輕薄短小、功率消耗與日俱增，而運作時晶片之微熱流所產生熱點，若沒有及時將熱導出，則使晶片無法發揮較佳之效能、或增加其耗損使用壽命下降進而影響整體品質表現。傳統上在電路板的散熱，通常使用銅質散熱材料，而銅質散熱材料雖然具有較高的導熱係數，但其散熱係數較低而導致無法有良好散熱效果進而產生熱瓶頸。

目前，為了研發一種適用之散熱材料，第I307145號台灣專利揭露一種含有鑽石顆粒51、鋁金屬基質52及石墨層53之碳複合物製成之散熱器，如第1圖所示，其可傳導熱源54所生成之熱並達到良好的散熱效果，然而鑽石層55仍需藉由石墨層53才能與鋁金屬基質52產生良好的密合效果，且鑽石成本較高、硬度高加工困難，基於成本考量電子工業大量生產無法合乎經濟成本。

因此，仍需研發一種具高散熱能力之散熱件以解決發熱物產生之熱點散熱之問題。

本創作係提供一種石墨散熱器，係包括：殼體，係具有內表面及外表面，其中，該殼體係主要由石墨顆粒疊接而成；以及複數鎖固孔，係形成於該殼體中，且各該鎖固孔係連通至該殼體之外表面。

前述之石墨散熱器，其中，部份該鎖固孔復連通至該殼體之內表面。

又於一實施例中，該鎖固孔之橫截面係為圓形且具有螺紋，以供鎖固螺絲於該鎖固孔內。

本創作復提供一種燈杯組件，係包括：本創作之石墨散熱器；以及螺絲，係具有固定部，係用以固定於複數鎖固孔中。

於一具體實施例中，該固定部之直徑大於該複數鎖固孔之直徑。

前述之燈杯組件，復包括基板，係置於該殼體之外表面且該基板復具有對應該鎖固孔之通孔。

前述之石墨散熱器係由粉末冶金方式壓制含有飛灰的含碳原料並經石墨化處理而得。用於製造人造石墨構件之粉末材料係包括粒徑大小介於100至1000微米之複數顆粒，且各該顆粒係包含含碳原料及黏著劑之混合物。前述之石墨散熱器係經壓制粉末材料和石墨化處理而得該殼體。

前述之石墨散熱器具備多孔性，因此，除了可解決發光及發熱元件在高功率化所衍生之散熱問題外，極佳的平整度無須透過二次加工即可直接接置基板，應用上極為便利，並具有相當的剛性，可供形成鎖固孔。

以下藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本創作可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本創作所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本創作所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“第一”、“第二”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本創作可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本創作可實施之範疇。

為得到本創作之石墨散熱器，需準備一種製備人造石墨構件之組成物，包括：含碳原料、黏著劑以及分散劑。於較佳實施例中，所述含碳原料以該組成物重量計，含量為50至60%，更佳為54至56%；黏著劑以該組成物重量計，含量為15至45%，更佳為35至40%；以及分散劑以 該組成物重量計，含量為5至25%，更佳為5至10%。

該分散劑係為了於製備人造石墨構件時有效分散黏著劑並避免單一成分團聚，故該組成物中含有分散劑，分散劑的存在係為了均勻地結合粉體顆粒，藉以提高人造石墨構件之比表面積。

組成物中所述含碳原料包括飛灰。於較佳實施例中，該含碳原料包括飛灰及石墨粉體，其中，以該含碳原料重量計，飛灰之含量為85至95%，石墨粉體之含量為5至15%。於更佳實施例中，該含碳原料中飛灰之含量為90至95%，石墨粉體之含量為5至10%。於具體實例中，該石墨粉體可扮演脫模劑角色。

所使用之黏著劑包括，但不限制於：瀝青、聚合物或其組成。於較佳實施例中，所使用之瀝青包括，但不限制於：煤焦瀝青、石油瀝青、天然瀝青，所使用之聚合物包括，但不限制於：合成樹脂、天然樹脂、水性樹脂或其組成，例如聚胺酯、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚胺基甲酸酯樹脂或其組成，並以酚醛樹脂類之聚合物為佳。

所使用之分散劑包括，但不限制於：水、醇類化合物或其組成。於較佳實施例中，所使用之分散劑包括，但不限制於：飽和醇、不飽和醇、脂環醇及其混合。於更佳實施例中，係使用沸點低於水的醇類化合物，俾利於後續之移除，故可使用乙醇。

製備本創作石墨散熱器之方法，係包括於混合槽中混 合上述組成物，並烘烤去除經混合之組成物中之分散劑，甚至是可能存在之溶劑，以得到具有複數顆粒之粉末，再自該粉末中篩選出粒徑大小介於100至1000微米之顆粒，並將該經篩選的複數顆粒塑形為物件，之後加熱該物件俾去除黏著劑，最後將去除黏著劑之物件石墨化得到石墨散熱器。

於一實施例中，將該組成物混合均勻後，係以80至200℃烘烤該經混合之組成物1至3小時，得到具有複數顆粒之粉末後；自該粉末中篩選出粒徑大小介於100至1000微米之顆粒，以適合塑形使顆粒堆積較為緊密，若粒徑大於1000微米時，顆粒間的空隙使得熱量無法有效傳遞，粒徑小於100微米時，會造成成型之物件部分卡住在成型模具間隙，甚至導致成型之物件龜裂。是以，較佳地，粒徑大小介於150至500微米，更佳為250至500微米。

