[發明專利]一種石墨銅箔復合散熱片

在審

• 申請號: 201710096227.4
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106847767A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 朱全紅
• 申請（專利權）人: 東莞市鴻億導熱材料有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/367;H01L21/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 潘俊達

技術領域

本發明屬于散熱片技術領域，尤其涉及一種石墨銅箔復合散熱片。

背景技術

隨著大規模集成電路和封裝技術的發展，電子元器件和電子設備向薄、輕、小方向發展，電子產品的集成度越來越高，單位面積內的電子元件的數量呈幾何級數量增長，散熱成為一個很突出的問題，如果熱量來不及散除將導致元器件工作溫度升高，嚴重時還會使電子元器件失效，直接影響到使用它們的各種高精密度設備的壽命和可靠性。因此，熱量的如何散發問題已經成為電子產品小型化、集成化的瓶頸。

目前市場部分產品通過金屬類材料進行導熱散熱，尤其是銅和鋁，雖然銅的導熱系數為398W/mK，但是重量大，易氧化等限制了其應用，而鋁的導熱系數為237W/mK，很難滿足現有產品對導熱散熱的需求。

而在可用于散熱的材料中，碳材料具有優異的導熱性能而成為研究重點。如碳納米管具有非常大的長徑比，沿著長度方向的熱交換性能很高，導熱率是金屬銀的10倍以上，可以在添加份數較少的情況下獲得較高的導熱性能；石墨烯材料，是目前世界上最薄的材料，僅有一個碳原子厚；且石墨烯高度穩定，而作為熱導體，石墨烯的熱導率約為4000W/mK，是銅的5倍。隨著研究的不斷深入，碳材料在導熱領域將成為較為理想的材料，用于計算機技術、通訊、電子等領域，是近年來最具發展前景的一類散熱材料。

但是現有碳材料也有不足之處，如石墨烯材料的耐折性差，材料的強度弱，可以輕易撕裂或者因所粘附部位發生位移而產生破損以及表層物質脫落，同時因為材料本身的結構特性，碳納米管以及石墨烯縱向Z的導熱系數較低，一般5～30W/mK。

因此，為了有效地保持碳材料原有的高散熱性，同時又能使其具有優異的力學性能以及高的縱向導熱性能，現有技術中，通常的做法是，將碳材料通過雙面膠與銅箔復合形成銅箔-雙面膠-石墨的復合散熱片；如中國專利CN 205685874 U公開了一種納米銅碳石墨片，該石墨片由覆蓋膜、亞克力膠水層、納米碳涂層、銅箔、納米碳涂層、亞克力膠水層以及離型膜組成。此外，還有中國專利CN 103476227 A公開了一種銅碳復合散熱片及其制備方法，具體通過粘接劑在銅箔的兩面涂覆碳導熱層。

上述銅碳復合散熱片雖然具有一定的拉伸強度和良好的導熱散熱性能，然而卻存在以下缺陷：第一、該銅碳復合散熱片均通過膠粘層將銅箔和石墨粘合在一起，而由于膠粘劑的導熱性能較差，會阻礙熱量的散發，這樣大大降低了復合散熱片的散熱效果；第二、銅箔-雙面膠-石墨結構的復合散熱片目前一般僅適用于小功率產品的散熱，如手機、微型元器件等；無法應用在大功率產品(如電動汽車)的散熱；第三、使用膠粘劑進行粘合時，其層與層之間的粘結力過低，很容易導致層間脫膠，從而影響復合散熱片的散熱性能和使用壽命。

有鑒于此，確有必要對現有的復合散熱片作進一步的改進，使其具有優異的導熱散熱性能的同時，還能有效的拓寬復合散熱片的適用范圍和使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種石墨銅箔復合散熱片，以解決現有復合散熱片散熱效率低，適用范圍窄，易發生層間脫膠，使用壽命短的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種石墨銅箔復合散熱片，包括網狀銅箔，以及通過壓延成型技術復合在網狀銅箔的至少一面上的石墨膜，所述網狀銅箔的孔隙率為40～80％，所述網狀銅箔的孔徑大小為0.002～2mm。其中，本發明中網狀銅箔的孔隙率和孔徑大小至關重要，若孔隙率過高會影響銅箔的機械強度；孔隙率過低則影響銅箔與石墨膜之間的結合強度；此外，若網孔過大會使石墨膜無法與銅箔緊密結合；網孔過小會導致石墨膜與銅箔的結合力不足。

作為本發明石墨銅箔復合散熱片的一種改進，所述網狀銅箔的孔隙率為50～70％。

作為本發明石墨銅箔復合散熱片的一種改進，所述網狀銅箔的孔徑大小為0.01～1mm。

作為本發明石墨銅箔復合散熱片的一種改進，所述散熱片的水平方向導熱系數為1500～2500W/m·K，垂直方向導熱系數為500～1000W/m·K。通過網狀銅箔和石墨膜的壓延復合后，使得散熱片水平方向和垂直方向的導熱散熱性能均得到有效的提高。

作為本發明石墨銅箔復合散熱片的一種改進，所述網狀銅箔的厚度為0.01～2mm。若銅箔的厚度過薄，會大大降低復合散熱片的抗拉伸強度；若銅箔的厚度過厚，則會大大降低復合散熱片的柔韌性，并增大材料成本。