专利名称：散热涂层及其制备方法和制作该散热涂层的组合物的制作方法
技术领域：
本发明提供一种增强表面散热效果的涂层，更进一步地，本发明还提供该散热涂层的制备方法，以及制作该散热涂层的组合物。
背景技术：
在现今机电产品微小化、精密化发展的同时，散热问题成为不同类型组件必须解决的课题。组件散热不佳所导致的高温会造成机件操作失灵以及寿命缩短，因此如何提高散热效率成为微机电工艺和材料开发的努力方向。
目前的散热机制可分为主动式和被动式两类，主动式是利用气体或液体介质循环散热，常见主动式散热机制是风扇气冷或者泵水冷等，然而主动式散热组件的使用对一些需低音量或小体积的设备来说并非恰当，因为风扇的置入会导致声响的产生，以及内部空间缩小造成气对流受阻。
通过使用一些导热性和散热性好的材料，可使组件于运作过程中产生的热较易传导至周遭介质中，这类被动式的散热机制虽不如主动式的效果好，但在上述受限制环境中便显得极为重要，目前常见的被动式散热机制是于高温表面与一散热组件接触，该散热组件由导热性和散热性佳的材料构成，且通过外观型态设计成大面积，使高温由表面传导至散热组件后能快速传导至周遭介质中，例如一些铝制或铜制散热鳍片。主动式和被动式散热机制可结合并用，具体的例子是中央处理器或绘图芯片上搭配具有风扇的散热鳍片来达到散热降温，以维持其温度在工作温度范围中。
发明内容
为进一步提高被动式散热机制的散热效果，本发明提供一种涂层，可促进被涂覆表面的散热效益，并以简易的制作方法将涂层形成于表面，使其用于需要优良散热性质的组件，例如散热用金属块、片材、鳍片、液晶显示器背光模块的金属背板、金属或塑料外壳等。
本发明的目的在于提供一种可提高表面散热效果的涂层，以解决微机电组件运作时的高温问题。
更进一步地，本发明的目的还在于提供一种制作上述散热涂层用的组合物，其可于表面形成薄层后通过移去组合物中的溶剂形成涂层。
为达上述目的，本发明提供的散热涂层其组成包含30～70％的氮化硼和30～70％的结合剂，该百分比为重量百分比，以散热涂层的重量为基准计算。
本发明的散热涂层借助氮化硼的特性，可达到热传导快、表面积大和热辐射高的效果，明显增加了组件表面的散热效率，应用范围广。
在优选实施例中，上述散热涂层包含重量百分比为40～60％的氮化硼和40～60％的结合剂。
本发明还提供一种用于制作上述散热涂层的组合物，以该组合物的重量为基准计，其包含1～45％的氮化硼、1～45％的结合剂和余量的溶剂。
在优选实施例中，本发明的上述用于制作所述散热涂层的组合物，包含重量百分比为1～45％的氮化硼、1～30％的结合剂和溶剂；更优选，本发明的上述组合物包含重量百分比为1～20％的氮化硼、1～20％的结合剂和溶剂。
上述溶剂为水或惰性有机溶剂，例如甲苯。
本发明的用于制作所述散热涂层的组合物还可进一步包含分散剂。
本发明所述的结合剂包括热塑性树脂、热固性树脂或其混合物；该树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、压克力(acryl)树脂、聚苯乙烯树脂或其混合物。
本发明的制作所述散热涂层的方法包含以下步骤以形成散热涂层a)取所述用于制作散热涂层的组合物；b)于基材表面上形成所述组合物的涂层；和c)将所述涂层干燥。
所述基材包括金属类和高分子聚合物类，所述金属类包括铜、铝、铁等，所述的高分子聚合物类包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)；所述的涂层形成方法包括喷涂、刷涂或浸入；所述的涂层干燥方法包括加热烘烤或风干。
图1本发明的散热涂层铝片和裸片在散热效率实验中的温度趋势图。
具体实施例方式
