TWI325487B - - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 』也本發明為提供一種以石墨為基底之散熱座及其石墨之 製造方法，尤指利用冷壓熱壓震動將球狀石墨形成塊狀， 並將其浸潰於液界相瀝青中來填補空隙’且再經一次石墨 化，以提高石墨之密度及強度，並可使其具 熱傳導率。 【先前技術】 • 按’隨著高科技的蓬勃 小化’而且單位面積上的密 _不斷增強，在這些因素之下 逐年升高’倘若沒有良好的 生的熱’這些過高的溫度將 熱應力等現象造成整體的穩 本身的壽命，因此如何排除 熱’一直是不容忽視的的問 發展’電子元件的體積趨於微 集度也愈來愈高’其效能更是 ，電子元件的總發熱量則幾乎 散熱方式來排除電子元件所產 $致電子元件產生電子游離與 定性降低，以及縮短電子元件 這些熱量以避免電子元件的過 題。 ‘=，未來的半導體及電子震構將趨向於 更回饴度，相對的，熱的排散即是開發者率及 對的問題，而目前電子元件在 '續必需面 h "…?高密度能量 密度熱，就當前的散熱方式，是 I)所帶來的高 h………熱擴散（ 一步的將熱管（Heat Pi 、广礎材料，或是更進 以加快熱擴散的速度，但此種做 入基礎材料内， 高了許多，且隨著電子元件的進 成本也相對的提 與改良，單位面積上的

1325487 五、發明說明（2) 密集度也愈來 而因銅、銘的 m k，在發熱 用，且銅與鋁 2 . 7 g / c 熱裝置組合後 構，進而造成 而，由於 之問題，所以 >環，而目前， 由石墨化處理 石墨（n a t 狀（請參閱第 具有二 0 W/ T h r W/ Μ 並無塊 的熱傳 >狀並運 是 率，並 商所亟 【發明 維（1 Μ - Κ u — t )，所 狀應用 導率， 用於散 以，要 讓垂直 欲研究 内容】 愈高， 導熱係 量不斷 的密度 C )， ’散熱 電子元 銅、在呂 新的散 碳為自 後，可 u r a — 、 一 n - p 〜6 〇 hic 以目前 ’所以 並讓垂 熱裝置 如何使 向熱傳 改善之 使得必須讓敎 "、、 數約為4 〇 〇 升高的電子元 相當高（約為 所以當電子元 裝置的重量往 件的哥命減短 為基礎材質所 熱材料之研發 然界中一種豐 成為良好的電 1 Q r a p 圖所示），經 1 a n e )優 0 W / Μ - Κ k η e s s ) 僅以薄捲材之 ’如可使石墨 直向熱傳導率 中，必可大幅 石墨可保留平 導率提昇，即 方向所在者。 擴散速 Ψ / m 件上， 8 . 5 件與銅 往會破 或損壞 製成之 ，便成 富含量 導體及 hi t 加工滾 良的熱 )，但 該傳導 應用為 可保留 提昇， 提昇散 面向具 為從事 度也隨 k及2 已漸漸 g / c 、铭所 壞電子 0 散熱裝 為非常 的物質 熱導體 e )為 扎成薄 傳導率 在三維 率非常 主，就 平面向 使石墨 熱效果 有良好 此行業 之加快，0 0 W/ 的不敷使 c及 製成之散 元件的結 置有上述 重要的一 ’且碳經 ，而天然 高碳鱗片 捲材後會 (約2 4 ( 低（約6 熱傳遞上 具有良好 可形成塊 〇 的熱傳導 之相關廠

