[发明专利]用于制备人造石墨构件的组合物、粉末材料及该构件的制法

说明书

技术领域

本发明关于一种用于制备人造石墨构件的组合物及该构件的制法，更详而言之，关于一种含有飞灰的组合物及使用该组合物制备人造石墨构件的方法。

背景技术

在节能减排趋势下，各国渐渐趋向禁用高耗能的白帜灯泡进而全面使用低耗能、省电、寿命长、耐用的LED照明器具。然而，目前LED照明器具受限于传统的铝质散热材料导热佳但散热速度较慢的问题，迟迟无法推出可以取代传统照明灯具的产品。

此外，随着科技发展电子产品日益轻薄短小、功率消耗与日俱增，而运作时芯片的微热流所产生热点，若没有及时将热导出，则芯片无法发挥较佳效能、或增加其耗损使用寿命下降进而影响整体品质表现。传统电路板的散热，通常使用铜质散热材料，而铜质散热材料虽然具有较高的导热系数，但其散热系数较低而导致无法有良好散热效果进而产生热瓶颈。

而且，热能通常通过传导、对流及辐射三种方式传递，而固体散热材料大多选自热传导系数高的材料，再通过与空气接触以对流的方式将热导出。故散热效果与材料本身的表面积息息相关，传统上除了将散热材料制成螺旋散热片、散热鳍片、螺旋式散热鳍片等增加导热材料与空气接触的表面积外，电子工业渐渐改用结构较松散具有质量轻、高导热、高散热等特点的天然石墨作为散热材料。然而，天然石墨成本昂贵且传统散热鳍片体积庞大较不适用于轻薄短小的电子产品或LED。因此电子工业仍趋向于研发具有较佳散热效果的散热材料。

目前，为了研发一种适用的散热材料，TWI307145揭露一种含有钻石颗粒、铝金属基质及石墨的碳复合物制成的散热器，其可达到良好的导热及散热效果，但钻石颗粒与铝金属基质仍需通过石墨才能与铝金属达到良好的密合效果，且钻石成本较高、硬度高加工困难，基于对成本的考虑，电子工业大量生产无法合乎经济成本。

TW 201114684揭示一种利用未燃碳制成具有石墨性能的粉末材料与多孔性材料的方法，使用该方法制成多孔性石墨材料则需收集含碳的飞灰经过酸洗纯化、研磨、混合、成型、烧结并待其冷却再二次加工制成石墨化材料，其加工步骤繁杂纯化过程中需经酸或碱洗纯化，且纯化后的产物需研磨至50毫米以下才可进行混合以及成型等步骤，且烧结后成品因具有金属氧化物而致平整度不佳，因此需通过切削或研磨等二次加工以使其表面平整，制造步骤过于繁杂，且酸洗纯化后所产生的废液也会对环境造成危害。

因此，亟需研发一种制造简便、高散热能力的散热件以解决发热物产生的热点散热的问题。

发明内容

本发明提供一种用于制备人造石墨构件的组合物，包括：以该组合物重量计，含量为50至60%的含碳原料；以该组合物重量计，含量为15至45%的粘合剂；以及以该组合物重量计，含量为5至25%分散剂。本发明的组合物中含有粘合剂，其可使含碳原料紧密堆栈结合，而成结实且硬度较佳的状态。本发明的组合物还含有分散剂，使制备人造石墨构件时有效分散粘合剂，尤其在一具体实施例中，使用稠状粘合剂，故分散剂的存在方足以令粘合剂均匀地结合粉体颗粒，免得单一成分团聚，故可提高人造石墨构件的比表面积。

本发明还揭露一种人造石墨构件的制备方法，包括：混合如上所述的组合物；并于80至200℃烘烤该经混合的组合物1至3小时，得到具有复数颗粒的粉末；自该粉末中筛选出粒径大小介于100至1000微米的颗粒；将该经筛选的复数颗粒塑形为对象；于500至1000℃加热该对象1至3小时；以及于1900至2500℃石墨化该经加热的对象1至5小时以得到人造石墨构件。

本发明的方法将含碳原料、粘合剂及分散剂混合均匀后，烘烤去除分散剂使粘合剂存在于含碳原料周围，通过粘合剂使塑型后对象的含碳原料排列紧密，接着加热去除对象中的粘合剂，使原粘合剂所在位置产生孔隙，接着将经加热的对象石墨化，而得到具有多孔隙的人造石墨构件。

本发明还提供一种用于制造人造石墨构件的粉末材料，包括粒径大小介于100至1000微米的复数颗粒，且各颗粒包含含碳原料及粘合剂的混合物。

本发明人造石墨构件的制法，仅至少需利用燃煤或燃油设备所产生的飞灰，且不需复杂的制造过程即可获得具多孔隙的人造石墨构件。本发明的多孔隙人造石墨构件具多孔性，因此除了可解决LED照明设备高光通量及芯片高功率化所衍生的散热问题外，极佳的平整度无须透过二次加工即可直接接置基板，应用上极为便利。

具体实施方式