熱管燒結技術用的離型組合物及其使用方法
2023-05-10 13:57:26 3
專利名稱：熱管燒結技術用的離型組合物及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種熱管燒結技術用的離型組合物及其使用方法，特別地，本發明涉及一種含有氮化硼的熱管燒結技術用的離型組合物及其使用方法。
背景技術：
熱管、散熱片與風扇是信息硬體中用以散熱的關鍵零組件，其中，熱管還已取代傳統的散熱器應用於如Intel推出的代號為Prescott的中央處理器的散熱裝置中。熱管的基本構造主要是由封閉容器、毛細結構與工作流體所組合而成，依照操作環境的區分，則可區分成蒸發段、絕熱段與冷凝段。當發熱組件與蒸發段接觸時，其熱量會從發熱組件傳遞給容器管壁、毛細結構與工作流體。之後，工作流體因受熱而吸收汽化潛熱變成蒸汽。使得蒸發段的蒸汽壓力高於冷凝段，因而驅動蒸汽經由熱管中的通道，從蒸發段流向冷凝段。蒸汽在冷凝段冷凝成液體後，會通過毛細結構並由毛細力返回蒸發段，並使工作流體得以重複循環再利用。
由上可知，熱管中的毛細結構主要的功能是為了產生毛細壓力，使工作流體得以從冷凝段回流至蒸發段的每一角落，有鑑於此，毛細壓力的大小對於熱管的熱傳性能有絕對地影響力。一般而言，毛細構造可區分成溝槽、多層網、纖維及金屬粉末燒結四種類型，其中，金屬粉末燒結式熱管為目前市場的最大宗，市佔率約為55％，金屬粉末燒結式熱管的製作粗分為四個步驟，依序為容器的製備、毛細結構製作、機械加工與成品測試。其中，毛細結構製作的製作方式可利用細鋼棒插入銅管中，然後再將已過篩的銅粉導入管中，配合外在的震蕩效果使銅粉得以裝填緊密，之後再將其放入氣氛燒結爐中進行燒結，之後拔除細鋼棒即可獲得毛細結構。
然而在傳統的高溫燒結後，金屬棒也會和銅粉燒結在一起，因此會造成金屬棒要抽出銅管時彎曲或者有抽不出的情況產生，在相關的公知技術中，有人使用石墨系的離型劑，借著在燒結前時將石墨系離型劑塗噴於金屬棒上使得燒結後的金屬棒容易抽出，且可使金屬棒重複利用的次數提高至50次，然而每次進行燒結前都需要噴塗，使製作相對來說繁瑣，因此值得開發一種更佳的離型劑以改良傳統熱管燒結製作上的缺失。
發明內容
為使金屬棒能由完成燒結程序的銅管中抽出，並延長金屬棒的使用壽命，以降低成本，同時，提高銅管燒結的產率與良率，本發明的目的在於提供一種熱管燒結技術用的離型組合物，以改變金屬棒與銅粉接觸界面性質，減少燒結程序後銅粉與金屬棒燒結的情況發生，使金屬棒自銅管中抽出的困難度降低，金屬棒將因此較不易發生形變而提高使用次數，進而降低成本，同時銅管也不會因為金屬棒抽出的困難導致產率與良率下降。
為實現上述目的，本發明提供的熱管燒結技術用的離型組合物，包含1～45％氮化硼；及1～45％結合劑。
所述的離型組合物，其中氮化硼比例為1～20％。
所述的離型組合物，其中結合劑比例為1～20％。
所述的離型組合物，其中前述結合劑包含磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物。
所述的離型組合物，其可進一步包含一液態載體。
所述的離型組合物，其中液態載體為水。
所述的離型組合物，其可進一步包含0.1～5％分散劑。
所述的離型組合物，其中分散劑包含烷基硫酸鹽，四級銨鹽，聚氧乙烯烷基醚，N，N-二烷基胺基烯羧酸鹽或其混合物。
本發明的熱管燒結的方法，其步驟包含提供一離型組合物；將前述離型組合物與一金屬棒表面接觸形成薄膜；將前述表面具有離型組合物的金屬棒置於中空銅管中；取一銅粉材料填入前述金屬棒與中空銅管之間隙中；將前述具有金屬棒及填充有銅粉的中空銅管進行高溫燒結；及移除金屬棒，即可製得內壁具毛細結構的中空銅管；前述方法的特徵在於前述離型組合物包含1～45％氮化硼及1～45％結合劑。
所述的方法，其中薄膜的形成方法是將離型組合物噴塗或刷塗於金屬棒表面後將該金屬棒加熱至200℃以上。
所述的方法，其中薄膜的形成方法是將金屬棒浸入離型組合物後再取出加熱至200℃以上。
