專利名稱：孔洞化陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種孔洞化陶瓷，尤其涉及一種可提高空氣接觸的表面積，以提高散 熱器的散熱效果的孔洞化陶瓷。
背景技術(shù)：
為應(yīng)對(duì)電子元件的體積微小化，以及單位面積上的密集度增加，所產(chǎn)生總發(fā)熱量 增高，必須提高其散熱效果，以避免電子元件產(chǎn)生電子游離與熱應(yīng)力等現(xiàn)象而造成整體的 穩(wěn)定性降低，縮短電子元件壽命。先前以純銅或鋁合金當(dāng)熱擴(kuò)散的基礎(chǔ)材料的散熱方式，已 不再使用。因此，較先進(jìn)的技術(shù)是以碳化硅(SiC，silicon carbide)粉體燒結(jié)成多孔碳化 硅陶瓷體，以孔洞增加空氣接觸的表面積來(lái)加速散熱，然而此種多孔碳化硅陶瓷體在制備 時(shí)，具有下列缺失(一 )碳化硅粉末在燒結(jié)時(shí)利用自身擴(kuò)散系數(shù)低而產(chǎn)生孔洞，但其孔洞分布并不 均勻且無(wú)法精準(zhǔn)的控制孔洞生成面積，散熱效果受限。( 二)碳化硅在燒結(jié)前必須加水及添加些許粘結(jié)劑使碳化硅粘結(jié)，之后攪拌成泥 狀，待水分蒸發(fā)后再加壓生成胚體，以方便后續(xù)燒結(jié)。然而，由于碳化硅的硬度非常高，因此 加壓時(shí)所使用的模具會(huì)直接接觸碳化硅，造成模具的磨耗非常大，且需較大的壓力才能生 成胚體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，利用樹(shù)脂添加于碳化硅粉粒，以使碳化硅燒結(jié)后，利用樹(shù) 脂完全燃燒形成孔洞，以可調(diào)整樹(shù)脂的添加比例即改變碳化硅燒結(jié)后孔洞大小與單位面積 所具有的孔洞數(shù)量，進(jìn)而調(diào)制出孔洞化陶瓷導(dǎo)熱與散熱的最佳條件。本發(fā)明的次要目的在于，利用介質(zhì)材料作為碳化硅間的結(jié)合物質(zhì)，以節(jié)省能源以 及降低制作成本。本發(fā)明的再一目的在于，利用樹(shù)脂包覆于粉粒狀的碳化硅表面，使模具于擠壓成 型時(shí)，接觸硬度較低的樹(shù)脂，以降低成型時(shí)所需的壓力，并減少模具的耗損。本發(fā)明的又一目的在于，利用樹(shù)脂包覆于粉粒狀的碳化硅表面，并于模具擠壓成 型前，先進(jìn)行造粒并篩選出一定范圍粒徑，再將此顆粒放入模具內(nèi)擠壓成型，以使碳化硅燒 結(jié)后，樹(shù)脂完全燃燒所形成的孔洞非常平均。為達(dá)上述目的，本發(fā)明于制備孔洞化陶瓷時(shí)，是依照下列步驟進(jìn)行1、混合將粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料以適當(dāng)比例混合并添加樹(shù)脂，再加入溶劑 并攪拌混合均勻，使樹(shù)脂在混合過(guò)程中可包覆于粉粒狀的碳化硅粉粒表面。2、揮發(fā)持續(xù)攪拌直到溶劑完全揮發(fā)。3、造粒將溶劑揮發(fā)后的混合物進(jìn)行造粒，并將所得的顆粒篩選出一定范圍粒徑。4、成型將篩選出的顆粒放入模具內(nèi)擠壓成型。5、固化將擠壓成型后的碳化硅加熱，讓碳化硅所包覆的樹(shù)脂固化，使碳化硅形成固化物。6、燒結(jié)以介質(zhì)材料的熔點(diǎn)溫度對(duì)固化物加熱，使介質(zhì)材料熔融以鏈結(jié)碳化硅，并 將樹(shù)脂完全燃燒形成孔洞，進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證 的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC，silicon carbide)做為基材，而于制備孔 洞化陶瓷時(shí)，先將粉粒狀的碳化硅添加適當(dāng)比例樹(shù)脂，且樹(shù)脂可為熱固性樹(shù)脂，再加入溶劑 并與碳化硅攪拌混合均勻，而溶劑可為丙酮。此時(shí)溶劑會(huì)將樹(shù)脂溶解成液態(tài)，使樹(shù)脂在混合 過(guò)程中可包覆于粉粒狀的碳化硅表面，并持續(xù)攪拌直到溶劑完全揮發(fā)使其形成膠狀物。再 將此膠狀物進(jìn)行造粒，并將所得的顆粒篩選出一定范圍粒徑。再將此顆粒放入模具內(nèi)擠壓 成型，以制得成品所需的形狀。續(xù)以低溫加熱(約為攝氏180度)將樹(shù)脂固化，使其固化以 形成固化物。再以碳化硅的熔點(diǎn)溫度(約為攝氏2000度至沈00度)對(duì)固化物加熱，使碳 化硅燒結(jié)成陶瓷。