TWM504983U - 冷壓石墨導熱元件 - Google Patents

Description

冷壓石墨導熱元件

本新型是有關於一種導熱元件，特別是指一種含有石墨的導熱元件。

近年來，基於技術的演進，電子元件朝微小化的方向發展，其衍生的熱管理問題也受到一定的重視，許多高導熱材料如銀、銅、石墨片等被科學家廣泛研究。

其中，石墨片的導熱性能受到極大的矚目，由於石墨片特殊的二維蜂巢狀晶格碳原子結構，使得其導熱係數優於金屬，因此廣泛地應用於電子元件上。

傳統石墨導熱元件的結構包含複數石墨片，該等石墨片彼此層疊形成該石墨導熱元件。而言，在傳統石墨導熱元件的生產過程中，首先，需使用化學藥品提高提高石墨片純度與密度，接著再施以大於30Mpa的壓力去壓合石墨片，使石墨片彼此之間緊密的結合，最後再施以1800-3000度C的高溫，歷經數小時後，才能得到一石墨導熱基材，因此，不僅會消耗大量能源且製作時間冗長。

故，如何研發一種結構單純、且不須高溫、高壓製程就能使石墨間能夠簡易地彼此黏合的石墨導熱元件，是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題。

因此，本新型之目的，即在提供一種冷壓石墨導熱元件。

本新型冷壓石墨導熱元件，包含：一第一基材、一第二基材，及一導熱材。

該第一基材，包括一第一表層及一設置於該第一表層表面的第一黏膠層。

該第二基材，對應於該第一基材設置，包括一第二表層及一設置於該第二表層表面的第二黏膠層。

該導熱材，包括複數沿一預定方向鋪設於該第一黏膠層的石墨及複數摻雜於該第一黏膠層及該第二黏膠層的熱輻射導熱粒子。

本新型之功效在於：提供一種結構簡單且不需經過高壓、高溫的製程步驟的冷壓石墨導熱元件。

2‧‧‧第一基材

21‧‧‧第一表層

22‧‧‧第一黏膠層

3‧‧‧導熱材

31‧‧‧石墨

32‧‧‧熱輻射導熱粒子

4‧‧‧第二基材

41‧‧‧第二表層

42‧‧‧第二黏膠層

X‧‧‧預定方向

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體分解示意圖，說明本新型該冷壓石墨導熱元件；圖2是一立體分解示意圖，說明本新型該冷壓石墨導熱元件的導熱材還包括複數輻射導熱粒子；圖3是一立體分解示意圖，說明本新型該冷壓石墨導熱元件的第一、二基材含有複數輻射導熱粒子；圖4是一示意圖，說明本新型該冷壓石墨導熱元件在製 作過程中實施的吹整製程。

在本新型被詳細描述之前，應該注意以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本新型冷壓石墨導熱元件包含一第一基材2、一第二基材4，及夾設於該第一、二基材2、4之間的導熱材3。

該導熱材3平鋪並夾設於該第一、二基材2、4之間，且該導熱材3至少包括複數石墨31，該等石墨31可選自石墨粉，或石墨烯等。而以達到石墨的鱗片堆疊效果為考量，將其層數、厚度、長度、寬度設定為篩選基準，篩選該等石墨的條件如下：層數小於100層、厚度小於10μm、長度小於80μm，及寬度小於50μm。

此外，一般而言，石墨中的碳原子以層狀排列。也就是每個碳原子都與另外三個相接，形成六角形結構的一角，這種平面結構在二維空間上延伸，形成由一個個六角形組成的「鐵絲網」平面陣列，這結構導致了石墨的一個特性，就是某一層原子可以輕易地在另一層原子上滑動，這項特性，使得石墨於X-Y平面方向可具有極佳的導電性及導熱性，但是在垂直X-Y平面的Z方向的導熱性並不佳，因此，為了增加本新型該等石墨31的層疊結構於Z方向的導熱性，及填補石墨31於層疊過程中產生的空隙，參閱圖3，該導熱材3還可進一步包含複數熱輻射導熱粒子32，該等熱輻射導熱粒子32選自下列群組之其中一組合：奈米化 之碳球、氮化硼、碳化矽、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦等。

(如圖2所示)

該第一基材2具有一第一表層21，及一形成於該第一表層21其中一表面的第一黏膠層22；該第二基材4具有一第二表層41，及一形成於該第二表層41其中一表面的第二黏膠層42。

其中，該第一、二表層21、41是用於支撐該第一、二黏膠層22、42，可由透光或不透光的材料構成，該第一、二黏膠層22、42可選自環氧樹脂、壓克力，或聚亞醯胺等黏膠系統。

要說明的是，由於該第一、二黏膠層22、42一般是由導熱性較差的高分子系統所製得，因此，為了提升該第一、二黏膠層22、42的導熱性，該第一、二黏膠層22、42的至少其中一層還會含有熱輻射導熱粒子32，且較佳地，該熱輻射導熱粒子32是添加於後續欲與發熱元件黏貼的黏膠層為主；更佳地，該第一、二黏膠層22、42均含有該熱輻射導熱粒子32。又，當該第一、二表層21、41是以高分子材料構成時，為了不影響該冷壓石墨導熱元件整體的導熱性，更佳地，該第一、二表層21、41的其中至少一層也會含有熱輻射導熱粒子32，圖3所示是該第一、二表層21、41均含有該等熱輻射導熱粒子32的態樣。