所述的方法，其中金屬棒加熱至250℃以上。
所述的方法，其中薄膜的形成方法可進一步將金屬棒先行預熱。
所述的方法，其中氮化硼比例為1～20％。
所述的方法，其中結合劑比例為1～20％。
所述的方法，其中結合劑包含磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物。
所述的方法，其中離型組合物進一步包含一液態載體。
所述的方法，其中液態載體為水。
所述的方法，其中離型組合物可進一步包含一0.1～5％的分散劑。
所述的方法，其中分散劑包含烷基硫酸鹽，四級銨鹽，聚氧乙烯烷基醚，N，N-二烷基胺基烯羧酸鹽或其混合物。
所述的方法，其可進一步包含一移除金屬棒前可進一步包含一回溫程序。
所述的方法，其中回溫程序的溫度是回溫至室溫。
利用本發明的含氮化硼的離型劑，可使高溫燒結後的金屬棒容易抽出，並且每次的噴塗可重複使用8次再進行塗噴即可，此外金屬棒的連續使用次數可以使用120～160次，有效延長金屬棒的使用壽命，達到提高產率及量率與降低成本的目的。
圖1A為燒結前未塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒影像圖。
圖1B為燒結前塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒影像圖。
圖2A為未塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒燒結後由銅管抽出後的影像圖。
圖2B為塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒燒結後由銅管抽出後的影像圖。
具體實施例方式
本發明的熱管燒結技術用的離型組合物，其包含1～45％的氮化硼及1～45％結合劑。而在較佳的實施態樣中，該離型組合物包含1～20％的氮化硼及1～20％結合劑。該離型組合物進一步包含一液態載體，使氮化硼及結合劑懸浮於其中。前述離型組合物可進一步包含0.1～5％分散劑。
本發明所稱的結合劑包含，但不限於磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物等本技術領域熟知的結合劑態樣。
本發明的離型組合物的一較佳具體實施例為溶液的態樣，意即前述氮化硼與結合劑與一液態載體搭配，使氮化硼與結合劑可均勻形成於金屬棒表面。在一般的實施態樣中液態載體使用價格低廉的水即可，然而並非只能使用水，舉凡可用於均勻懸浮氮化硼與結合劑的流體載體皆可。
本發明的離型組合物中可進一步包含一分散劑，例如烷基硫酸鹽，四級銨鹽，聚氧乙烯烷基醚，N，N-二烷基胺基烯羧酸鹽或其混合物等本領域熟知可作為分散劑的物質。
本發明所提供的熱管燒結的方法，其步驟包含首先提供一離型組合物，該離型組合物主要包含1～45％的氮化硼及1～45％結合劑，其中結合劑包含，但不限於磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物等本技術領域熟知的結合劑態樣；而該離型組合物可進一步包含一液態載體，其功能系在於使氮化硼與結合劑可均勻懸浮於其中並形成於金屬棒表面。在一般的實施態樣中使用價格低廉的水作為該液態載體即可，然而並非只能使用水，舉凡可用於分散均勻氮化硼與結合劑的流體載體皆可。而在較佳的實施態樣中，離型組合物包含1～20％的氮化硼及1～20％結合劑。
接著將前述離型組合物與一金屬棒表面接觸形成薄膜；薄膜的形成方法包含，但不限於，下列三種(1)噴塗先將金屬棒預熱，再將離型劑噴塗於預熱後的金屬棒表面，再將金屬棒加熱至200℃以上即可完成；(2)刷塗將離型組合物直接刷塗於金屬棒表面後，將該金屬棒加熱至200℃以上；(3)將金屬棒浸入離型組合物後取出，再加熱至200℃以上。前述加熱溫度較佳為250℃以上。
