专利名称：散热基材的制作方法
技术领域：
本发明系有关一种散热基材，尤其涉及一种以银胶结合钻石颗粒为热 传导层之散热基材。
背景技术：
市售电子产品不断推出，其中的电路及其相关周边，不乏为小型化的 电子元件，而电子元件所应用的散热元件，主要是利用高导热率的金属材 料，例如铜、铝、制成的散热鳍片，并将其贴附于需散热的电子元件表 面，来达到散热效果，但，以铜(385W/mK)、铝(226W/mK)的导热系数而言， 其必需保持一定的散热面积，方能达到散热的功效。
此外，也有利用散热系数较高的石墨制成散热片加以应用者，但是石 墨制成的散热片却具有易碎、掉粉的问题，又，为改善石墨脆性、掉粉的 问题，而有于石墨表面镀上一金属层，用以补足石墨的脆性、掉粉等问题， 结果是，于石墨表面镀上一金属层，仍会因金属层的导热性问题而尚待改 善。
进一步，针对极小之电子元件(LED)而言， 一般之LED晶粒面积不到1 mm，若其外围的散热基材是铜片或铝片，由于LED的散热基材极小，不能 像CPU—样有鳍片，且LED的废热传导至散热基材后，需要通过其表面将 热能以红外线辐射散布到周边的空气里，而铜或铝的表面平滑且具有金属 光泽，在低温下(小于10(TC)其辐射率只有理想黑体的2 %左右，并且， 金属的表面若氧化或涂布黑漆，则其辐射率可大幅提高(约60%)，但高 辐射率的物质其热传导率甚低，这种热阻材料难以有效排除热流，目前LED 外围的基材只能通过空气分子随机碰撞其表面带走热量，基材表面若涂布 一层碳黑方可兼顾导热辐射，但是，碳黑却容易剥落而造成污染，更不实用。
因此，以小型电子元件而言，以具备散热能力的散热基材，仍为一大问题点。
发明内容
本发明的目的，在于解决上述的问题而提供一种散热基材，通过设置 石墨的本体与热传导层的结合，各兼具有高导热率的特性，钻石颗粒的表 面散热速率高，且具有高强度、高硬度的特性，将与石墨配合，则可相辅 相成，达到有效散热的功效。
为达前述目的，本发明采用以下技术方案
方案之一
一种散热基材，其特征在于以石墨为本体，于该本体的表面设置一 热传导层，该热传导层内含有多个钻石颗粒，各钻石颗粒之间以银胶结合。 方案之二
一种散热基材，其特征在于以石墨为本体，本体内含有高导热率的 纤维，并于本体表面设置一热传导层，热传导层内含有多个钻石颗粒，各 钻石颗粒之间以银胶结合。
有益效果
本发明通过石墨与热传导层的结合，各兼具有高导热率的特性，钻石 颗粒的表面散热速率比一般金属高五倍以上，且具有高强度、高硬度的特 性，将它披覆在石墨本体表面，则可相辅相成(乘)，达到有效散热的功效 。再者，经由热传导层涂布于本体表面，该热传导层的强度系可补足石墨 的脆性，而使其整体成为兼具高强度、高导热率的散热基材，而电子元件 所产生的热能，更经散热基材有效传递散发。
图1为本发明第一实施例的剖面示意图。 图2为本发明图1中A的局部放大示意图。
图3为本发明第二实施例的剖面示意图。
具体实施例方式
本案之实施例，请参阅图1至图3，图中揭示者均为本发明所选用之 实施例，在此仅供说明之用，于专利申请上并不拘限于此种结构。本发明第一实施例系提供一种散热基材，详见图1和图2，其系以石 墨为本体l，于该本体l的表面设置一热传导层2，该热传导层2内含有 多个钻石颗粒2 1 ，各钻石颗粒2 l之间以银胶2 2所结合，其中，该本 体1的形状是依客体的需求而制成为不同的形状，而该热传导层2较佳的 厚度为2 0微米，又，该热传导层2内的钻石颗粒2 1，系可利用多晶钻 石或单晶钻石其中之一者，该钻石颗粒2 l较佳的粒度为l Q 2 O微米， 各钻石颗粒2 l之间并以银胶2 2结合，而该银胶2 2内包含有银2 3及 环氧树脂2 4，在本实施例中，是将多数粒度为2 Q微米的多晶钻石颗粒 2 l加入含有银2 3及环氧树脂2 4的银胶2 2内，并混合均匀，再涂布 于该本体1的各表面上，以供在该本体1的表面形成厚度为2 0微米的热 传导层2，再经硬化成型，使该热传导层2与该本体1结合为一体。
由于在本实施例中，该热传导层2的厚度为2 O微米，该钻石颗粒2 l的粒度为2 0微米，因此该热传导层2涂布于该本体1的表面后，该钻 石颗粒2 1能与该本体1接触，而更易将本体1吸收的热能，由钻石颗粒 2l传导散去，以增加垂直方向的散热。
