均温导热涂层的制备方法及其所制成的金属均温导热复合膜与流程

本发明是有关一种均温导热涂层的制备方法及其所制成的金属均温导热复合膜，尤指一种以胶料而混合填料，所制备出的均温导热涂层，具有抗污染性佳及高导热性。

背景技术：

诸如金属散热片与热管等导热组件，导热效果固然好，但是价格昂贵且不适用于轻巧化的产品设计，因而有导热涂料的发展与应用。然而，现有的导热涂料于导热面固化形成导热层后，因使用的基料的耐候性、耐热性、耐低温性及耐化学药品性等抗污染性不佳，致使固化后所形的散热层的散热性易因污染物附着而降低；再者，现有的导热涂料所使用的填料因不具层状或孔隙结构，故所能展现的导热性并不高。

次者，智能手机、平板电脑、笔记型电脑、导航机或可携式等电子装置，其已经由双核心、四核心、八核心…演变成愈来愈高的运算频率的处理芯片；且移动电子装置的发展是以短小轻薄为设计趋势，因此为能达到高运算效能与短小轻薄的双重要求，移动电子装置的散热效率益加重要。而目前移动电子装置的散热方式，主要是利用简单的开孔、导热、热对流等方式，但该些散热方式以无法负荷现今高效能芯片所产生的热能，因此会有积热的问题，热能无法均匀散布，导致降低移动电子装置内部的散热效率。

又，通常电子设备的芯片在工作时是主要热源，散热不仅是为了降低芯片自身温度以保证其能在要求的温度范围内正常工作，同时还要兼顾散热时不能造成壳体局部过热，给消费者造成不良使用体验，因此如何将热源分散导热，有其必要性。是以，解决传统移动电子装置的上述问题点，为本发明的主要课题。

技术实现要素：

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，而提供一种均温导热涂层的制备方法及其所制成的金属均温导热复合膜，其具有抗污染性佳及高导热性的功效；可提高表面均温导热效果的涂层，借以解决移动电子装置的电子组件运作时的高温问题；结合散热、导热及均温三种功用于一体，以构成一高强度及高导电性的复合膜，除了可增进导热功能，更可强化电子装置的整体结构强度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种均温导热涂层的制备方法，包括下列步骤：(a).提供一胶料，其选自：氟碳树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯、聚脲酯、不饱和聚酯、硅树脂其中一或任两种以上物质的混合物所组成的群组，溶于一混合溶剂中，该胶料与混合溶剂的重量比为0.6至1.4倍，进而得到胶料混合液；(b).提供一填料，该填料主成分为层状无机材料，由石墨、石墨烯微片、石墨烯、氮化錋、云母；副成分选自包括：竹炭、碳管、碳球、氮化铝、云母、二氧化硅、碳化硅、氧化锌、氧化锗、碳纤维或二氧化钛，该填料的主成分或副成分可为其中之一或其所组成的群组；将重量比为该胶料0.1至10倍的填料加入一混合溶剂中，该填料与混合溶剂的重量比为0.3至10倍，进而得到填料混合液；(c).将经过步骤(a)得到的胶料混合液与经过步骤(b)得到的填料混合液进行过滤；(d).将经过步骤(c)过滤后的胶料混合液与填料混合液搅拌混合均匀；以及(e).将经过步骤(d)搅拌混合均匀的散热涂料，以喷涂、涂布含浸或转印在一文件表面上，使其干燥后形成一厚度为3um至100um的均温导热涂层。

依据上揭制备方法，一较佳实施例，是在步骤(b)中：以重量比为该胶料0.1至0.6倍的填料加入一混合溶剂中；且该填料与混合溶剂的重量比为0.3至0.8倍，进而得到填料混合液。

依据上揭制备方法，一较佳实施例，是在步骤(a)中：该胶料混合液，由120g氟碳树脂的胶料，溶于200g醋酸乙酯的混合溶剂中所构成；步骤(b)中：该填料混合液，由70g石墨烯的填料，溶于200g蒸馏水的混合溶剂中所构成。

依据上揭制备方法所制成的均温导热涂层，进一步可涂布在一金属层上，以构成一金属均温导热复合膜，用以装设在一电子装置内部靠近 热源的位置或直接装设在热源上；其中该金属层至少由一层导热性金属所构成，且厚度为3um-150um的薄板结构，该金属层具有一第一表面及一第二表面；以及该均温导热涂层可涂布在该金属层的第一表面或/及第二表面；以此形成一片二层或三层的金属均温导热复合膜。

借助上揭技术特征，本发明所制备出的均温导热涂层，可使热量沿横向水平散布出去，具有抗污染性佳及高导热性的功效。进一步通过该金属均温导热复合膜，具有结合散热、导热及均温三种功用于一体，以构成一高强度及高导电性的复合膜，除了可增进导热功能，更可强化电子装置的整体结构强度。

