專利名稱：散熱基材的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種散熱基材，尤指一種鍍有類鉆碳鍍膜的散熱基材。
背景技術：
隨著科技R新月異，電子產品不斷推出，中央處理器、電漿電視、發(fā)光二極體、 液晶面板、各類儀器、通訊裝置等中的電路暨其相關周邊不乏為小型化的電子元件， 而電子元件所應用的散熱元件主要是利用金屬材的導熱率，例如銅、鋁制成的散熱 鯧片，將其貼附于需散熱的電子元件表面，來達到散熱效果，但是，以銅(385W/mK)、 鋁(226W/mK)的導熱系數而言，其必需保持一定的散熱面積，方能達到散熱的功效。
此外，也可利用散熱系數較高的石墨制成散熱片加以散熱，但是石墨制成的散 熱片具有易碎、掉粉的問題。為了改善石墨脆性、掉粉的問題，在石墨表面鍍上一 金屬層，用以彌補石墨的脆性、掉粉等問題，但是，在石墨表面鍍上一金屬層仍存 在金屬層導熱性問題，尚待改善。
針對極小的電子元件(LED)而言， 一般的LED晶粒面積不到1 mm，若其外圍的 散熱基材熱沉為銅片或鋁片，由于LED的散熱基材極小，不能像CPU—樣有鯧片， 且LED的廢熱傳導至散熱基材后，需要藉其表面將熱能以紅外線輻射散布到周邊的 空氣里，而銅或鋁的表面平滑且具有金屬光澤，在低溫下(小于IO(TC)其輻射率只有 理想黑體的2%左右，且若金屬的表面氧化或涂布黑漆，則其輻射率可大幅提高(約 60%)，但高輻射率的物質的熱傳導率甚低，這種熱阻材料難以有效排除熱流。目前 LED外圍的基材只能藉空氣分子隨機碰撞其表面帶走熱量，基材表面若涂布一層碳 黑方可兼顧導熱輻射，但是，碳黑卻容易剝落而造成污染，更不實用。
因此，就LED此類小型電子元件而言，如何得到具備散熱能力的散熱基材仍為 一大問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種散熱基材，該散熱基材具有高強度、高導熱率的特 點，散熱效果好。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案
一種散熱基材，其特征在于該散熱基材以一石墨基材為本體，于石墨基材表 面鍍有一層類鉆碳(Diamond — Like Carbon)結構。
一種散熱基材，其特征在于該散熱基材以石墨基材為本體，本體內含有高導 熱率的纖維，并于石墨基材表面鍍有一層類鉆碳(Diamond —LikeCarbon)結構。
本發(fā)明的優(yōu)點是
藉由石墨基材與類鉆碳層的結合，各兼具有高導熱率的特性，類鉆碳(DLC)的表面散熱速率比一般金屬高十倍以上，且具有高強度、高硬度的特性，將它披覆 在石墨基材表面，則可相輔相成，達到有效散熱的功效。
而且，類鉆碳結構鍍于石墨基材表面，該層類鉆碳結構的強度可彌補石墨基材 的脆性，而使其整體成為兼具高強度、高導熱率的散熱基材，而發(fā)光二極體所產生 的熱能，可經散熱基材有效傳遞散發(fā)。


圖1是本發(fā)明的本體與類鉆碳結合的剖面示意圖； 圖2是本發(fā)明的散熱基材設置發(fā)光二極體的示意圖； 圖3是本發(fā)明具有高導熱率纖維的本體與類鉆碳結合的剖面示意圖； 圖4是本發(fā)明結合類鉆碳于本體的示意圖。
具體實施例方式
本實施例提供一種散熱基材，其以一石墨基材為本體，并于本體表面設有一層 類鉆碳結構。請參閱圖1至圖3所示，該散熱基材包括一本體1及一層類鉆碳結構2， 在本實施例中，以裝設一發(fā)光二極體(LED)3的散熱基材結構為例，其中
