專利名稱：石墨板與金屬的結(jié)合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，特別是指一種使石墨板可以很快地與 金屬結(jié)合在一起，不會脫落的方法。
背景技術(shù)：
由于石墨(C, Graphite)材質(zhì)屬于非金屬中導(dǎo)熱特性最接近金屬，但是卻因為石墨的 共價鍵結(jié)構(gòu)使其類似于陶瓷表面， 一般金屬材料均不容易與其附著，必須倚賴與碳元素 可形成反應(yīng)的金屬在高溫范圍進(jìn)行擴(kuò)散處理方可結(jié)合，根據(jù)過去文獻(xiàn)記載以鐵(Fe, Iron)與鉻(Cr, Chromium)兩種工業(yè)泛用金屬，均可與碳(C， Carbon,為石墨材料的同素 異形態(tài)，石墨的表面會因為溫度升高產(chǎn)生游離的碳素產(chǎn)生碳化物。
一般現(xiàn)有石墨散熱模塊，利用環(huán)氧樹脂作為石墨片與金屬材料的結(jié)合，主要原因在 于石墨表面特性使得金屬無法在低溫范圍(600C。以下)與的結(jié)合，該模塊其系設(shè)有一具有
高導(dǎo)熱特性的導(dǎo)熱體(銅合金)，該散熱模塊并設(shè)有一石墨板，石墨板一端邊與導(dǎo)熱體緊 密結(jié)合在一起，另一端邊則可圍繞熱源上，且石墨板上開設(shè)有至少一個以上的散熱孔， 該散熱孔中容置或穿靠有不具特定方向的熱傳導(dǎo)介質(zhì)；如此該石墨散熱模塊安置在熱源 上時，因石墨質(zhì)料輕，且具有特定方向快速熱傳導(dǎo)特性，因此，當(dāng)熱源的表面與石墨板 上散熱槽孔的熱傳導(dǎo)介質(zhì)接觸時，由導(dǎo)熱介質(zhì)將熱傳導(dǎo)至石墨板，再藉由石墨板傳導(dǎo)至 導(dǎo)熱體，而將熱迅速擴(kuò)散至外界。
但現(xiàn)有石墨散熱模塊雖可將熱迅速擴(kuò)散至外界，但是其石墨板與導(dǎo)熱體(銅合金)的結(jié) 合，利用環(huán)氧樹脂作為結(jié)合的粘著劑，當(dāng)熱源自石墨板傳導(dǎo)到導(dǎo)熱體時，環(huán)氧樹脂的熱阻絕 特性使得導(dǎo)熱路徑受阻，同時也受限于環(huán)氧樹脂的高溫?zé)嵫h(huán)后裂解的可能性，造成石墨板 與導(dǎo)熱體脫離，而失去功能；而且，耐高溫的環(huán)氧樹脂干固時間需要超過8個小時以上，對于 制程速度的影響相當(dāng)大，沒有完全干固將導(dǎo)致隨后的組裝出現(xiàn)問題，石墨片可能脫落而無法 補(bǔ)救。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，提供一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，以使石墨板可以很快地與金屬 結(jié)合在一起，不會脫落。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的
一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，先準(zhǔn)備一底部具有多孔洞的石墨板，然后，利用 電鑄方式于石墨板表面鍍出一層親石墨金屬層，并使石墨板底部的孔洞因電鑄附著立 體結(jié)構(gòu)層的另一親石墨金屬層，再于石墨板上施以熱擴(kuò)散處理，使各親石墨金屬層、 另一親石墨金屬層與石墨板具有更好的附著力，最后，以印刷錫膏作為鍍有親石墨金 屬層的石墨板與金屬之間的黏合材料，使石墨板通過一高溫回焊爐后，多孔石墨板可 以利用底部的孔洞、各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與印刷錫膏所產(chǎn)生的立體鑲 嵌結(jié)構(gòu)很快的固定結(jié)合在金屬上，不會脫落。
前述的金屬可為作為散熱模塊的銅質(zhì)基座。
前述的多孔石墨板可由一石墨板利用機(jī)械加工方式于其底部鉆設(shè)多數(shù)孔洞構(gòu)成。 前述的親石墨金屬層、另一親石墨金屬層可為鐵材質(zhì)金屬層、鉻材質(zhì)金屬層或鐵 鉻合金材質(zhì)金屬層。
前述的電鑄方式可以使用低溫真空鍍著方式加以取代。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果
本發(fā)明一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，使石墨板通過一高溫回焊爐后，多孔石墨 板可以利用底部的孔洞、各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與印刷錫膏所產(chǎn)生的立 體鑲嵌結(jié)構(gòu)很快的固定結(jié)合在金屬上，不會脫落。


圖l為本發(fā)明的制作流程圖2為本發(fā)明成品的立體外觀圖3為本發(fā)明成品的剖面圖4為常用的鐵碳平衡圖5為鐵鉻碳(Fe-Cr-C)三項平衡圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例加以說明
本發(fā)明一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，由于石墨(C, Graphite)材質(zhì)屬于非金屬 中導(dǎo)熱特性最接近金屬，但是卻因為石墨的共價鍵結(jié)構(gòu)使其類似于陶瓷表面， 一般金 屬材料均不容易與其附著，必須倚賴與碳元素可形成反應(yīng)的金屬在高溫范圍進(jìn)行擴(kuò)散 處理方可結(jié)合，根據(jù)過去文獻(xiàn)記載以鐵(Fe, Iron)與鉻(Cr， Chromium)兩種工業(yè)泛用 金屬，均可與碳(C， Carbon,為石墨材料的同素異形態(tài)，石墨的表面會因為溫度升高產(chǎn)生游離的碳素)產(chǎn)生碳化物。以下分別說明鐵與鉻形成碳化物的科學(xué)原理。
