[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)銅/金剛石復(fù)合散熱材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410781364.8
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104475731A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新昌;黃曉偉;黃凌峰;陳海波
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市東維豐電子科技股份有限公司;深圳市甌訊電子有限公司
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F1/00
• 代理公司: 深圳市中聯(lián)專利代理有限公司 44274
• 代理人: 李俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及散熱材料領(lǐng)域，特別涉及一種增強(qiáng)銅/金剛石復(fù)合散熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著電子器件功率密度的增大，發(fā)熱量逐漸增大，對散熱材料提出了更高的要求。散熱材料主要有金屬基散熱材料、陶瓷基絕緣導(dǎo)熱材料、聚合物基高導(dǎo)熱材料等，其中金屬基散熱材料如銅、鋁等是最為常見的電子器件散熱材料，然而這些目前常用的金屬散熱材料已逐漸難以滿足電子器件的高散熱要求，因此開發(fā)具有高導(dǎo)熱性能的新型散熱材料已是必然趨勢。

金剛石是自然界中導(dǎo)熱性能最高的材料，常溫下熱導(dǎo)率可高達(dá)2000W/(m·K)，然而由于金剛石價格偏高且不易于加工，無法單獨用于散熱領(lǐng)域中。而金屬銅具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱率為400W/(m·K)，因此以銅為基體材料、金剛石微晶為增強(qiáng)相的銅－金剛石復(fù)合材料是一種最具發(fā)展?jié)摿Φ纳岵牧?。為了充分發(fā)揮復(fù)合材料中金剛石微晶的優(yōu)異導(dǎo)熱性能，可以在復(fù)合材料中添加微量碳納米管，使復(fù)合材料中碳納米管呈網(wǎng)絡(luò)狀分散在銅金剛石基體材料中，從而將微晶金剛石相互連通起來，形成聲子(熱量)快速傳遞的金剛石相三維通道，從而大幅度提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。

已公開的中國專利(公開號：CN103334039A)公開了一種銅基金剛石復(fù)合材料的制備及其制備方法，其中以金屬銅、表面預(yù)電鍍銅的金剛石微晶、微量碳納米管和硅粉為原料，經(jīng)真空熱壓成型工藝制備出了具有高導(dǎo)熱性能的碳納米管增強(qiáng)銅-金剛石新型復(fù)合散熱材料。但是，其碳納米管增強(qiáng)銅-金剛石復(fù)合材料的制備需要對金剛石微晶進(jìn)行電鍍銅預(yù)處理，工藝相對復(fù)雜，生產(chǎn)成本偏高且存在電鍍廢液污染等問題。

因此，開發(fā)一種導(dǎo)熱性能好、工藝簡單、成本低的散熱材料已成為業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明目的在于提供一種具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能且工藝簡單、易于控制、可重復(fù)性強(qiáng)、無污染、適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的碳納米管增強(qiáng)銅/金剛石新型復(fù)合散熱材料及其制備方法。

本發(fā)明直接采用金剛石微晶來制備碳納米管增強(qiáng)銅/金剛石新型復(fù)合散熱材料，而無需使用電鍍工藝對金剛石微晶進(jìn)行金屬銅包覆預(yù)處理。為了增強(qiáng)金剛石、碳納米管和銅之間的結(jié)合力，本發(fā)明通過添加微量鉻活性元素，使之在金剛石、碳納米管表面形成一個碳層，增大三者的界面結(jié)合力，從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。本發(fā)明具體技術(shù)是通過以下方案實現(xiàn)的：

一種增強(qiáng)銅/金剛石復(fù)合散熱材料，所述增強(qiáng)銅/金剛石復(fù)合散熱材料是由銅粉、金剛石微晶、碳納米管和鉻粉通過真空熱壓成型工藝制備，所述銅粉、金剛石微晶、碳納米管和鉻粉的質(zhì)量比為(69～85)：(10～25)：(0.1～3)：(1～5)。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述銅粉的平均粒徑為45～50微米。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述金剛石微晶的平均粒徑為70～170微米。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述鉻粉的平均粒徑為45～50微米。

本發(fā)明還提供一種增強(qiáng)銅/金剛石復(fù)合散熱材料的制備方法，包括如下步驟：

A)銅粉還原處理，將銅粉放在還原爐中用氫氣還原，控制還原溫度為300～450℃，還原時間為20～90分鐘，以減少銅粉的含氧量；

B)將步驟A)還原處理后的所述銅粉與金剛石微晶、碳納米管和鉻粉按質(zhì)量比為(69～85)：(10～25)：(0.1～3)：(1～5)的比例充分混合，制備出混合物粉末；

C)將所述混合物粉末裝入石墨模具中，再放入真空熱壓燒結(jié)爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，控制燒結(jié)溫度為650～1000℃，壓力為5～40MPa，燒結(jié)時間為0.5～3小時；

D)燒結(jié)完成后，讓燒結(jié)爐自然冷卻至室溫。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述銅粉的平均粒徑為45～50微米。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述金剛石微晶的平均粒徑為70～170微米。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述鉻粉的平均粒徑為45～50微米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需利用電鍍工藝對金剛石微晶進(jìn)行金屬銅包覆預(yù)處理，工藝大大簡化，并且無電鍍廢液等環(huán)境污染問題，適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。該散熱復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，適用于對散熱要求較高的電子器件中，尤其是在空間狹小及對散熱有較高要求的新一代便攜式電子產(chǎn)品、軍用裝備、航空航天等領(lǐng)域。

具體實施例