CN101160033B - 传热复合材料、相关装置和方法 - Google Patents

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Abstract

传热复合材料、相关装置和方法。传热复合材料包括以大于传热复合材料体积的约50％的量存在的许多个热解石墨碎片，和将热解石墨碎片包容在固结体中的非碳基质。在一个具体实施方式中，传热复合材料包括无规分布在非碳材料中的许多个热解石墨碎片。在另外一个具体实施方式中，传热复合材料包括分布在包含非碳材料的片材层之间的不同的热解石墨碎片的层。

Description

传热复合材料、相关装置和方法
相关申请交叉引用
本申请要求于2006年10月8日提交的美国专利申请No.60/828,647的权益，其公开内容引入本申请作为参考。
技术领域
该本发明涉及传热复合材料、传热装置和制造方法。
背景技术
微电子技术的发展所产生的电子器件以前所未有的高速度处理信号和数据。电子和/或集成电路(″IC″)装置、例如微处理器、存储装置等更微型化，同时对散热的要求更高。必须从半导体高效地除去热以防止该体系变得不稳定或者受损。往往用散热器(heat spreader)和/或吸热设备从电子元件表面向一般为大气的较冷环境散热。
使用诸如散热片和/或吸热设备之类的传热装置通过传导从电子装置除去热量是工业中的一个持续研究领域。美国专利No.5,998,733公开了一种电子外壳封装(electronic housing package)，其包含用于从该体系散热的石墨-金属基质复合件，在铝基质中包含70-90体积％石墨。美国公开专利No.20050189647公开了一种复合散热片，其包含包埋在石墨层之间的金刚石颗粒(diamondgrit)，铝金属基质将石墨和金刚石颗粒包容为固结块。在此参考文献中金刚石颗粒的用途在于“能够使石墨这种各向异性材料应用于被设计来提供各向同性热传导的散热片。”
金刚石颗粒具有在很多方向超过1300W/m/°K的优异导热性。然而，金刚石非常昂贵并且必须以粉末形式使用，因而在控热装置中不是实用的选择。由于将金刚石以很多小颗粒或者粉末掺入复合材料中，其也具有大的界面面积。这种数量十足(sheer quantity)的金刚石颗粒也对于通过的热产生更多界面而形成热屏障，且降低最终的整体导热率。因此，仍需要具有各向同性的控热材料。本发明涉及一种传热复合材料，其主要由在金属基质中的高传导性热解石墨介质组成，设计成提供低密度的、在任意方向上具有相对均匀导热率并且导热率接近金刚石(最高为1000W/m/°K)的控热装置。
发明内容
本发明提供一种用于将来自电子装置或者类似需要去除热量的体系的热量散发的传热复合材料。在一个具体实施方式中，传热复合材料包括在非碳基质中的许多个热解石墨碎片，该非碳基质将热解石墨碎片包容在固结块中。在一个具体实施方式中，传热复合材料包括无规分布在非碳基质中的一定量的热解石墨碎片。在另一个具体实施方式中，传热复合材料包括置于含非碳材料的片材层之间的不同热解石墨碎片层。
本发明还涉及构造传热复合材料的方法，包含的步骤有：在含有非碳各向同性材料的基质中布置许多个热解石墨碎片，形成块状(mass)或者松散(bulk)材料；以及在非碳各向同性基质中加热热解石墨块至足够的温度和压力以使热解石墨碎片包埋于该非碳基质中。在一个具体实施方式中，非碳材料基质呈铝片材层的形式，并且热解石墨碎片分布于该铝片材层之间。
附图说明
图1A、1B和1C是用于制造本发明传热装置的复合材料料块的不同具体实施方式的透视图。
图2是本发明传热复合材料的另一具体实施方式的截面图，其中热解石墨碎片分布在非碳材料层之间。
图3A是图2所图解的传热复合材料另一具体实施方式的截面图。
图3B是图2所图解的传热复合材料具体实施方式的俯视图，显示了热解石墨碎片包埋于该非碳材料层中的俯视图。
具体实施方式
如在本文中所用的，在不导致与其有关的基本功能改变下，可以用近似用语来修饰任意可变的数值表述。因此，在某些情况下，由诸如“基本上”之类的术语所修饰的数值不局限于特定的精确数值。在说明书和权利要求中所有范围包括端点，并且能独立组合。在说明书和权利要求中，数值不局限于特定数值，而可以包括不同于该特定数值的数值。数值应理解为模糊至足以包括所表达数值的近似数值，允许由于本领域已知测量技术和/或用来测量数值的仪器精度造成的实验误差。
除非文中有另外的明确说明，否则如本说明书和所附权利要求所用的单数形式“一个”“一种”和“该”等包括复数指代。因此，例如就“一种热解石墨碎片”和“热解石墨颗粒”而言包括一种或者多种上述碎片或者颗粒。
如本文所用的，在指代用作传热复合材料中的高导热介质的热解石墨(PG)颗粒时，术语“碎片”与“颗粒”可相互替换使用。如本文所用的，术语高导热介质指在ab方向导热性能为300-1850W/m-°K(或者理论导热率)的热解石墨碎片。
