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2. 发明专利

TWI320844B 熱傳導片、散熱構造體及熱傳導片之使用方法 HEAT-TRANSFER SHEET, RADIATOR, AND METHOD OF USING HEAT-TRANSFER SHEET 有权
简体标题：热传导片、散热构造体及热传导片之使用方法 HEAT-TRANSFER SHEET, RADIATOR, AND METHOD OF USING HEAT-TRANSFER SHEET
公开(公告)号：TWI320844B
公开(公告)日：2010-02-21
申请号：TW095108723
申请日：2006-03-15
申请人：東洋炭素股份有限公司
发明人：廣瀨芳明
IPC分类号： F28F , C01B , G06F
CPC分类号： H01L23/373 , C01B32/225 , H01L2224/73253 , H01L2924/01004 , H01L2924/01012 , H01L2924/01019
摘要：本發明之目的在於提供一種熱傳導片及其使用方法，以及散熱構造體。根據本發明，可提供即使以較小的安裝壓力，在將熱傳導片夾持於發熱體與散熱體之間時，亦可提高其密合度，而且可重複利用的熱傳導片及其使用方法，以及具備此種熱傳導片的散熱構造體。
本發明之熱傳導片係配置於發熱體H與散熱體之間，藉由膨脹石墨而形成之構件，其體積密度小於1.0Mg/m 3 。由於體積密度低，因此將其夾持於發熱體H與散熱體之間加壓的話，即使加壓力小亦可使其輕鬆地被壓縮，而提高與兩者間的密合度。因此，因為可縮小從發熱體到散熱體的熱阻抗，所以具有提高冷卻發熱體的效果。 To provide (i) a heat－transfer sheet which sticks fast to the heat generator and the radiator when caught between a heat generator and a radiator even under small fixing pressure and is reusable, (ii) a method of using the heat－transfer sheet, and (iii) a radiator comprising the heat－transfer sheet.
A heat－transfer sheet which is made of expanded graphite, whose bulk density is less than 1.0Mg/m 3 , and which is caught between a heat generator and a radiator. Because its bulk density is small, the heat－transfer sheet sticks fast to the heat generator and the radiator when caught between them even under small fixing pressure, reducing the thermal resistance between the heat generator and the radiator and raising the efficiency in cooling the heat generator. 【創作特點】本發明即係鑒於上述情況，其目的在於提供一種即使安裝壓力小，亦可提高夾持在發熱體與散熱體之間的密合度，而且可重複利用的熱傳導片及其使用方法，以及具備此種熱傳導片的散熱構造體。
本申請案之第一發明的熱傳導片，係配置於發熱體與散熱體之間，藉由膨脹石墨而形成之構件，其特徵在於體積密度小於1.0Mg/m 3 。
本申請案之第二發明的熱傳導片，其特徵係在於第一發明中，從厚度方向以34.3MPa的加壓力進行加壓壓縮時，壓縮率在50%以上，且復原率在5%以上。
