[發明專利]多孔性石墨散熱器及多孔性石墨的制備方法

無效

• 申請號: 201110056831.7
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN102655128A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 胡旭添;蕭俊旭
• 申請（專利權）人: 碩恩科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H05K7/20;H01L33/64;C01B31/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明是關于一種多孔性石墨的應用及其制造方法，尤其是關于一種多孔性石墨散熱器以及一種多孔性石墨的制備方法。

背景技術

近年來電子產品已趨向小型化，其中芯片工藝已達納米級，使得操作時所產生的熱量及發熱密度持續增加。因此發展高性能散熱材料以解決電子產品因高功率密度所衍生的散熱問題，成為刻不容緩的課題。

發泡石墨(Carbon?Foam)具有低密度、耐火、低熱膨脹系數及耐化學腐蝕等優異性能，依碳結晶排列與發泡結構的不同，可作為導熱或絕熱等不同用途。發泡石墨具有良好的熱傳導率以及具有互相連通且開放性的孔，具有極高的比表面積作為熱傳導散熱之用。因此發泡石墨已被視為具有潛力解決現代電子產品散熱問題的前瞻新型散熱材料之一。

目前發泡石墨的制作方法主要采用瀝青通氣方法，亦即于液態瀝青中通入氣體，使其產生氣泡，以便于凝固瀝青后形成發泡石墨。為使發泡石墨中的孔相通，其孔率通常大于80％(如圖5所示)，因此其物理強度不足。當應力較大時，容易造成發泡石墨斷裂；因此，發泡石墨使用上較受限制。此外，利用瀝青通氣的發泡石墨制法在工藝操作及制作成本方面仍有改善空間。

綜合上述，發展一種新的石墨塊材，其同時具有良好的導熱效能并提升物理強度，是目前極需努力的目標。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種多孔性石墨散熱器，其具有良好的導熱效能并提升多孔性石墨的物理強度。

依據本發明一方面提供一種多孔性石墨散熱器，其主體是由石墨顆粒所堆疊成型的多孔性石墨所制成。

依據本發明另一方面提供一種多孔性石墨的制備方法，包括：一造粒步驟，將一石墨粉結合一黏著劑進行造粒，以獲得多個較大粒徑的石墨顆粒；一成型步驟，將這些石墨顆粒成型為一生坯；以及一熱處理步驟，加熱該生坯至一設定溫度后進行冷卻，以獲得該多孔性石墨。

本發明的有益效果是：本發明的多孔性石墨，其由石墨顆粒所堆疊成型并同時具有良好的導熱效能及較佳的物理強度，并可運用作為散熱效率較佳的散熱器。

本發明上述及其它態樣、特性及優點可由附圖及實施例的說明而可更加了解。

附圖說明

圖1為顯示本發明一實施例的多孔性石墨的制備方法的流程圖。

圖2為顯示本發明一實施例的造粒步驟的流程圖。

圖3為顯示本發明一實施例的散熱器的示意圖。

圖4為顯示本發明一實施例的發光二極管燈組的示意圖。

圖5為習知技術發泡石墨的電子顯微鏡照片。

圖6-圖9為顯示本發明一實施例的多孔性石墨的制備各步驟所得成品的照片：其中圖6是顯示石墨粉，圖7是石墨顆粒，圖8是用于LED散熱的多孔性石墨生坯燈杯；圖9是多孔性石墨成品的截面。

具體實施方式

本發明為提供一種由石墨顆粒所堆疊而成的多孔性石墨，其可做為散熱器的中的導熱元件。

圖1為一流程圖顯示本發明一實施例的多孔性石墨的制備方法，其中一種多孔性石墨的制備方法包括一造粒步驟S1、一成型步驟S2、一熱處理步驟S3以及二次加工步驟S4。

在造粒步驟S1中，將一石墨粉結合一黏著劑進行造粒，以獲得多個較大粒徑的石墨顆粒。石墨粉的來源可為天然石墨、人造石墨或兩者的組合。造粒的目的為將小粒徑、不規則形狀的粉末形成粒徑較大且形狀較為均勻的顆粒。造粒后的石墨顆粒的粒徑可由300μm～1000μm，其可由使用的工藝及/或成分加以控制。

造粒工藝一般包含滾球造粒法或噴霧造粒法。其中滾球造粒法是利用石墨粉與黏著劑混合、滾動以形成粒徑較大的石墨顆粒；或是以造粒切刀將石墨粉與黏著劑的混合體切削成粒徑相近的石墨顆粒。噴霧造粒法則是通過將石墨粉以氣流噴出使懸浮于腔體中，再由另一噴嘴噴出膠狀或液狀黏著劑，使黏著劑包覆于石墨粉外層而成為石墨顆粒。或者，將石墨粉與黏稠度較低的黏著劑混合進行噴霧干燥以形成粒徑較大的石墨顆粒。

上述的黏著劑包含但不限于瀝青、樹脂、聚碳酸脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、飽和多元酯(PET)或上述的組合。此外，可于造粒步驟S1中加入添加物以調整多孔性石墨的物理性質，添加物可為一金屬粉末或一陶瓷粉末。金屬添加物例如為鋁、鐵或銅；陶瓷添加物例如為高嶺土、氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鈦或硅鋁酸鹽。

此外在一實施例中，可于造粒步驟S1中加入一發泡劑，例如為碳酸氫鈉、碳酸銨、偶氮甲酰胺或偶氮二異丁腈，以調整或增加所得到的多孔性石墨的孔率。