提升塑料均温性的方法与流程

1.本发明涉及一种提升塑料均温性的方法。


背景技术：

2.一直以来，因为金属材料有优良的导热度，故被作为常用的散热材料；然而，金属材料却有重量大、形状复杂的成品不易制造及成本较高等缺点，且在通讯领域，金属材料的外壳亦具有影响天线讯号的缺点。因此，金属材料已无法满足某些电子散热产品的使用要求。
3.又，在电子散热产品被要求不可使用金属材料来制作的情况下，通常会使用塑料来制作。然而，因为塑料的散热效果不佳，使得电子散热产品所使用的塑料组件难以有效地满足电子散热产品内部的散热需求。
4.因此，有人提出了一种导热塑料，其经由在塑料中添加金属粉或陶瓷粉，以提升散热效果。
5.然而，虽然导热塑料具有较一般塑料更好的导热性，但公知导热塑料的热源接触面的xy轴向的均温效果仍不佳，导致热点容易集中于特定位置积热，故有因为散热不佳而使电子产品因过热导致损坏的疑虑。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的发明人们针对提升塑料均温性的方法进行研究，发现了一种提升塑料均温性的方法，其能够提升塑料的均温性，进而能够提供更佳的散热方案。经由使用本发明的提升塑料均温性的方法，透过石墨烯纸的导热特性，能够提升塑料的均温性，使得塑料能够达到接近于金属材料的散热性。
7.为达上述目的及其他目的，本发明提供一种提升塑料均温性的方法，其包含：步骤(a)，提供塑料基材，且所述塑料基材具有接触面；步骤(b)，提供石墨烯纸，且所述石墨烯纸用于与热源直接接触或间接接触；步骤(c)，将所述石墨烯纸置放于所述接触面。
8.在一实施例中，所述石墨烯纸的厚度与所述塑料基材的厚度的比值为1比3～300。
9.在一实施例中，所述石墨烯纸的厚度与所述塑料基材的厚度的比值为1比3～20。
10.在一实施例中，于步骤(c)中，经由粘贴方式，以将所述石墨烯纸置放于所述接触面。
11.在一实施例中，于步骤(c)中，经由包射射出方式，形成嵌入有所述石墨烯纸的塑料基材，且所述石墨烯纸置放于所述接触面，并露出于所述接触面中的与所述热源接触的位置。
12.在一实施例中，所述塑料基材为塑料散热片。
13.在一实施例中，所述塑料基材为塑料外壳。
14.在一实施例中，所述塑料基材为塑料背板。
15.在一实施例中，所述石墨烯纸的面积大于所述热源的与所述石墨烯纸接触的面的
面积。
16.综上所述，本发明的提升塑料均温性的方法，能够提升塑料的均温性，使得塑料能够达到接近于金属材料的散热性，进而能够提供更佳的散热方案。
附图说明
17.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
18.图1是本发明一实施例的流程图；
19.图2是本发明一较佳实施例中使用粘贴方式制作散热片的示意图；
20.图3的(a)为使用包射射出方式制作散热片的示意图；(b)为包射射出后散热片的纵向剖面的示意图。
21.附图标记说明：
[0022]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
塑料基材
[0023]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
石墨烯纸
[0024]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
背胶
[0025]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热源
[0026]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
塑料原料
[0027]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触面
[0028]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
散热片
具体实施方式
[0029]
为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹经由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后：