本申請案之第三發明的散熱構造體，係安裝於發熱體，用以將該發熱體的熱予以散熱；由散熱體，以及配置在該散熱體與該發熱體之間的板片所構成，該板片係申請專利範圍第1項或第2項之熱傳導片。
本申請案之第四發明的熱傳導片之使用方法，係關於以膨脹石墨為材質的熱傳導片之使用方法，其特徵在於將體積密度小於1.0Mg/m 3 的熱傳導片，配置於發熱體與散熱體之間，且係在從厚度方向所施加之加壓力在2.0MPa以下的條件時使用。
本申請案之第五發明的熱傳導片之使用方法，係在第四發明中，以膨脹石墨為材質的熱傳導片之使用方法，其特徵在於將體積密度在0.9Mg/m 3 以下的熱傳導片配置於發熱體與散熱體之間，且係在從厚度方向所施加之加壓力在1.5MPa以下的條件時使用。
此外，在本發明中，所謂的散熱體，並非限於僅指藉由輻射、對流、以及熱傳導等方式，對氣體或液體、其他的構件等，釋放或供應熱傳導片上的熱的功能者，更包括具備吸收熱傳導片的熱之吸熱功能者，以及同時具備散熱功能與吸熱功能者皆屬之。
根據第一發明，由於體積密度低，因此將其夾持在發熱體與散熱體之間加壓的話，即使加壓力小亦可使其輕鬆地被壓縮，而提高與兩者間的密合度。因此，因為可縮小從發熱體到散熱體的熱阻抗，所以具有提高冷卻發熱體的效果。
根據第二發明，由於具有優秀的壓縮恢復特性，因此即使使用複數次，仍然能夠將體積密度保持在預定的密度以下，從而能夠確保與發熱體或散熱體之間的密合度。因此，就算使用複數次，仍然能夠使熱阻抗保持在低的水準，因而可提高其重複利用性。由於可以重複利用，因此本發明的熱傳導片對於節省能源亦有貢獻。
根據第三發明，由於板片的體積密度低，因此如果將板片夾持在發熱體與散熱體之間並且加壓的話，即使加壓力小亦可使其輕易地被壓縮，而提高與兩者間的密合度。因此，因為可縮小從發熱體到散熱體的熱阻抗，所以具有提高冷卻發熱體的效果。
根據第四發明，由於即使使用複數次，仍可將熱傳導片的體積密度保持在預定的密度以下，從而能夠確保與發熱體或散熱體之間的密合度。因此，就算使用複數次，仍然能夠使熱傳導片的熱阻抗保持在低的水準，因而可提高其重複利用性。而且由於可以大幅度地降低以發熱體與散熱體夾持熱傳導片的力，換句話說，也就是施加於發熱體的力，比習知技術所需的力更小，故可抑制對於發熱體所施加的應力之負荷，從而抑制發熱體的損傷。
根據第五發明，可在維持重複利用性的同時，使熱傳導片與發熱體及散熱體之間的密合度更高。
其次，參照圖式詳細說明依據本發明的較佳實施形態。
本發明之熱傳導片係使用於用以冷卻電腦的CPU或行動電話的基板，DVD錄放影機或伺服器等的發熱體。其特徵在於本發明之熱傳導片係配置於發熱體與熱沉或風扇等的散熱體之間，而且，在由發熱體與散熱體予以夾持加壓的狀態下使用時，熱阻抗會變小。也就是說，可使熱傳導性提高。
此外，所謂的熱阻抗，係指自發熱體接受熱的供應的構件中，以發熱體的發熱量除以分離的兩點的溫度差而得之值。例如在圖1(B)中，係該當於將B點的溫度減去A點的溫度所得之值，也就是以發熱體的發熱量，去除以A點與B點兩者的溫度差之後所得的值。
本發明之熱傳導片，係將天然石墨與凝析石墨等，浸泡在硫酸或硝酸等的液體之後，再以400℃以上進行熱處理的方式而形成膨脹石墨，使其形成為片狀。其厚度為0.05~5.0 mm，體積密度小於1.0Mg/m 3 。
膨脹石墨可以是毛蟲狀或是纖維狀，也就是說，其軸方向的長度比半徑方向的長度更長。例如，使軸方向的長度為1 mm左右，且半徑方向的長度為300 μ m左右。因此，在本發明的熱傳導片內部，如上所述膨脹石墨彼此之間係相互纏附的。
此外，本發明之熱傳導片，可如上述僅以膨脹石墨形成，但亦可使用混合了若干(例如大概5%左右)酚(phenol)樹脂或橡膠成分等的黏著劑形成。
除此之外，如上所述以膨脹石墨形成本發明之熱傳導片的方法，並沒有特別的限制。
在此，如上所述，由膨脹石墨所形成的膨脹石墨片，隨著體積密度的增加，在面方向的熱傳導率會上升，同時會使柔軟性降低。因此，膨脹石墨片會根據其用途而調整體積密度。一般而言，用來作為導熱片而使用的物質，都重視熱傳導性，而以使體積密度較高(一般而言在1.3Mg/m 3 以上)的方式構成。相對的，要作為牆壁等的隔熱材料或電磁波的阻隔材質而使用者，必須要採取使體積密度較低(例如在1.0Mg/m 3 以下)的方式構成。