传热复合材料：如本文所用的，术语“热解石墨”可以与“热热解石墨”(“TPG”)、“高度取向热解石墨”(“HOPG”)、或者压缩退火热解石墨(“CAPG”)相互替换使用，指代面内(a-b方向)导热率范围从热解石墨的300W/m-°K至TPG、HOPG或者CAPG的1800W/m-°K的石墨材料。
热解石墨(PG)是石墨的独特形式，其通过在很高温度下于真空炉中将烃气体分解制备。得到的是超纯产物，其接近理论密度且极端各向异性，在ab方向的面内导热率为300W/m-°K，而在c方向为3.5W/m-°K。TPG、HOPG或者CAPG指由相当大尺寸晶体组成的热解石墨的特定形式，该晶体相互之间高度校直或者取向并且具有良好序列的碳层或者高度优选的晶体取向。在一个具体实施方式中，TPG的面内导热率大于1500W/m-°K，而c方向导热率小于20W/m-°K。在另一个具体实施方式中，TPG其(a-b)平面表面导热率大于1700W/m-°K。
热解石墨(“PG”)商购自GE Advanced Ceramics of Strongsville，OH。热解石墨材料按标准或者订购尺寸和或热绝缘体、火箭喷口、离子束栅极等应用形式商业化。在制造热解石墨碎片中存在一些因尺寸误差和或加工损伤产生的零碎废品PG碎片。机床加工/钻床加工中存在剩余PG碎片。还存在层剥离的或者尺寸不可使用等的PG碎片。这些碎片一般被丢弃，并且尺寸和形状无规。如本文所用的，该一般被丢弃的碎片通常称为“再生PG碎片”。该再生PG碎片在任意取向上具有几微米至10英寸范围(按最长尺寸)的尺寸。该再生PG碎片具有无规大块或者断片至立方体、圆柱体、半圆柱体、正方、椭圆、半椭圆、楔形等特定几何形体的形状。
在一个具体实施方式中，本发明的传热复合材料使用再生PG碎片作为高导热介质。在另一个具体实施方式中，商购得到的或者“未用过的”PG材料可以用作高导热介质。在第三个具体实施方式中，使用再生的和未用过的PG材料的混合物。在一个使用再生碎片的具体实施方式中，该碎片可以破碎为片状并分拣为适当的尺寸和形状类别，如最长尺寸小于0.5厘米的PG碎片、通常最小尺寸至少是1英寸的大块PG碎片、通常尺寸拉长的PG碎片(如条带)等。该分拣/筛分可以手工进行，或者可以使用本领域已知的分拣机械完成。在一个具体实施方式中，可使用不同尺寸和形状分布的PG碎片的混合物使传热复合材料的各向同性性能最大化。
在一个具体实施方式中，热解石墨碎片的存在量大于该传热复合材料体积的约50％。在某些具体实施方式中，热解石墨的存在量可为约30体积％-约95体积％。在另一些具体实施方式中，热解石墨的存在量可为约40体积％-约60体积％。
将热解石墨碎片结合在包含非碳各向同性材料的基质的固结体中，例如，包括各种金属和合金的金属基质，或者其它能被扩散结合的材料。如本文所用的，被扩散结合或者扩散结合是指一种方法，通过该方法使将两种界面或者两种材料，如热解石墨碎片和基质材料，可在升高温度下通过采用在几分钟至几小时的时间内施加压力而结合，从而将多个热解石墨碎片包容于固结体中。在一个具体实施方式中，升高的温度是指基质材料绝对熔点的约50％-90％的温度。
在一个具体实施方式中，非碳各向同性材料包含含有至少50体积％铝的金属基质。在另一个具体实施方式中，金属基质主要由铝组成，已证明其对于用作金属基质是有效的，因为其润湿热解石墨的能力优异。由于熔融铝渗透于热解石墨元素周围，铝润湿该热解石墨并且形成碳化铝同时与热解石墨化学结合。结果，任何在传热复合材料中的微孔或者气穴，即使没有完全消失，也会显著地最少化。在传热复合材料中的微孔或者气穴最少化是重要的考虑因素，因为即使传热复合材料中存在非常小的微孔也能显著降低传热复合材料的总体导热率。因此，在一个具体实施方式中，本发明的传热复合材料基本上在热解石墨颗粒之间不存在孔隙或者未充满的空隙空间。
铝熔点大约660℃，这通常是足够低的，以至可用于制造本发明的传热复合材料的方法。在一些具体实施方式中，使用铝合金作为传热复合材料的基质以进一步降低其熔点。在一个具体实施方式中，金属基质包含铝合金，如熔点约为450℃的铝-镁合金(低共熔混合物中含约36重量％镁)。再一个具体实施方式中，金属基质包含熔点约为577℃的铝-硅合金(低共熔混合物中含约1 2.6重量％硅)。
在一个具体实施方式中，在铝粘合剂中使用铜也能导致传热复合材料总体导热率提高，其当然可以增加传热装置从热源除去热量的效率。在另一个具体实施方式中，该基质包含具有32重量％铜的铝-铜合金，熔点约为548℃。其它金属也能用于提高传热复合材料总体导热率。例如，于约567℃熔化并且提高了导热率的具有约26重量％银的铝-银金属基质。另一个实例为于约598℃熔化的具有约7重量％锂的铝-锂。
