石墨紙及其製造方法

石墨紙及其製造方（fāng）法

石墨紙及其（qí）製造方法
【技術（shù）領域（yù）】
[0001]本發明涉及一種導熱材料及其製造方法，尤其是涉及一種石墨紙及其（qí）製造方法。
【背景技術】
[0002]在科技的發展與消費市場的需求趨勢下，電子產品不（bú）斷地往（wǎng）高性能化、高速度（dù）化及輕（qīng）薄短小的方向發展。這使得電子（zǐ）元件的密度相對（duì）增加，但由於電子元件於運作時會產生大（dà）量的熱能，因此如何使電子產（chǎn）品在（zài）有（yǒu）限（xiàn）的元件（jiàn）體積（jī）下能夠具（jù）備良好的散熱效率，以確保電（diàn）子產品的正常運作，進而延長產品的使用壽命，『散熱』便成為現今電子產品首要克服的關鍵問題。
[0003]目前通常是使用銅（tóng）、鋁等熱傳導率高的（de）金屬散熱器，將電子元件運作時所產生的熱能由表（biǎo）麵（miàn）導出，但和銅、鋁相比，石墨具有更低熱阻（zǔ）、重量輕，且熱（rè）傳導係數更高等獨特的性能優勢，因此石墨已被視為具（jù）有解決現今電（diàn）子產品散熱問題的優良（liáng）導熱材料（liào）。
[0004]在石墨片散熱（rè）材料中，天然石墨是製作成本較低，且（qiě）也較為（wéi）廣泛使用的一類。目（mù）前天然石墨片散熱材料的製作方（fāng）式是由鱗（lín）片狀石墨（mò）經（jīng）加熱體積膨脹數百倍後成為（wéi）所謂（wèi）的低密度的蠕蟲狀石墨，接續（xù）隨即壓製而成板狀的石墨片。但這樣的製作方式下，因為蠕蟲狀石（shí）墨所具（jù）有的彎曲與扭轉特性，導致天（tiān）然石墨片散熱材料的表麵甚（shèn）至是內部存在有較大的孔洞，因此整體強度較低。再者，為（wéi）維持天然石墨片的基（jī）本強度，以承受外力衝擊，天然石墨片的（de）厚度往往需維持在一特定的（de）較厚的狀態，因（yīn）此（cǐ）逐（zhú）漸無法符合電（diàn）子元件朝（cháo）輕薄化趨勢發展下時，僅剩的窄小散熱材料配置空間需求。
[0005]有鑒於此，本（běn）發明針（zhēn）對上述現有技（jì）術的缺失，提出一種嶄新的石墨紙及其製造方法，以有效克服上述的（de）問題。

【發明內容】

[0006]本發明的主要目的（de）是提供一種石墨紙及其製造方法，其所製得的石墨紙兼具厚度較薄、表麵平坦且致密（mì）與硬度較高的優點。
[0007]本發明的另一目的是提供一種石墨紙及其（qí）製造方法，其所製得的石（shí）墨紙可裝設於電（diàn）子組件狹窄的剩餘空間內，達到良好的散熱較果。
[0008]為了（le）達到（dào）上述各目的與功效，本發明揭示（shì）了一種石墨紙（zhǐ）的製造方法，其步驟包含有先將鱗片狀天然石墨進行（háng）膨脹反應，以得到蠕蟲狀石墨。隨後（hòu），將蠕蟲狀（zhuàng）石墨進行脫硫反應。接續，將脫硫後的蠕蟲（chóng）狀石墨粉碎，形成碎片態蠕蟲狀石墨。最後（hòu），將碎片態蠕蟲狀石墨壓製成石墨紙。
[0009]本發明更揭示了一種利（lì）用上述的製造方法所製得的石墨紙，其中該石墨紙的厚度（dù）為10?170微米（mǐ），熱傳導係數為（wéi）300?500W/m-K。
[0010]本發明（míng）還教示了一種石墨紙，其由（yóu）碎片態蠕蟲狀石墨經壓製而成，該石墨紙表麵（miàn）起伏值範圍（wéi）最（zuì）佳為0.6?0.8微米，該石墨紙的（de）密度範圍（wéi）最佳為1.8?2.lg/cm3,次佳（jiā）1.5?1.7g/cm3,最低不低於1.2g/cm3,孔洞的平均直徑為0.5微米（mǐ），該石墨紙的截麵呈現出（chū）分層狀石墨片。
【附（fù）圖說（shuō）明】
[0011]圖1為本發明的一優選實施例的（de）流程（chéng）圖；
[0012]圖2a為既有的天然石墨片散熱材（cái）料SEM剖麵圖(照片)；
[0013]圖（tú）2b為既有的天然石墨片散熱材料SEM表麵圖(照片);
[0014]圖2c為本發明的石（shí）墨紙SEM剖麵圖(照片)；