於成型時，將該經篩選的複數顆粒以熱壓或粉末冶金之方式成型，較佳為於20噸至150噸壓力以粉末冶金成型方式塑形為物件；並於500至1000℃加熱該物件1至3小時俾去除黏著劑，較佳為600至800℃；最後於1900至2500℃將已去除黏著劑之物件石墨化1至5小時以得到石墨散熱器。

第2A至2C圖係為本創作之石墨散熱器示意圖，其中，該石墨散熱器之殼體1，係由粉末冶金方式壓制含有飛灰的含碳原料，並經石墨化處理而得。

如第2A圖所示之立體圖，本創作提供一種石墨散熱 器，殼體1，其中，該殼體係主要由石墨顆粒疊接而成；以及複數鎖固孔2a,2b，係形成於該殼體1中，且各該鎖固孔2a,2b係連通至該殼體1之外表面1a。

如第2B圖所示之石墨散熱器剖示圖，係顯示本創作石墨散熱器之一非限制性實例，該殼體1係係包括中空環狀側壁10，係具有相對之第一開口10a和第二開口10b；以及頂蓋部11，係遮蓋該第一開口10a，其中，該第二開口10b直徑小於該頂蓋部11之面積。

前述之石墨散熱器，其中，部份該鎖固孔復連通至該殼體1之內表面1b。具體而言，形成於該中空環狀側壁10上方的鎖固孔2a係僅連通至外表面1a；而形成於未連接中空環狀側壁10之頂蓋部11上的鎖固孔2b復連通至該殼體1之內表面1b。

復參閱第2A圖，該中空環狀側壁10之外壁具有複數凸肋101，其可為豎狀。

如第2C圖所示，本創作復提供一種燈杯組件，係包括：本創作之石墨散熱器1’；以及螺絲4，係具有固定部4a，係用以固定於複數鎖固孔2a,2b中。

根據本創作用於製造人造石墨構件之粉末材料，該固定部之直徑係可大於該複數鎖固孔之直徑可供固定部直接鑽入鎖固孔強化固定效果。

經實測，本創作之石墨散熱器之密度可大於1.3 g/cm³ ，以頂蓋部厚度約為0.3cm，鎖固孔2.2mm的石墨散熱器樣品，搭配固定部直徑2.6mm之螺絲測試本創作石墨 散熱器強度，其耐受壓力達12kg/cm² 仍未發生崩牙的情況，故本創作之石墨散熱器確實具有優異的剛性。

如第2D圖所示，該燈杯組件復包括基板3，該基板3可不為石墨材質。

上述實施例係用以例示性說明本創作之原理及其功效，而非用於限制本創作。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧殼體

1’‧‧‧石墨散熱器

1a‧‧‧外表面

1b‧‧‧內表面

2a,2b‧‧‧鎖固孔

3‧‧‧基板

4‧‧‧螺絲

4a‧‧‧固定部

10‧‧‧中空環狀側壁

10a‧‧‧第一開口

10b‧‧‧第二開口

11‧‧‧頂蓋部

101‧‧‧凸肋

51‧‧‧鑽石顆粒

52‧‧‧鋁金屬基質

53‧‧‧石墨層

54‧‧‧熱源

55‧‧‧鑽石層

第1圖係為習知之散熱器示意圖；以及第2A圖係為本創作之石墨散熱器之立體圖；第2B圖係為本創作之石墨散熱器之剖示圖；第2C圖係為本創作之燈杯組件局部放大剖示圖；以及第2D圖係為本創作另一燈杯組件局部放大剖示圖。

1a‧‧‧外表面

1b‧‧‧內表面

2a,2b‧‧‧鎖固孔

10‧‧‧中空環狀側壁

10a‧‧‧第一開口

10b‧‧‧第二開口

11‧‧‧頂蓋部

Claims (14)

1. 一種石墨散熱器，係包括：殼體，具有內表面及外表面，其中，該殼體係主要由石墨顆粒疊接而成；以及複數鎖固孔，係形成於該殼體中，且各該鎖固孔係連通至該殼體之外表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器，其中，該石墨顆粒之粒徑大小介於100至1000微米。
3. 如申請專利範圍第2項所述之石墨散熱器，其中，該石墨顆粒之粒徑大小介於100至500微米。
4. 如申請專利範圍第2項所述之石墨散熱器，其中，該石墨顆粒係由石墨化含有飛灰的含碳原料而得。
5. 如申請專利範圍第4項所述之石墨散熱器，其中，該殼體係由粉末冶金方式壓制該含有飛灰的含碳原料，並經石墨化處理而得。
6. 如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器，其中，部份該鎖固孔復連通至該殼體之內表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器，其中，該鎖固孔係具有螺紋，以供鎖固螺絲於該鎖固孔內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器，其中，該鎖固孔之橫截面係為圓形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器，其中，該殼體係係包括：中空環狀側壁，係具有相對之第一開口和第二開 口；以及頂蓋部，係遮蓋該第一開口，其中，該第二開口直徑小於該頂蓋部之面積。
10. 如申請專利範圍第9項所述之石墨散熱器，其中，該中空環狀側壁之外壁具有複數凸肋。
11. 一種燈杯組件，係包括：如申請專利範圍第1項所述之石墨散熱器；以及螺絲，係具有固定部，係用以固定於複數鎖固孔中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之燈杯組件，其中，該固定部之直徑大於該複數鎖固孔之直徑。
13. 如申請專利範圍第11項所述之燈杯組件，復包括基板，係置於該殼體之外表面。
14. 如申請專利範圍第13項所述之燈杯組件，其中，該基板復具有對應該鎖固孔之通孔。