[0030]
首先，针对本发明一实施例的提升塑料均温性的方法(以下亦简称为本发明方法)进行说明。
[0031]
请参照图1，本发明方法包含：步骤(a)，提供塑料基材，且所述塑料基材具有接触面；步骤(b)，提供石墨烯纸，且所述石墨烯纸用于与热源直接接触或间接接触；步骤(c)，将所述石墨烯纸置放于所述接触面。
[0032]
又，步骤(a)的塑料基材的材质可为一般公知的塑料，例如pp塑料、abs塑料、pe塑料、pvc塑料、pc塑料、fr4塑料、pom塑料、pet塑料pa塑料、ps塑料等，并未特别限制。在一实施例中，塑料基材的材质也可以为导热塑料，例如今展公司制的导热塑料k1、导热塑料k4.5。其中，k1及k4.5表示导热系数(k)为1w/mk及4.5w/mk。
[0033]
又，前述塑料基材可被制为电子用品或3c产品的散热片、外壳及背板等等，并未特别限制。又，前述塑料基材的厚度可为0.3mm～45mm，较佳为0.5mm～40mm，并未特别限制。在一实施例中，塑料基材可为塑料散热片。在另一实施例中，所述塑料基材为塑料外壳。在又一实施例中，所述塑料基材为塑料背板。此外，在一较佳实施例中，经由本发明方法所获得的散热片可为鳍片状、柱状或任何可增加散热面积的形式。以鳍片状为例，前述鳍片状散热片可从垂直于塑料外壳平面的方向自塑料外壳延伸。又，经由本发明方法所获得的散热片可与塑料基材一体成形。
[0034]
接着，如图1所示，于步骤(b)中提供石墨烯纸，且所述石墨烯纸用于与热源直接接
触或间接接触。前述石墨烯纸可为今展公司制的150μm石墨烯纸。前述石墨烯纸可使用公知的石墨烯纸，并未特别限定。又，石墨烯纸的厚度可搭配塑料基材的厚度，使两者的厚度成为特定比例，并未特别限定。
[0035]
再者，石墨烯纸的厚度与塑料基材的厚度的比值可为1比3～300。在一较佳实施例中，石墨烯纸的厚度与塑料基材的厚度的比值为1比3～20。在一最佳实施例中，石墨烯纸的厚度与塑料基材的厚度的比值为1比20。举例来说，当塑料基材的厚度为0.5mm时，较佳使用厚度为25～150μm的石墨烯纸。经由使石墨烯纸的厚度与塑料基材的厚度的比值在上述范围内，更能够达成提升塑料均温性的效果。
[0036]
接着，在步骤(c)中，将石墨烯纸置放于塑料基材的接触面。此处所谓“置放”至少包含从塑料基材的外部置放石墨烯纸以及从塑料基材的内部置放石墨烯纸两种方式，详细内容将参照图2～3并于以下进行说明。
[0037]
就从塑料基材的外部置放石墨烯纸的方法而言，可例如为粘贴方式及其等效方式。接着，请参照图2，图2为使用粘贴方式制作散热片的示意图。
[0038]
如图2所示，准备前述步骤(a)的塑料基材1，接着经由背胶3等粘着剂，将前述步骤(b)的石墨烯纸2粘贴于塑料基材1的接触面11，以形成散热片100。此处，就背胶3(或其他粘着剂)的选择而言，并未特别限制，可例如为pvc背胶。
[0039]
又，就从塑料基材的内部置放石墨烯纸的方法而言，可例如为包射射出方式及其等效方式。接着，请参照图3，图3a为使用包射射出方式制作散热片的示意图；图3b包射射出后散热片的纵向剖面的示意图。
[0040]
如图3a所示，首先，将前述步骤(b)的石墨烯纸2放置于模具(未图示)内，接着准备步骤(a)的塑料基材的塑料原料10并将其填入模具中，此时，填入的塑料原料10包覆所述石墨烯纸2。然后，再以使石墨烯纸2贴近并被置放于成型后塑料基材1的接触面11的方式，经由包射射出方式将嵌入(包覆)有石墨烯纸的塑料基材1射出成形，以形成散热片。由此，即使在塑料基材的表面存在着肋条(或是表面不均匀)的情况下，相较于粘贴方式，包射射出方式也能够使石墨烯纸均匀地置放于接触面。
[0041]
接着，如图3b所示，在包射射出后散热片的纵向剖面中，石墨烯纸2被置放于贴近接触面11的位置。然后，于嵌入有石墨烯纸2的前述接触面11中的与热源4接触的位置开孔，使石墨烯纸2露出于所述接触面11中的与热源4接触的位置，以使所述热源4能够与所述石墨烯纸2直接接触并提升散热效果。
[0042]
此外，所述石墨烯纸的面积不小于所述热源的与所述石墨烯纸接触的面的面积。如图2及图3b所示，在一较佳实施例中，所述石墨烯纸2的面积大于所述热源4的与所述石墨烯纸2接触的面的面积，以提升散热效果。