前述本新型該冷壓石墨導熱元件的製作流程如下，首先加熱該第一基材2，令該第一黏膠層22軟化。

詳細的說，是加熱該第一基材2，讓該第一黏膠 層22的表面硬度下降使其軟化而呈現半流體狀態，而可易於進行下個製程步驟。

接著，進行附著的動作，於該第一黏膠層22上 鋪設該導熱材3，且該等導熱材至少包括複數石墨31。

該導熱材3至少包含複數石墨31，該等石墨31 可選自石墨粉，或石墨烯等，而以達到石墨31的鱗片堆疊效果為考量，將其層數、厚度、長度、寬度設定為篩選基準，篩選該等石墨的條件如下：層數小於100層、厚度小於10μm、長度小於80μm，及寬度小於50μm。

再接著，進行吹整，使用一熱風沿一預定方向X 吹整該導熱材3，令該等石墨31沿該預定方向X舖設於該第一黏膠層22。

配合參閱圖4，更具體地說，是使用一熱風機， 以溫度不大於500℃的熱風進行吹整。

由於鋪設後石墨31的排列方向較為雜亂，且會 有部分石墨片是站立於該第一黏膠層22上，因此，透過吹整的動作，能夠使得該等石墨31的排列方向自原本的散亂狀態形成一沿該預定方向X鋪設的狀態，並令原本站立的該等石墨31沿該預定方向X平鋪至該第一黏膠層21表面，增加該等石墨31的堆疊及連接效果，故可擁有較好的導熱效果。

最後，將該第二基材4蓋設於該導熱材3上， 並令該第一、二基材2、4彼此相連接，即可得到如圖1所示之冷壓石墨導熱元件。

詳細地來說，是以該第二黏膠層42對應該第一 黏膠層22的方式蓋設於該第一基材2，使得該第一黏膠層22的導熱材3能夠緊密地被該第一、二基材2、4包覆。接著，再使用壓合成形的方式，設定壓合壓力不大於20MPa，令該第一、二基材2、4彼此連接，即可製得該冷壓石墨導熱元件。由於壓合成形的方式為本技術領域者擁有的習知技術，在此不多加贅述。

本新型利用將該等石墨31夾設於含有第一、二 黏膠層22、42的第一、二基材2、4之間，隨後利用壓合該第一、二黏膠層22、42，透過黏膠而令該等石墨31緊密結合，因此，不須高溫、高壓即可製得，可避免習知需利用高壓、高溫的製程步驟，耗時耗能等缺點。此外，本新型於鋪設石墨31後進一步利用熱風吹整該等石墨31的方式，可使站立的石墨31平鋪，增加其排列的方向性，而增加其導熱性。

此外，值得一提的是，當該導熱材3除了石墨 31之外，還含有熱輻射導熱粒子32時，該等熱輻射導熱粒子32的添加方式可以採用與該等石墨31同時佈設，之後再進行該熱風吹整，或是，可先在該第一黏膠層22表面佈設該等石墨31，並經過該熱風吹整，將該等石墨31吹整後，再佈設該等熱輻射導熱粒子32。由於經吹整後的石墨31之間容易產生空隙，因此，較佳地，利用於吹整後再佈設熱輻射導熱粒子32可用以彌補該等石墨31間的空隙，而令該導熱材3整體的導熱效果更加均勻。

綜上所述，本新型該冷壓石墨導熱元件是於具 有該第一黏膠層22的該第一基材2上鋪設包括石墨31的導熱材31，再施以熱風吹整，能夠使該等石墨31可成預定方向堆疊，並利用壓合該第一、二黏膠層22、42，透過黏膠而令該等石墨31緊密結合，因此，不須高溫、高壓即可製得，而藉由熱輻射導熱粒子32的添加，可進一步提升該導熱材3及第一、二基材2、4的導熱性，而提升該冷壓石墨導熱元件整體的導熱性，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當 不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧第一基材

21‧‧‧第一表層

22‧‧‧第一黏膠層

3‧‧‧導熱材

31‧‧‧石墨

4‧‧‧第二基材

41‧‧‧第二表層

42‧‧‧第二黏膠層

Claims (3)

1. 一種冷壓石墨導熱元件，包含：一第一基材，包括一第一表層及一設置於該第一表層表面的第一黏膠層；一第二基材，對應於該第一基材設置，包括一第二表層及一設置於該第二表層表面的第二黏膠層；及一導熱材，包括複數沿一預定方向鋪設於該第一黏膠層的石墨，其中，該第一、二基材的其中至少一含有複數熱輻射導熱粒子。
2. 如請求項1所述的一種冷壓石墨導熱元件，其中，該導熱材還含有複數熱輻射導熱粒子。
3. 如請求項2所述的一種冷壓石墨導熱元件，其中，該等熱輻射導熱粒子選自下列群組之其中一組合：奈米化之碳球、氮化硼、碳化矽、氮化鋁、氧化鋁、二氧化鈦。