由于碳化硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于樹(shù)脂，以使樹(shù)脂在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)完全燃燒。而 樹(shù)脂完全燃燒后，其原本所占有的體積即會(huì)消失形成孔洞，進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。另外，由上述可得知，孔洞化陶瓷所具有的孔洞，為利用樹(shù)脂完全燃燒后所殘留的 空間形成。因此，若要調(diào)整孔洞大小或是單位面積所具有的孔洞數(shù)量時(shí)，只需調(diào)整樹(shù)脂的添 加比例即可，以方便依需求制成多種不同孔洞的孔洞化陶瓷。然而，由于碳化硅的熔點(diǎn)非常高，而制成的孔洞化陶瓷其耐熱溫度也相當(dāng)高，因此 若在使用上不需較高的耐熱溫度時(shí)，可添加低熔點(diǎn)的介質(zhì)材料作為碳化硅間的結(jié)合物質(zhì)， 使進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，可以介質(zhì)材料的熔點(diǎn)進(jìn)行，以降低燃燒溫度，進(jìn)而節(jié)省能源以及降低制作成 本。而該介質(zhì)材料可為氧化硅基(OxideSilicone Based Meltings，熔融溫度約為攝氏1000 度)；而前述在制作過(guò)程中添加介質(zhì)材料時(shí)，是先將粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料以適當(dāng)比 例混合并添加樹(shù)脂，且樹(shù)脂可為熱固性樹(shù)脂，而粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料和樹(shù)脂添加比 例約為8 1 1，再加入溶劑并攪拌混合均勻，而溶劑可為丙酮。此時(shí)溶劑為會(huì)將樹(shù)脂溶 解成液態(tài)，使樹(shù)脂在混合過(guò)程中可包覆于粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料表面，并持續(xù)攪拌直 到溶劑完全揮發(fā)使其形成膠狀物。再將此膠狀物進(jìn)行造粒，并將所得的顆粒篩選出一定范 圍粒徑。再將此顆粒放入模具內(nèi)擠壓成型，續(xù)以低溫加熱(約為攝氏180度)將樹(shù)脂固化， 使其固化以形成固化物。再以介質(zhì)材料的熔點(diǎn)溫度對(duì)固化物加熱，使介質(zhì)材料熔融以鏈結(jié) 碳化硅。由于介質(zhì)材料的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于樹(shù)脂，以使樹(shù)脂完全燃燒。而樹(shù)脂完全燃燒后，其原本 所占有的體積即會(huì)消失形成孔洞，進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。綜上，本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺失，其關(guān)鍵技術(shù)在于(一 )本發(fā)明利用樹(shù)脂包覆于粉粒狀的碳化硅與氧化硅基表面，使模具于擠壓成 型時(shí)，模具為接觸樹(shù)脂而不是直接擠壓碳化硅；且由于樹(shù)脂的硬度遠(yuǎn)低于碳化硅，因此，成 型時(shí)只需使用較低的壓力即可；且模具不會(huì)因接觸硬度較高的碳化硅而造成較高的耗損。( 二)本發(fā)明利用樹(shù)脂完全燃燒后，于碳化硅之間形成殘留空間，以使碳化硅利用 氧化硅基鏈結(jié)后形成孔洞，所以孔洞大小與單位面積所具有的孔洞數(shù)量可利用調(diào)整樹(shù)脂的 添加比例即可，以調(diào)制出孔洞化陶瓷導(dǎo)熱與散熱的最佳條件。
(三)本發(fā)明利用介質(zhì)材料作為碳化硅間的結(jié)合物質(zhì)，而介質(zhì)材料的熔融溫度遠(yuǎn) 低于碳化硅，因此可降低燃燒溫度，進(jìn)而節(jié)省能源以及降低制作成本；且可依不同使用需求 使用不同的介質(zhì)材料，如使用于含有軸承時(shí)則利用熔融溫度較高的介質(zhì)材料、使用于散熱 片時(shí)則利用熔融溫度較低的介質(zhì)材料。(四)本發(fā)明利用樹(shù)脂包覆于粉粒狀的碳化硅表面，并于模具擠壓成型前，先進(jìn)行 造粒并篩選出一定范圍粒徑，再將此顆粒放入模具內(nèi)擠壓成型，以讓碳化硅燒結(jié)后，樹(shù)脂完 全燃燒所形成的孔洞可非常平均，以使整體的散熱效果平均。