專利名稱：散熱涂層及其制備方法和制作該散熱涂層的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種增強(qiáng)表面散熱效果的涂層，更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供該散熱涂層的制備方法，以及制作該散熱涂層的組合物。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今機(jī)電產(chǎn)品微小化、精密化發(fā)展的同時(shí)，散熱問題成為不同類型組件必須解決的課題。組件散熱不佳所導(dǎo)致的高溫會造成機(jī)件操作失靈以及壽命縮短，因此如何提高散熱效率成為微機(jī)電工藝和材料開發(fā)的努力方向。
目前的散熱機(jī)制可分為主動式和被動式兩類，主動式是利用氣體或液體介質(zhì)循環(huán)散熱，常見主動式散熱機(jī)制是風(fēng)扇氣冷或者泵水冷等，然而主動式散熱組件的使用對一些需低音量或小體積的設(shè)備來說并非恰當(dāng)，因?yàn)轱L(fēng)扇的置入會導(dǎo)致聲響的產(chǎn)生，以及內(nèi)部空間縮小造成氣對流受阻。
通過使用一些導(dǎo)熱性和散熱性好的材料，可使組件于運(yùn)作過程中產(chǎn)生的熱較易傳導(dǎo)至周遭介質(zhì)中，這類被動式的散熱機(jī)制雖不如主動式的效果好，但在上述受限制環(huán)境中便顯得極為重要，目前常見的被動式散熱機(jī)制是于高溫表面與一散熱組件接觸，該散熱組件由導(dǎo)熱性和散熱性佳的材料構(gòu)成，且通過外觀型態(tài)設(shè)計(jì)成大面積，使高溫由表面?zhèn)鲗?dǎo)至散熱組件后能快速傳導(dǎo)至周遭介質(zhì)中，例如一些鋁制或銅制散熱鰭片。主動式和被動式散熱機(jī)制可結(jié)合并用，具體的例子是中央處理器或繪圖芯片上搭配具有風(fēng)扇的散熱鰭片來達(dá)到散熱降溫，以維持其溫度在工作溫度范圍中。

發(fā)明內(nèi)容
為進(jìn)一步提高被動式散熱機(jī)制的散熱效果，本發(fā)明提供一種涂層，可促進(jìn)被涂覆表面的散熱效益，并以簡易的制作方法將涂層形成于表面，使其用于需要優(yōu)良散熱性質(zhì)的組件，例如散熱用金屬塊、片材、鰭片、液晶顯示器背光模塊的金屬背板、金屬或塑料外殼等。
本發(fā)明的目的在于提供一種可提高表面散熱效果的涂層，以解決微機(jī)電組件運(yùn)作時(shí)的高溫問題。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的還在于提供一種制作上述散熱涂層用的組合物，其可于表面形成薄層后通過移去組合物中的溶劑形成涂層。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供的散熱涂層其組成包含30～70％的氮化硼和30～70％的結(jié)合劑，該百分比為重量百分比，以散熱涂層的重量為基準(zhǔn)計(jì)算。
本發(fā)明的散熱涂層借助氮化硼的特性，可達(dá)到熱傳導(dǎo)快、表面積大和熱輻射高的效果，明顯增加了組件表面的散熱效率，應(yīng)用范圍廣。
在優(yōu)選實(shí)施例中，上述散熱涂層包含重量百分比為40～60％的氮化硼和40～60％的結(jié)合劑。
本發(fā)明還提供一種用于制作上述散熱涂層的組合物，以該組合物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，其包含1～45％的氮化硼、1～45％的結(jié)合劑和余量的溶劑。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的上述用于制作所述散熱涂層的組合物，包含重量百分比為1～45％的氮化硼、1～30％的結(jié)合劑和溶劑；更優(yōu)選，本發(fā)明的上述組合物包含重量百分比為1～20％的氮化硼、1～20％的結(jié)合劑和溶劑。
上述溶劑為水或惰性有機(jī)溶劑，例如甲苯。
本發(fā)明的用于制作所述散熱涂層的組合物還可進(jìn)一步包含分散劑。
本發(fā)明所述的結(jié)合劑包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物；該樹脂包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力(acryl)樹脂、聚苯乙烯樹脂或其混合物。
本發(fā)明的制作所述散熱涂層的方法包含以下步驟以形成散熱涂層a)取所述用于制作散熱涂層的組合物；b)于基材表面上形成所述組合物的涂層；和c)將所述涂層干燥。
所述基材包括金屬類和高分子聚合物類，所述金屬類包括銅、鋁、鐵等，所述的高分子聚合物類包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)；所述的涂層形成方法包括噴涂、刷涂或浸入；所述的涂層干燥方法包括加熱烘烤或風(fēng)干。