接著將表面具有離型組合物薄膜的金屬棒置於中空銅管中後，取一銅粉材料填入前述金屬棒與中空銅管之間隙中，銅粉材料較佳地可先過篩使其粒徑均勻，之後將具有金屬棒及填充有銅粉的中空銅管進行高溫燒結；最後，待回溫後自銅管中將金屬棒抽出，即可製得內壁具毛細結構的中空銅管。
以下實施態樣是用於進一步了解本發明的優點，並非用於限制本發明的申請專利範圍。
實施例1.離型組合物的配製本發明的離型組合物的配製具體實施例如下所述，首先取40公升(40公斤)的水做為液態載體，加入0.32公斤的分散劑四級銨鹽，攪拌30分鐘，然後取3.2公斤的氮化硼加入其中攪拌30分鐘，之後再加入做為結合劑用的磷酸鹽2公斤攪拌1小時，即可製得本發明的離型組合物。
實施例2.離型組合物的配製本實施例以黏土取代磷酸鹽做為結合劑用，其製備方法同實施例1，將0.32公斤的分散劑四級銨鹽加入40公斤的水中攪拌30分鐘，在加入3.2公斤的氮化硼攪拌30分鐘後，加入1公斤的黏土，同樣攪拌1小時，亦可製得本發明的離型組合物的另一實施例。
實施例3.利用本發明的離型組合物進行熱管燒結首先取實施例1配製的離型組合物，然後取一細鋼棒，將離型組合物透過噴塗的方式與細鋼棒接觸，而後透過加熱方式使細鋼棒表面形成一離型組合物薄膜，細鋼棒在與離型組合物接觸前可先行預熱，將有助於薄膜的均勻形成。接著將具有離型組合物薄膜的細鋼棒置於中空銅管中，接著取銅粉填入細鋼棒與中空銅管之間隙中，之後將具有細鋼棒及填充有銅粉的中空銅管放入燒結爐內，爐內具有96％的氮氣及4％的氫氣，開始以900℃的高溫進行燒結，時間持續20～120分鐘；最後待回溫至室溫後將細鋼棒由銅管中抽出，即可製得內壁具毛細結構的中空銅管。
經熱管燒結後的內壁燒結有銅粉的銅管可在減壓的情況下加入適當的液體封管後便可製成燒結管。
圖1A為燒結前未塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒影像圖，圖1B為燒結前塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒影像圖，圖1B中的金屬棒表面因具有離型組合物，所以看不見細鋼棒應具有的金屬光澤。
圖2A為未塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒燒結後由銅管抽出後的影像圖，由圖中可見，細鋼棒表面具有許多燒結於其表面的銅粉沾附。圖2B為塗布本發明的含氮化硼的離型組合物的細鋼棒燒結後由銅管抽出後的影像圖，由圖中可見細鋼棒表面並沒有銅粉燒結沾附的發生。由此可知本發明的含氮化硼的離型組合物確實適合應用於熱管燒結技術。
利用本發明的含氮化硼的離型劑，可使高溫燒結後的金屬棒容易抽出，並且每次的噴塗可重複使用8次再進行塗噴即可，此外金屬棒的連續使用次數可以使用120～160次，相較於公知技術僅能重複50次來說，本發明開發的離型劑可有效延長金屬棒的使用壽命。
綜合上述，本發明的離型組合物能使金屬棒較輕易地由完成燒結程序的銅管中抽出，並延長金屬棒的使用壽命，以降低成本，同時達到提高銅管燒結的產率與良率。
其它實施態樣在本說明書中所公開的所有特徵都可能與其它方法結合，本說明書中所公開的每一個特徵都可能選擇性的以相同、相等或相似目的特徵所取代，因此，除了特別顯著的特徵外，所有的本說明書所公開的特徵僅是相等或相似特徵中的一個例子。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。
權利要求
1.一種熱管燒結技術用的離型組合物，包含1～45％氮化硼；及1～45％結合劑。
2.如權利要求1所述的離型組合物，其特徵在於，其中氮化硼比例為1～20％。
3.如權利要求1所述的離型組合物，其特徵在於，其中結合劑比例為1～20％。
4.如權利要求1所述的離型組合物，其特徵在於，其中前述結合劑包含磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物。
5.如權利要求1所述的離型組合物，其特徵在於，其可進一步包含一液態載體。
