专利名称：碾磨设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种热界面材料的加工装置，尤其是关于一种可将纳米粒子均匀分散于基材中的碾磨设备。
背景技术：
近年来，随着半导体元件集成工艺的快速发展，半导体元件的集成化程度愈来愈高，元件体积却变得愈来愈小，发热量愈来愈大，对散热的要求愈来愈高。为满足这些需要，各种散热方式被广泛采用，如利用风扇散热、水冷辅助散热及热管散热等方式，并取得一定散热效果。但因散热器与半导体元件接触表面的不平整，导致在两者的界面处形成一空气间隙，因依靠空气自然对流的热传导率仅为11.3至55W/m2·K，散热速度较慢，从根本上影响了半导体元件向散热器进行热传递的效果，因此，在散热器与半导体发热元件的接触界面增加一导热系数较高的热界面材料，用以增加界面的充分接触面积。
通常所用的热界面材料是由有机基材及高热传导性填充物构成，基材选自有机硅及多羟基酯，填充物选自金属粉末、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3)或氧化锌(ZnO)。近年来，纳米技术的蓬勃发展，推动了纳米尺寸的填充物在热界面材料领域中的应用。随着粒子尺寸越来越小，直至纳米级，粒子的长径比(Aspect Ratio)越来越大，有利于材料整体性能的提高。
然而，在热界面材料的制备过程中，因范德华力作用纳米粒子易于团聚，导致纳米粒子与基材的均匀分散及混合变得非常困难。并且，为获得较高的热传导性，纳米尺寸的填充物在该热界面材料中的含量通常较高，导致混合体系的粘度较高，这也增加了粒子均匀分散的难度。为解决上述问题，则需要靠外加动力作用来达到均匀分散的目的。常用的施加外加动力的方法是搅拌，但是该方法只能进行宏观混合，而在上述粘度较高的体系中不能将团聚的纳米粒子填充物均匀分散。
有鉴于此，提供一种可将纳米粒子均匀分散于基材中的碾磨设备实为必需。
发明内容以下，将以实施例说明一种可将纳米粒子均匀分散于基材中的碾磨设备。
该种碾磨设备包括一碾压系统及一承接系统，该碾压系统包括顺次固接的一转子、一第一转轴及一第一驱动装置，该第一驱动装置通过该第一转轴带动该转子沿一转子轴线转动；该承接系统包括一壳体，该壳体具有一壳体轴线，该转子设于该壳体内，并与该壳体偏心设置。
该转子具有一碾磨面，该碾磨面为光滑弧面。
该壳体的底部为光滑弧面，且其曲率半径大于转子碾磨面的曲率半径。
该壳体具有一加热装置及一空腔，该空腔用于容纳该加热装置。
所述碾磨设备包括一基台，该基台承载该承接系统。
该基台与承接系统相对的一侧具有一液压系统，该液压系统将该基台上的承接系统沿垂直方向移动。
与现有技术相比，本实施例碾磨设备具有如下优点首先，转子设于该壳体内，并与壳体偏心设置，壳体中具有一径向尺寸相对减少的横向区域，待碾磨混合物经过该区域时受到挤压，该转子同时还起到搅拌作用，使混合物充分混合。其次，该壳体的加热装置的存在，使得壳体内装载的待碾压混合物融化，避免了混合物中的纳米粒子黏附于转子上，从而影响产量的情形。再次，由于转子的碾压面及壳体内部均为光滑弧面，且壳体的弧面曲率半径大于转子碾压面的曲率半径，因此混合物均趋向于壳体中部，处于和碾磨面接触的位置，避免了壳体边脚处的混合物不能得到碾压的情形，从而提高了生产效率。最后，该液压系统将该承接系统沿垂直方向移动，可调节承接系统与碾压系统间的碾压力。因此，相较于现有技术，本实施例碾磨设备解决了混合物，尤其是热界面材料中的纳米粒子的均匀分散问题，并且可有效地防止纳米粒子的黏附问题，从而可提高生产效率。
图1是碾磨设备的第一实施例示意图。
图2是碾磨设备的第二实施例示意图。
具体实施方式请参阅图1，是所述碾磨设备的第一实施例示意图。该碾磨设备100包括一碾压系统10、一承接系统20、一传动系统30、及一基台40。该碾压系统10与该承接系统20相互挤压，并同时起到搅拌混合物的作用，从而实现碾磨待加工混合物如热界面材料等的作用，该基台40分别承载该承接系统20及传动系统30，且该传动系统30可通过机械作用带动该承接系统20转动。
该碾压系统10包括一转子12、一第一转轴14及一第一驱动装置16，该第一转轴14与转子12固接，该第一驱动装置16与该第一转轴14固接。固接方式可为夹具固定、螺栓固定，以及一体成型等任何可实现固接的方式。该第一驱动装置16通过该第一转轴14带动该转子12沿一转子轴线b转动，转动方向如图中箭头θ所示。在该实施例中，该碾压系统10的转子12不会上下或左右移动，仅可沿转子轴线b转动。