除了使用具有相对低熔点的铝合金之外，在一个具体实施方式中，金属基质还可以包括各种能降低该基质总体熔点的元素。用于降低该基质熔点的合适元素包括锰、镍、锡和锌。在另一个具体实施方式中，其它能用于本发明的复合材料的有意义的材料包括但不限于铁、铜、及其合金等。
制造该传热复合材料的方法：在附图1A-1C中所图解的一个具体实施方式中，无规尺寸和/或无规形状的热解石墨颗粒无规分布在该复合材料的非碳各向同性材料中，如金属基质中。如所已知的，热解石墨具有不寻常的导热率，即在沿热解石墨平面长度方向，也就是平行于石墨层或者散热片纤维的方向上，具有从300至高于1700W/m-°K(至约1800W/m-°K)。如附图1A-1C中所图解，各个热解石墨片的ab方向相对xy轴呈无规方向，显示该传热复合材料中该热解石墨颗粒具有无规取向。
在一个工艺具体实施方式中，所需量的热解石墨碎片置于加热模具中。在下一步中，熔融金属(如铝)/合金(或另外合适的非碳各向同性材料)加到该热解石墨碎片上并且基本将碎片之间的孔隙充满，形成固结体。在另一个能使基质中导热率梯度不同的具体实施方式中，可以多步完成热解石墨碎片和熔融铝的加入，其中控制各个步骤中所加入热解石墨碎片的尺寸、形状和或量(浓度)以使该传热基质中各个部分的导热率不同。
在一个具体实施方式中，在形成固结体或基质之后，进而对该固结体进行机床加工、切割或切片成为根据最终的应用和需要的起始固结体导热率梯度需要的厚度或者形状。在一个具体实施方式中，该导热基质切割成具有厚度为0.5毫米-2厘米的条或片。再一个具体实施方式中，片由具有最终厚度为1毫米-0.5厘米的固结的传热基质形成。
在另一个工艺具体实施方式中，形成如附图2所图解的传热复合材料。在该具体实施方式中，热解石墨片或碎片置于非碳板片材之间，该层叠片材置于形成固结基质的热压机中。在一个具体实施方式中，层叠片材(热解石墨碎片置于铝片材之间)置于热压机中加热至至少400℃的温度，如450-500℃。然后于450-500℃下施加至少300磅/平方英寸的均衡压力，形成固结体或基质。在一个具体实施方式中，均衡模压在至少500磅/平方英寸下实施。
非碳片材如铝的量、片材或者垫衬的厚度，在该片材之间的热解石墨碎片的量、尺寸、形状和分布可以根据最终的应用改变-以及可获得的热解石墨碎片的类型。在一个具体实施方式中，该热解石墨碎片铺层于片材之间，这样各个铝板层中都至少存在一个热解石墨碎片。
在一个具体实施方式中，使用厚度为10微米和2毫米的铝箔片。再一个具体实施方式中，使用厚度为10-25密耳的铝箔片。又一个具体实施方式中，适当量的铝片材用于最终厚度为1毫米-0.5厘米的最终复合基质。在一个具体实施方式中，铝片材具有1/32英寸至5/18英寸的额定厚度。再一个具体实施方式中，铝片厚0.025英寸。
如附图2所图解，该热解石墨碎片在传热复合材料中分层取向分布，其中热解石墨片放置为使高导热率面与铝合金片材平行放置。如附图3A所图解的一个具体实施方式中，该PG片按交错排列方式放置于金属片材之间，以至贯穿于该传热复合材料的截面(方向垂直于该片材所在平面)的导热率相对均匀。在如附图3B所图解的另一个具体实施方式中，根据材料可用性，该PG片具有不同形状和形体，如小四方、片或大块等。在一个具体实施方式中(未显示)，许多个尺寸和形状相对均匀的热解石墨片放置于铝(或者铝合金)片材之间。
附图2的层叠基质的另一个具体实施方式中，通过在随后用于预期更接近该热源区域的铝片材之间放置更多和或更厚的PG片，以及在随后用于更远离该热源区域的铝片材之间放置更少或更薄/更小的PG片，而在该传热复合材料中选择性地形成可变化的导热率梯度。本发明的此方面可在需要从非常局限的区域(如“热点”)向具有相对较大表面积的散热片散热时具有优势。
在一个具体实施方式中，其中在非碳各向同性材料基质中无规分布热解石墨碎片，在该复合材料中热解石墨碎片的(a-b)平面表面是无规的，例如该(a-b)方向无规分布并且不像现有技术使用热解石墨控制热量的方法中那样均匀/平行。
在一个具体实施方式中，其中在非碳各向同性材料基质中无规分布热解石墨碎片，本发明的传热复合材料具有相对均匀的导热率，其在该复合材料的任意方向都为100-1000W/m-°K。如本文所用，“相对均匀”指在基质内任意两个点之间导热率的变化小于25％。在一个具体实施方式中，该传热复合材料在基质内任意两个点之间导热率的变化小于10％。
在一个具体实施方式中，其中仔细控制该热解石墨的组成(浓度、尺寸、形状、分布等)，可以调节在该复合材料中的导热率以有助于与特定热源的热膨胀系数相匹配。这是有益的，因为散热片和热源可按类似的比例膨胀和收缩，从而避免损害热源与散热片间的结合。
传热基质的应用：本发明的传热基质能与各种热源(其中都没有显示于附图中，如以CPU为代表的热源的实例是本领域技术人员所公知的)结合使用。尽管并不局限于此，本发明的散热片能用于传送或者传导产生于各种应用场合的热量，在上述各种应用场合中，需要能容易形成较大形状的相对廉价散热片。
