CN104754913A - 导热复合材料片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导热复合材料片，包括第一铝合金层、至少一个石墨片、铝合金框及第二铝合金层，所述铝合金框具有至少一个开口，所述石墨片定位于所述铝合金框的开口内，所述铝合金框及石墨片夹设于所述第一铝合金层和第二铝合金层之间，所述第一铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述第二铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述石墨片被所述第一铝合层、第二铝合金层及铝合金框包覆，成为一个整体。本发明还提供所述导热复合材料片的制作方法。本发明提供的导热复合材料片及其制作方法，能够将高导热性铝合金与石墨进行连接，并具有较低的生产成本。

Description

导热复合材料片及其制作方法
技术领域
本发明涉及热控制技术领域，特别涉及一种高导热特性的导热复合材料片及其制作方法。
背景技术
在电子元器件散热结构中，强度较高、热导率较高的锻造铝合金材料，如美国牌号6XXX系列（6061、6063），国内牌号LD系列铝合金，常被用于散热翅片、热沉框架等结构。6XXX系列铝合金是一类可热处理强化的中高强度铝合金，具有一系列优良的综合性能：良好的工艺性和耐蚀性、足够的韧性，可进行阳极氧化着色、无应力腐蚀破裂倾向，加之其比强度高、导热性好等特点，能够制备出多种具有特殊用途的结构或功能铝合金构件，在航空航天、交通运输、电子行业、建筑装饰和体育器材等领域有着广泛的应用。
高导热石墨片是一种全新的高导热散热材料。上世纪末本世纪初，美国、日本发展了高导热沥青基石墨材料，并开发了冷压高导热石墨片、高导热沥青基石墨纤维、高导热中间相沥青石墨泡沫等产品，热导率从1000W/m.K发展到1500W/m.K。特别是冷压高导热石墨片已应用于电子元件封装盖板。高导热石墨片由于具有沿垂直于石墨片平面法线方向上的均匀导热性能，可在提高散热效率的同时改进电子元件（组件）的性能。且高导热石墨片不老化，不脆化，适用于大多数化学品介质，现已大量应用于大规模集成电路、高功率密度电子器件、电脑、3G智能手机、尖端电子仪器等导热、散热元件；在航太、航空、电脑、医疗、通讯行业和电子工业领域也有良好的市场前景。
铝和石墨的相容性很差，这包含两个方面的问题，首先是液体铝与石墨的润湿性差，金属铝液不能在石墨基板上铺展。其次，当合成温度超过500℃时，铝和碳之间会发生化学反应，生成脆性的碳化物反应层，随合成温度的进一步提高，化学反应加重，严重削弱石墨自身的导热性能，同时也引起复合材料性能的退化。
传统热压可以制造高性能材料，但对如纯氮化物、碳化物、氧化物或接近100％的理论密度硼化物等材料，特别是当需用高体积分数的高导热陶瓷或金刚石、石墨等与金属基体混合复合时，很难通过粉末烧结致密或液相处理技术进行制备。并且，用这项技术的生产力相当有限的，热处理温度高达至2200℃，周期时间通常为6小时或12小时，生产的工艺复杂，生产周期长。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种导热复合材料片及其制作方法，能够将高导热性铝合金与石墨进行连接，并具有较低的生产成本。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：
第一方面，提供了一种导热复合材料片。
导热复合材料片，包括第一铝合金层、至少一个石墨片、铝合金框及第二铝合金层，所述铝合金框具有至少一个开口，所述石墨片定位于所述铝合金框的开口内，所述铝合金框及石墨片夹设于所述第一铝合金层和第二铝合金层之间，所述第一铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述第二铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述石墨片被所述第一铝合层、第二铝合金层及铝合金框包覆，成为一个整体。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一铝合金层、第二铝合金层及铝合金框的材料相同，
在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第二铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述铝合金框内具有一个所述开口，所述石墨片的数量也为一个，所述石墨片收容于所述开口内。
在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述铝合金框内具有多个所述开口。所述石墨片的数量也为多个，每个所述石墨片对应收容于一个开口内。
第二方面，提供一种导热复合材料片。
导热复合材料片，包括第一铝合金层、至少一个石墨片、第一过渡层、第二过渡层、铝合金框及第二铝合金层，所述铝合金框具有至少一个开口，所述石墨片定位于所述铝合金框的开口内，所述铝合金框及石墨片夹设于所述第一铝合金层和第二铝合金层之间，所述第一过渡层设置于所述石墨片与第一铝合金层之间，所述第二过渡层设置于所述第二铝合金层与石墨片之间，所述第一铝合金层与第一过渡层之间扩散连接，所述第一过渡层与石墨片之间扩散连接，所述石墨片与第二过渡层之间扩散连接，所述第二过渡层与第二铝合金层之间扩散连接，所述铝合金框的相对两侧分别与所述第一铝合金层和第二铝合金层扩散连接，从而使得第一过渡层、第二过渡层及石墨片被所述第一铝合层、第二铝合金层及铝合金框包覆，成为一个整体。