第6頁 1325487 發明說明（3) 故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃搜集相關資 料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年 經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種以石墨為基底 之散熱座及其石墨之製造方法的發明專利誕生者。 本發明之主要目的乃在於，利用製程中所使用的球狀 .石墨’並將球狀石墨以冷壓熱壓震動形成塊狀，並將其浸 潰於液界相遞青中來填補空隙，且再經一次石墨化，以提 •高石墨之密度及強度，並可使其具有極佳的三維熱傳導率 • 本發明之次要目的乃在於’利用經浸潰在液界相瀝青 及再一次石墨化的石墨，作為散熱座之基底，並於表面鍍 上金屬面’使其成為一石墨基底散熱座，而此石墨基底散 熱座可迅速的吸收電子元件所發出之熱源，以避免過高的 ’工作溫度使電子元件產生電子游離與熱應力等現象造成整 —體的穩疋性降低，以及縮短電子元件本身的壽命，且石墨 基底散熱座的重量非常輕，而可避免因過大的重量抵壓至 電t凡件上，而破壞電子元件的結構，進而造成電子元件 的壽命減短或損壞。 鲁【實施方式】 其構ί達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及 ^ 從繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與 功成=下’俾利完全瞭解。 圖，明參閱第三圖所示’係為本發明之石墨製造方法流程 由圖中可清楚得知，當利用本發明製造塊狀石墨時，

!32548?_ 广說明⑷ 神依下列步驟進行： (1 0 0 )粉碎：將天然石墨粉碎成粒度為微米的粗子。 (1 1 0 )混捏：將粒度為微米的粒子混合黏著劑，且黏 著劑可為瀝青或介相瀝青。 (1 2 〇 )融合造粒：將混合黏著劑的粗子進行再次粉碎 ，讓石墨粉體平均打散，以得到球 - 狀石墨（如第四圖所示）。 (1 3 0)壓力成型：將球狀石墨利用高壓、冷壓熱壓震 動形成塊狀。 (1 4 0 )培燒：將塊狀石墨浸潰於液界相瀝青中來填補 • 空隙，以提高密度及強度。 (1 5 0 )石墨化：利用分段加熱使其石墨化，而其時間 約為一個月，且加熱溫度約為3 2 〇 0 ec，進而可得到具三維高熱傳導效 能之石墨。 而利用此方法所得到之塊狀石墨其密度相當的高（ 愤麥閱第五、六圖所示）’且此即可使其三維的熱傳導率 約 <達到9 1 OW/M— K，而可讓石墨之整體導熱速率 嶒加’且其之密度為1 · 2g/cc〜2 . 2g/cc。 # 請參閱第七圖所示，係為本發明石墨基底散熱座之侧 祝阖’由圖中可清楚看出，利用上述之石墨製造方法所製 邊出來的石墨1 ’因其本身是良好的導體，而可輕易的於 石墨1表面鍍上金屬面2，使其成為一石墨基底散熱座， 並可於金屬面2表面以焊接方式連接鰭片組3來增加散熱

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(5) 積，而當 他J所設置 4所發出 至石墨1 熱源散去 作，以避免 力等現象造 身的壽命， 量下降，以 鲁壞電子元件 損壞。 件 傳 將 上述之石 之抵持面 之熱源， ’再藉由 ，以確保 過高的溫 成整體的 且因石墨 避免因過 4的結構 墨基底 1 1抵 可因石 金屬面 電子元 度使電 穩定性 1的密 大的重 ，進而 散熱座 持於電 墨1的 2所連 件4可 子元件 降低， 度非常 量抵壓 造成電 於使用 子元件 高熱傳 接之錯 在容許 4產生 以及縮 的低， 至電子 子元件 時，係 4上， 導速率 片組3 的溫度 電子游 短電子 進而使 元件4 4的壽 將石墨1 使電子元 而迅速的 ，快速的 範圍下工 離與熱應 元件4本 整體的重 上，而破 命減短或 再者，該 鍍等方式鍍於 石墨 石墨 1表面之金屬面2為可以電鑛或真空蒸 1表面，且金屬面2可為銅、錄或其合 、土 疋以’本發明之以石墨為基底之散熱座及其石墨之製 法為可改善習用之技術關鍵在於； 本發明為利用製程中所使用的球狀石墨，並將球狀石 $以冷壓熱壓震動形成塊狀，並將其浸潰於液界相瀝 • 月中來填補空隙，且再經一次石墨化，以提高石墨之 密度及強度’並可使其具有極佳的三維熱傳導率。 (二）本發明為利用經浸潰在液界相瀝青及再一次石墨化的 石墨’作為散熱座之基底，並於表面鍍上金屬面，使 其成為一石墨基底散熱座，而此石墨基底散熱座為可 抵持於電子元件’使電子元件所發出之熱源可迅速的

