[發明專利]一種高導熱復合石墨散熱片及其制備方法

在審

• 申請號: 201911023936.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110744875A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 陳曲;唐文軍;楊朝暉;吳曉寧;朱光福
• 申請（專利權）人: 北京中石偉業科技無錫有限公司;北京中石偉業科技股份有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B33/00;B32B37/06;B32B37/10;B32B7/08;B32B38/18;C23C14/18;C23C14/35;H05K7/20
• 代理公司: 32104 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹祖良

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種高導熱復合石墨散熱片及其制備方法。本發明的高導熱復合石墨散熱片以復合石墨層為散熱單元，所述散熱片由多個復合石墨層縱向疊加而成，每層復合石墨層包括金屬過渡層+單層石墨膜，其中金屬過渡層沉積在單層石墨膜表面，所述散熱片由多個復合石墨層通過焊接壓合而成。本發明的制備方法可制備厚度為0.08?1.0mm的復合石墨散熱片，產品可用范圍廣泛；制備的復合石墨散熱片內部無膠粘劑，采用金屬與石墨直接粘結的方式，制備的復合石墨散熱片既能保持復合石墨片水平方向的導熱優勢，又能增加復合石墨片的縱向的導熱性能，制備工藝簡單，成本低廉。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種高導熱復合石墨散熱片及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子產業的發展，要解決電子設備的發熱問題也日趨重要。目前，人工石墨具有卓越的導熱性能，其中人工石墨膜是由聚酰亞胺薄膜(Polyimide縮寫為PI)經過碳化、石墨化處理制成，或者使用天然石墨制成柔性人工石墨膜。但人工石墨膜縱向導熱系數較低，僅為5-10W/m·K。為了既保持石墨材料的面向導熱特性，又要提高縱向導熱性能，在現有的技術中，如專利CN105584122A公開的方法，將碳材料薄膜與銅箔通過雙面膠粘合在一起；專利CN103476227A，公開了一種銅碳復合散熱片制備方法，再銅箔的兩面涂覆碳材料涂料。

上述技術在一定程度上可以提高石墨膜的縱向的導熱性能，但粘結劑的使用會嚴重降低了碳材料層的導熱系數，造成石墨膜散出的熱無法及時傳遞到銅上，嚴重削弱了石墨膜的散熱效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種高導熱復合石墨散熱片及其制備方法。本發明的制備方法可制備厚度為0.08-1.0mm的復合石墨散熱片，產品可用范圍廣泛；制備的復合石墨散熱片內部無膠粘劑，采用金屬與石墨直接粘結的方式，制備的復合石墨散熱片既能保持復合石墨片水平方向的導熱優勢，又能增加復合石墨片的縱向的導熱性能，制備工藝簡單，成本低廉。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種高導熱復合石墨散熱片及其制備方法，其特征在于，該石墨散熱片及其制備方法具有以下特征：

一種高導熱復合石墨散熱片，所述散熱片以復合石墨層為散熱單元，所述散熱片由多個復合石墨層縱向疊加而成，每層復合石墨層包括金屬過渡層+單層石墨膜，其中金屬過渡層沉積在單層石墨膜表面，所述散熱片由多個復合石墨層通過焊接壓合而成。

所述單層石墨膜是由聚酰亞胺薄膜經過高溫碳化、石墨化制備而成的，厚度為17-100μm。

所述金屬過渡層包括Ag、Cu、Ti中的一種或多種，厚度為0.05-5μm。

所述一金屬過渡層+單層石墨膜為一復合層，最終疊加后的散熱片上下面最外層為單層石墨膜。

所述金屬過渡層通過真空磁控濺射、高功率磁控濺射、離子注入、多弧離子鍍、真空蒸鍍、電沉積、物理氣相沉積或化學氣相沉積中的一種或多種工藝沉積在單層石墨膜表面。

所述焊接壓合通過高頻焊、電阻焊、釬焊、超聲焊、摩擦焊、高溫高壓焊中的一種焊接工藝將復合石墨層與復合石墨層焊接在一起。

所述高導熱復合石墨散熱片的制備方法，包括以下步驟：

(1)在厚度為17-100μm的單層石墨膜表面沉積金屬過渡層，得到復合石墨層；

(2)將步驟(1)中的復合石墨層裁剪成同樣大小的薄片，將薄片縱向疊加至一定的厚度，放入熱壓爐指定的工裝進行高溫高壓焊接壓合；

(3)焊接壓合后得到厚度為0.08-1mm的復合石墨散熱片。

步驟(2)中所述焊接壓合工藝如下：