专利名称：人造石墨散热基板的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种散热基板，特别是指一种节省材料的人造石墨散热基板。
背景技术：
目前人造石墨的制法有数种，有以化学气相沉积法(CVD)制成，也有利用聚合物溶液及石墨粉的混合液，然后对混合液以热处理进行碳化及高温进行石墨化以得到石墨膜。在石墨膜的应用方面，目前有利用石墨膜表面直接贴附在热源表面，但导热效率不佳。另外，以目前已知化学气相沉积方法所生产制得的石墨烯的块材，其层与层之间是以范德华力(van der Waals' forces)结合，由于层与层之间的结合力不高，因此当厚度增加到一定程度时就需要包覆物将多层石墨烯块材结合，才能形成厚度较大的块状石墨。依据现有技术得知，现有人造石墨的制品有以下缺失1.形成厚度较大的块状石墨需要在石墨膜加上额外的包覆物，无法节省材料。2.石墨块材应用在散热时的导热效率不佳。3.化学制程需要化学材料及相关设备，制程复杂且较昂贵。
实用新型内容因此，本实用新型的目的是提供一种解决上述缺失的人造石墨散热基板。本实用新型的人造石墨散热基板是用于对一热源导热，所述人造石墨散热基板整体是一块状结构且包含多层彼此压缩固定的非多孔石墨膜，该块状结构界定所述的非多孔石墨膜的一堆叠方向，且这些石墨膜平行于该堆叠方向的一面接触该热源。较佳的，所述的人造石墨散热基板还具有压缩定型在各该石墨I吴之间的片状石墨烯层。较佳的，所述的人造石墨散热基板还具有压缩定型在各该石墨I旲之间的粉状石墨烯层。较佳的，所述的人造石墨散热基板还具有压缩定型在各该石墨膜之间的碳粉层。本实用新型的人造石墨散热基板的有益效果在于，人造石墨散热基板整体包含多层彼此压缩固定的非多孔石墨膜，导热效率佳，无需另外以包覆物固定而可减少材料成本，在降低整体生产成本的前提下，有利于加工及大量生产制造。
图1是说明本实用新型的人造石墨散热基板的块状结构包括多层石墨膜的示意图；图2是说明本实用新型的人造石墨散热基板以平行于堆叠方向的一面接触热源的不意图；图3是说明本实用新型的人造石墨散热基板的块状结构包括多层石墨膜及压缩定型在各石墨I旲之间的片状石墨稀层的不意图；图4是说明本实用新型的人造石墨散热基板的块状结构包括多层石墨膜及压缩定型在各石墨I旲之间的粉状石墨稀层的不意图；图5是说明本实用新型的人造石墨散热基板的块状结构包括多层石墨膜及压缩定型在各石墨I旲之间的碳粉层的不意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明在本实用新型被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表不。参阅图1及图2，本实用新型的人造石墨散热基板100整体是一块状结构且包含多层彼此压缩固定的非多孔石墨膜11，该块状结构界定所述的非多孔石墨膜的一堆叠方向(Z轴)，且这些石墨膜11平行于该堆叠方向的一面接触该热源50，各石墨膜11是由多层石墨烯层110组成,一片石墨膜11的厚度I约为O. Olmm至O. 04mm之间，且人造石墨散热基板100沿着多片石墨膜11的堆叠方向具有厚度II，经压合后得到的厚度II可达到50_。值得注意的是，人造石墨膜11的每一层石墨烯层110是非多孔状的片体结构，相较于一般多孔状的层状结构具有较佳的定向导热效果。人造石墨散热基板100的制作方式主要包括一碳化步骤、一石墨化(form of afiIm)步骤以及一压缩 定型步骤，各步骤分别说明如下。碳化步骤在惰性气体的环境下，将一片状的聚合物基材施加不高于O.1千克/平方公分的压力并以逐渐升温方式得到一缩合碳化膜。在本实施例中，是将一片状的聚酰亚胺(polyimide)膜，在氮气环境中以热处理方式进行，以每分钟增温摄氏2度的方式，将聚酰亚胺膜由室温加温至摄氏1000度，并且施加一介于O. 01至O.1千克/平方公分之间的压力以得到一碳化膜；需注意的是，在此过程中，聚酰亚胺膜会因为高温而热缩而得到面积变小的碳化膜，且表面为非多孔状，与一般化学沉积法或以碳纤维或碳粉为基材所制作的碳化膜的多孔状表面不同。石墨化步骤在惰性气体的环境下，将该缩合的碳化膜继续施加不高于O.1千克/平方公分的压力并逐渐升温以得到一石墨膜11。