專利名稱：具有陶瓷散熱效益的組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有陶瓷散熱效益的組成物。
背景技術(shù)：
作功發(fā)熱元件，如電腦的CPU或高照明度LED電路板等，都需要加上良好的散熱物，才能運(yùn)作正常維持產(chǎn)品使用壽命，現(xiàn)有這些作功發(fā)熱元件多是在背面疊裝全部以金屬構(gòu)成的散熱物例如銅質(zhì)散熱板、鋁質(zhì)散熱板等，借由這些金屬將作功發(fā)熱元件的熱度，傳導(dǎo)散發(fā)。而隨著這些作功發(fā)熱元件功能越發(fā)強(qiáng)大，作功發(fā)熱度也就更高，使得現(xiàn)有相配用的散熱物越來越不能應(yīng)付散熱工作，極須發(fā)展散熱效能更強(qiáng)的散熱物。鑒于現(xiàn)有作功發(fā)熱元件加強(qiáng)散熱的方式，有上述種種缺點(diǎn)，本創(chuàng)作人積極研究改進(jìn)之道，經(jīng)過一番艱辛的發(fā)明過程，終于研制出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種具有陶瓷散熱效益的組成物，散熱成效遠(yuǎn)比純金屬構(gòu)成的散熱物表現(xiàn)更佳，且產(chǎn)生更大地散熱表面積，使散熱更快，燒熔溫度更低，更節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物，即在提供更有散熱效率的散熱物，其包括一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ ^ 25ff/m-K(A =熱傳導(dǎo)率，W=瓦，m=公尺，·=乘，K=絕對溫度)，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒；一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m ·Κ的金屬顆粒；將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化的環(huán)境下，加熱至金屬熔點(diǎn)以上(約攝氏 500度至1290度)，陶瓷顆粒熔點(diǎn)以下溫度(陶瓷熔點(diǎn)比單一金屬熔點(diǎn)高)，使金屬顆粒燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再于不可氧化的環(huán)境(注該環(huán)境即抽離氧的真空或灌滿惰性氣體的厭氧密室)下灌注成型，由此，能借由選擇高導(dǎo)熱的陶瓷材料，加上高導(dǎo)熱的陶瓷材料熱輻射性優(yōu)于金屬的特點(diǎn)(注金屬多靠熱傳導(dǎo)散熱，熱輻射散熱能力低)，如圖 1的材料平均熱輻射性比較表，陶瓷平均熱輻射值區(qū)域10約在0. 4 0. 8 ε，比金屬氧化物平均熱輻射值區(qū)域20約在0. 25 0. 65 ε，比未拋光金屬平均熱輻射值區(qū)域30約在0. 1 0.4 ε ,比拋光金屬平均熱輻射值區(qū)域40約在0. 025 0. 19 ε都要來得高，使整體具有高熱傳導(dǎo)及高熱輻射散熱性，散熱成效遠(yuǎn)比純金屬構(gòu)成的散熱物表現(xiàn)更佳。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m ·Κ，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒， 該陶瓷顆粒為碳化硅。前述的的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m · K，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為氮化鋁。前述的的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m · K，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為氮化鋅。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m ·Κ，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒， 該陶瓷顆粒為氧化鋁。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m ·Κ，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒， 該陶瓷顆粒為石墨。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ ^ 50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鋁。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ彡50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鎂。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ ^ 50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為錫。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ ^ 50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為銅。前述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其中一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物 75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ彡50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鋅。又，本發(fā)明此種具有陶瓷散熱效益的組成物，其金屬顆粒燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再灌注成型后，整體與外界大氣接觸的表面，會散布凸出不規(guī)則高低的數(shù)陶瓷顆粒頂端，增加表面微細(xì)地對流散熱能力H3，且產(chǎn)生更大地散熱表面積，使散熱更快。再者，目前欲將陶瓷做成固定成型的方式，是以約攝氏1500度以上的高溫?zé)谔沾稍僮鞫ㄐ?，但此種方式除高溫的高成本外，更因高溫?zé)?、消耗能源、產(chǎn)生大量二氧化碳而不環(huán)保，而本發(fā)明此種具有陶瓷散熱效益的組成物，特別借由接口活性處理陶瓷顆粒表面，使陶瓷顆粒能在攝氏500度至1290度下相對低溫環(huán)境下，利用陶瓷本身未燒熔，而金屬已經(jīng)燒熔的情形下，使陶瓷顆粒與熱镕的金屬充份結(jié)合，使其整體散熱成效提升之余，依然不會影響整體組成物強(qiáng)度，且較一般以攝氏1500度以上燒熔陶瓷再作燒融方式，燒熔溫度更低，更節(jié)能環(huán)保。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是材料平均熱輻射性比較圖。圖2是本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的構(gòu)成散熱圖。圖3是本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的銅合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖。圖4是本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的鋅合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖。圖5是本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的鋁合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖。圖6是本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的鎂合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線中標(biāo)號說明10....陶瓷平均熱輻射值區(qū)域20....金屬氧化物平均熱輻射值區(qū)域30....未拋光金屬平均熱輻射值區(qū)域40....拋光金屬平均熱輻射值區(qū)域50. · · ·組成物60，61，62....陶瓷顆粒60A，61A....陶瓷顆粒頂端70····金屬80. · · ·熱源