本发明的有益效果是，其具有抗污染性佳及高导热性的功效；可提高表面均温导热效果的涂层，借以解决移动电子装置的电子组件运作时的高温问题；结合散热、导热及均温三种功用于一体，以构成一高强度及高导电性的复合膜，除了可增进导热功能，更可强化电子装置的整体结构强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的均温导热涂料制备方法的工序流程图。

图2a是本发明均温导热涂层外观示意图。

图2b是图2a中的部分结构放大示意图。

图3a是本发明均温导热涂层所制成二层金属均温导热复合膜实施例。

图3b是本发明均温导热涂层所制成三层金属均温导热复合膜实施例。

图4是发明均温导热涂层所制成三层金属均温导热复合膜的另一实施例。

图5是本发明金属均温导热复合膜装设在电子装置的使用状态参考图(一)。

图6是本发明金属均温导热复合膜装设在电子装置的使用状态参考图(二)。

图7是本发明的金属均温导热复合膜装设在电子装置的使用状态参 考图(三)。

图8是未喷涂均温导热涂料铝片和已涂布本发明均温导热涂料铝片的温度变化曲线比较图。

图9a及图9b是本发明均温导热涂层的电子显微镜图。

图中标号说明：

10胶料混合液

20填料混合液

30均温导热涂料

40均温导热涂层

41层状结构

42孔隙结构

43散热层

50金属层

51第一表面

52第二表面

60金属均温导热复合膜

70电子装置

71透明基板

72液晶显示模块

73中壳支架

74电路板

75电子芯片

76电池

77后盖

771容置空间

具体实施方式

首先，请参阅图1所示，本发明的均温导热涂料制备方法，包括下列步骤：

(a).提供一胶料，其选自：氟碳树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯、聚脲酯、不饱和聚酯、硅树脂其中一或任两种以上物质的混合物所 组成的群组，溶于一混合溶剂中，令该胶料与混合溶剂的重量比为0.6至1.4倍，进而得到胶料混合液10；本实施例中，该胶料混合溶剂由天拿水、醋酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水及上述任两种以上物质的混合物所组成的群组。

(b)提供一填料，该填料主成分为层状无机材料，由石墨、石墨烯微片、石墨烯、氮化錋、云母；副成分选自包括：竹炭、碳管、碳球、氮化铝、云母、二氧化硅、碳化硅、氧化锌、氧化锗、碳纤维或二氧化钛，该填料的主成分或副成分可为其中之一或其所组成的群组；将重量比为该胶料0.1至10倍的填料加入一混合溶剂中，较佳者是以重量比为该胶料0.1至0.6倍的填料加入一混合溶剂中。该填料与混合溶剂的重量比为0.3至10倍，较佳者是以该填料与混合溶剂的重量比为0.3至0.8倍，进而得到填料混合液20。本实施例中，该填料的混合溶剂可选自天拿水、醋酸乙酯、无水乙醇、醇类、酮类、酯类或蒸馏水或前述混合溶剂的组合。此外，该填料为具有孔隙结构、层状结构或层状结构及立体结构的填料，依不同比例后加入该混合溶剂中。

(c).将经过步骤(a)得到的胶料混合液10与经过步骤(b)得到的填料混合液20进行过滤；本实施例中，是可使用350目筛网进行过滤该胶料混合液10与该填料混合液20。

(d).将经过步骤(c)过滤后的胶料混合液10与填料混合液20搅拌混合均匀；本实施例中，是可使用剪切乳化机高速搅拌该胶料混合液与该填料混合液10分钟，混合均匀为均温导热涂料30。

以及步骤(e).将经过步骤(d)搅拌混合均匀的均温导热涂料30，以喷涂、涂布含浸或转印在一文件g表面上，如图2a及图2b所示，使其干燥后形成一厚度为3um至100um的均温导热涂层40。

本实施例中，该文件g包括为一热源或一金属片。图9a及图9b是显示本发明均温导热涂层40的电子显微镜图。

依据前揭特征，本发明均温导热涂料30的一较佳实施例，是将120g氟碳树脂溶于200g醋酸乙酯中，得到胶料混合液10；将70g石墨烯溶于200g蒸馏水中得到填料混合液20。再用350目筛网进行过滤该胶料混合液 10与该填料混合液20，然后用剪切乳化机高速搅拌该胶料混合液与该填料混合液10分钟，而得均匀的均温导热涂料30。

基于上述的构成，本发明上述均温导热涂料30实施例，主要是使用氟碳树脂做为均温导热涂料的胶料，而由于氟碳树脂引入的氟元素电负性大，碳氟键能强，因此具有优越的耐候性、耐热性、耐低温性及耐化学药品性，且具有独特的自清洁性，进而产生抗污染环保的作用；而氟树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯、聚脲酯、不饱和聚酯、硅树脂等，亦具有与氟碳树脂等效功能。另，填料主成分为层状无机材料或层状及立体结构的填料，其选自石墨、石墨烯微片、石墨烯、氮化錋、云母；副成分选自包括：竹炭、碳管、碳球、氮化铝、云母、二氧化硅、碳化硅、氧化锌、氧化锗、碳纤维或二氧化钛，做为均温导热涂料的填料，而因这些填料具有高度发达的层状及立体结构，且具孔隙结构致使表面积大，增加了扩散表面积，加速了散热速率；其中具有很高的辐射能，热焓低，同样有利于改善材料的散热效果；是以，具有抗污染性佳及高导热性的功效。又，选自天拿水、醋酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水或前述混合溶剂的组合做为混合溶剂，而因这些混合溶剂的溶解效果好，另具有利于填料均匀分散的功效。