该承接系统20包括一壳体22、一第二转轴24及一承载座26，该壳体22与该第二转轴24间、以及该第二转轴24与该承载座26之间均为固接，可通过夹具固定，还可通过螺栓固定，还可为一体成型。现有的任何固接方法只要能实现固接均可用于本实施例。该承载座26为圆柱形。该壳体22内装有待碾磨混合物60，如热界面材料。
该转子12设于该壳体22内，并与该壳体22为偏心设置。该转子12具有一碾磨面122，该碾磨面122为一光滑弧面，具有一较小的曲率半径。该壳体22的底部也为一光滑弧面，且具有一较大的曲率半径。由于重力作用，待碾磨混合物60倾向于向壳体22的底部中心处流动，而非移向壳体22的边脚，避免边脚处无法有效碾磨，从而造成效率降低的问题。
进一步地，该壳体22具有一加热装置，用以在碾压过程中对该壳体22升温，使待碾磨混合物60融化，从而避免混合物中的纳米粒子黏附于转子12上。在本实施例中该加热装置为热阻丝222，而该壳体22相应地设有一用以容纳该热阻丝222的空腔224。除此之外，还可采用其它任何可利用的加热装置。另外，待碾磨混合物60的基材若为熔融温度较低的物质时，还可通过转子12与壳体22相互挤压并与待碾磨混合物60摩擦而产生的热量使该待碾磨混合物60保持融化状态，而无须加热装置，相应地，该壳体22还可为无空腔224的实体。
该传动系统30包括一第二驱动装置32、第三转轴34、一基座36以及一传送带38。该第二驱动装置32与第三转轴34固接，该第三转轴34与基座36固接，固接也可采用上述任何方式。该基座36也为圆柱形。该传送带38的一端连接该基座36，另一端连接该承载座26。该第二驱动装置32可带动该第三转轴34转动，从而可带动该基座36转动，基座36的转动又可带动该承载座26转动，从而最终带动该壳体22转动。壳体22的转动是沿一壳体轴线a转动，其转动方向如图中箭头φ所示，与转子12转动方向相反。该壳体轴线a与该转子轴线b不重合。
该传送带38可为一胶带，此时与其相连的承载座26及基座36为表面粗糙的圆柱体；该传送带38还可为链条，则与其相连的承载座26及基座36的表面具有与链条相啮合的齿状物。
该基台40具有一圆柱形的第一凹槽42及一圆柱形的第二凹槽44。该第一凹槽42用以容纳该承载座26，该承载座26的半径小于该第一凹槽42的半径，且该承载座42安放在该第一凹槽42的中部，使两者间形成一环形区域(未标示)，在该环形区域内填充有金属珠46，如钢珠，且该金属珠46的直径相当于第一凹槽42与承载座26的半径差。也就是说，该环形区域内刚好能容纳一层金属珠46。同样地，该第二凹槽44用以容纳该基座36，两者间也填充有金属珠46，其位置关系也符合上述要求。为了便于润滑，有利于转动，可在形成的环形区域，也就是金属珠46的空隙处填充各种工业用非液态润滑脂。
进一步地，该碾磨设备100还可包括一液压系统50，其位于基台40的与承接系统20相对的一侧，可承载上述承接系统20、传动系统30以及基台40的重力，并可在垂直方向微调该承接系统20相对于该碾压系统10的位置关系，从而调节其与碾压系统20间的碾压力大小。该液压系统可采用水压系统或油压系统，只要能将基台40左右上下移动的液压系统均适用于本实施例。
在本实施例中，该第一转轴14、第二转轴24以及该第三转轴34可采用任何便利的形状，一般采用圆形轴，也可采用椭圆或其它形状的轴。
该碾磨设备100的具体运作原理为开启第二驱动装置32，其带动第三转轴34以及基座36转动，因传送带38两端连接承载座26及基座36，该传送带则带动该承载座26、第二转轴24以及该壳体22转动，最终导致该壳体22沿图中箭头φ所示方向转动。同时，开启第一驱动装置16，该第一驱动装置16带动该第一转轴14以及该转子12沿图中箭头θ所示方向转动，使得该转子12与该壳体22的转动方向相反。同时，加热装置对该壳体22加热，使得其内部装载的待碾磨混合物60融化，避免黏附于转子12表面影响产量。该液压系统50调节该基台40沿垂直方向移动，用以调节转子12与壳体22的相对位置，从而调节两者间的碾压力至适当大小。装载的待碾磨混合物60都处于转子12与壳体22的接触位置，通过转子12与壳体22的相互挤压作用后，混合物被碾压均匀，其中的纳米粒子也均匀分散在基材中。此时，停止该碾磨设备100的工作，将碾磨好的混合物取出，然后再装入新的待加工混合物，进行下一轮碾磨作业。