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅僅是說(shuō)明性的，而非限制性 的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變， 修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種孔洞化陶瓷，是指能提高空氣接觸的表面積，以提高散熱器的散熱效果的孔洞 化陶瓷，其特征在于，該孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC)做為基材；而孔洞化陶瓷于成型前， 是先將粉粒狀的碳化硅以適當(dāng)比例添加樹(shù)脂，再加入溶劑并攪拌混合均勻，此時(shí)溶劑為會(huì) 將樹(shù)脂溶解成液態(tài)，使樹(shù)脂在混合過(guò)程中可包覆于粉粒狀的碳化硅表面，并持續(xù)攪拌直到 溶劑完全揮發(fā)使其形成膠狀物；再將此膠狀物以擠壓成型，續(xù)以低溫加熱將樹(shù)脂固化，使成 型的膠狀物形成固化物；再以碳化硅的熔點(diǎn)溫度進(jìn)行燒結(jié)，使碳化硅燒結(jié)成陶瓷，由于碳化 硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于樹(shù)脂，以使樹(shù)脂在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)完全燃燒，讓其原本所占有的體積消失形 成孔洞，進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。
2.如權(quán)利要求1所述的孔洞化陶瓷，其特征在于該粉粒狀的碳化硅和樹(shù)脂形成膠狀物 后，可先進(jìn)行造粒，并篩選出一定范圍粒徑的顆粒，再將篩選出的顆粒擠壓成型。
3.—種孔洞化陶瓷，是指能提高空氣接觸的表面積，以提高散熱器的散熱效果的孔洞 化陶瓷，其特征在于，該孔洞化陶瓷是以碳化硅(SiC)做為基材，并利用介質(zhì)材料來(lái)鏈結(jié)； 而孔洞化陶瓷于成型前，先將粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料以適當(dāng)比例混合并添加樹(shù)脂，再 加入溶劑并攪拌混合均勻，此時(shí)溶劑為會(huì)將樹(shù)脂溶解成液態(tài)，使樹(shù)脂在混合過(guò)程中可包覆 于粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料表面，并持續(xù)攪拌直到溶劑完全揮發(fā)使其形成膠狀物；再將 此膠狀物以擠壓成型，續(xù)以低溫加熱將樹(shù)脂固化，使成型的膠狀物形成固化物；續(xù)以介質(zhì)材 料的熔點(diǎn)溫度對(duì)固化物加熱，使介質(zhì)材料熔融以鏈結(jié)碳化硅，由于介質(zhì)材料的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于 樹(shù)脂，以使樹(shù)脂會(huì)完全燃燒，讓碳化硅之間形成孔洞進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。
4.如權(quán)利要求3所述的孔洞化陶瓷，其特征在于該粉粒狀的碳化硅與介質(zhì)材料和樹(shù) 脂形成膠狀物后，可先進(jìn)行造粒，并篩選出一定范圍粒徑的顆粒，再將篩選出的顆粒擠壓成 型。
5.如權(quán)利要求3所述的孔洞化陶瓷，其特征在于該介質(zhì)材料可為氧化硅基(Oxide Silicone Based Meltings)。
全文摘要
一種孔洞化陶瓷，是將粉粒狀的碳化硅以適當(dāng)比例添加并混合樹(shù)脂，再加入溶劑并攪拌混合均勻，使樹(shù)脂在混合過(guò)程中可包覆于粉粒狀的碳化硅表面使其形成膠狀物；再將此膠狀物以擠壓成型，并以碳化硅的熔點(diǎn)溫度對(duì)固化物進(jìn)行燒結(jié)，由于碳化硅的燒結(jié)溫度遠(yuǎn)高于樹(shù)脂，以使樹(shù)脂會(huì)完全燃燒，讓碳化硅之間形成孔洞進(jìn)而制成孔洞化陶瓷。借此，可利用調(diào)整樹(shù)脂的添加比例及改變孔洞大小與單位面積所具有的孔洞數(shù)量，進(jìn)而調(diào)制出孔洞化陶瓷導(dǎo)熱與散熱的最佳條件。
文檔編號(hào)C04B38/06GK102050638SQ20091021233
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者王州模 申請(qǐng)人:千如電機(jī)工業(yè)股份有限公司