第9頁 1325487 五、發明說明（6) 免過高的工作溫度使電 等現象造成整體的穩定 身的壽命，且石墨基底 免因過大的重量抵壓至 的結構，進而造成電子 種較佳之可行實施例說 本發明之申請專利範圍 藝精神下所完成之均等 明所涵蓋之專利範圍中 傳導至石墨基底散熱座，以避 子元件產生電子游離與熱應力 性降低，以及縮短電子元件本 散熱座的重量非常輕，而可避 電子元件上，而破壞電子元件 元件的壽命減短或損壞。 上述詳細說明為針對本發明一 •明而已，惟該實施例並非用以限定 ’凡其它未脫離本發明所揭示之技 變化與修飾變更’均應包含於本發 综上所述’本發明一錄里灰— 墨之劁種以石墨為基底之散熱座及其石 性、創作性及進步性之專利nΓ 戒付《祈穎 審委早…仓太垒件，羑依法提出申請，盼 局有任何㈣，缚之辛苦發明，倘若鈞 實或德便。 S 來函指不，發明人定當竭力配合，

第10頁 1325487 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖 係為天然石墨之顯微組織圖（一）。 第二圖 係為天然石墨之顯微組織圖（二）。 第三圖 係為本發明之石墨製造方法流程圖。 第四圖 係為球狀石墨之示意圖。 第五圖 係為本發明之石墨顯微組織圖（一）。 -第六圖 係為本發明之石墨顯微組織圖（二）。 第七圖 係為本發明石墨基底散熱座之侧視圖。 【主要元件符號說明】 1 、石墨 1 1 、抵持面 2、金屬面 3 、鰭片組 • 4、電子元件

Claims (1)

1325487 六、申請專利範圍 1、 一種以石墨為基底之散熱座及其石墨之製造方法，其 中該製造方法係依照下列步驟進行： (A )將天然石墨粉碎成粒度為微米的粒子； (B )將粒度為微米的粒子混合黏著劑； (C )將混合黏著劑的粒子進行再次粉碎；' (D)利用高壓、冷壓熱壓震動形成塊狀； (E )將塊狀石墨浸潰於液界相瀝青中； (F )利用加熱使其石墨化。 2、 如申請專利範圍第1項所述之以石墨為基底之散熱座 | 及其石墨之製造方法，其中該黏著劑可為瀝青或介相 遞青。 3、 如申請專利範圍第1項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該步驟F之時間約為一個 月，且加熱為分段加熱，而溫度約為3200 °C。 4、 如申請專利範圍第1項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該石墨之三維熱傳導率約 為 9 1 0W/M-K。 5、 如申請專利範圍第1項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該石墨之密度約為1 . 2 ’ g/cc 〜2.2g/cc。 6、 一種以石墨為基底之散熱座及其石墨之製造方法，其 中該散熱座係具有一經浸潰在液界相瀝青及再一次石 墨化的石墨，且該石墨之一側設置有可抵持於電子元 件表面之抵持面，且遠離抵持面之另側表面設有金屬

第12頁 1325487 六、申請專利範圍 面。 7、 如申請專利範圍第6項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該金屬面表面為可進一步 連接有鰭片組。 8、 如申請專利範圍第6項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該金屬面可為銅、鎳或其 合金。 -9、如申請專利範圍第6項所述之以石墨為基底之散熱座 及其石墨之製造方法，其中該石墨表面之金屬面為可 以電鍍或真空蒸鍍等方式鍍於石墨表面。

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