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1、(10)申请公布号 CN 103910535 A (43)申请公布日 2014.07.09 CN 103910535 A (21)申请号 201210594569.6 (22)申请日 2012.12.31 C04B 38/06(2006.01) C04B 35/622(2006.01) (71)申请人 华越科技股份有限公司 地址 中国台湾桃园县中坜市自强一路 11-2 号 申请人 厦门展帆贸易有限公司 (72)发明人 陈宥嘉 杨晔 (74)专利代理机构 天津三元专利商标代理有限 责任公司 12203 代理人 高凤荣 (54) 发明名称 多孔陶瓷散热片及制备方法 (57) 摘要 一种多孔陶瓷散热。
2、片及制备方法， 其将具有 高导热性与高绝缘性且粒径在 20 100m 之 间的金属化合物至少混合有造孔剂与黏结剂， 再 经由模制成生坯、 干燥与烧制成型等工序所制 备而成， 所制备的多孔陶瓷散热片的厚度较佳在 0.5 2mm 之间， 该造孔剂乃于制备过程中被耗 减消失而致使该多孔陶瓷散热片形成有半径在 600 8000nm 之间的微小孔道， 进而增大了该多 孔陶瓷散热片与空气之间的接触散热面积， 而所 形成的微小孔道超过 95为通孔孔道， 使得通孔 孔道里的冷热空气能够形成热对流， 实时将热量 传送至该多孔陶瓷散热片外面， 让该多孔陶瓷散 热片维持在一个较低的温度下。本发明具有提升 散热性能及。
3、低成本的功效。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103910535 A CN 103910535 A 1/1 页 2 1.一种多孔陶瓷散热片， 其特征在于， 将粒径在20100m之间具有高导热性与高绝 缘性的金属化合物至少混合有造孔剂与黏结剂所制备而成， 该造孔剂于制备过程中被耗减 消失而致使该多孔陶瓷散热片为层状结构的型态且形成有微小孔道， 而该微小孔道为交错 连通的通孔孔道。 2. 根据权利要求 1 所述的多孔陶瓷散热片， 其。
4、特征在于， 所述多孔陶瓷散热片的厚度 在 0.5 2mm 之间， 该微小孔道的半径在 600 8000nm 之间。 3.根据权利要求1或2所述的多孔陶瓷散热片， 其特征在于， 所述多孔陶瓷散热片进一 步附着有导热层， 该导热层的厚度在 0.02 0.08mm 之间。 4. 根据权利要求 3 所述的多孔陶瓷散热片， 其特征在于， 所述多孔陶瓷散热片进一步 混合有助熔剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等化学助 剂。 5. 根据权利要求 4 所述的多孔陶瓷散热片， 其特征在于， 所述金属化合物选自氧化铝、 氮化铝、 二氧化硅或前述金属化合物的组合 ； 该。
5、造孔剂选自面粉、 米粉、 石油焦、 淀粉、 竹炭、 木炭、 糊精、 锯末、 聚乙二醇、 PMMA、 PS、 炭黑、 小麦粉、 酚醛树脂、 可发泡树脂、 已发泡的发泡 树脂、 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯或前述造孔剂的组合 ； 该黏结剂选自羟 甲基纤维素钠、 羟甲基纤维素、 聚乙烯醇、 硅酸钠或前述黏结剂的组合 ； 该助熔剂选自钛酸 四丁酯、 正硅酸乙酯、 氧化钛或前述助熔剂的组合 ； 该改性剂为聚乙烯醇 ； 该增强剂为甲基 纤维素 ； 该分散剂选自聚乙烯醇、 酚醛树脂、 发泡树脂或前述分散剂的组合 ； 该脱模剂为油 酸 ； 该絮凝剂选自硫酸镁、 硫酸铜或前述絮凝剂的组合 ； 该消泡。
6、剂选自天然油脂、 硅脂或前 述消泡剂的组合 ； 该可塑剂为邻苯二甲酸盐。 6. 一种多孔陶瓷散热片制备方法， 其特征在于， 包括下列步骤 ： a. 采用金属化合物为主要成分并与造孔剂混合成初始组合物 ； b. 将黏结剂搅拌制成浆料 ； c. 将经过步骤 a 混合成的初始组合物与经过步骤 b 搅拌制成的浆料混合搅拌制成浆 团 ； d. 将经过步骤 c 混合搅拌制成的浆团挤压模制， 制成生坯 ； e. 将经过步骤 d 制成的生坯进行干燥 ； 以及 f. 将经过步骤 e 干燥的生坯进行烧制成型。 7. 根据权利要求 6 所述的多孔陶瓷散热片制备方法， 其特征在于， 进一步将烧制成型 的陶瓷散热片镀上。