在第二方面的第一种可能实现方式中，所述所述第一铝合金层、第二铝合金层及铝合金框的材料相同，
在第二方面的第二种可能实现方式中，所述第一铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
在第二方面的第三种可能实现方式中，第二铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
在第二方面的第四种可能实现方式中，所述铝合金框内具有一个所述开口，所述石墨片的数量也为一个，所述石墨片收容于所述开口内。
在第二方面的第五种可能实现方式中，所述铝合金框内具有多个所述开口。所述石墨片的数量也为多个，每个所述石墨片对应收容于一个开口内。
在第二方面的第六种可能实现方式中，所述第一过渡层采用钛或含钛的合金制成。
在第二方面的第七种可能实现方式中，所述第二过渡层采用钛或含钛的合金制成。
在第二方面的第八种可能实现方式中，所述第一过渡层的厚度为20微米至40微米。
在第二方面的第九种可能实现方式中，所述第二过渡层的厚度为20微米至40微米。
第三方面，提供一种导热复合材料片的制作方法。
导热复合材料片的制作方法，包括步骤:提供两个铝合金片及一个铝合金框，所述铝合金框具有至少一个开口，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理，以降低所述铝合金片表面及铝合金框表面的粗糙度并得到活性的铝合金表面；提供至少一个石墨片；将石墨片放置于所述铝合金框的开口内，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，并将所述叠层结构放置于炉腔内，并将炉腔内抽真空；以及对所述叠层结构进行加热加压，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片。
在第三方面的第一种可能实现方式中，所述机械处理包括打磨及抛光，以降低所述铝合金片表面及铝合金表面的粗糙度。
在第三方面的第二种可能实现方式中，所述化学处理包括酸洗及碱洗，以得到活性的铝合金表面。
在第三方面的第三种可能实现方式中，将所述炉腔内抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa。
在第三方面的第四种可能实现方式中，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接时，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。
在第三方面的第五种可能实现方式中，所述铝合金框内的所述开口的个数为多个，所述石墨片的个数也为多个，每个石墨片对应收容于一个所述开口内。
第四方面，提供一种导热复合材料片的制作方法。
导热复合材料片的制作方法，包括步骤:提供两个铝合金片及铝合金框，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理，以降低所述铝合金片表面及铝合金表面的粗糙度，并得到活性的铝合金表面；提供石墨片及两个过渡片；将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧，使得所述石墨片与所述过渡片进行扩散连接，得到复合层；将所述复合层放置于所述铝合金框的开口中，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，放置于炉腔内并抽真空处理；以及将所述放置有复合层的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片。
在第四方面的第一种可能实现方式中，所述机械处理包括打磨及抛光，以降低所述铝合金片表面及铝合金表面的粗糙度。
在第四方面的第二种可能实现方式中，所述化学处理包括酸洗及碱洗，以得到活性的铝合金表面。
在第四方面的第三种可能实现方式中，将所述炉腔内抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa。
在第四方面的第四种可能实现方式中，将所述放置有复合层的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接时，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。
在第四方面的第五种可能实现方式中，将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧并堆叠整齐，将堆叠后的两个过渡片及石墨片放置于炉腔内，抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa，然后升高炉温至850摄氏度至830摄氏度，并在所述两过渡片之间施加11MPa至12MPa的压力，持续时间为100分钟至170分钟。