本發明之熱傳導片，重視其柔軟性更甚於其熱傳導性。一般而言，係用來作為隔熱材料或電磁波的遮蔽材質而使用。其特徵在於使用體積密度小於1.0Mg/m 3 的膨脹石墨片。而且，雖然體積密度在1.0Mg/m 3 以上的膨脹石墨片其柔軟性減低，發熱體與散熱體之間的密合度會變差，但是如同後文所述，藉由使體積密度在1.0Mg/m 3 以下的方式，可使發熱體與散熱體之間的密合度提高。尤其是較佳的情況是使體積密度在0.9Mg/m 3 以下，其理由後述。
简体摘要：本发明之目的在于提供一种热传导片及其使用方法，以及散热构造体。根据本发明，可提供即使以较小的安装压力，在将热传导片夹持于发热体与散热体之间时，亦可提高其密合度，而且可重复利用的热传导片及其使用方法，以及具备此种热传导片的散热构造体。本发明之热传导片系配置于发热体H与散热体之间，借由膨胀石墨而形成之构件，其体积密度小于1.0Mg/m 3 。由于体积密度低，因此将其夹持于发热体H与散热体之间加压的话，即使加压力小亦可使其轻松地被压缩，而提高与两者间的密合度。因此，因为可缩小从发热体到散热体的热阻抗，所以具有提高冷却发热体的效果。 To provide (i) a heat－transfer sheet which sticks fast to the heat generator and the radiator when caught between a heat generator and a radiator even under small fixing pressure and is reusable, (ii) a method of using the heat－transfer sheet, and (iii) a radiator comprising the heat－transfer sheet. A heat－transfer sheet which is made of expanded graphite, whose bulk density is less than 1.0Mg/m 3 , and which is caught between a heat generator and a radiator. Because its bulk density is small, the heat－transfer sheet sticks fast to the heat generator and the radiator when caught between them even under small fixing pressure, reducing the thermal resistance between the heat generator and the radiator and raising the efficiency in cooling the heat generator. 【创作特点】本发明即系鉴于上述情况，其目的在于提供一种即使安装压力小，亦可提高夹持在发热体与散热体之间的密合度，而且可重复利用的热传导片及其使用方法，以及具备此种热传导片的散热构造体。本申请案之第一发明的热传导片，系配置于发热体与散热体之间，借由膨胀石墨而形成之构件，其特征在于体积密度小于1.0Mg/m 3 。本申请案之第二发明的热传导片，其特征系在于第一发明中，从厚度方向以34.3MPa的加压力进行加压压缩时，压缩率在50%以上，且复原率在5%以上。本申请案之第三发明的散热构造体，系安装于发热体，用以将该发热体的热予以散热；由散热体，以及配置在该散热体与该发热体之间的板片所构成，该板片系申请专利范围第1项或第2项之热传导片。本申请案之第四发明的热传导片之使用方法，系关于以膨胀石墨为材质的热传导片之使用方法，其特征在于将体积密度小于1.0Mg/m 3 的热传导片，配置于发热体与散热体之间，且系在从厚度方向所施加之加压力在2.0MPa以下的条件时使用。本申请案之第五发明的热传导片之使用方法，系在第四发明中，以膨胀石墨为材质的热传导片之使用方法，其特征在于将体积密度在0.9Mg/m 3 以下的热传导片配置于发热体与散热体之间，且系在从厚度方向所施加之加压力在1.5MPa以下的条件时使用。