人工石墨/銅的複合材料散熱片的製作方法

2024-04-01 17:52:05

本實用新型涉及電子產品中發熱組件的散熱及電磁屏蔽領域，特別是涉及一種人工石墨/銅的複合材料散熱片。

背景技術：

現有技術中，隨著研發的手機、平板計算機、或筆記本計算機及電視的需求量及顯示屏使用量增加，顯示屏高亮度的需求使發光二極體使用量增加, 為提高各種電子產品的運行速度，目前各種電子產品中CPU因高速運行會散發出大量的熱，也加大了設備的發熱量，同時電池電量消耗增加，電池容量也跟著提高，使得顯示器設備因耗能加大而發熱更多，如不能有效控制發熱,高溫不僅使CPU運轉出問題或喪失功能，也會使發熱設備使用壽命縮短。同時現今顯示器設備功能增多,使用零件也多樣化,數量多而體積更小，顯示設備的可用空間越感不足，各組件的距離更近，容易發生幹擾。當天然石墨因厚度及導熱率不高的問題，及人工石墨因柔軟度不高的可折斷性，使其喪失本來固有的X、Y軸導熱性。

目前市場上散熱材料的人工石墨厚度以25微米為主導，40微米有量產但導熱係數不佳，70微米的可量產性不高，更多的熱量需要解決，我們就要把熱量從發熱組件「A」點傳至其它點散發，使發熱組件「A」的本體溫度大幅度降低。因此需要更高導熱係數和更大界面的導熱載體。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種人工石墨/銅的複合材料散熱片，即是很好的導熱載體，導熱效果好，也具有很強的電磁屏蔽功能。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是：提供一種人工石墨/銅的複合材料散熱片，包括：散熱片以一層人工石墨層+銅箔層+人工石墨層複合滾壓而成為一單元散熱層，所述散熱片可為單獨一單元散熱層，或是可為多個單元散熱層疊加而成，每層的散熱片包括銅箔層和分布在銅箔層上下面的人工石墨層，所述人工石墨層通過導電膠均勻的貼附分布在銅箔層的上下面，所述多個單元散熱層之間通過導電膠疊加而成。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述人工石墨為高純度石墨，其純度在99.6%～99.9%，所述人工石墨層由聚醯亞氨薄片經2500至2800度燒結而成，所述人工石墨層厚度在滾壓疊加後為5微米～80微米。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述人工石墨片與銅的複合材料總厚度在20微米～2100微米；所述銅箔層厚度為8微米～150微米；所述導電膠厚度為5微米～100uM微米。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述銅箔層的外形為卷狀銅箔，所述銅箔層與人工石墨層通過多次連續滾壓而成。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述一銅箔層+導電膠或一人工石墨層+導電膠為一複合層，最多可疊加的複合層數為十層，最終疊加後的散熱片其上下面最外層為人工石墨層。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案還提供一種人工石墨/銅的複合材料散熱片的製備方法，包括如下步驟：

第一步，銅箔層的雙表面處理，銅箔層貼合導電膠之前進行預處理，用鹼性除油劑除油並且酸洗處理；

第二步，將5微米至80微米的聚醯亞氨薄片與天然石墨堆疊，經石墨化爐以2600至2800度燒制而成的人工石墨單片；

第三步，將燒制好的人工石墨單片以輕壓滾筒方式滾壓導電膠，再以多段滾壓機滾壓成人工石墨+導電膠+銅+導電膠+人工石墨的複合卷材；

第四步，多層複合機將已複合單層的人工石墨層+導電膠+銅箔層+導電膠+人工石墨層的複合為一層，可多層繼續疊加，多層疊加後的厚度及層數增加，導熱能力及電磁屏蔽能力也增加。

進一步說，所述鹼性除油劑為NaOH；所述酸洗處理採用0.5%以下的稀硫酸；所述步驟一中對銅箔層清洗順序為：酸洗，水洗，再酸洗，再水洗，最好烘乾；所述步驟四中多層疊加方式為人工石墨層+導電膠+銅層+導電膠+人工石墨層+導電膠+銅箔層+導電膠+人工石墨層+導電膠+銅層+導電膠+人工石墨層的方式疊加，一銅箔層+導電膠或一人工石墨層+導電膠為一層，最多可疊加複合層數為十層，最終疊加後的散熱片其上下面最外層為人工石墨層。

本實用新型的有益效果是：本實用新型除了其散熱效果佳,更有極佳的電磁屏蔽功能,對元器件間的互擾問題能利用本實用新型的散熱可得到好的控制，本實用新型除可控制發熱組件的溫度,並可使易受幹擾的元器件受到電磁屏蔽保護,讓3C電子產品能有更穩定的運行特性及更長的壽命，其導熱係數高達1000～1500 W/M · K，熱擴散係數高達 230m㎡/S ～900 m㎡/S，因銅箔的加入，對於電磁屏敝比單一石墨材更優,防高屏幹擾能力為 60～80分貝 (10MHz～1GHz)，也因銅箔的加入,使人工石墨層易彎折斷裂及抗拉力不佳得到改善，且銅箔基材加入結構,也改善了單一人工石墨層無可塑性的缺點。