圖1本發(fā)明的散熱涂層鋁片和裸片在散熱效率實(shí)驗(yàn)中的溫度趨勢圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的散熱涂層其組成包含重量百分比為30～70％的氮化硼和30～70％的結(jié)合劑，所述結(jié)合劑包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物，例如，但不限于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂及其混合物。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明所述的散熱涂層的組成包含重量百分比為40～60％的氮化硼和40～60％的結(jié)合劑。
所述散熱涂層通過將包含氮化硼和結(jié)合劑的溶液于一表面均勻形成預(yù)定厚度層后，移除溶液中的溶劑即可制得，因此，本發(fā)明的用于制作散熱涂層的組合物包含重量百分比為1～45％的氮化硼、1～45％的結(jié)合劑和溶劑。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的用于制作散熱涂層的組合物包含重量百分比1～45％的氮化硼、1～30％的結(jié)合劑和溶劑。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，上述用于制作散熱涂層的組合物包含1～20％的氮化硼、1～20％的結(jié)合劑和溶劑。
結(jié)合劑包含，但不限于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂和/或其混合物。
溶劑的選擇是基于以下幾點(diǎn)可使氮化硼與結(jié)合劑均勻混合，但不與氮化硼、結(jié)合劑或其它添加成分反應(yīng)，且能與結(jié)合劑很容易地形成于組件表面，以及形成于表面后易于移除，該溶劑可以是水或惰性有機(jī)溶劑等，在本發(fā)明實(shí)施例中用甲苯做為溶劑，由此即可理解為該溶劑并非只能使用水。
本發(fā)明的組合物可用以下方法制成散熱涂層，其步驟是首先取得用于制作散熱涂層的組合物，接著將該組合物于欲形成涂層的表面上形成一預(yù)定厚度的均勻?qū)樱搶拥男纬煞椒ò?，但不限于噴涂、刷涂或浸入等可于表面形成層狀物的方法，最后將此均勻?qū)痈稍铮砸瞥渲械娜軇?，干燥的方法包括，但不限于加熱烘烤和風(fēng)干等可使溶劑揮發(fā)或移除的方法，即可制得本發(fā)明的散熱涂層。
實(shí)施例1.散熱涂層的散熱效果測試用于制作散熱涂層的組合物取1公斤的甲苯，在其中摻入0.2公斤的氮化硼，攪拌30分鐘，之后再加入環(huán)氧樹脂0.24公斤，攪拌1小時(shí)，然后放入球磨機(jī)中拌磨4小時(shí)，即可制得本發(fā)明用于制作散熱涂層的組合物。
表面積首先取兩片常見的鋁片(5cm×5cm×2mm)作為散熱鰭片的基材，其中之一作為對照組的裸片，另一片則在其表面形成厚度為15mm的散熱涂層，涂層的形成方法是將所述組合物均勻噴涂于鋁片表面，之后在可將溶劑甲苯移除的溫度下(例如80℃)加熱烘烤即可得本發(fā)明的散熱涂層，之后利用表面積量測系統(tǒng)(Surface Area Measurement System，NOVA 2200)測量，散熱涂層鋁片單面表面積為7156.53cm2，而對照組的鋁片裸片則為45.92cm2，本發(fā)明的散熱涂層具有約155倍于裸片的表面積，顯然可有效促進(jìn)散熱效果。散熱效率測試將所述兩片試片放置于恒溫恒濕箱內(nèi)，貼放于加熱片上，固定輸出功率為37.5伏特(V)，觀察并記錄整個溫度變化的過程，包括升溫速率、最高溫度、熱源溫度、散熱面表面溫度和最后恒定溫度。結(jié)果如圖1所示。在圖1中，曲線A為未利用鋁片輔助散熱的熱源溫度變化曲線，曲線B則是將未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱時(shí)熱源的溫度變化曲線曲線，曲線C則是將涂布有本發(fā)明的散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱時(shí)熱源的溫度變化曲線，由此三條曲線的比較可知，鋁片確實(shí)能輔助熱源散熱，且隨著時(shí)間(第30分鐘)降溫效果更明顯，但隨熱源溫度持續(xù)升高(60分鐘)后，未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片其散熱效果轉(zhuǎn)趨降低(曲線B)，而涂布有本發(fā)明散熱涂層的鋁片在測試前期雖未呈現(xiàn)明顯優(yōu)于未涂布散熱涂層鋁片的散熱效益，但隨熱源溫度持續(xù)升高即開始呈現(xiàn)明顯輔助鋁片散熱的效果(曲線C)。
更進(jìn)一步地，曲線D為涂布有本發(fā)明散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱過程中鋁片溫度變化曲線，曲線E則為未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱過程中鋁片溫度變化曲線，比較D、E曲線可知，當(dāng)熱源在低溫時(shí)，涂布與未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片本身的散熱效果差異不大，但隨時(shí)間熱源溫度提高時(shí)，未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片的溫度上升趨勢略高于涂布有散熱涂層的鋁片。