请参阅图2，是所述碾磨设备的第二实施例示意图。其与第一实施例的区别在于该碾磨设备200不含第一实施例中的传送系统。该承接系统20包括的壳体22与第二转轴24固接，该第二转轴24与第一基底26固接，且该第一基底26固定于基台40，或者为一体成型。也就是说在该实施例中该壳体22不能旋转，仅转子12可旋转。同时，该液压系统50仍可在垂直方向调节壳体22相对于转子12的位置关系，从而调节两者间的碾压力，达到所需碾压效果。
与现有技术相比，所述碾磨设备具有如下优点首先，本实施例碾磨设备的转子与壳体偏心设置，壳体中具有一径向尺寸相对减少的横向区域，待碾磨混合物经过该区域时受到挤压。
其次，该壳体的加热装置的存在，使得壳体内装载的待碾压混合物融化，避免了混合物中的纳米粒子黏附于转子上，从而影响产量的情形。
再次，由于转子的碾压面及壳体内部均为光滑弧面，且壳体的弧面曲率半径大于转子碾压面的曲率半径，因此混合物均趋向于壳体中部，处于与碾磨面接触的位置，避免了壳体边脚处的混合物不能得到碾压的情形，从而提高了生产效率。
最后，该液压系统将该承接系统沿垂直方向移动，可调节承接系统与碾压系统间的碾压力。
因此，相较于现有技术，本实施例碾磨设备解决了混合物，尤其是热界面材料中的纳米粒子的均匀分散问题，并且可有效地防止纳米粒子的黏附问题，从而可提高生产效率。
权利要求
1.一种碾磨设备，其包括一碾压系统及一承接系统，该碾压系统包括顺次固接的一转子、一第一转轴及一第一驱动装置，该第一驱动装置通过该第一转轴带动该转子沿一转子轴线转动；该承接系统包括一壳体，该壳体具有一壳体轴线，该转子设于该壳体内，并与该壳体偏心设置。
2.如权利要求1所述的碾磨设备，其特征在于所述壳体具有一加热装置及一空腔，该空腔用于容纳该加热装置。
3.如权利要求1所述的碾磨设备，其特征在于所述固接方式为夹具固定、螺栓固定或一体成型。
4.如权利要求1所述的碾磨设备，其特征在于所述转子具有一碾磨面，该碾磨面为光滑弧面。
5.如权利要求4所述的碾磨设备，其特征在于所述壳体之底部为光滑弧面，且其曲率半径大于转子碾磨面的曲率半径。
6.如权利要求5所述的碾磨设备，其特征在于所述承接系统还包括一承载座，用以固持该壳体。
7.如权利要求6所述的碾磨设备，其特征在于所述碾磨设备包括一基台，该基台承载该承接系统。
8.如权利要求7所述的碾磨设备，其特征在于所述基台包括一用于容纳该承载座的第一凹槽。
9.如权利要求8所述的碾磨设备，其特征在于所述承载座之直径小于第一凹槽的直径，其放置在第一凹槽中部，两者间形成一环形区域。
10.如权利要求9所述的碾磨设备，其特征在于所述环形区域填充有金属珠。
11.如权利要求7所述的碾磨设备，其特征在于所述基台的与该承接系统相对的一侧具有一液压系统，该液压系统将该基台上的承接系统沿垂直方向移动。
12.如权利要求7所述的碾磨设备，其特征在于所述碾磨设备包括一传动系统，该传动系统位于该基台上，带动该承接系统沿该壳体轴线转动。
13.如权利要求12所述的碾磨设备，其特征在于所述承接系统的转动方向与该碾压系统相反。
14.如权利要求12所述的碾磨设备，其特征在于所述传动系统包括顺次固接的一第二驱动装置、一第三转轴及一基座，以及连接该基座及该承载座的传送带。
15.如权利要求14所述的碾磨设备，其特征在于所述传送带为一胶带，与其相连的承载座及基座为表面粗糙的圆柱体。
16.如权利要求14所述的碾磨设备，其特征在于所述传送带为一链条，与其相连的承载座及基座的表面具有与链条啮合的齿状物。
17.如权利要求14所述的碾磨设备，其特征在于所述基台包括一用于容纳该基座的第二凹槽。
18.如权利要求17所述的碾磨设备，其特征在于所述基座的直径小于第二凹槽的直径，其放置在第二凹槽中部，两者间形成一环形区域。
19.如权利要求18所述的碾磨设备，其特征在于所述环形区域填充有金属珠。
全文摘要
本发明提供一种碾磨设备，其包括一碾压系统及一承接系统，该碾压系统包括顺次固接的一转子、一第一转轴及一第一驱动装置，该第一驱动装置通过该第一转轴带动该转子沿一转子轴线转动。该承接系统包括一壳体，该壳体具有一壳体轴线，该转子设于该壳体内，并与壳体偏心设置。该壳体具有一加热装置及一空腔，该空腔用于容纳该加热装置。该碾磨设备还包括一基台，该基台承载该承接系统。该基台的与承接系统相对的一侧具有一液压系统，该液压系统将该基台上的承接系统沿垂直方向移动，用以调节承接系统与碾压系统间的碾压力。
文档编号B02C4/28GK1962067SQ20051010120
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者林孟东 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司