[0015]圖2d為本（běn）發明的石墨紙SEM表麵（miàn）圖(照片)。
【具體實施方式】
[0016]為使貴審查委員對本發明的特征及所達成的（de）功（gōng）效有更進一步的了解與認識，謹佐以優選的實施例（lì）及配合詳細的說明，說（shuō）明如後:
[0017]本發明（míng）提供一種石墨紙及其製造方法，以解決現今天然石墨片強度（dù）低、厚度較厚與表麵起伏（fú）度高，以及無法符（fú）合目前電子（zǐ）元件需（xū）求趨勢的問題。詳細方（fāng）法步驟（zhòu）如下:
[0018]請參閱圖1，其為（wéi）本發明（míng）的一優選實施例的（de）流程圖。如圖（tú）所示，本發明的石墨紙的製造方法包含如下步驟:
[0019]步驟S10:將鱗片狀天然石墨進行（háng）300?500°C高溫膨脹反應，以得到蠕（rú）蟲（chóng）狀石墨，此時婦蟲狀石墨的平均長度為3?8_。
[0020]步驟S12:將該蠕蟲狀石墨進行脫硫反應，此脫硫反應的操作溫度（dù）高於步驟SlO的膨脹反應，溫度（dù）範（fàn）圍為800?1000°C。
[0021]步驟SM:將該脫硫後的蠕蟲狀石墨於乙（yǐ）醇溶液中進行粉碎（suì），形成碎片態蠕蟲狀石（shí）墨，此時婦蟲狀石墨的平均長度為0.3?1mm。
[0022]步驟S16:將該碎片態婦蟲狀石墨過水（shuǐ）分層，以去除高比重雜質（zhì），此處所指的雜質可以是釩、鈦、鐵（tiě）、鋁、鈣、硼等金屬，或過渡金（jīn）屬及其（qí）氧化物與（yǔ）氧化石墨烯等。過水分（fèn）層的實施方式（shì）為將（jiāng）碎片態蠕蟲狀石墨散浮於水麵上，比（bǐ）重較高的雜質會沉澱在底部。
[0023]步驟（zhòu）S18:將去除高比重雜質的碎片態蠕蟲狀石墨以10?30目（mù）篩網過篩並進一步瀝幹，其是利用離心脫水機以轉速每分鍾60?150轉進行離心脫水約I?5分鍾。
[0024]步驟S20:置於烘箱加熱幹燥，幹（gàn）燥（zào）溫（wēn）度為100?200°C。並將該幹燥後的碎片狀蠕蟲狀石墨進（jìn）行粒徑尺寸篩選，以進一步除（chú）去在濕潤狀態下未除去的（de）過小粒徑的碎片狀蠕（rú）蟲狀石墨。
[0025]步驟S22:最後，選（xuǎn）擇所需的（de）粒徑尺寸的碎片狀（zhuàng）蠕蟲狀石墨來壓製成石墨紙，並且依所需的導熱需（xū）求來製作石墨紙的厚度。本發明（míng）的石墨紙的厚度範（fàn）圍為10?170微米，導熱值為300?500W/m-K。而壓製過程的壓力範圍為50?200Kg/cm2。
[0026]本發（fā）明（míng）所采用的方式是將大尺度蠕（rú）蟲狀石墨通過（guò）粉碎過程使其呈現碎片狀（zhuàng）化，也就是將原本大尺度蠕蟲狀石（shí）墨截切為小尺（chǐ）度，由此縮小每單一大尺度蠕蟲狀（zhuàng）石墨（mò）所具（jù）有的彎曲與扭轉的程度（dù），使壓製過程後的碎片狀蠕蟲狀石墨間能夠呈現緊密接合，能夠有更高的密度，進而使得石墨紙在較薄的厚度下即（jí）可具有所需的強度。再者，因為本發明所采用的蠕蟲狀石墨是呈現小尺（chǐ）度的碎片狀，所以石墨層（céng）間（jiān）層（céng）與層間的狀態也更為顯著，可視為宛如雲母的片狀結構。本發明所製得的石（shí）墨（mò）紙密度範圍最佳為1.8?2.lg/cm3，次佳1.5?1.7g/cm3，最低不低於 1.2g/cm3。
[0027]此外，因為縮小了蠕蟲狀石墨所具有的彎（wān）曲與扭轉的程度，因此本發明所製（zhì）得的石墨紙表麵較（jiào）為（wéi）平坦縝密。現有的天然石墨紙表麵粗度(表麵起（qǐ）伏)為0.8?1.2微米，本發明的石墨紙表麵粗度為0.6?0.8微米，且本發明（míng）的石墨紙表麵孔洞（dòng）的平均直徑為（wéi）0.5微米，截麵呈現出分層（céng）狀石墨（mò）片。
[0028]請一（yī）並（bìng）參閱圖（tú）2a至圖2d，其依序為既（jì）有的天然石墨片散熱材料SEM剖麵照片、既有（yǒu）的（de）天然石墨片散熱材料SEM表麵照片、本發明的石墨紙SEM剖麵照片以及本發明的石墨紙SEM表麵照片。