7、一层导热层。 8.根据权利要求6或7所述的多孔陶瓷散热片制备方法， 其特征在于， 所述步骤b进一 步将助熔剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等化学助剂 与黏结剂一起搅拌制成浆料。 9.根据权利要求8所述的多孔陶瓷散热片制备方法， 其特征在于， 所述步骤e是先常温 干燥 3 9 小时， 再加温至 50 90干燥 1 5 小时。 10. 根据权利要求 9 所述的多孔陶瓷散热片制备方法， 其特征在于， 所述步骤 f 是于 3001500的温度范围与氧具有618体积的氧化气氛条件下进行， 且以5150/ 小时的速率进行升温， 而当烧制的气氛温度在 700 。
8、1500的范围内， 则借由造孔剂添加 量进一步控制坯体中心温度与烧制的气氛温度的温度差值在 -180 +80的范围内。 权 利 要 求 书 CN 103910535 A 2 1/4 页 3 多孔陶瓷散热片及制备方法 技术领域 0001 本发明是有关一种多孔陶瓷散热片及制备方法， 尤指一种借由通孔孔道里的冷热 空气所形成的热对流进而快速散热的设计。 背景技术 0002 目前市场上主要是以铜、 铝散热器作为 3C 产品和 LED 产品的散热基体， 而欲利用 铜、 铝的高热导率达到快速散热的功效 ； 然而， 铜、 铝本身为导体， 通常必须再利用一绝缘层 避免短路， 但绝缘层热导率仅 0.2 0.5W。
9、/mK， 严重影响铜、 铝散热器的导热和散热效果， 且 有耐热方面的问题。 0003 次者， 虽然已有一些陶瓷散热片进入市场， 如氮化铝陶瓷散热片、 碳化硅陶瓷散热 片和普通型 95氧化铝陶瓷等 ； 其中， 尽管氮化铝导热系数非常高， 可是价格昂贵， 且吸潮 后容易水解生成 Al(OH)3， 致使氮化铝陶瓷散热片导热率偏低， 导热性能得不到发挥 ； 碳化 硅陶瓷散热片由于烧结困难， 散热性能无法满足需求 ； 普通型 95氧化铝陶瓷可能因结构 致密致使散热面积太低， 或因微观结构不合理而降低了散热性能， 抑或是因为对微观结构 和对流机制不甚了解， 造成散热效果无法达到要求。 发明内容 0004 。
10、本发明所要解决的主要技术问题在于， 克服现有技术存在的上述缺陷， 而提供一 种多孔陶瓷散热片及制备方法， 其具有提升散热性能及低成本的功效。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0006 一种多孔陶瓷散热片， 将粒径在 20 100m 之间具有高导热性与高绝缘性的金 属化合物至少混合有造孔剂与黏结剂所制备而成， 该造孔剂于制备过程中被耗减消失而致 使该多孔陶瓷散热片为层状结构的型态且形成有微小孔道， 而该微小孔道为交错连通的通 孔孔道。 0007 此外， 该多孔陶瓷散热片的厚度在 0.5 2mm 之间， 该微小孔道的半径在 600 8000nm 之间。又， 该多孔陶瓷散热片进。
11、一步附着有导热层， 该导热层的厚度在 0.02 0.08mm 之间。另， 该多孔陶瓷散热片进一步混合有助熔剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模 剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等化学助剂。 再者， 该金属化合物选自氧化铝、 氮化铝、 二氧化硅或前述金属化合物的组合 ； 该造孔剂选自面粉、 米粉、 石油焦、 淀粉、 竹炭、 木炭、 糊 精、 锯末、 聚乙二醇、 PMMA、 PS、 炭黑、 小麦粉、 酚醛树脂、 可发泡树脂、 已发泡的发泡树脂、 聚 甲基丙烯酸甲酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯或前述造孔剂的组合 ； 该黏结剂选自羟甲基纤维 素钠、 羟甲基纤维素、 聚乙烯醇、 硅酸钠或前述黏结。