6.如權利要求5所述的離型組合物，其特徵在於，其中液態載體為水。
7.如權利要求1所述的離型組合物，其特徵在於，其可進一步包含0.1～5％分散劑。
8.如權利要求7所述的離型組合物，其特徵在於，其中分散劑包含烷基硫酸鹽，四級銨鹽，聚氧乙烯烷基醚，N，N-二烷基胺基烯羧酸鹽或其混合物。
9.一種熱管燒結的方法，其步驟包含提供一離型組合物；將前述離型組合物與一金屬棒表面接觸形成薄膜；將前述表面具有離型組合物的金屬棒置於中空銅管中；取一銅粉材料填入前述金屬棒與中空銅管之間隙中；將前述具有金屬棒及填充有銅粉的中空銅管進行高溫燒結；及移除金屬棒，即可製得內壁具毛細結構的中空銅管；前述方法的特徵在於前述離型組合物包含1～45％氮化硼及1～45％結合劑。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中薄膜的形成方法是將離型組合物噴塗或刷塗於金屬棒表面後將該金屬棒加熱至200℃以上。
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中薄膜的形成方法是將金屬棒浸入離型組合物後再取出加熱至200℃以上。
12.如權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，其中金屬棒加熱至250℃以上。
13.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中薄膜的形成方法可進一步將金屬棒先行預熱。
14.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中氮化硼比例為1～20％。
15.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中結合劑比例為1～20％。
16.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中結合劑包含磷酸鹽類、矽酸鹽類、黏土、水玻璃或其混合物。
17.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中離型組合物進一步包含一液態載體。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，其中液態載體為水。
19.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中離型組合物可進一步包含一0.1～5％的分散劑。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，其中分散劑包含烷基硫酸鹽，四級銨鹽，聚氧乙烯烷基醚，N，N-二烷基胺基烯羧酸鹽或其混合物。
21.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其可進一步包含一移除金屬棒前可進一步包含一回溫程序。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，其中回溫程序的溫度是回溫至室溫。
全文摘要
本發明涉及一種熱管燒結技術用的離型組合物及其使用方法，本發明的離型組合物包含1～45％的氮化硼、1～45％結合劑，其可進一步包含一液態載體，將該離型組合物形成於熱管燒結用的金屬棒表面可改變金屬棒與銅粉接觸界面性質，減少燒結程序後銅粉與金屬棒燒結的發生，使金屬棒自銅管中抽出的困難度降低，金屬棒將因此較不易發生形變而提高使用次數，進而降低成本，同時銅管也不會因為金屬棒抽出的困難導致產率與良率下降。
文檔編號B22C3/00GK1958191SQ20051011717
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優先權日2005年11月1日
發明者洪崇喜 申請人:國研氮化股份有限公司