[0029]由該些SEM剖麵照片可發現天然石墨片散熱材料（liào）的部（bù）分石（shí）墨層是（shì）以近乎垂直石墨（mò）片的方向存（cún）在，此乃（nǎi）因為使用大尺（chǐ）度蠕蟲狀石墨在壓製成片狀時，因多個彎曲與扭（niǔ）轉相互糾結，因此無法呈現出層狀結構。反觀本發（fā）明的石（shí）墨紙是使用（yòng）小尺度（dù）的蠕蟲狀石（shí）墨因此可明顯（xiǎn）呈現出層狀結構。
[0030]由該些SEM表麵照片可發現天然石墨片散熱材料較本發明的石墨紙（zhǐ）晶粒比較（jiào）大，表麵甚至內部（bù）具（jù）有較大的孔洞（dòng），而本發明的石墨紙表麵呈現較（jiào）平坦縝密。
[0031]綜上所述，本發明的石（shí）墨紙及其製（zhì）造（zào）方法可製（zhì）備出厚度（dù）較薄、表麵起伏度小且縝密，而且硬度（dù）較（jiào）高的石墨紙，應用時（shí）可裝設於狹窄的電子組件剩餘空間（jiān）內，達到良好（hǎo）的散熱較果。
[0032]以（yǐ）上（shàng）所述僅為本發明的優選實（shí）施（shī）例，並非用來限定本發明實施的範（fàn）圍（wéi），舉凡依本發（fā）明權利要求所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的保護範圍內。
【主權項】
1.一種石（shí）墨紙的製造方法，其包含有下列步（bù）驟: 步驟S1:將鱗片狀天然石墨進行膨脹反應，以得到蠕蟲（chóng）狀石墨； 步驟S2:將（jiāng）該蠕蟲狀石（shí）墨進行脫硫反應； 步驟S3:將該脫硫後的蠕蟲狀石墨粉碎，形成碎片（piàn）態蠕蟲狀（zhuàng）石墨；以及 步驟S4:將該碎片態婦蟲狀石墨壓製成石（shí）墨（mò）紙。
2.如權利要求1所述的石（shí）墨紙的製造方法，其中該步驟S3與該步驟S4間，還（hái）包含有一清洗幹燥與粒徑篩選步（bù）驟。
3.如權利要求2所述的石墨紙的製造方法，其中該清洗幹燥與（yǔ）粒徑（jìng）篩選步驟（zhòu）包含有: 將該碎片態蠕蟲（chóng）狀石（shí）墨過水分層，以（yǐ）去除高比重（chóng）雜質； 將該去除高比重雜質的碎片態蠕蟲狀石墨過篩瀝幹脫水； 將該過篩（shāi）瀝幹脫水後的碎片狀蠕蟲狀石墨進行低溫幹燥；以及 將該幹燥後的碎片狀蠕（rú）蟲狀石墨進行粒徑篩選。
4.如權（quán）利要求1所述的石墨紙的製造方法，其中該步驟S3是於一乙醇溶液中進行。
5.如權利要求1所述的石墨紙的製造方法，其中該（gāi）步驟S2的溫（wēn）度高於步驟SI的溫（wēn）度。
6.一種以權利要求1所述的（de）石墨紙的製造方法（fǎ）所（suǒ）製得的石墨紙，其中該（gāi）石墨紙的厚度為10?170微米，熱傳導係數為300?500W/m-K。
7.一種石墨紙（zhǐ），其由平均長度為0.3?Imm的碎片態蠕蟲（chóng）狀石（shí）墨經壓製而成，該石墨紙（zhǐ）表麵粗糙度為0.8微米以下，該石墨（mò）紙的截麵呈現出分層狀（zhuàng）石墨（mò）片（piàn）。
8.如權利要（yào）求（qiú）7所述的石墨紙，其中該石墨紙的密度範圍1.2g/cm 3以上，孔洞的平均直徑為0.5微（wēi）米。
9.如權利要求8所述的石墨紙，其中（zhōng）該石墨紙的密度（dù）範圍是介於1.2g/cm3至2.lg/cm3之間。
10.如權利要求7所述（shù）的石墨紙，其中該石墨紙的（de）厚度為10?170微米，熱（rè）傳導係數（shù）為.300 ?500W/m-Ko
【專利摘要】本發明公開一種石墨紙及（jí）其製造方法。本發明的石墨紙製造方法的步驟包含有先將鱗片狀天然石墨進（jìn）行膨脹反應，以得到蠕蟲狀石墨，隨後，將蠕蟲狀石墨進行脫硫反應，接（jiē）續，將脫硫後的蠕蟲狀石墨粉碎，形成碎（suì）片（piàn）態蠕蟲狀石墨，最後（hòu），將碎片態蠕蟲狀石墨進行（háng）壓製，以製得厚度（dù）較薄且表麵平坦縝密（mì）的石墨紙。