散熱涂層的制備方法及其所制成的金屬散熱復合膜與流程

本發明是有關一種散熱涂層的制備方法及其所制成的金屬散熱復合膜，尤指一種以膠料而混合填料，所制備出的散熱涂層，具有抗污染性佳及高散熱性。

背景技術：

諸如金屬散熱片與熱管等散熱組件，散熱效果固然好，但是價格昂貴且不適用于輕巧化的產品設計，因而有散熱涂料的發展與應用。然而，現有的散熱涂料于散熱面固化形成散熱層后，因使用的基料的耐候性、耐熱性、耐低溫性及耐化學藥品性等抗污染性不佳，致使固化后所形的散熱層的散熱性易因污染物附著而降低；再者，現有的散熱涂料所使用的填料因未考慮粉體密度堆積理論，減少填料之間接觸面積，故所能展現的散熱性并不高。

次者，智能手機、平板電腦、筆記型電腦、導航機或可攜式等電子裝置，其已經由雙核心、四核心、八核心…演變成愈來愈高的運算頻率的處理芯片；且移動電子裝置的發展是以短小輕薄為設計趨勢，因此為能達到高運算效能與短小輕薄的雙重要求，移動電子裝置的散熱效率益加重要。而目前移動電子裝置的散熱方式，主要是利用簡單的開孔、導熱、熱對流等方式，但該些散熱方式以無法負荷現今高效能芯片所產生的熱能，因此會有積熱的問題，熱能無法均勻散布，導致降低移動電子裝置內部的散熱效率。

又，通常電子設備的芯片在工作時是主要熱源，散熱不僅是為了降低芯片自身溫度以保證其能在要求的溫度范圍內正常工作，同時還要兼顧散熱時不能造成殼體局部過熱，給消費者造成不良使用體驗。是以，解決傳統移動電子裝置的上述問題點，為本發明的主要課題。

技術實現要素：

本發明所要解決的主要技術問題在于，克服現有技術存在的上述缺 陷，而提供一種散熱涂層的制備方法及其所制成的金屬散熱復合膜，其具有抗污染性佳及高散熱性的功效；可提高表面散熱效果的涂層，借以解決移動電子裝置的電子組件運作時的高溫問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種散熱涂層的制備方法，包括：(a).提供一膠料，其選自包括由：氟碳樹脂、氟樹脂、丙烯酸樹脂、聚胺酯、聚脲酯、不飽和聚酯、環氧樹脂及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組，溶于一混合溶劑中，該膠料與混合溶劑的重量比為0.6至1.4倍，進而得到膠料混合液；(b).提供一填料，其選自包括由：竹炭、碳管、石墨、石墨烯微片、石墨烯、碳球、碳纖維、氮化錋、氮化鋁、云母、二氧化硅、二氧化鈦、碳化硅、氧化鋅、氧化鍺及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組，將重量比為該膠料0.1至10倍的填料加入一混合溶劑中，該填料與混合溶劑的重量比為0.3至10倍，而得到填料混合液；(c).將經過步驟(a)得到的膠料混合液與經過步驟(b)得到的填料混合液進行過濾；(d).將經過步驟(c)過濾后的膠料混合液與填料混合液攪拌混合均勻；以及(e).將經過步驟(d)攪拌混合均勻的散熱涂料，以噴涂、涂布、含浸或轉印在一物件表面上，使其干燥后形成一厚度為3um至100um的散熱涂層。

依據上揭制備方法所制成的散熱涂層，進一步可涂布在一金屬層上，以構成一金屬散熱復合膜，用以裝設在一電子裝置內部靠近熱源的位置或直接裝設在熱源上；其中該金屬層至少由一層導熱性金屬所構成，且厚度為3um-150um的薄板結構，該金屬層具有一第一表面及一第二表面；以及該散熱涂層可涂布在該金屬層的第一表面或/及第二表面；以此形成一片二層或三層的金屬散熱復合膜。

借助上揭技術特征，本發明所制備出的散熱涂層，具有抗污染性佳及高散熱性的功效。

本發明的有益效果是，其具有抗污染性佳及高散熱性的功效；可提高表面散熱效果的涂層，借以解決移動電子裝置的電子組件運作時的高溫問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的散熱涂料制備方法的工序流程圖。