該本體1由石墨制成，該本體1的形狀依照客體(LED)的需求而可制成不同的形 狀，而該層類鉆碳結構2設于該本體1的表面。
此外，該本體1的組成石墨內可加入適當的高導熱率纖維4，見圖3所示，以使 本體1形成為具有纖維的復合材料，而該高導熱率纖維4可利用銅線(直徑100 ti ， 長度lmm)經過混捏加壓形成，并在其表面鍍予前述的類鉆碳結構2，進而形成一高 熱傳的結構。
對于前述的石墨基材1，其較佳密度為0.02到2.35g/cn^之間，且石墨基材1可 利用自然鱗片石墨、膨脹石墨或人造石墨加以應用制成。對于前述的高導熱率纖維4， 其較佳的長徑比主要介于1 5000之間，并可使用不同的纖維材料予以加工制成本 體，以使其成為高強度、高導率石墨基材，其纖維材料包含金屬、陶瓷、高分子、 碳材料、銅、鋁、銅鋁合金、碳化硅、氧化鋁、高熱傳陶瓷、碳纖維、石墨纖維、 碳奈米管、鉆石微粉、須狀碳纖維、氣相成長系碳纖維、碳黑、奈米碳球或奈米碳 凸等材料。
因為類鉆碳(Diamond-Like Carbon或DLC)為類石墨鍵(Graphite-Like Bond)及類 鉆石鍵(Diamond-Like Bond)結合的非晶質碳薄膜，而純碳的DLC又稱為四面體無晶 碳(Tetrahedral Amorphous Carbon)或無晶鉆石(a-D),無晶鉆石是不含氫的純碳類鉆 碳，其內所含的鉆石鍵結高達85%，故，無晶鉆石與CVD沉積的鉆石性質相似，且 無晶鉆石極耐強酸及氧化劑，甚至丟到王水里也不會有反應。
類鉆碳(Diamond-Like Carbon或DLC)的鍍膜可極其平滑(原子級)或相對粗糙(奈 米級)，而奈米級的粗糙無晶鉆石(純碳DLC)是最有效的熱輻射面，可在約IO(TC射 出相當于太陽常數(SolarConstant)的遠紅外線，無晶鉆石鍍覆于石墨基板的表面時，可降低品片的操作溫約18°C。無晶鉆石更是理想的場發(fā)射電子槍陣，它披覆在冷陰 極螢光燈(CCFL)的電極上時，其啟動電可由700V降低至約600V。無晶鉆石還是最 敏感的熱電界面，它被加熱至10(TC時，其電流量比常溫可高達萬倍，無晶鉆石的這 種獨特熱電特性亦可用于LCD的背光源、電漿電視、場發(fā)射顯示器(FED)，甚至太
陽電池。
而且，DLC為最硬及最滑的鍍膜，其硬度遠超過其它鍍膜(如TiCN)，甚至可接 近鉆石的真硬度，而被動元件(如散熱、放電)則可強化DLC的硬度，以發(fā)揮其效能， 且DLC的披覆可以極為平順(原子級)或具有奈米結構，DLC可形成奈米結構，使其 表面積比平滑的金屬增加十倍以上，因而DLC的表面原子密度會比金屬多約三倍， 因此，原子級的DLC適合低磨擦系數的應用，奈米級的DLC則可加強輻射熱或具 有場發(fā)射的效果。
制程上，DLC可利用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition或PDV)鍍在基材 上，由于DLC為非晶質的不平衡碳原子堆積而成，通常基材越硬，則DLC的附著 強度越高。PVD制程中，乃將含碳的氣體(如甲烷、乙炔)或揮發(fā)的碳原子產生離子， 以偏壓加速使其撞擊在基材1上形成DLC，見圖4所示，常用的PVD包括電弧法 (Electric Arching)、雷射剝鍍法(Laser Ablation)、濺射法(Spattering Coating),且DLC 也可以利用射頻將氣體分解沉積，稱為射頻化學氣相沉積(Radio Frequency Chemical Vapor Deposition)。以電弧射鍍無晶鉆石時，若使用低電漿電流或加上電磁濾管則可 鍍成原子級的平滑面，可適用于機械類。當加大電流噴鍍時，則可使DLC產生奈米 級的粗糙結構，而可用于光電產品。