[0043]
以下，将由本发明方法所形成的塑料基材与石墨烯纸的复合体作为测试散热片，并经由以下实施例进行说明。
[0044]
[实施例]
[0045]
＜实施例1＞
[0046]
使用向宏青公司购买的pp塑料片(长100mm x宽100mm x厚3mm)作为塑料基材，并使用今展公司制的厚度为150μm的石墨烯纸。接着，经由本发明方法中的粘贴方式，制作测试散热片1(pp塑料 石墨烯纸)。石墨烯纸与塑料基材的厚度比为1比20。
[0047]
＜实施例2～10＞
[0048]
除了将塑料基材的种类变更为下述表1所示的各种塑料基材以外，以与实施例1相同的方式，制作测试散热片2～10。
[0049]
＜实施例11～12＞
[0050]
除了将塑料基材的种类变更为下述表1所示的各种塑料基材、以及将塑料基材的厚度调整为0.5mm～40mm(即，将石墨烯纸与塑料基材的厚度比变更为1比3.3及1比266.7)以外，以与实施例1相同的方式，制作测试散热片11～12。
[0051]
＜比较例1～12＞
[0052]
将下述表1所示的未置放石墨烯纸的各种塑料基材作为比较例1～12。
[0053]
针对上述实施例1～12及比较例1～12，以下述评价方法进行评价。
[0054]
[评价方法]
[0055]
针对上述实施例1～12的测试散热片1～12及比较例1～12的塑料基材，依照下述步骤(1)～(6)，进行xy均温性的测试。
[0056]
(1)使用致茂电子制的电源供应器(型号62006p
‑
100
‑
25)，设定供应6w的热量至加热器(heater)的加热台上进行加热。在加热30分钟后，加热台的温度达到约144℃。
[0057]
(2)接着，于加热台上放置今展公司的k1.5(sstcp015a,0.5mm)导热填隙垫片(gap pad)，以让加热台的热源能够经由所述导热填隙垫片传导至测试散热片或塑料基材。其中，k 1.5表示导热系数(k)为1.5w/mk。
[0058]
(3)使用激光笔定位导热填隙垫片的中心位置。
[0059]
(4)以将测试散热片或塑料基材的中心位置与导热填隙垫片的中心位置重合的方式，于导热填隙垫片上放上测试散热片1～12及比较例1～12的塑料基材。
[0060]
(5)使用柱状物(例如竹筷)对准测试散热片或塑料基材的中心压住并固定，再用松紧带固定柱状物的位置。由此，使测试散热片或塑料基材与导热填隙垫片密合，以模拟测试散热片或塑料基材与热源紧贴时的散热效果。
[0061]
(6)保持上述的固定状态30分钟温度稳态后，量测测试散热片或塑料基材附近5个位置的空气温度，并计算其平均值来作为环境温度。量测加热器(加热台)的温度来仿真芯片表面温度。又，电源供应器在步骤(1)～(6)中持续进行加热。
[0062]
将芯片表面温度减去环境温度，计算出δt值，即δt＝芯片表面温度
‑
环境温度。当δt值较低时表示xy均温性较佳进而降低了芯片表面温度。将实验结果整理于下述表1。
[0063]
[表1]
[0064]
[0065][0066]
如表1所示，相较于比较例1～12，因为实施例1～12皆在塑料基材的接触面上置放石墨烯纸，故皆呈现了δt值下降的情形。由此可知，经由本发明的方法，因为能够有效地提升塑料的均温性，降低了芯片表面温度及δt值，进而能够提供更佳的散热方案。
[0067]
又，如表1的实施例11～12及比较例11～12所示，在石墨烯纸与塑料基材的厚度比为1比3.3及1比266.7的情况下，使δt值分别下降约73℃及38℃。
[0068]
再者，相较于比较例1～10，在石墨烯纸与塑料基材的厚度比为1比20的情况下，实施例1～10的测试散热片(塑料基材 石墨烯纸)皆能够使δt值下降约80℃。
[0069]
因此，若比较实施例1～10及实施例11～12则能够发现，在石墨烯纸与塑料基材的厚度比为1比20的情况下，δt值下降的幅度较大，故效果最佳；而在石墨烯纸与塑料基材的厚度比为1比3.3的情况下，δt值下降约70℃，效果次佳。
[0070]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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。