圖2a是本發明散熱涂層外觀示意圖。

圖2b是圖2a中的部分結構放大示意圖。

圖3是本發明散熱涂層所制成的二層金屬散熱復合膜實施例。

圖4是本發明散熱涂層所制成的三層金屬散熱復合膜實施例。

圖5是本發明金屬散熱復合膜裝設在電子裝置的使用狀態參考圖(一)。

圖6是本發明金屬散熱復合膜裝設在電子裝置的使用狀態參考圖(二)。

圖7是本發明的金屬散熱復合膜裝設在電子裝置的使用狀態參考圖(三)。

圖8是未噴涂散熱涂料鋁片和已涂布本發明散熱涂料鋁片的溫度變化曲線比較圖。

圖9是本發明散熱涂層的電子顯微鏡圖。

圖中標號說明：

10膠料混合液

20填料混合液

30散熱涂料

40散熱涂層

41孔隙結構

50金屬層

51第一表面

52第二表面

60金屬散熱復合膜

70電子裝置

71透明基板

72液晶顯示模塊

73中殼支架

74電路板

75電子芯片

76電池

77后蓋

771容置空間

具體實施方式

首先，請參閱圖1所示，本發明的納米散熱涂料制備方法，包括下列步驟：

(a).提供一膠料，其選自包括由：氟碳樹脂、氟樹脂、丙烯酸樹脂、聚胺酯、聚脲酯、不飽和聚酯、環氧樹脂及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組，溶于一混合溶劑中，該膠料與混合溶劑的重量比為0.6至1.4倍，進而得到膠料混合液10；本實施例中，該膠料混合溶劑包括選自：天拿水、醋酸乙酯、無水乙醇、蒸餾水及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組。

(b).提供一填料，其選自包括由：竹炭、碳管、石墨、石墨烯微片、石墨烯、碳球、碳纖維、氮化錋、氮化鋁、云母、二氧化硅、二氧化鈦、碳化硅、氧化鋅、氧化鍺及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組，將重量比為該膠料0.1至10倍的填料加入一混合溶劑中，較佳者是以重量比為該膠料0.1至0.6倍的填料加入一混合溶劑中。該填料與混合溶劑的重量比為0.3至10倍，較佳者是以該填料與混合溶劑的重量比為0.3至0.8倍，進而得到填料混合液20；本實施例中，該填料可具有孔隙結構或不具孔隙結構，或將具有孔隙結構及不具孔隙結構的填料，依不同比例后加入該混合溶劑中；但，以具有孔隙結構的填料為較佳者。至于該填料混合溶劑包括選自：天拿水、醋酸乙酯、無水乙醇、蒸餾水及上述任兩種以上物質的混合物所組成的群組。

(c).將經過步驟(a)得到的膠料混合液10與經過步驟(b)得到的填料混合液20進行過濾；本實施例中，可使用350目篩網進行過濾該膠料混合液10與該填料混合液20。

(d).將經過步驟(c)過濾后的膠料混合液10與填料混合液20攪拌混合均勻；本實施例中，可使用剪切乳化機高速攪拌該膠料混合液與該填料混合液10分鐘，混合均勻為散熱涂料30。

以及步驟(e).將經過步驟(d)攪拌混合均勻的散熱涂料30，以噴涂、涂布、含浸或轉印在一物件g表面上，如圖2a及圖2b所示，使其干燥后形成一厚度為3um至100um的散熱涂層40。本實施例中，該物件g包括為一熱源或一金屬片。本實施例中，而該散熱涂層40具有孔隙結構41。圖9顯示本發明散熱涂層40的電子顯微鏡圖。

依據前揭特征，本發明散熱涂料30的一較佳實施例，是將120g氟碳樹脂溶于100g醋酸乙酯中，得到膠料混合液10；將30g竹炭溶于100g蒸餾水中得到填料混合液20。再用350目篩網進行過濾該膠料混合液10與該填料混合液20，然后用剪切乳化機高速攪拌該膠料混合液與該填料混合液10分鐘，而得均勻的散熱涂料30。

又，本發明散熱涂料30的第二實施例，是將120g氟碳樹脂溶于100g天拿水中得到膠料混合液10，另將30g納米竹炭溶于60g醋酸乙脂中得到填料混合液20。然后，相同上述實施例的制備方法，經過濾、混合，而得均勻的散熱涂料30。

基于上述的構成，本發明上述二個散熱涂料30實施例，主要是使用氟碳樹脂做為散熱涂料的膠料，而由于氟碳樹脂引入的氟元素電負性大，碳氟鍵能強，因此具有優越的耐候性、耐熱性、耐低溫性及耐化學藥品性，且具有獨特的自清潔性，進而產生抗污染環保的作用；而氟樹脂、丙烯酸樹脂、聚胺酯、聚脲酯、不飽和聚酯或環氧樹脂等，亦具有與氟碳樹脂等效功能。另，填料選自竹炭、碳管、石墨、石墨烯微片、石墨烯、碳球、碳纖維、氮化錋、氮化鋁、云母、二氧化硅、二氧化鈦、碳化硅、氧化鋅、氧化鍺或前述填料的組合作為散熱涂料的填料，而因這些填料具有高度發達的孔隙結構41致使表面積大，增加了擴散表面積，加速了散熱速率；其中具有很高的輻射能，熱焓低，同樣有利于改善材料的散熱效果；是以，具有抗污染性佳及高散熱性的功效。又，選自天拿水、醋酸乙酯、無水乙醇、蒸餾水或前述混合溶劑的組合做為混合溶劑，而因這些混合溶劑的溶解效果好，另具有利于填料均勻分散的功效。

