一種碳基複合散熱材料及其製備方法和用途的製作方法

2023-09-18 19:39:10 2

專利名稱：一種碳基複合散熱材料及其製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及散熱材料技術領域，具體說是一種碳基複合散熱材料及其製備方法和 用途。
背景技術：
目前我國高端電子工業器件(例如高功率密度電子器件)向尺寸小型化、結構緊 湊化、功能多元化、高功率密度化方向發展，由此引發的散熱問題已經嚴重影響到高功率電 子器件的工作穩定性和可靠性，因此，對其運行過程中產生的熱量強化導出與放散提出了 更高的要求。這些電子器件上所用的熱控制項一般採用鋁、銅、銀等金屬材料，但是，該類材料 不僅導熱率低，而且質量重、熱膨脹係數大等，極大地限制了其作為電子器件封裝散熱材料 的廣泛使用，所以，研究和開發質量輕、導熱率高的新型材料對於實現部件的小型化、裝置 輕量化和運行高效化具有重要意義。為此，人們開發了新的碳基散熱材料，克服金屬材料的質量重、熱膨脹係數大的問 題。使用時，通常將碳基散熱材料與金屬材料按照一定配比進行複合，得到的複合碳基散熱 材料用於替換現有的金屬散熱材料。但是現有技術的碳基散熱材料的熱導率還有待提高。因此，本領域迫切需要一種質量輕、導熱率高的新型的碳基散熱材料、以及該碳基 散熱材料與金屬複合得到的複合碳基散熱材料。