12、剂的组合 ； 该助熔剂选自钛酸四丁酯、 正 硅酸乙酯、 氧化钛或前述助熔剂的组合 ； 该改性剂为聚乙烯醇 ； 该增强剂为甲基纤维素 ； 该 分散剂选自聚乙烯醇、 酚醛树脂、 发泡树脂或前述分散剂的组合 ； 该脱模剂为油酸 ； 该絮凝 剂选自硫酸镁、 硫酸铜或前述絮凝剂的组合 ； 该消泡剂选自天然油脂、 硅脂或前述消泡剂的 组合 ； 该可塑剂为邻苯二甲酸盐。 说 明 书 CN 103910535 A 3 2/4 页 4 0008 本发明的多孔陶瓷散热片制备方法， 包括下列步骤 ： a. 采用金属化合物为主要成 分并与造孔剂混合成初始组合物 ； b. 将黏结剂搅拌制成浆料 ； c. 将经过步骤 a。
13、 混合成的初 始组合物与经过步骤 b 搅拌制成的浆料混合搅拌制成浆团 ； d. 将经过步骤 c 混合搅拌制成 的浆团挤压模制， 制成生坯 ； e. 将经过步骤 d 制成的生坯进行干燥 ； 以及 f. 将经过步骤 e 干燥的生坯进行烧制成型。 0009 另者， 进一步将烧制成型的陶瓷散热片镀上一层导热层。又， 步骤 b 进一步将助熔 剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等化学助剂与黏结剂 一起搅拌制成浆料。然而， 步骤 e 是先常温干燥 3 9 小时， 再加温至 50 90干燥 1 5 小时。再者， 步骤 f 是于 300 1500的温度范围与氧具有 。
14、6 18体积的氧化气氛条 件下进行， 且以 5 150 / 小时的速率进行升温， 而当烧制的气氛温度在 700 1500 的范围内， 则借由造孔剂添加量进一步控制坯体中心温度与烧制的气氛温度的温度差值 在 -180 +80的范围内。 0010 本发明的有益效果是， 其具有提升散热性能及低成本的功效。 附图说明 0011 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0012 图 1 是本发明的多孔陶瓷散热片的结构示意图。 0013 图 2 是本发明的多孔陶瓷散热片的扫描式电子显微镜图。 0014 图 3 是本发明的多孔陶瓷散热片制备方法的工序流程图。 0015 图中标号说明 ： 0016 10 多。
15、孔陶瓷散热片 0017 11 微小孔道 0018 12 导热层 具体实施方式 0019 首先， 请参阅 图 1 、图 2 所示， 本发明的多孔陶瓷散热片 10， 是将具有高导热性 与高绝缘性且粒径在 20 100m 之间的金属化合物至少混合有造孔剂与黏结剂， 再经由 模制成生坯、 干燥与烧制成型等工序所制备而成， 所制备的多孔陶瓷散热片 10 的厚度较佳 在 0.5 2mm 之间， 该造孔剂乃于制备过程中被耗减消失而致使该多孔陶瓷散热片 10 形成 有半径在 600 8000nm 之间的微小孔道 11， 进而增大了该多孔陶瓷散热片 10 与空气之间 的接触散热面积 ； 其中， 所形成的微小孔道。
16、 11 超过 95为通孔孔道， 使得通孔孔道里的冷 热空气能够形成热对流， 实时将热量传送至该多孔陶瓷散热片 10 外面， 让该多孔陶瓷散热 片10维持在一个较低的温度下 ； 另， 因金属化合物间呈颈向(点状)烧结的态样， 故该多孔 陶瓷散热片 10 为层状结构的型态且该微小孔道 11 为错流结构 ； 又， 该多孔陶瓷散热片 10 进一步附着有导热层 12， 该导热层 12 的厚度较佳在 0.02 0.08mm 之间。 0020 接着， 请参阅 图 3所示， 本发明的多孔陶瓷散热片制备方法， 包括下列步骤 ： a. 采用金属化合物为主要成分并与造孔剂混合成初始组合物 ； b. 将黏结剂搅拌制成。
17、浆料， 甚至进一步将助熔剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等 化学助剂与黏结剂一起搅拌制成浆料 ； c. 将经过步骤 a 混合成的初始组合物与经过步骤 b 说 明 书 CN 103910535 A 4 3/4 页 5 搅拌制成的浆料混合搅拌制成浆团 ； d. 将经过步骤 c 混合搅拌制成的浆团挤压模制， 制成 生坯 ； e. 将经过步骤 d 制成的生坯进行干燥， 而先常温 (27 40 ) 干燥 3 9 小时， 再加 温至 50 90干燥 1 5 小时， 以避免因厚度太薄而产生翘边与开裂的问题， 而干燥方式 采用加压干燥 ； 以及f.将经过步骤e干。