本发明的散热涂层其组成包含重量百分比为30～70％的氮化硼和30～70％的结合剂，所述结合剂包含热塑性树脂、热固性树脂或其混合物，例如，但不限于环氧树脂、酚醛树脂、压克力树脂、聚苯乙烯树脂及其混合物。
在优选实施例中，本发明所述的散热涂层的组成包含重量百分比为40～60％的氮化硼和40～60％的结合剂。
所述散热涂层通过将包含氮化硼和结合剂的溶液于一表面均匀形成预定厚度层后，移除溶液中的溶剂即可制得，因此，本发明的用于制作散热涂层的组合物包含重量百分比为1～45％的氮化硼、1～45％的结合剂和溶剂。
在优选实施例中，本发明的用于制作散热涂层的组合物包含重量百分比1～45％的氮化硼、1～30％的结合剂和溶剂。在更优选的实施例中，上述用于制作散热涂层的组合物包含1～20％的氮化硼、1～20％的结合剂和溶剂。
结合剂包含，但不限于环氧树脂、酚醛树脂、压克力树脂、聚苯乙烯树脂和/或其混合物。
溶剂的选择是基于以下几点可使氮化硼与结合剂均匀混合，但不与氮化硼、结合剂或其它添加成分反应，且能与结合剂很容易地形成于组件表面，以及形成于表面后易于移除，该溶剂可以是水或惰性有机溶剂等，在本发明实施例中用甲苯做为溶剂，由此即可理解为该溶剂并非只能使用水。
本发明的组合物可用以下方法制成散热涂层，其步骤是首先取得用于制作散热涂层的组合物，接着将该组合物于欲形成涂层的表面上形成一预定厚度的均匀层，该层的形成方法包括，但不限于喷涂、刷涂或浸入等可于表面形成层状物的方法，最后将此均匀层干燥，以移除其中的溶剂，干燥的方法包括，但不限于加热烘烤和风干等可使溶剂挥发或移除的方法，即可制得本发明的散热涂层。
实施例1.散热涂层的散热效果测试用于制作散热涂层的组合物取1公斤的甲苯，在其中掺入0.2公斤的氮化硼，搅拌30分钟，之后再加入环氧树脂0.24公斤，搅拌1小时，然后放入球磨机中拌磨4小时，即可制得本发明用于制作散热涂层的组合物。
表面积首先取两片常见的铝片(5cm×5cm×2mm)作为散热鳍片的基材，其中之一作为对照组的裸片，另一片则在其表面形成厚度为15mm的散热涂层，涂层的形成方法是将所述组合物均匀喷涂于铝片表面，之后在可将溶剂甲苯移除的温度下(例如80℃)加热烘烤即可得本发明的散热涂层，之后利用表面积量测系统(Surface Area Measurement System，NOVA 2200)测量，散热涂层铝片单面表面积为7156.53cm2，而对照组的铝片裸片则为45.92cm2，本发明的散热涂层具有约155倍于裸片的表面积，显然可有效促进散热效果。散热效率测试将所述两片试片放置于恒温恒湿箱内，贴放于加热片上，固定输出功率为37.5伏特(V)，观察并记录整个温度变化的过程，包括升温速率、最高温度、热源温度、散热面表面温度和最后恒定温度。结果如图1所示。在图1中，曲线A为未利用铝片辅助散热的热源温度变化曲线，曲线B则是将未涂布本发明散热涂层的铝片与热源接触辅助散热时热源的温度变化曲线曲线，曲线C则是将涂布有本发明的散热涂层的铝片与热源接触辅助散热时热源的温度变化曲线，由此三条曲线的比较可知，铝片确实能辅助热源散热，且随着时间(第30分钟)降温效果更明显，但随热源温度持续升高(60分钟)后，未涂布本发明散热涂层的铝片其散热效果转趋降低(曲线B)，而涂布有本发明散热涂层的铝片在测试前期虽未呈现明显优于未涂布散热涂层铝片的散热效益，但随热源温度持续升高即开始呈现明显辅助铝片散热的效果(曲线C)。
更进一步地，曲线D为涂布有本发明散热涂层的铝片与热源接触辅助散热过程中铝片温度变化曲线，曲线E则为未涂布本发明散热涂层的铝片与热源接触辅助散热过程中铝片温度变化曲线，比较D、E曲线可知，当热源在低温时，涂布与未涂布本发明散热涂层的铝片本身的散热效果差异不大，但随时间热源温度提高时，未涂布本发明散热涂层的铝片的温度上升趋势略高于涂布有散热涂层的铝片。