具體實(shí)施例方式圖2為本發(fā)明具有陶瓷散熱效益的組成物的構(gòu)成散熱圖，由圖所示可知，本發(fā)明此種具有陶瓷散熱效益的組成物50，由熱镕成液狀的適量金屬70，包覆粘著適量的陶瓷顆粒60，61，62所組成，且特別使陶瓷顆粒60，61，62先經(jīng)接口活性處理，使陶瓷顆粒60，61，62 在顆粒狀時(shí)，就能與金屬70充份熱黏結(jié)合，除了仍有金屬70良好的熱傳導(dǎo)能力Hl外，還可借由包入的陶瓷顆粒60，61，62，得以增強(qiáng)熱輻射能力H2，且金屬70由顆粒狀燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒60，61，再灌注成型后，整體與外界大氣接觸的表面，會散布凸出不規(guī)則高低的數(shù)陶瓷顆粒頂端60A，61A，增加表面微細(xì)地對流散熱能力H3，且產(chǎn)生更大地散熱表面積，得以加快對熱源80散熱。而陶瓷顆粒60，61，62與金屬70的適量比例，是依陶瓷顆粒60，61，62于各種重量填充比例情形下，對應(yīng)金屬用量產(chǎn)生金屬傳導(dǎo)是數(shù)，與金屬抗拉強(qiáng)度的兩種統(tǒng)計(jì)變化曲線， 取兩者皆特性能接受的交集點(diǎn)附近，做為陶瓷顆粒60，61，62與金屬70的適量比例區(qū)域，當(dāng)金屬抗拉強(qiáng)度在IOOMpa以上，才不易損壞而有商業(yè)價(jià)值，且金屬散熱是數(shù)h保持在0. 4h以上，較有商業(yè)價(jià)值。經(jīng)不斷地反復(fù)測試，得出如圖3的銅合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖、圖4的鋅合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖、圖5的鋁合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖，以及圖6的鎂合金與陶瓷材料復(fù)合后散熱效果與強(qiáng)度對應(yīng)曲線圖，可以綜合發(fā)現(xiàn)，陶瓷添加量超過30 范圍內(nèi)，可大幅提升散熱效果，并且強(qiáng)度仍可維持在IOOMPa以上，具商品實(shí)用性。再進(jìn)一步篩選，陶瓷顆粒的重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25 %至90 %的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m · K為最適量，且金屬顆粒的重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ >50W/m*K為最適量，能有足夠的金屬散熱是數(shù)，同時(shí)也有足夠地金屬抗拉強(qiáng)度，而金屬除了從圖3至圖6所示，可為銅、鋅、鋁、鎂合
5金外，復(fù)可為錫，且前述的陶瓷顆粒60，61，62可為碳化硅、氮化鋁、氧化鋅、氧化鋁，或?yàn)槭?br> m
蠻O篩選上面所述占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率 λ彡25ff/m · K陶瓷顆粒，及重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率 λ ^ 50ff/m · K金屬顆粒后，將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化的環(huán)境下，加熱至金屬熔點(diǎn)以上，陶瓷顆粒熔點(diǎn)以下溫度，使金屬燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再于不可氧化的環(huán)境下灌注成型。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用實(shí)用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性，符合有關(guān)發(fā)明專利要件的規(guī)定，故依法提起申請。
權(quán)利要求
1.一種具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于，包括一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率 λ >25W/m*K，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒；及一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ >50W/m*K的金屬顆粒；將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化的環(huán)境下，加熱至金屬熔點(diǎn)以上，陶瓷顆粒熔點(diǎn)以下溫度，使金屬燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再于不可氧化的環(huán)境下灌注成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m · K， 經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為碳化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m ·Κ， 經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為氮化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25W/m ·Κ， 經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為氮化鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m · K， 經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為氧化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25%至90%的粒徑在10-50 μ m間，熱傳導(dǎo)率λ彡25ff/m · K， 經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒為石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ >50W/m*K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ >50W/m*K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鎂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ >50W/m*K的金屬顆粒，該金屬顆粒為錫。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ ^ 50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為銅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有陶瓷散熱效益的組成物，其特征在于所述一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75%至10%，熱傳導(dǎo)率λ ^ 50ff/m · K的金屬顆粒，該金屬顆粒為鋅。
全文摘要
一種具有陶瓷散熱效益的組成物，包括一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物25％至90％的粒徑在10-50μm間，熱傳導(dǎo)率λ≥25W/m·K，經(jīng)接口活性處理的陶瓷顆粒；一重量填充比例實(shí)質(zhì)配成占整體組成物75％至10％，熱傳導(dǎo)率λ≥50W/m·K的金屬顆粒；將上述陶瓷顆粒及金屬顆粒在不可氧化的環(huán)境下，加熱至金屬熔點(diǎn)以上，陶瓷顆粒熔點(diǎn)以下溫度，使金屬顆粒燒熔成金屬溶液包覆粘著陶瓷顆粒，再于不可氧化的環(huán)境下灌注成型，由此有金屬本身良好的熱傳導(dǎo)能力，也具有陶瓷良好熱輻射能力。
文檔編號C09K5/14GK102344781SQ20101024675
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者張江忠, 蕭俊慶 申請人:華廣光電股份有限公司