当然，本案仍有其它例子，个中仅差异于部份的变化，请另见图3， 是用以揭示本发明的第二实施例，其中，该本体1A内，加入有高导热率 的纤维l 1 A，使本体l A形成为具有纤维l 1 A的复合材料，而该高导 热率纤维l 1 A系可利用铜线(直径100 y长度lmm)与石墨粉末，经过混捏 加压形成，并在其本体1 A表面设予前述的热传导层2 ,利用高导热率的纤 维l 1 A增加本体l A各方向性的导热，进而形成高热传的结构。
综合前述的石墨1 ，其较佳的密度是在0. 02到2. 35g/cW之间，且石 墨1可利用自然鳞片石墨、膨胀石墨及人造石墨加以应用制成。
此外，前述的高导热率纤维1 1 A，较佳的长径比系主要介于1 5000 之间，并可使用不同的纤维材料，其包含有金属、陶瓷、高分子、碳材 料、铜、铝、铜铝合金、碳化硅、氧化铝、高热传陶瓷、碳纤维、石墨纤 维、碳纳米管、钻石微粉、须状碳纤维、气相成长系碳纤维、碳黑、纳米 碳球等材料予以混合石墨加工制成本体，以使其成为高强度、高导率石墨本体。
在常温时，钻石的传热速率为金属中的银及铜的五倍，利用散热比银 、铜快五倍的钻石，则以晶格振动的声子(Phonon)将热能带到较低温处 ，钻石颗粒可同时兼顾两者，即以石墨的金属键及钻石的绝缘键(共价键 )传热。除此之外钻石颗粒更可将表面的热能(原子振动)转换成红外线 的电磁波以黑体辐射(Black Body Radiation)直接飞传给空气中的分子 ，钻石颗粒不仅可以黑体辐射，其内所含大量的钻石键结更有助于热的扩 散使整个散热基材的表面温度相近，黑体的钻石颗粒其辐射率超过90%, 因此它所射出的热能会比同面积的铜或铝大十倍以上，钻石颗粒因而可以 同步辐射加速散热。
通过以上的说明，不难发现其优点，通过石墨与热传导层的结合，各 兼具有高导热率的特性，钻石颗粒的表面散热速率比一般金属高五倍以上 ，且具有高强度、高硬度的特性，将它披覆在石墨本体表面，则可相辅相 成，达到有效散热的功效。
再者，经由热传导层涂布于本体表面，该热传导层的强度系可补足石 墨的脆性，而使其整体成为兼具高强度、高导热率的散热基材，而电子元 件所产生的热能，更经散热基材有效传递散发。
权利要求
1、一种散热基材，其特征在于以石墨为一本体，于该本体的表面设置一热传导层，该热传导层内含有多个钻石颗粒，各该钻石颗粒之间以银胶结合。
2、 根据权利要求1所述的散热基材，其特征在于该银胶内包含有银 及环氧树脂。
3、 根据权利要求l所述的散热基材，其特征在于该钻石颗粒为多晶 钻石或单晶钻石其中之一。
4、 根据权利要求1项所述的散热基材，其特征在于该热传导层的厚 度为2 0微米。
5、 根据权利要求1所述的散热基材，其特征在于该钻石颗粒的粒度 为l 0 2 0微米。
6、 一种散热基材，其特征在于以石墨为本体，本体内含有高导热率 的纤维，并于本体表面设置一热传导层，热传导层内含有多个钻石颗粒， 各钻石颗粒之间以银胶结合。
7、 根据权利要求6项所述的散热基材，其特征在于该纤维的材料为 金属纤维、陶瓷纤维、高分子纤维或碳纤维之一。
8、 根据权利要求7所述的散热基材，其特征在于该金属纤维为铜、铝或其合金之一。
9、 根据权利要求7所述的散热基材，其特征在于该陶瓷纤维为碳化 硅、氧化铝或高热传陶瓷之一。
10、 根据权利要求7所述的散热基材，其特征在于该碳纤维为石墨 纤维、碳纳米管、纳米碳球之一。
全文摘要
本发明涉及一种散热基材，其是以石墨为本体，于本体表面设置一热传导层，热传导层内含有多个钻石颗粒，各钻石颗粒之间以银胶结合，通过石墨与热传导层的结合，各兼具有高导热率的特性，钻石颗粒的散热速率高，且具有高强度、高硬度的特性，将与石墨配合，则可相辅相成，有效散热。
文档编号H05K7/20GK101483988SQ20081000065
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月11日 优先权日2008年1月11日
发明者林经协 申请人:久正光电股份有限公司