18、燥的生坯于3001500的温度范围与氧具有6 18体积的氧化气氛条件下进行烧制成型， 且以 5 150 / 小时的速率进行升温， 而当烧 制的气氛温度在 700 1500的范围内， 则借由造孔剂添加量进一步控制坯体中心温度与 烧制的气氛温度的温度差值在 -180 +80的范围内， 这样就能够避免由于烧制气氛温度 与坯体中心部温度差过大引起收缩不一致导致坯体开裂的现象发生， 造孔剂乃会全燃烧而 形成微小孔道 ； 然而， 甚至进一步将烧制成型的陶瓷散热片镀上一层导热层。 0021 此外， 该金属化合物选自具有高导热性与高绝缘性的氧化铝、 氮化铝、 二氧化硅或 前述金属化合物的组合。 又， 为了控制。
19、该多孔陶瓷散热片10形成的微小孔道11的孔隙率和 孔道大小， 该造孔剂选自面粉、 米粉、 石油焦、 淀粉、 竹炭、 木炭、 糊精、 锯末、 聚乙二醇、 PMMA、 PS、 炭黑、 小麦粉、 酚醛树脂、 可发泡树脂、 已发泡的发泡树脂、 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚对苯二 甲酸乙二醇酯或前述造孔剂的组合。 另， 为了使原料颗粒的混合具有更好地结合性、 降低烧 制温度、 提高结构强度以及更易于脱模， 乃可适当地进一步混合有助熔剂、 改性剂、 增强剂、 分散剂、 脱模剂、 絮凝剂， 软化剂、 消泡剂或可塑剂等化学助剂 ； 该黏结剂选自羟甲基纤维素 钠、 羟甲基纤维素、 聚乙烯醇、 硅酸钠或前述黏结剂的组合。
20、 ； 该助熔剂选自钛酸四丁酯、 正硅 酸乙酯、 氧化钛或前述助熔剂的组合 ； 该改性剂为聚乙烯醇 ； 该增强剂为甲基纤维素 ； 该分 散剂选自聚乙烯醇、 酚醛树脂、 发泡树脂或前述分散剂的组合 ； 该脱模剂为油酸 ； 该絮凝剂 选自硫酸镁、 硫酸铜或前述絮凝剂的组合 ； 该消泡剂选自天然油脂、 硅脂或前述消泡剂的组 合 ； 该可塑剂为邻苯二甲酸盐。 0022 基于上述构成， 本发明的成型方式没有一定的限制， 可以根据现有条件选择最佳 成型方式 ； 例如， 混合氧化铝原料 100 质量份、 造孔剂 8 24 质量份、 黏结剂 3.2 10.5 质 量份、 助溶剂 2 8.4 质量份、 改性剂 1。
21、.5 6.4 质量份、 增强剂 2.1 5.6 质量份、 分散剂 2.1 3.3 质量份、 絮凝剂 0.8 2.4 质量份、 消泡剂 0.3 0.5 质量份以及可塑剂 0.7 1.3 质量份后， 采用等静压或流延成型工艺制造生坯。而在生坯烧制工序中， 坯体中心温度 是由造孔剂的添加量来决定的， 因为烧制气氛温度升高时， 并不能够很快地将热量传导至 坯体中心， 当温度足够高时， 能够使得造孔剂燃烧释放热量， 加快坯体中心温度的上升， 减 少中心温度与烧制气氛温度的差值 ； 然而， 当造孔剂的量太少时， 一方面导致孔隙率不够， 另一方面导致坯体中心温度远低于烧制气氛温度， 导致坯体开裂 ； 但当造。
22、孔剂的量太多时， 则可能发生烧制时坯体坍塌， 或者是由于坯体中心温度远高于烧制气氛温度引起烧成收缩 不一致导致坯体开裂。 是以， 本发明的多孔陶瓷散热片所形成的微小孔道为通孔孔道， 遂故 可借由通孔孔道里的冷热空气所形成的热对流， 进而快速散热， 且材料及加工成本皆低， 而 具有提升散热性能及低成本的功效。 0023 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形式上的限制， 凡 是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于 本发明技术方案的范围内。 0024 综上所述， 本发明在结构设计、 使用实用性及成本效益上， 完全符合产业发展所 需， 且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造， 具有新颖性、 创造性、 实用性， 符合有关 说 明 书 CN 103910535 A 5 4/4 页 6 发明专利要件的规定， 故依法提起申请。 说 明 书 CN 103910535 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103910535 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103910535 A 8 。