為了更清晰比較本發(fā)明的散熱涂層特性，可由曲線F及G來比對，其中曲線F為未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱時(shí)，鋁片的表面溫度與熱源溫度差異的ΔT趨勢圖(即曲線B溫度減去曲線E溫度)；而曲線G為涂布本發(fā)明的散熱涂層的鋁片與熱源接觸輔助散熱時(shí)，鋁片的表面溫度與熱源溫度差異的ΔT趨勢圖(曲線C減去曲線D)，由曲線F與曲線G間的比較可知，涂布有本發(fā)明散熱涂層的鋁片相較于未涂布本發(fā)明散熱涂層的鋁片具有更好的散熱效果，使鋁片能加速散去熱源所傳導(dǎo)來的熱，使兩者間溫差低，尤其在高溫時(shí)，此效應(yīng)則更為明顯。
涂布有本發(fā)明的散熱涂層的鋁片其表面溫度升溫反應(yīng)較快，且熱源的溫度較低，代表熱傳導(dǎo)速度較快，此外最終的恒定溫度比裸片的恒定溫度低6.2度，顯示本發(fā)明的散熱涂層有助于表面溫度傳至周遭介質(zhì)中，本實(shí)施例的周遭介質(zhì)為空氣。
綜合上述，本發(fā)明的散熱涂層可借助氮化硼的特性，達(dá)到熱傳導(dǎo)快、表面積大和熱輻射高的效果，增加表面散熱效率，應(yīng)用在散熱鰭片或LCD模塊的背板表面涂層，可有效降低組件溫度，使微機(jī)電組件可在工作溫度內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)作，進(jìn)一步提高組件的使用壽命。
其它實(shí)施例在本說明書中所披露的所有特征都可能與其它方法結(jié)合，本說明書中所披露的每一個特征都可能選擇性的以相同、相等或相似特征所取代，因此，除了特別顯著的特征之外，所有的本說明書所披露的特征僅是相等或相似特征中的一個例子。
權(quán)利要求
1.一種散熱涂層，其組成包含30～70％重量百分比的氮化硼；30～70％重量百分比的結(jié)合劑。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱涂層，其組成包含40～60％重量百分比的氮化硼；40～60％重量百分比的結(jié)合劑。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱涂層，其中所述結(jié)合劑包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物。
4.如權(quán)利要求3所述的散熱涂層，其中所述樹脂包含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂或其混合物。
5.一種用于制作權(quán)利要求1的散熱涂層的組合物，其包含1～45％重量百分比的氮化硼；1～45％重量百分比的結(jié)合劑；溶劑。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物，其包含1～45％重量百分比的氮化硼；1～30％重量百分比的結(jié)合劑；溶劑。
7.如權(quán)利要求6所述的組合物，其包含1～20％重量百分比的氮化硼；1～20％重量百分比的結(jié)合劑；溶劑。
8.如權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述結(jié)合劑包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其中所述樹脂包含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、壓克力樹脂、聚苯乙烯樹脂或其混合物。
10.如權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述溶劑為水或惰性有機(jī)溶劑。
11.一種散熱涂層的制造方法，其步驟包括a)取權(quán)利要求5所述的組合物；b)于基材表面上形成所述組合物的涂層；c)將所述涂層干燥。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述形成涂層的方法包含噴涂、刷涂或浸入。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述涂層干燥的方法包含加熱烘烤或風(fēng)干。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基材包含金屬類和高分子聚合物類，所述的金屬類包括銅、鋁、鐵，所述的高分子聚合物類包括ABS、PC。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)表面散熱效果的涂層及其制備方法，以及制作該散熱涂層的組合物，該方法是氮化硼和結(jié)合劑的組合物形成于表面涂層，增強(qiáng)表面的散熱效果，該涂層可應(yīng)用于散熱用金屬塊、片材、鰭片、金屬背板、金屬或塑料外殼等材料表面。
文檔編號C09D5/00GK101070448SQ20061008021
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者沈建基 申請人:國研氮化股份有限公司