本發明散熱涂層40的散熱特性測試，其測試方法選用二片鋁板，其長寬尺寸約為五時手機的大小，即長(140mm)×寬(700mm)×厚(3mm)作為基材，并以其中一片鋁板作為裸片對照組，另一片則在其表面噴涂散 熱涂料30，經干燥后形成一干膜厚度為100um的散熱涂層40。接著將二片鋁板貼放于一加熱片上，固定輸出功率為38伏特(v)，觀察并記錄整個溫度變化的過程，如圖8所示，曲線a為未噴涂散熱涂層40的鋁板，與熱源接觸時熱源的溫度變化曲線，曲線b則是將噴涂有散熱涂層的鋁板，與熱源接觸時熱源的溫度變化曲線，由此二條曲線的比較可知，噴涂有本發明散熱涂層40的鋁板，其表面溫度升溫反應較快，且熱源的溫度較低，顯示熱傳導速度較快，本發明的散熱涂層40有助于熱傳導及熱輻射功能。

基于上述構成，如圖3所示，本發明能將上述散熱涂層40，涂布在一金屬層50上，以構成一金屬散熱復合膜60，用以裝設在一電子裝置70內部靠近熱源的位置或直接裝設在熱源上；其中該金屬層50至少由一層導熱性金屬所構成，且厚度為3um-150um的薄板結構，該金屬層50具有一第一表面51及一第二表面51；該散熱涂層40涂布在該金屬層50的第一表面51或第二表面52，以此形成一片二層結構的金屬散熱復合膜60。此外，如圖4所示，該散熱涂層40亦可同時涂布在該金屬層50的第一表面51及第二表面52；以此形成一片三層結構的金屬散熱復合膜60。是以，該散熱涂層40可以依需求涂布在該金屬層50的其中任一表面，或第一表面51及第二表面52同時涂布，當然，該散熱涂層40也可以涂布在非金屬的表面上，亦可涂布在一層狀或立體結構的均溫層上，例如：先在該金屬層50的表面涂布一均溫層，然后再將該散熱涂層40涂布均溫層上，如此更可獲得縱向及橫向的散熱功效。

本實施例中，該金屬層50可包括呈二維或三維結構其中任一形體所構成。該金屬層50為一單一金屬層，其可選自包括：銅、鋁、鈦、銀、金、銅合金、鋁合金、銀合金、鈦合金或不銹鋼，其中任一種金屬所構成。金屬層主要功能為具導熱、散熱功能及結構功能，其組成可分為單一金屬層或復合金屬層，單一金屬層可為銅或鋁或鈦或銀或金或銅合金或鋁合金或銀合金或鈦合金或不銹鋼。復合金屬層可為上述的單一金屬擇其二或擇其三依堆疊方式而成，其堆疊方式為物理方式或化學方式而成的致密結構，具有導熱，散熱及結構功能。

圖5～圖7所示，是顯示本發明的金屬散熱復合膜60，裝設在該電子裝置70的使用狀態參考圖。該電子裝置70大致上包括：一面板71；一液晶 顯示模塊72，設在該透明基板71的下方；一中殼支架73，設在該液晶顯示模塊72的下方；一電路板74，設在該中殼支架73的下方，其上至少設有一電子芯片75；一電池76，設在該中殼支架73的下方；以及一后蓋77，相對結合在該中殼支架73底緣，其具有一容置空間771，用以收納前述的構件；但，上揭構件屬先前技術(priorart)，非本發明的專利目的，容不贅述。

本發明借助該金屬散熱復合膜60，幫助該電子裝置70的內部或殼體散熱，例如：將該金屬散熱復合膜60，依該電子裝置70的中殼支架73或后蓋77的形狀，裁切成適當尺寸，然后裝貼在該中殼支架73或后蓋77上，亦或與該中殼支架73或后蓋77等靠近熱源的構件上，或直接裝設在熱源上，一體射出成型，用以將該電子芯片75的熱量沿垂直方向向上或向下傳遞，將該電子芯片75產出的熱量傳遞出去，使熱量沿橫向水平散布出去，然后通過該金屬散熱復合膜60，達到均勻散熱；借此，本發明三明治型態堆疊所構成的金屬散熱復合膜60，具有結合散熱、導熱及均溫三種功用于一體，既可以保持移動電子裝置70的可靠性，又能節約成本的功效。再者，其金屬層可為多層復合所構成，以構成一高強度及高導電性的復合金屬層，除了可增進導熱功能，更可強化電子裝置的整體結構強度。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。

綜上所述，本發明在結構設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造，具有新穎性、創造性、實用性，符合有關發明專利要件的規定，故依法提起申請。