本发明提供的导热复合材料片及其制作方法，由于石墨片及铝合金均具有高的导热系数，从而所述导热复合材料片导热性能好，质量轻，能够广泛应用于热控制技术领域及电子元器件封装技术领域。所述铝合金片与石墨片接触的表面经过机械处理及化学处理后，能够有效地去除铝合金表面的氧化铝层，形成铝合金的活化表面。通过采用在真空条件下扩散连接的方式实现所述铝合金与石墨片之间的结合，可以实现无缝焊接，并且结合的质量高。从而使得得到的导热复合材料片即使在复杂且恶劣的环境下使用，也不会出现鼓胀、变形及传热失效等问题。进一步的，本发明提供的导热复合材料片制作方法实现方式简单，适用于量产，生产的周期短，具有较低的生产成本并具有较高的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一较佳实施方式提供的导热复合材料片的剖面示意图；
图2是图1的导热复合材料片的分解示意图。
图3是本发明第二较佳实施方式提供的导热复合材料的剖面示意图；
图4是图3的导热复合材料片的分解示意图；
图5是本发明第三较佳实施方式提供的导热复合材料片的剖面示意图；
图6是图5的导热复合材料片的分解示意图；
图7是本技术方案中铝合金连接处的电子显微镜照片；
图8是本技术方案中石墨与铝合金连接处的电子显微镜照片；
图9是本发明第一较佳实施方式提供的导热复合材料片的制作方法的流程图；
图10是本发明第二较佳实施方式提供的导热复合材料片的制作方法的流程图；
图11是本发明第三较佳实施方式提供的导热复合材料片的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的第一技术方案提供一种导热复合材料片。请参阅图1至图2，本技术方案的第一实施方式提供的导热复合材料片100。所述导热复合材料片100包括第一铝合金层110、石墨片120、铝合金框130及第二铝合金层140。所述铝合金框130具有开口131，所述石墨片120定位于所述铝合金框130的开口131内。所述铝合金框130及石墨片120夹设于所述第一铝合金层110和第二铝合金层140之间，所述第一铝合金层110与石墨片120及铝合金框130之间扩散连接，所述第二铝合金层140与石墨片120及铝合金框130之间扩散连接，石墨片120被所述第一铝合层110、第二铝合金层140及铝合金框130包覆成为一个整体。
所述导热复合材料片100的厚度可以达到小于1毫米。所述第一铝合金层110和第二铝合金层140的厚度为0.26毫米至1.0毫米。所述第一铝合金层110、铝合金框130及第二铝合金层140可以采用相同材料制成，具体可以采用6×××系铝合金（LD系列）或者1×××系铝合金制成。所述铝合金主要包括铝、镁及硅等。所述石墨片120采用高导热石墨片制成，所述石墨片120的导热系数应大于600W/m.K。所述铝合金框130形成的开口131的形状与所述石墨片120的形状相对应，以使得所述石墨片120可以配合镶嵌于所述铝合金框130内。优选地，所述铝合金框130的厚度与所述石墨片120的厚度相等。本实施方式中，所述第一铝合金层110和第二铝合金层140均为长方形，所述铝合金框130为长方形框，所述开口也为长方形，所述石墨片120的面积小于所述第一铝合金层110和第二铝合金层140的面积。所述石墨片120的面积与所述开口131的面积相等。
本实施方式中，所述导热复合材料片100为平面的片状，所述导热复合材料片100大致为长方形。可以理解的是，根据实际的需要，所述导热复合材料片100可以一制作为其他形状，如圆形、多边形等。并且，所述导热复合材料100也可以制作成曲面的片状结构。
本技术方案提供的导热复合材料片，所述第一铝合金层110、第二铝合金层140与石墨片120及铝合金框130的接触面之间通过扩散连接的方式相互结合，从而，铝合金与石墨片之间的结合强度好。并且，铝合金及石墨的密度均较小，且导热性能好，从而所述的导热复合材料片100的重量较轻，导热性能好，可以作为热控结构设计的材料，能够提高与其连接的电子元器件的散热效率。
请参阅图3及图4，本发明第一技术方案的第二较佳实施方式提供一种导热复合材料片200。所述导热复合材料片200与第一较佳实施方式提供的导热复和材料片100的结构相近，实现的功能也大致相同。所述导热复合材料片200包括第一铝合金层210、石墨片220、铝合金框230及第二铝合金层240。所述铝合金框230具有开口231，所述石墨片220定位于所述铝合金框230的开口231内。不同之处在于，所述导热复合材料片200还包括第一过渡层250和第二过渡层260。所述第一过渡层250设置于石墨片220与第一铝合金层210之间，所述第二过渡层260设置于石墨片220与第二铝合金层240之间。所述第一铝合金层210与第一过渡层250之间扩散连接，所述第一过渡层250与石墨片220之间扩散连接，所述石墨片120与第二过渡层260之间扩散连接，所述第二过渡层260与第二铝合金层240之间扩散连接。所述第一过渡层250和第二过渡层260的面积与石墨层220的面积相同，所述铝合金框230的相对两侧分别与所述第一铝合金层210和第二铝合金层240扩散连接，从而使得第一过渡层250、第二过渡层260及石墨片220被所述第一铝合金层210、第二铝合金层240及铝合金框230包覆成为一个整体。
本实施方式中，所述导热复合材料片200为平面的片状，所述导热复合材料片200大致为长方形。可以理解的是，根据实际的需要，所述导热复合材料片200可以制作为其他形状，如圆形、多边形等。并且，所述导热复合材料200也可以制作成曲面的片状结构。