附圖說明

圖1是本實用新型人工石墨/銅的複合材料散熱片單一散熱層的結構示意圖；

圖2是本實用新型人工石墨/銅的複合材料散熱片多層散熱層的結構示意圖；

圖3是本實用新型人工石墨/銅的複合材料散熱片的製備方法中步驟一的流程圖；

圖4是本實用新型人工石墨/銅的複合材料散熱片的製備方法中步驟三的加工工藝示意圖；

圖5是本實用新型人工石墨/銅的複合材料散熱片的導熱趨向圖；

附圖中各部件的標記如下：1、人工石墨層；2、銅箔層；3、導電膠。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護範圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1和圖2，本實用新型實施例包括：一種人工石墨/銅的複合材料散熱片，包括：散熱片以一層人工石墨層1+銅箔層2+人工石墨層1複合滾壓而成為一單元散熱層，所述散熱片可為單獨一單元散熱層，或是可為多個單元散熱層疊加而成，每層的散熱片包括銅箔層2和分布在銅箔層2上下面的人工石墨層1，所述人工石墨層1通過導電膠3均勻的貼附分布在銅箔層2的上下面，所述多個單元散熱層之間通過導電膠3疊加而成。

進一步說，所述人工石墨層1為高純度石墨，其純度在99.6%～99.9%；所述人工石墨層1與銅箔層2的複合材料總厚度在20微米～2100微米；所述銅箔層2的外形為卷狀銅箔，所述銅箔層2與人工石墨層1通過多次連續滾壓而成；所述一銅箔層2+導電膠3或一人工石墨層1+導電膠3為一複合層，最多可疊加的複合層數為十層，最終疊加後的散熱片其上下面最外層為人工石墨層1。

本實用新型因銅箔基材的加入,其散熱片X-Y方向(水平方向)的拉伸斷裂值為100Kg f/m㎡~200Kg f/m㎡，是目前同等厚度人工石墨片的10倍。如圖5所示，X軸和Y軸方向為人工石墨層導熱佳，Z軸方向為銅箔層導熱佳。不論複合散熱片厚度為多少，其可彎折角度為180度，可彎折次數為100次，而不會使人工石墨+銅複合片斷裂使散熱效能降低，這是單一人工石墨散熱片無法承受大於90度彎曲及無法承受多次彎曲所無法比擬的。

另外因複合散熱片中銅箔的加入，可在裝備組裝中以金屬螺栓固定且與地線端相連，並因銅的導電特性構成接地迴路，且散熱片覆蓋在裝備的晶片上，直接蓋住最易被幹擾的晶片，構成最佳的電磁屏敝效果。

請參閱圖3和圖4，

一種人工石墨/銅的複合材料散熱片的製備方法，包括如下步驟：

第一步，銅箔層2的雙表面處理，銅箔層2貼合導電膠3之前進行預處理，用鹼性除油劑除油並且酸洗處理；

第二步，將5微米至80微米的聚醯亞氨薄片與天然石墨堆疊，經石墨化爐以2600至2800度燒制而成的人工石墨單片；

第三步，將燒制好的人工石墨單片以輕壓滾筒方式滾壓導電膠3，再以多段滾壓機滾壓成人工石墨層1+導電膠3+銅箔層2+導電膠3+人工石墨層1的複合卷材；

第四步，多層複合機將已複合單層的人工石墨層1+導電膠3+銅箔層2+導電膠3+人工石墨層1的複合為一層，可多層繼續疊加，多層疊加後的厚度及層數增加，導熱能力及電磁屏蔽能力也增加。

進一步說，所述鹼性除油劑為NaOH；所述酸洗處理採用0.5%以下的稀硫酸；所述步驟一中對銅箔層清洗順序為：酸洗，水洗，再酸洗，再水洗，最好烘乾；所述步驟四中多層疊加方式為人工石墨層1+導電膠3+銅箔層2+導電膠3+人工石墨層1+導電膠3+銅箔層2+導電膠3+人工石墨層1+導電膠3+銅箔層2+導電膠3+人工石墨層1的方式疊加，一銅箔層2+導電膠3或一人工石墨層1+導電膠3為一層，最多可疊加複合層數為十層，最終疊加後的散熱片其上下面最外層為人工石墨層1。

本實用新型複合散熱片，不論複合散熱片厚度為多少,其可彎折角度為180度, 可彎折次數為100次, 而不會使人工石墨+銅複合片斷裂使散熱效能降低，這是單一人工石墨散熱片無法承受大於90度彎曲及無法承受多次彎曲所無法比擬的。另外不論複合散熱片厚度為多少,其防高屏幹擾能力為 60~80db(分貝)(10MHz~1GHz)。

因複合片散熱片中銅箔的加入，其銅箔基材的優良導電特性及複合散熱片的優良導熱及散熱特性，可以在裝備組裝中因空間局限無法同時構築接地線，散熱片及電磁屏蔽片時，以單一人工石墨+銅散熱片替代,進而使裝備小型化並節約成本及便於組裝。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。