此外，在本发明中，所谓的散热体，并非限于仅指借由辐射、对流、以及热传导等方式，对气体或液体、其他的构件等，释放或供应热传导片上的热的功能者，更包括具备吸收热传导片的热之吸热功能者，以及同时具备散热功能与吸热功能者皆属之。根据第一发明，由于体积密度低，因此将其夹持在发热体与散热体之间加压的话，即使加压力小亦可使其轻松地被压缩，而提高与两者间的密合度。因此，因为可缩小从发热体到散热体的热阻抗，所以具有提高冷却发热体的效果。根据第二发明，由于具有优秀的压缩恢复特性，因此即使使用复数次，仍然能够将体积密度保持在预定的密度以下，从而能够确保与发热体或散热体之间的密合度。因此，就算使用复数次，仍然能够使热阻抗保持在低的水准，因而可提高其重复利用性。由于可以重复利用，因此本发明的热传导片对于节省能源亦有贡献。根据第三发明，由于板片的体积密度低，因此如果将板片夹持在发热体与散热体之间并且加压的话，即使加压力小亦可使其轻易地被压缩，而提高与两者间的密合度。因此，因为可缩小从发热体到散热体的热阻抗，所以具有提高冷却发热体的效果。根据第四发明，由于即使使用复数次，仍可将热传导片的体积密度保持在预定的密度以下，从而能够确保与发热体或散热体之间的密合度。因此，就算使用复数次，仍然能够使热传导片的热阻抗保持在低的水准，因而可提高其重复利用性。而且由于可以大幅度地降低以发热体与散热体夹持热传导片的力，换句话说，也就是施加于发热体的力，比习知技术所需的力更小，故可抑制对于发热体所施加的应力之负荷，从而抑制发热体的损伤。根据第五发明，可在维持重复利用性的同时，使热传导片与发热体及散热体之间的密合度更高。其次，参照图式详细说明依据本发明的较佳实施形态。本发明之热传导片系使用于用以冷却电脑的CPU或移动电话的基板，DVD录放影机或服务器等的发热体。其特征在于本发明之热传导片系配置于发热体与热沉或风扇等的散热体之间，而且，在由发热体与散热体予以夹持加压的状态下使用时，热阻抗会变小。也就是说，可使热传导性提高。此外，所谓的热阻抗，系指自发热体接受热的供应的构件中，以发热体的发热量除以分离的两点的温度差而得之值。例如在图1(B)中，系该当于将B点的温度减去A点的温度所得之值，也就是以发热体的发热量，去除以A点与B点两者的温度差之后所得的值。本发明之热传导片，系将天然石墨与凝析石墨等，浸泡在硫酸或硝酸等的液体之后，再以400℃以上进行热处理的方式而形成膨胀石墨，使其形成为片状。其厚度为0.05~5.0 mm，体积密度小于1.0Mg/m 3 。膨胀石墨可以是毛虫状或是纤维状，也就是说，其轴方向的长度比半径方向的长度更长。例如，使轴方向的长度为1 mm左右，且半径方向的长度为300 μ m左右。因此，在本发明的热传导片内部，如上所述膨胀石墨彼此之间系相互缠附的。此外，本发明之热传导片，可如上述仅以膨胀石墨形成，但亦可使用混合了若干(例如大概5%左右)酚(phenol)树脂或橡胶成分等的黏着剂形成。除此之外，如上所述以膨胀石墨形成本发明之热传导片的方法，并没有特别的限制。在此，如上所述，由膨胀石墨所形成的膨胀石墨片，随着体积密度的增加，在面方向的热传导率会上升，同时会使柔软性降低。因此，膨胀石墨片会根据其用途而调整体积密度。一般而言，用来作为导热片而使用的物质，都重视热传导性，而以使体积密度较高(一般而言在1.3Mg/m 3 以上)的方式构成。相对的，要作为墙壁等的隔热材料或电磁波的阻隔材质而用户，必须要采取使体积密度较低(例如在1.0Mg/m 3 以下)的方式构成。本发明之热传导片，重视其柔软性更甚于其热传导性。一般而言，系用来作为隔热材料或电磁波的屏蔽材质而使用。其特征在于使用体积密度小于1.0Mg/m 3 的膨胀石墨片。而且，虽然体积密度在1.0Mg/m 3 以上的膨胀石墨片其柔软性减低，发热体与散热体之间的密合度会变差，但是如同后文所述，借由使体积密度在1.0Mg/m 3 以下的方式，可使发热体与散热体之间的密合度提高。尤其是较佳的情况是使体积密度在0.9Mg/m 3 以下，其理由后述。

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