多孔性石墨散热器及多孔性石墨的制备方法技术

本发明专利技术是一种多孔性石墨散热器及多孔性石墨的制备方法，该多孔性石墨散热器的主体是由石墨颗粒所堆叠成型的多孔性石墨所制成。多孔性石墨散热器可具有良好的导热效能并改良发泡石墨的易碎性的缺点。此外本发明专利技术还提供一种多孔性石墨的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种多孔性石墨的应用及其制造方法，尤其是关于一种多孔性石墨散热器以及一种多孔性石墨的制备方法。
技术介绍
近年来电子产品已趋向小型化，其中芯片工艺已达纳米级，使得操作时所产生的热量及发热密度持续增加。因此发展高性能散热材料以解决电子产品因高功率密度所衍生的散热问题，成为刻不容缓的课题。 发泡石墨(Carbon Foam)具有低密度、耐火、低热膨胀系数及耐化学腐蚀等优异性能，依碳结晶排列与发泡结构的不同，可作为导热或绝热等不同用途。发泡石墨具有良好的热传导率以及具有互相连通且开放性的孔，具有极高的比表面积作为热传导散热之用。因此发泡石墨已被视为具有潜力解决现代电子产品散热问题的前瞻新型散热材料之一。目前发泡石墨的制作方法主要采用浙青通气方法，亦即于液态浙青中通入气体，使其产生气泡，以便于凝固浙青后形成发泡石墨。为使发泡石墨中的孔相通，其孔率通常大于80% (如图5所示)，因此其物理强度不足。当应力较大时，容易造成发泡石墨断裂；因此，发泡石墨使用上较受限制。此外，利用浙青通气的发泡石墨制法在工艺操作及制作成本方面仍有改善空间。综合上述，发展一种新的石墨块材，其同时具有良好的导热效能并提升物理强度，是目前极需努力的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种多孔性石墨散热器，其具有良好的导热效能并提升多孔性石墨的物理强度。依据本专利技术一方面提供一种多孔性石墨散热器，其主体是由石墨颗粒所堆叠成型的多孔性石墨所制成。依据本专利技术另一方面提供一种多孔性石墨的制备方法，包括一造粒步骤，将一石墨粉结合一黏着剂进行造粒，以获得多个较大粒径的石墨颗粒；一成型步骤，将这些石墨颗粒成型为一生坯；以及一热处理步骤，加热该生坯至一设定温度后进行冷却，以获得该多孔性石墨。本专利技术的有益效果是本专利技术的多孔性石墨，其由石墨颗粒所堆叠成型并同时具有良好的导热效能及较佳的物理强度，并可运用作为散热效率较佳的散热器。本专利技术上述及其它态样、特性及优点可由附图及实施例的说明而可更加了解。附图说明图I为显示本专利技术一实施例的多孔性石墨的制备方法的流程图。图2为显示本专利技术一实施例的造粒步骤的流程图。图3为显示本专利技术一实施例的散热器的示意图。图4为显示本专利技术一实施例的发光二极管灯组的示意图。图5为习知技术发泡石墨的电子显微镜照片图6-图9为显示本专利技术一实施例的多孔性石墨的制备各步骤所得成品的照片其中图6是显不石墨粉，图7是石墨颗粒，图8是用于LED散热的多孔性石墨生还灯杯；图9是多孔性石墨成品的截面。具体实施例方式本专利技术为提供一种由石墨颗粒所堆叠而成的多孔性石墨，其可做为散热器的中的导热元件。图I为一流程图显示本专利技术一实施例的多孔性石墨的制备方法，其中一种多孔性石墨的制备方法包括一造粒步骤SI、一成型步骤S2、一热处理步骤S3以及二次加工步骤S4。在造粒步骤SI中，将一石墨粉结合一黏着剂进行造粒，以获得多个较大粒径的石墨颗粒。石墨粉的来源可为天然石墨、人造石墨或两者的组合。造粒的目的为将小粒径、不规则形状的粉末形成粒径较大且形状较为均匀的颗粒。造粒后的石墨颗粒的粒径可由300 μ m 1000 μ m,其可由使用的工艺及/或成分加以控制。造粒工艺一般包含滚球造粒法或喷雾造粒法。其中滚球造粒法是利用石墨粉与黏着剂混合、滚动以形成粒径较大的石墨颗粒；或是以造粒切刀将石墨粉与黏着剂的混合体切削成粒径相近的石墨颗粒。喷雾造粒法则是通过将石墨粉以气流喷出使悬浮于腔体中，再由另一喷嘴喷出I父状或液状黏着剂，使黏着剂包覆于石墨粉外层而成为石墨颗粒。或者，将石墨粉与黏稠度较低的黏着剂混合进行喷雾干燥以形成粒径较大的石墨颗粒。上述的黏着剂包含但不限于浙青、树脂、聚碳酸脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、饱和多元酯(PET)或上述的组合。此外，可于造粒步骤SI中加入添加物以调整多孔性石墨的物理性质，添加物可为一金属粉末或一陶瓷粉末。金属添加物例如为铝、铁或铜；陶瓷添加物例如为高岭土、氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化钛或硅铝酸盐。此外在一实施例中，可于造粒步骤SI中加入一发泡剂，例如为碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈，以调整或增加所得到的多孔性石墨的孔率。