除了本文公开的应用之外，本发明还能与冷却系统结合用于从热源传送出热量。
传热复合材料的应用：本发明的传热基质能用于任意装置、系统和从热源导出热量的方法。在一个具体实施方式中，该传热基质用于形成散热片以用于诸如微处理器、存储器等电子和或集成电路(“IC”)装置。
实施例：本文所提供的实施例解释本发明但不用于限制本发明的范围。
实施例1：将GE Advanced Ceramics of Strongsville，OH.的热解石墨(TPG)放入喷涂有氮化硼脱模剂的钢制模具中。熔点约为577℃的熔融铝-硅倒入该模具同时对其挤压并且通过旋转钢制混合器将其与碎片混合。该润湿热解石墨的熔融合金基本上填充所有碎片之间的孔隙，以产生固结体散热片。所得散热器的测量导热率为约600W/m-°K。应注意该板片的性能应设计为这样：该最终的主体或者局部的热性能能通过改变高导热介质的比例而调节。
尽管已经参考优选的具体实施方式公开了本发明，但本领技术人员会理解可以作出各种变化以及在不背离本发明下对其等同替换。本发明不是要局限于作为实施本发明最优方式公开的特定实施方式，而是要包括落入所附权利要求范围中所有具体实施方式。本文参考的所有引述明确引入本文作为参考。

Claims (27)

1.一种传热复合材料，包含：
无规分布在含有非碳材料的基质中的多个热解石墨碎片，该多个热解石墨碎片包容在固结体中。
2.权利要求1的传热复合材料，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的30体积％至95体积％。
3.权利要求1的传热复合材料，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的大于50体积％。
4.权利要求1的传热复合材料，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的40体积％至60体积％。
5.权利要求1的传热复合材料，其中非碳材料包含能与所述多个热解石墨碎片扩散结合的材料。
6.权利要求1的传热复合材料，其中非碳材料包含各向同性金属基质。
7.权利要求6的传热复合材料，其中金属基质包含铝和铝合金中的至少一种，铝合金选自铝--镁、铝--硅、铝--铜、铝--银、铝--锂和铝--铍。
8.权利要求7的传热复合材料，其中金属基质包括选自锰、镍、锡和锌组成的组中的至少一种元素以降低金属基质的熔点。
9.权利要求1的传热复合材料，其中所述多个热解石墨碎片是再生热解石墨碎片。
10.权利要求1的传热复合材料，其中所述热解石墨碎片包含热解石墨。
11.权利要求10的传热复合材料，其中所述热解石墨碎片的面内导热率为300W/m-°K至1800W/m-°K，并且具有无规尺寸和形状。
12.权利要求1的传热复合材料，其中非碳基质包含多个非碳片材层，并且其中所述多个热解石墨碎片放置于非碳片材层之间。
13.权利要求12的传热复合材料，其中非碳基质包含多个铝片材层，以及其中所述多个热解石墨碎片放置于铝片材层之间，其中每一铝片材层至少有一种热解石墨碎片。
14.权利要求12的传热复合材料，其中片材层在至少450℃温度下以及至少300磅/平方英寸下热压。
15.权利要求12的传热复合材料，其中片材层的厚度介于10微米至2mm。
16.权利要求12的传热复合材料，其中片材层的额定厚度为1/32英寸至5/18英寸。
17.权利要求12的传热复合材料，其中片材层的厚度为10-25密耳。
18.一种制造传热复合材料的方法，包括如下步骤：在非碳材料基质中放置多个热解石墨碎片，形成块；和
在非碳基质中，将热解石墨碎片块加热至足够的温度和压力以使热解石墨碎片包埋于所述非碳基质中，其中所述多个热解石墨碎片无规分布在所述基质中。
19.权利要求18的方法，其中所述非碳材料包含各向同性金属基质。
20.权利要求18的方法，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的30体积％至95体积％。
21.权利要求18的方法，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的大于50体积％。
22.权利要求18的方法，其中所述热解石墨碎片的含量为传热复合材料的40体积％至60体积％。
23.权利要求19的方法，其中金属包括选自下组中的合金：铝--镁、铝--硅、铝--铜、铝--银、铝--锂和铝--铍。
24.权利要求23的方法，其中金属基质包括选自锰、镍、锡和锌组成的组中的元素以降低金属基质的熔点。
25.权利要求18的方法，其中所述热解石墨碎片包含热解石墨的碎片组成的混合物，并且具有300W/m-°K至1800W/m-°K的面内导热率。
26.权利要求18的方法，其中在非碳基质中放置多个热解石墨碎片的步骤包括在含有非碳材料的层之间分布该多个热解石墨碎片。