利用散熱比銅快四倍的鉆石，則以晶格振動的聲子(Phonon)將熱能帶到較低溫 處，DLC卻可同時兼顧兩者，即以石墨的金屬鍵及鉆石的絕緣鍵(共價鍵)傳熱。除 此之外，DLC更可將表面的熱能(原子振動)轉換成紅外線的電磁波，以黑體輻射 (Black Body Radiation)直接飛傳給空氣中的分子，DLC不僅可以黑體輻射，其內所含 大量的鉆石鍵結更有助于熱的擴散，使整個基材散熱片的表面溫度相近，黑體的DLC 其輻射率超過90%,因此它所射出的熱能會比同面積的銅或鋁大十倍以上，DLC因 而可以同步輻射加速散熱。
工業(yè)應用上，由于CCFL內含微量對人體有害的水銀，工業(yè)界乃計劃以發(fā)光二 極體LED的背光源取代CCFL。
由上所述，不難發(fā)現，藉由石墨基材與類鉆碳層的結合，各兼具有高導熱率的 特性，DLC的表面散熱速率比一般金屬高十倍以上，且具有高強度、高硬度的特性， 將它披覆在石墨基材表面，則可相輔相成，達到有效散熱的功效。
而且，類鉆碳結構鍍于石墨基材表面，該層類鉆碳結構的強度可彌補石墨基材 的脆性，而使其整體成為兼具高強度、高導熱率的散熱基材，而發(fā)光二極體所產生 的熱能，可經散熱基材有效傳遞散發(fā)。
權利要求
1、一種散熱基材，其特征在于該散熱基材以一石墨基材為本體，于石墨基材表面鍍有一層類鉆碳結構。
2、 根據權利要求l所述的散熱基材，其特征在于該石墨基材為自然鱗片石墨、 膨脹石墨、人造石墨中的任一種。
3、 根據權利要求l所述的散熱基材，其特征在于該石墨基材包含鉆石微粉、 金屬粉末、須狀碳纖維、奈米碳管、氣相成長系碳纖維、碳纖維、碳黑中的任一種。
4、 根據權利要求l所述的散熱基材，其特征在于該石墨基材的密度在0.02到2.35g/cm3之間。
5、 一種散熱基材，其特征在于該散熱基材以石墨基材為本體，本體內含有高 導熱率的纖維，并于石墨基材表面鍍有一層類鉆碳結構。
6、 根據權利要求5所述的散熱基材，其特征在于該纖維的長徑比介于1 5000 之間。
7、 根據權利要求5所述的散熱基材，其特征在于該纖維的材料為金屬纖維、 陶瓷纖維、高分子纖維、碳材料纖維中的任一種。
8、 根據權利要求7所述的散熱基材，其特征在于該金屬纖維為銅、鋁及其合金中的任一種。
9、 根據權利要求7所述的散熱基材，其特征在于該陶瓷纖維為碳化硅、氧化鋁、高熱傳陶瓷中的任一種。
10、 根據權利要求7所述的散熱基材，其特征在于該碳材料纖維為碳纖維、石墨纖維、碳奈米管、奈米碳球、奈米碳凸中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散熱基材，其以一石墨基材為本體，于石墨基材表面鍍有一層類鉆碳結構，以使本體與類鉆碳結構成為一體。而且，本體內可含有高導熱率的纖維。類鉆碳結構的表面散熱速率會比一般金屬高至十倍以上，且類鉆碳結構的強度可彌補石墨基材的脆性，由此，本發(fā)明散熱基材具有高強度、高導熱率的優(yōu)點。
文檔編號H05K7/20GK101448380SQ20071019376
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權日2007年11月26日
發(fā)明者林經協 申請人:久正光電股份有限公司