图2为显示本专利技术一实施例的造粒步骤的流程图，其中图I的造粒步骤SI中，为犾得良好品质的石墨颗粒，可在石墨造粒步骤S13如后进彳丁部分步骤。其中在一较佳实例中，可通过粉末纯化步骤S11、粉末粒径控制步骤S12以获得高品质的石墨粉。其中粉末纯化步骤Sll可利用酸洗纯化、碱洗纯化或高温纯化方式，去除石墨粉中所含杂质。举例而言，粉末纯化步骤Sll可利用硫酸与氢氟酸酸洗一石墨粉后再采用2600°C的高温热处理60分钟，以去除石墨粉中所含杂质，达到纯化效果。粉末粒径控制步骤S12则将纯化后的石墨粉研磨并过筛至平均粒径200微米(μπι)以下，通过粒径的限制以提闻石墨颗粒的品质稳定性。在完成石墨造粒步骤S13之后，接着进行颗粒干燥步骤S14可将石墨颗粒干燥，以方便后续压铸成型或射出成型的工序。颗粒干燥步骤S14后可进行颗粒粒径控制步骤S15，将石墨颗粒过筛以犾得粒径较为均一的造粒石墨颗粒。请继续参照图1，接着进行成型步骤S2，以将石墨颗粒成型为一生坯。成型步骤S2一般可包括一冷压压结成型方式、一热压压结成型方式或一粉末射出成型方式。于一实施例中是以冷压法于lOOkg/cm2以上的压力下压结成型原料成为一生坯。在一实施例中，为使生坯便于脱模，可于造粒步骤SI中加入一脱模剂，其包括但不限于硬脂酸锌、硬脂酸镁或白蜡粉。其中，在一实 施例中，成型步骤S2将石墨颗粒成型为一散热器外形，以获得本专利技术的多孔性石墨散热器。在完成成型步骤S2的步骤之后，进行热处理步骤S3以加热生坯至一设定温度并持温一设定时间后进行冷却，以获得多孔性石墨。进行热处理步骤S3主要是为了使生坯中石墨粉以外的成分进行炭化，或者较佳者进行石墨化。其中炭化后的成分可具有导热能力，石墨化后的成分具有更佳的导热及散热效果。因此热处理步骤S3中的设定温度至少为6000C以达到炭化生坯的目的，较佳者为至少2300°C以达到石墨化生坯的目的。具体说，在一实施例中，热处理步骤S3是将生坯置于一热处理炉中，且将热处理炉抽真空后通入纯度99%以上的惰性气体，并将生坯在惰性气体的保护下加热至设定温度以上且维持一设定时间后再冷却至室温，使生坯的中黏着剂、发泡剂、脱模剂及添加物等等得以与研磨后的石墨粉结合并炭化或石墨化。而其中的惰性气体可为氦、氖、氩、氪、氙、氡、氮其中之一。冷却方式可利用自然冷却或通过气体或液体强制冷却到室温。于一实施例中，是以纯度99%以上的氮气做为保护气体，并将生坯于2500°C加热持温60分钟，再自然冷却至室温，而获得一多孔性石墨。多孔性石墨具有较大的比表面积，因此结合石墨高导热的材料特性与多孔性结构的较大比表面积特性，应用于散热结构时，可具有良好的散热效果，故可有效应用在高散热需求的电子产品的中作为散热元件。图6-图9为本专利技术各步骤的照片，其分别显示石墨粉(图6)、已造粒的石墨颗粒(图7)、用于LED散热的多孔性石墨生坯灯杯(图8)以及多孔性石墨成品的截面(图9)。通过上述处理步骤所获得的多孔性石墨截面如图9所示，相较于图5浙青充气工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔性石墨散热器，其特征在于，其主体是由石墨颗粒所堆叠成型的多孔性石墨所制成。2.根据权利要求I所述的多孔性石墨散热器，其特征在于，还包含一鳍片。3.根据权利要求I所述的多孔性石墨散热器，其特征在于，其外形为一灯杯。4.根据权利要求I所述的多孔性石墨散热器，其特征在于，还包含一保护层或一绝缘层，其设置于该散热器的表面。5.根据权利要求I所述的多孔性石墨散热器，其特征在于，该多孔性石墨的制备包括下列步骤 一造粒步骤，将一石墨粉结合一黏着剂进行造粒，以获得多个较大粒径的石墨颗粒； 一成型步骤，将这些石墨颗粒成型为一生坯；以及 一热处理步骤，加热该生坯至一设定温度并持温一设定时间后进行冷却，以获得该多孔性石墨散热器。6.—种多孔性石墨的制备方法,其特征在于,包含 一造粒步骤，将一石墨粉结合一黏着剂进行造粒，以获得多个较大粒径的石墨颗粒； 一成型步骤，将这些石墨颗粒成型为一生坯；以及 一热处理步骤，加热该生坯至一设定温度并持温一设定时间后进行冷却，以获得该多孔性石墨。7.根据权利要求6所述的多孔性石墨的制备方法，其特征在于，该石墨粉包含天然石墨、人造石墨或两者的组合。8.根据权利要求6所述的多孔性石墨的制备方法，其特征在于，该造粒步骤包含滚球造粒法或喷雾造粒法。9.根据权利要求6所述的多孔性石墨的制备方法，其特征在于，该黏着剂包含浙青、树月旨、聚碳酸脂(PO、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭添，萧俊旭，
申请(专利权)人：硕恩科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：