27.一种包含权利要求1的传热复合材料的传热装置。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009032310A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Layered heat spreader and method of making the same
US7808787B2 (en) * 2007-09-07 2010-10-05 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Heat spreader and method of making the same
DE102008010746A1 (de) * 2008-02-20 2009-09-03 I-Sol Ventures Gmbh Wärmespeicher-Verbundmaterial
US20090277608A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Kamins Theodore I Thermal Control Via Adjustable Thermal Links
DE102008034257B4 (de) 2008-07-17 2011-12-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gesinterter schall- und schwingungsdämpfender Werkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
JP5335339B2 (ja) * 2008-09-11 2013-11-06 株式会社エー・エム・テクノロジー 黒鉛一金属複合体とアルミニウム押出材の組合せからなる放熱体。
JP5309065B2 (ja) * 2009-03-25 2013-10-09 積水化学工業株式会社 塩素含有炭化水素樹脂組成物及び成形体
US8085531B2 (en) * 2009-07-14 2011-12-27 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Anisotropic thermal conduction element and manufacturing method
US8881797B2 (en) 2010-05-05 2014-11-11 Ametek, Inc. Compact plate-fin heat exchanger utilizing an integral heat transfer layer
DE102011079471B4 (de) * 2011-07-20 2024-05-29 Trumpf Laser Gmbh Verfahren zur Bildung eines Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffs
DE102012112643A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Ald Vacuum Technologies Gmbh Graphitmatrix mit metallischem Bindemittel
US20150096731A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Device and System for Dissipating Heat, and Method of Making Same
US20150096719A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Apparatus for Dissipating Heat
KR101527388B1 (ko) * 2013-11-19 2015-06-09 실리콘밸리(주) 고밀도 열확산시트의 제조방법 및 제조장치
CN104754913B (zh) * 2013-12-27 2018-06-05 华为技术有限公司 导热复合材料片及其制作方法
WO2016039380A1 (ja) 2014-09-09 2016-03-17 株式会社 白金 Ｃｕ及びＣを含むＡｌ合金及びその製造方法
US9791704B2 (en) * 2015-01-20 2017-10-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Bonded multi-layer graphite heat pipe