本发明均温导热涂层40的散热特性测试，其测试方法是选用二片铝板，其长宽尺寸约为五时手机的大小，即长(140mm)x宽(700mm)x厚(3mm)作为基材，并以其中一片铝板作为裸片对照组，另一片则在其表面喷涂均温导热涂料30，经干燥后形成一干膜厚度为100um的均温导热涂层40。接着将二片铝板贴放于一加热片上，固定输出功率为38伏特(v)，观察并记录整个温度变化的过程，如图8所示，曲线a为未喷涂均温导热涂层40的铝板，与热源接触时热源的温度变化曲线，曲线b则是将喷涂有均温导热涂层的铝板，与热源接触时热源的温度变化曲线，由此二条曲线的比较可知，喷涂有本发明均温导热涂层40的铝板，其表面温度升温反应较快，且热源的温度较低，显示热传导速度较快，本发明的均温导热涂层40有助于热传导及热辐射功能。

基于上述构成，如图2a及图2b所示，本发明能将上述均温导热涂层40，涂布在一金属层50上，以构成一金属均温导热复合膜60，由于该填 料为具有孔隙结构、层状结构或层状结构与立体结构的组合而成；因此，如图3a所示，该均温导热涂层40具有层状结构41及孔隙结构42，此一特征使其具有横向传递导热的特性。该金属层50至少由一层导热性金属所构成，且厚度为3um-150um的薄板结构，该金属层50具有一第一表面51及一第二表面51；该均温导热涂层40涂布在该金属层50的第一表面51或第二表面52，以此形成一片二层结构的金属均温导热复合膜60。此外，如图3b所示，该均温导热涂层40亦可同时涂布在该金属层50的第一表面51及第二表面52；以此形成一片三层结构的金属均温导热复合膜60。是以，该均温导热涂层40可以依需求涂布在该金属层50的其中任一表面，或第一表面51及第二表面52同时涂布，当然，如图4另一实施例所示，在该均温导热涂层40上，更可再涂布一散热层43，以该均温导热涂层40做为横向传递导热，以达均温目的，而散热层43可获得垂直向的散热功能，如此一来，横向的传递导热加上垂直向的的散热，二者相辅相成，具有1+1＞2的加乘功效，此亦为该均温导热涂层40的衍生功效。

本实施例中，该金属层50可包括呈二维或三维结构其中任一形体所构成。该金属层50为一单一金属层，其可选自包括：铜、铝、钛、银、金、铜合金、铝合金、银合金、钛合金或不锈钢，其中任一种金属所构成。金属层主要功能为具导热、散热功能及结构功能，其组成可分为单一金属层或复合金属层，单一金属层可为铜或铝或钛或银或金或铜合金或铝合金或银合金或钛合金或不锈钢。复合金属层可为上述的单一金属择其二或择其三依堆叠方式而成，其堆叠方式为物理方式或化学方式而成的致密结构，具有导热，散热及结构功能。

图5～图7所示，显示本发明的金属均温导热复合膜60，装设在该电子装置70的使用状态参考图，该电子装置70大致上包括：一面板71；一液晶显示模块72，设在该透明基板71的下方；一中壳支架73，设在该液晶显示模块72的下方；一电路板74，设在该中壳支架73的下方，其上至少设有一电子芯片75；一电池76，设在该中壳支架73的下方；以及一后盖77，相对结合在该中壳支架73底缘，其具有一容置空间771，用以收纳前述的构件；但，上揭构件属先前技术(priorart)，非本发明的专利目的，容不赘述。

本发明借助该金属均温导热复合膜60，帮助该电子装置70的内部或壳体散热，例如：将该金属均温导热复合膜60，依该电子装置70的中壳支架73或后盖77的形状，裁切成适当尺寸，然后装贴在该中壳支架73或后盖77上，亦或与该中壳支架73或后盖77等靠近热源的构件上，或直接装设在热源上，一体射出成型，用以将该电子芯片75的热量沿垂直方向向上或向下传递，将该电子芯片75产出的热量传递出去，使热量沿横向散布出去，然后通过该金属均温导热复合膜60，达到均匀散热；借此，本发明三明治型态堆叠所构成的金属均温导热复合膜60，具有结合散热、导热及均温三种功用于一体，既可以保持移动电子装置70的可靠性，又能节约成本的功效。再者，其金属层可为多层复合所构成，以构成一高强度及高导电性的复合金属层，除了可增进导热功能，更可强化电子装置的整体结构强度。

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。

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，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。