鐵碳平衡圖為鋼鐵冶煉業(yè)界所熟知的材料相圖(Phase Diagram),利用碳化鐵
(Fe3C)在230。C即能由固態(tài)擴(kuò)散穩(wěn)定成形，本發(fā)明利用的原理即是如此，由于石墨表
面游離碳與鐵金屬固態(tài)擴(kuò)散作用，在電鑄過程之后的熱擴(kuò)散處理(600。C， 2小時)，使
碳化鐵形成穩(wěn)定的碳化物而相互緊密結(jié)合。 常用的鐵碳平衡圖，如圖4所示，
至于鉻與碳形成碳化物(Cr23C6)為不銹鋼粒間腐蝕(Intergranular corrosion) 的重要主因，證明碳化鉻形成的溫度在800。附近，由于鐵元素的加入，可以更為降低 此碳化鉻形成的溫度。
鐵鉻碳(Fe-Cr-C)三項平衡圖，如圖5所示，其中碳含量為O. 1%。
本發(fā)明的構(gòu)想則是利用石墨本體導(dǎo)電的特性，在一石墨板底部的鉆上一排孔，然 后進(jìn)行電鑄處理，由于電鑄輔助液體會穿透石墨板底部的多數(shù)孔，因此在電鑄過程便 會使親石墨金屬形成立體結(jié)構(gòu)的薄膜。
請參閱圖l、圖2、圖3所示，該方法先準(zhǔn)備一底部具有多孔洞12的石墨板11，然 后，利用電鑄方式在石墨板表面鍍出一層親石墨金屬層13(1)，并使石墨板ll底部的 孔洞12因電鑄附著立體結(jié)構(gòu)層的另一親石墨金屬層14，接著，再于石墨板ll上施以熱 擴(kuò)散處理，使各親石墨金屬層13、另一親石墨金屬層14與石墨板11具有更好的附著力 (2)，最后，以印刷錫膏16作為鍍有親石墨金屬層13、 14的石墨板11與金屬15 (例如
:作為散熱模塊的銅質(zhì)基座)之間的黏合材料，使石墨板ll通過一高溫回焊爐后，多 孔石墨板11可以利用底部的孔洞12、各親石墨金屬層13、另一親石墨金屬層14與印刷 錫膏16所產(chǎn)生的立體鑲嵌結(jié)構(gòu)很快的固定結(jié)合在金屬15上(3)，不會脫落。
復(fù)請參閱圖l、圖2、圖3所示，該多孔石墨板ll可由一石墨板利用機(jī)械加工方式 于其底部鉆設(shè)多數(shù)孔洞構(gòu)成。
復(fù)請參閱圖l、圖2、圖3所示，該親石墨金屬層13、另一親石墨金屬層14可為鐵 材質(zhì)金屬層、鉻材質(zhì)金屬層或鐵鉻合金材質(zhì)金屬層等，同時，由于利用多孔石墨板ll 的貫穿孔造成的立體表面，即使使用導(dǎo)熱系數(shù)高的不親石墨金屬如銅、鋁以及銅鋁系 列合金，也可以達(dá)到相同的目的。
復(fù)請參閱第l、 2、 3圖所示，該電鑄方式可以使用低溫真空鍍著方式加以取代， 而獲得更薄的膜層與無環(huán)境污染的制造程序。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方 案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫 離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，其特征在于準(zhǔn)備一底部具有多孔洞的石墨板，然后，利用電鑄方式在石墨板表面鍍出一層親石墨金屬層，使石墨板底部的孔洞因電鑄附著立體結(jié)構(gòu)層的另一親石墨金屬層，再于石墨板上施以熱擴(kuò)散處理，使各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與石墨板具有更好的附著力，最后，以印刷錫膏作為鍍有親石墨金屬層的石墨板與金屬之間的黏合材料，使石墨板通過一高溫回焊爐后，多孔石墨板可以利用底部的孔洞、各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與印刷錫膏所產(chǎn)生的立體鑲嵌結(jié)構(gòu)很快的固定結(jié)合在金屬上，不會脫落。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石墨板與金屬的結(jié)合方法，其特征在于所述金屬作為 散熱模塊的銅質(zhì)基座。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石墨板與金屬的結(jié)合方法，其特征在于所述多孔石墨 板由一石墨板利用機(jī)械加工方式于其底部鉆設(shè)多數(shù)孔洞構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石墨板與金屬的結(jié)合方法，其特征在于所述親石墨金 屬層、另一親石墨金屬層可為鐵材質(zhì)金屬層、鉻材質(zhì)金屬層或鐵鉻合金材質(zhì)金屬層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石墨板與金屬的結(jié)合方法，其特征在于所述電鑄方式 使用低溫真空鍍著方式加以取代。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石墨板與金屬的結(jié)合方法，其先準(zhǔn)備一底部具有多孔洞的石墨板，再利用電鑄方式于石墨板表面鍍出一層親石墨金屬層，并使石墨板底部的孔洞因電鑄附著立體結(jié)構(gòu)層的另一親石墨金屬層，接著，再于石墨板上施以熱擴(kuò)散處理，使各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與石墨板具有更好的附著力，然后，以印刷錫膏作為鍍有親石墨金屬層的石墨板與金屬之間的黏合材料，使石墨板通過一高溫回焊爐后，多孔石墨板可以利用底部的孔洞、各親石墨金屬層、另一親石墨金屬層與印刷錫膏所產(chǎn)生的立體鑲嵌結(jié)構(gòu)很快的固定結(jié)合在金屬上，不會脫落。
文檔編號C04B37/02GK101445385SQ200710193748
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者林意倫, 江仲培, 邱耀弘 申請人:仕欽科技企業(yè)股份有限公司