US10108017B2 (en) 2015-01-20 2018-10-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Carbon nanoparticle infused optical mount
US10444515B2 (en) 2015-01-20 2019-10-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Convective optical mount structure
US10028418B2 (en) 2015-01-20 2018-07-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Metal encased graphite layer heat pipe
DE102015115244A1 (de) * 2015-09-10 2017-03-16 Infineon Technologies Ag Kühlkörper mit graphen-lagen und elektronikbaugruppe
CN106399763B (zh) * 2015-11-03 2018-03-23 鸿宝科技股份有限公司 一种适用于led的铝合金散热材料及其制备方法及用途
CN105722375B (zh) * 2016-01-29 2018-03-06 白德旭 一种石墨烯散热装置及其制备方法
US10462940B2 (en) * 2016-07-08 2019-10-29 CPS Technologies Thermal management device for heat generating power electronics incorporating high thermal conductivity pyrolytic graphite and cooling tubes
US10955433B2 (en) 2018-03-23 2021-03-23 Rosemount Aerospace Inc. Hybrid material aircraft sensors having an encapsulated insert in a probe wall formed from a higher conductive material than the probe wall
KR20210035204A (ko) 2018-08-01 2021-03-31 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 인크. 분리 가능한 열 레벨러
CN111235420A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 西北工业大学 一种添加镀铜铝片改善鳞片石墨铝基复合材料层间排布均匀性的方法
US11313631B2 (en) * 2020-07-07 2022-04-26 Hfc Industry Limited Composite heat sink having anisotropic heat transfer metal-graphite composite fins
CN112852389A (zh) * 2021-03-23 2021-05-28 依润特工业智能科技(苏州)有限公司 一种5g通讯用高强度导热材料及其制备方法
LU500101B1 (en) * 2021-04-29 2022-10-31 Variowell Dev Gmbh Multilayer Plate
JP2023006510A (ja) * 2021-06-30 2023-01-18 日亜化学工業株式会社 発光モジュール、車両用灯具、及び、放熱部材

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075701A (en) * 1999-05-14 2000-06-13 Hughes Electronics Corporation Electronic structure having an embedded pyrolytic graphite heat sink material
US6131651A (en) * 1998-09-16 2000-10-17 Advanced Ceramics Corporation Flexible heat transfer device and method
US6407922B1 (en) * 2000-09-29 2002-06-18 Intel Corporation Heat spreader, electronic package including the heat spreader, and methods of manufacturing the heat spreader