为了更清晰比较本发明的散热涂层特性，可由曲线F及G来比对，其中曲线F为未涂布本发明散热涂层的铝片与热源接触辅助散热时，铝片的表面温度与热源温度差异的ΔT趋势图(即曲线B温度减去曲线E温度)；而曲线G为涂布本发明的散热涂层的铝片与热源接触辅助散热时，铝片的表面温度与热源温度差异的ΔT趋势图(曲线C减去曲线D)，由曲线F与曲线G间的比较可知，涂布有本发明散热涂层的铝片相较于未涂布本发明散热涂层的铝片具有更好的散热效果，使铝片能加速散去热源所传导来的热，使两者间温差低，尤其在高温时，此效应则更为明显。
涂布有本发明的散热涂层的铝片其表面温度升温反应较快，且热源的温度较低，代表热传导速度较快，此外最终的恒定温度比裸片的恒定温度低6.2度，显示本发明的散热涂层有助于表面温度传至周遭介质中，本实施例的周遭介质为空气。
综合上述，本发明的散热涂层可借助氮化硼的特性，达到热传导快、表面积大和热辐射高的效果，增加表面散热效率，应用在散热鳍片或LCD模块的背板表面涂层，可有效降低组件温度，使微机电组件可在工作温度内稳定运作，进一步提高组件的使用寿命。
其它实施例在本说明书中所披露的所有特征都可能与其它方法结合，本说明书中所披露的每一个特征都可能选择性的以相同、相等或相似特征所取代，因此，除了特别显著的特征之外，所有的本说明书所披露的特征仅是相等或相似特征中的一个例子。
权利要求
1.一种散热涂层，其组成包含30～70％重量百分比的氮化硼；30～70％重量百分比的结合剂。
2.如权利要求1所述的散热涂层，其组成包含40～60％重量百分比的氮化硼；40～60％重量百分比的结合剂。
3.如权利要求1所述的散热涂层，其中所述结合剂包含热塑性树脂、热固性树脂或其混合物。
4.如权利要求3所述的散热涂层，其中所述树脂包含环氧树脂、酚醛树脂、压克力树脂、聚苯乙烯树脂或其混合物。
5.一种用于制作权利要求1的散热涂层的组合物，其包含1～45％重量百分比的氮化硼；1～45％重量百分比的结合剂；溶剂。
6.如权利要求5所述的组合物，其包含1～45％重量百分比的氮化硼；1～30％重量百分比的结合剂；溶剂。
7.如权利要求6所述的组合物，其包含1～20％重量百分比的氮化硼；1～20％重量百分比的结合剂；溶剂。
8.如权利要求5所述的组合物，其中所述结合剂包含热塑性树脂、热固性树脂或其混合物。
9.如权利要求8所述的组合物，其中所述树脂包含环氧树脂、酚醛树脂、压克力树脂、聚苯乙烯树脂或其混合物。
10.如权利要求5所述的组合物，其中所述溶剂为水或惰性有机溶剂。
11.一种散热涂层的制造方法，其步骤包括a)取权利要求5所述的组合物；b)于基材表面上形成所述组合物的涂层；c)将所述涂层干燥。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述形成涂层的方法包含喷涂、刷涂或浸入。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述涂层干燥的方法包含加热烘烤或风干。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述基材包含金属类和高分子聚合物类，所述的金属类包括铜、铝、铁，所述的高分子聚合物类包括ABS、PC。
全文摘要
本发明提供了一种增强表面散热效果的涂层及其制备方法，以及制作该散热涂层的组合物，该方法是氮化硼和结合剂的组合物形成于表面涂层，增强表面的散热效果，该涂层可应用于散热用金属块、片材、鳍片、金属背板、金属或塑料外壳等材料表面。
文档编号C09D5/00GK101070448SQ20061008021
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者沈建基 申请人:国研氮化股份有限公司