在本实施例中，是在氩气环境中，将碳化膜由摄氏1000度开始，以摄氏10度/分钟逐渐加温至摄氏2400至3000度之间，借此得到该石墨膜11。本实施例的石墨膜11经量测后，石墨膜11的密度不低于2. 26克/立方公分；其平面方向的热扩散率(thermal diffusivity)为8. 75平方公分/秒，密度为2. 26克/立方公分及热容值(heat capacity)为O. 823焦耳/克·绝对温度，将前述三个参数相乘得到石墨膜11的平面方向的导热系数为1627瓦特/公尺 绝对温度左右，而石墨膜11的堆叠方向的导热系数则为5瓦特/公尺·绝对温度左右。压缩定型步骤将多数石墨膜11沿一堆叠方向迭合，且在该堆叠方向以一预定压力将这些石墨膜11压缩定型，令各石墨膜11的接合强度不低于O.1MPa0[0030]在本实施例中，是将多片的石墨膜11沿着堆叠方向(Z轴)叠合，并施予介于50MPa至IOOMPa之间的压力将这些石墨膜11压合为该人造石墨散热基板100。值得注意的是，各石墨膜11之间是热压结合(非范德华力)，因此接合强度较强，因此无需再以包覆物另外固定，在制作上也可节省生产时间及材料成本。 参阅图2,本实施例的人造石墨散热基板100在应用于对热源50导热时，人造石墨散热基板100的各该石墨膜11是以平行于堆叠方向(Z轴)的一面直接接触该热源50，然后借由这些石墨膜11的平面方向(X轴-Y轴平面)的高导热系数而可将热源50产生的热能沿着该平面方向传导而达到极佳的散热效果。以常用的铜材质的散热器为例，其导热系数为400瓦特/公尺 绝对温度左右，本实施例的石墨膜11的平面方向的导热系数为1627瓦特/公尺·绝对温度左右，高于铜材质的导热系数的数倍，证明借由石墨膜11的平面方向的高导热系数，确实可有效提升传导效率。另一种制作方式，也包括如前述的碳化步骤、石墨化步骤以及压缩定型步骤，不同的是，该石墨化步骤及该压缩定型步骤之间还包括一掺杂步骤，该掺杂步骤是在各石墨膜11之间添加与石墨或碳的同质物来作为各石墨膜11之间的热压合介质；借此形成如图3至图5的人造石墨散热基板200、300、400。
参阅图3，人造石墨散热基板200相较于图1还具有压缩定型在各该石墨膜11之间的片状石墨稀层12。参阅图4，人造石墨散热基板300相较于图1还具有压缩定型在各该石墨膜11之间的粉状石墨稀层13。参阅图5，人造石墨散热基板400相较于图1还具有压缩定型在各该石墨膜11之间的碳粉层14。综上所述，本实用新型的人造石墨散热基板100、200、300、400包含多层彼此压缩固定的非多孔石墨膜11，相较于现有人造石墨的制品，生产制造的人造石墨散热基板100、200,300,400可有效提升传导效率，且可以降低生产成本具有易于加工的综效，故确实能达成本实用新型的目的。惟以上所述的内容，仅为本实用新型的较佳实施例而已，应当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
权利要求1.一种人造石墨散热基板，用于对一热源导热，其特征在于所述人造石墨散热基板整体是一块状结构且包含多层彼此压缩固定的非多孔石墨膜，该块状结构界定所述的非多孔石墨膜的一堆叠方向，且所述石墨膜平行于该堆叠方向的一面接触该热源。
2.如权利要求1所述的人造石墨散热基板，其特征在于人造石墨散热基板还具有一压缩定型在各该石墨膜之间的片状石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的人造石墨散热基板，其特征在于人造石墨散热基板还具有一压缩定型在各该石墨膜之间的粉状石墨烯层。
4.根据权利要求1所述的人造石墨散热基板，其特征在于人造石墨散热基板还具有一压缩定型在各该石墨膜之间的碳粉层。
专利摘要一种人造石墨散热基板，用于对一热源导热，该人造石墨散热基板是包括沿一堆叠方向压缩固定成型而使彼此间具有预定接合强度的多数石墨膜，各该石墨膜具有多层石墨烯，且该人造石墨散热基板是以这些石墨膜平行于该堆叠方向的一面接触该热源；本实用新型的人造石墨散热基板相较于现有的石墨块材无需加上额外的包覆物而可节省材料，且可有效提升导热效率。
文档编号F28F3/08GK202902970SQ20122053618
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者翁明生, 萧龙达, 曾哲律, 李宏元 申请人:绿晶能源股份有限公司