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB991581A (en) * 1962-03-21 1965-05-12 High Temperature Materials Inc Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same
US5296310A (en) * 1992-02-14 1994-03-22 Materials Science Corporation High conductivity hydrid material for thermal management
US5863467A (en) * 1996-05-03 1999-01-26 Advanced Ceramics Corporation High thermal conductivity composite and method
JPH1157996A (ja) * 1997-08-21 1999-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd こて先部材および半田ごて
US5958572A (en) * 1997-09-30 1999-09-28 Motorola, Inc. Hybrid substrate for cooling an electronic component
US5998733A (en) * 1997-10-06 1999-12-07 Northrop Grumman Corporation Graphite aluminum metal matrix composite microelectronic package
JP2001339022A (ja) * 1999-12-24 2001-12-07 Ngk Insulators Ltd ヒートシンク材及びその製造方法
JP2002097533A (ja) * 2000-09-26 2002-04-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 金属基複合材料の製造方法
US6758263B2 (en) * 2001-12-13 2004-07-06 Advanced Energy Technology Inc. Heat dissipating component using high conducting inserts
US20050189647A1 (en) * 2002-10-11 2005-09-01 Chien-Min Sung Carbonaceous composite heat spreader and associated methods
JP4711165B2 (ja) * 2004-06-21 2011-06-29 日立金属株式会社 高熱伝導・低熱膨脹複合体およびその製造方法
US7851055B2 (en) * 2005-03-29 2010-12-14 Hitachi Metals, Ltd. High-thermal-conductivity graphite-particles-dispersed-composite and its production method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6131651A (en) * 1998-09-16 2000-10-17 Advanced Ceramics Corporation Flexible heat transfer device and method
US6075701A (en) * 1999-05-14 2000-06-13 Hughes Electronics Corporation Electronic structure having an embedded pyrolytic graphite heat sink material
US6407922B1 (en) * 2000-09-29 2002-06-18 Intel Corporation Heat spreader, electronic package including the heat spreader, and methods of manufacturing the heat spreader

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Publication number Publication date
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