發明內容
本發明的目地在於克服現有技術的不足，提供一種質量輕、導熱率高的新型碳基 複合散熱材料及其製備方法和用途。為實現上述目的，設計一種碳基複合散熱材料，其特徵在於碳基材料與金屬粒子 構成碳基複合散熱材料，所述的配方重量百分比含碳量82%以上的碳基材料，18%以下 的金屬銅、鋁、金、銀或錫。所述的製備方法步驟如下a.按上述重量配重比調配粉末狀混合物，所述的粉末 狀混合物粒徑為2. 0mm以下；b.將所述的粉末狀混合物進行壓制，製得塊狀毛坯；c.將塊 狀毛坯進行焙燒，製得焙燒毛坯；d.所述的焙燒毛坯進行石墨化處理，得到石墨毛坯；e.將 金屬銅、鋁、金、銀或錫溶化後採用高壓方法壓入石墨毛坯，所述的高壓方法是指將石墨放 入模具中，然後將熔融狀態的金屬液體倒入模具之中，施以壓力作用下，使液態金屬在溫度 下以較高的速度充填石墨塊的內部空隙，並在壓力下凝固，從而獲得炭素複合材料。所述的碳基複合散熱材料傳熱方向可控，Z軸方向熱導率300w/m. k-450w/m. k，X/ Y 車由熱導率 50w/m. k-200w/m. k。所述的碳基複合散熱材料電阻率< 5 ii Q m。所述的碳基複合散熱材料熱膨脹係數為1. 29X10_6/°C。所述的碳基複合散熱材料體積密度為2. 0-5. 9g/cm3。所述的碳基複合散熱材料抗壓強度為56_115Mpa，抗折強度為40_80Mpa。
所述的碳基複合散熱材料應用於電子元器件散熱領域、LCD液晶電視散熱背板、 LED發光散熱基板、電源整流三極體散熱板、電腦CPU散熱器。本發明與現有技術相比，製備工藝簡單，具有良好的經濟性，具有高導熱率和良好 加工性，可應用於LED散熱基板以及半導體散熱部件以及各種整流散熱領域，由天然石墨 制坯後和金屬離子複合構成，和金屬的結合提高複合材料的體積密度和強度，適於製作半 導體器件LED的散熱片和半導體器件散熱器，可以重複使用，由碳組成，不會對環境產生任 何汙染。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。碳基材料與金屬粒子構成碳基複合散熱材料，所述的配方重量百分比含碳量 82%以上的碳基材料，18%以下的金屬銅、鋁、金、銀或錫。製備方法步驟如下a.按上述重量配重比調配粉末狀混合物，所述的粉末狀混合 物粒徑為2. 0mm以下；b.將所述的粉末狀混合物進行壓制，製得塊狀毛坯；c.將塊狀毛坯 進行焙燒，製得焙燒毛坯；d.所述的焙燒毛坯進行石墨化處理，得到石墨毛坯；e.將金屬 銅、鋁、金、銀或錫溶化後採用高壓方法壓入石墨毛坯。碳基複合散熱材料傳熱方向可控，Z軸方向熱導率300w/m. k-450w/m. k，X/Y車由 熱導率 50w/m. k-200w/m. k。碳基複合散熱材料電阻率< 5 ii Q m。碳基複合散熱材料熱膨脹係數為1. 29X10_6/°C。碳基複合散熱材料體積密度為2. 0-5. 9g/cm3。碳基複合散熱材料抗壓強度為56_115Mpa，抗折強度為40_80Mpa。碳基複合散熱材料環境汙染性，經SGS鑑定，符合電子產品行業標準，不含任何 鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚六種有害物質。本發明的複合碳基散熱材料可以運用於電子元器件散熱領域。例如，用於以下領域(1) IXD液晶電視散熱背板LCD液晶電視散熱背板應用要求量輕、熱擴散性好、形狀穩定，易加工。本發明以 其優越的性能完全滿足要求。(2) LED發光散熱基板LED發光散熱基板應用要求熱擴散性好、易加工、成本低、形狀穩定。本發明同樣 滿足其應用要求。(3)電源整流三極體散熱板熱擴散性好、易加工、成本低、形狀穩定。本發明同樣 滿足其應用要求。(4)電腦CPU散熱器熱擴散性好、易加工、成本低、形狀穩定。本發明同樣滿足其 應用要求。
權利要求
一種碳基複合散熱材料，其特徵在於碳基材料與金屬粒子構成碳基複合散熱材料，所述的配方重量百分比含碳量82％以上的碳基材料，18％以下的金屬銅、鋁、金、銀或錫。
2.一種碳基複合散熱材料的製備方法，其特徵在於所述的製備方法步驟如下a.按上 述重量配重比調配粉末狀混合物，所述的粉末狀混合物粒徑為2. 0mm以下；b.將所述的粉 末狀混合物進行壓制，製得塊狀毛坯；c.將塊狀毛坯進行焙燒，製得焙燒毛坯；d.所述的焙 燒毛坯進行石墨化處理，得到石墨毛坯；e.將金屬銅、鋁、金、銀或錫溶化後採用高壓方法 壓入石墨毛坯，所述的高壓方法是指將石墨放入模具中，然後將熔融狀態的金屬液體倒入 模具之中，施以壓力作用下，使液態金屬在溫度下以較高的速度充填石墨塊的內部空隙，並 在壓力下凝固，從而獲得炭素複合材料。
3.如權利要求1或2所述的一種碳基複合散熱材料，其特徵在於所述的碳基複合散熱 材料傳熱方向可控，Z軸方向熱導率300w/m. k-450w/m. k，X/Y軸熱導率50w/m. k-200w/m. k。
4.如權利要求1或2所述的一種碳基複合散熱材料，其特徵在於所述的碳基複合散熱 材料電阻率彡5 ii Q m。
5.如權利要求1或2所述的一種碳基複合散熱材料，其特徵在於所述的碳基複合散熱 材料熱膨脹係數為1. 29X10_7°C。
6.如權利要求1或2所述的一種碳基複合散熱材料，其特徵在於所述的碳基複合散熱 材料體積密度為2. 0-5. 9g/cm3。
7.如權利要求1或2所述的一種碳基複合散熱材料，其特徵在於所述的碳基複合散熱 材料抗壓強度為56-115Mpa，抗折強度為40-80Mpa。
8.一種碳基複合散熱材料的用途，其特徵在於所述的碳基複合散熱材料應用於電子 元器件散熱領域、LCD液晶電視散熱背板、LED發光散熱基板、電源整流三極體散熱板、電腦 CPU散熱器。
全文摘要
本發明涉及散熱材料技術領域，具體說是一種碳基複合散熱材料及其製備方法和用途，其特徵在於碳基材料與金屬粒子構成碳基複合散熱材料，所述的配方重量百分比含碳量82％以上的碳基材料，18％以下的金屬銅、鋁、金、銀或錫。本發明與現有技術相比，製備工藝簡單，具有良好的經濟性，具有高導熱率和良好加工性，可應用於LED散熱基板以及半導體散熱部件以及各種整流散熱領域，由天然石墨制坯後和金屬離子複合構成，和金屬的結合提高複合材料的體積密度和強度，適於製作半導體器件LED的散熱片和半導體器件散熱器，可以重複使用，由碳組成，不會對環境產生任何汙染。
文檔編號H01L23/373GK101857797SQ20101018722
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者張超, 許長新 申請人:許長新;張超