请参阅图5及图6，本发明第一技术方案第三实施方式提供的导热复合材料片300。所述导热复合材料片300与第一较佳实施方式提供的导热复和材料片100的结构相近，实现的功能也大致相同。所述导热复合材料片300包括第一铝合金层310、石墨片320、铝合金框330及第二铝合金层340。不同之处在于，所述导热复合材料片300包括多个石墨片320，所述铝合金框330具有多个开口331。每个石墨片320对应嵌设于一个开口331内。所述铝合金框330及石墨片320夹设于所述第一铝合金层310和第二铝合金层340之间，所述第一铝合金层310与石墨片320及铝合金框330之间扩散连接，所述第二铝合金层340与石墨片320及铝合金框330之间扩散连接，多个石墨片320被所述第一铝合层310、第二铝合金层340及铝合金框330包覆成为一个整体。可以理解的是，本实施方式的导热复合材料片300也可以包括过渡层，所述过渡层对应设置于每个石墨片320的相对两侧。
本实施方式可以用于制作面积较大的导热复合材料片。
本发明第二技术方案提供导热复合材料片的制作方法。请参阅图7及图2，本发明第二技术方案的第一较佳实施方式提供的导热复合材料片制作方法，下面以制作第一技术方案第一较佳实施方式提供的导热复合材料片100为例来进行说明，所述导热复合材料片100的制作方法包括步骤:
步骤S101，提供两个铝合金片及一个铝合金框，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理。
所述铝合金片及铝合金框的厚度为0.26毫米至1.0毫米。所述铝合金片及铝合金框可以采用相同材料制成，具体可以采用6×××系铝合金（LD系列）或者1×××系铝合金制成。对所述铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理的目的是去除铝合金片及铝合金框表面的由于氧化而形成的氧化铝层，得到活性的铝合金表面。
首先，对所述铝合金片及铝合金框进行机械处理。所述机械处理包括打磨及抛光，降低所述铝合金片及铝合金框的表面粗糙度。具体的，在进行打磨时，可以先后采用400#、600#、1000#、2000#的砂纸对铝合金片及铝合金框表面进行打磨。然后，采用绒布对打磨后的铝合金片及铝合金框表面进行抛光。
在抛光处理之后，还可以包括将铝合金片及铝合金框放置于丙酮中浸泡，以去除铝合金片及铝合金框表面的油污等。所述铝合金片及铝合金框浸泡于丙酮的时间应大于10小时。
然后，对所述铝合金片及铝合金框进行化学处理。所述化学处理包括减洗及酸洗，以去除所述铝合金片及铝合金框表面的氧化铝层，得到活性的氧化铝表面。先将铝合金片及铝合金框浸泡于质量百分含量为10%的碱溶液中，如氢氧化钠溶液，并保持碱溶液的温度约为60摄氏度，浸泡时间约为5至10分钟，之后用流动水清洗。然后，将铝合金片及铝合金框浸泡于质量百分含量为25%的酸溶液中，如硝酸溶液，并保持酸溶液的温度为18摄氏度至24摄氏度，持续时间约为1分钟。
处理之后，将所述铝合金片及铝合金框浸泡于丙酮中，并隔离空气，以防止所述铝合金片及铝合金框表面被氧化。
步骤S102，提供石墨片，并对石墨片进行表面处理。
对石墨片进行表面处理包括对石墨片表面进行打磨及擦拭。具体的，采用2000#砂纸等石墨片表面进行打磨，然后，采用丙酮对石墨片的表面进行擦拭。
步骤S103，将石墨片放置于所述铝合金框的开口内，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，并将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片放置于炉腔内，并将炉腔内抽真空处理。本实施方式中，抽真空至炉腔内压强至5×10-3Pa至7×10-3Pa。
步骤S104，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片100。
在抽真空之后，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。由于铝合金片及铝合金框的表面均经过机械处理及化学处理，成为活性的铝合金表面。在加温及加压的状态下，所述铝合金的活性表面之间以及铝合金的活性表面与石墨片表面之间的碳原子与铝原子之间相互扩散，从而形成稳定可靠的相互连接。
请一并参阅图7及图8，经过扩散连接之后，铝合金片与石墨片的连接面之间紧密结合。所述铝合金片与铝合金框的连接面经过扩散连接之后成为一个整体，通过电子显微镜的照片中也不能看观察到铝合金片与铝合金框的相互结合的连接面。
请参阅图10及图4，本发明第二技术方案的第二较佳实施方式提供的导热复合材料片制作方法，下面以制作第一技术方案第二较佳实施方式提供的导热复合材料片200为例来进行说明，所述导热复合材料片200的制作方法包括步骤:
步骤S201，提供两个铝合金片及铝合金框，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理。
所述铝合金片剂铝合金框与前一实施方式提供的铝合金片及铝合金框均相同。并且，对铝合金片及铝合金框的机械处理和化学处理也与前一实施方式相同。
步骤S202，提供石墨片及两个过渡片，并对石墨片进行表面处理。
本步骤中，对石墨片的处理方式与第一实施方式中的步骤S102的处理方式相同，此处不再赘述。
所述过渡片可以采用钛或含钛的合金制成，所述过渡片的形状可以与石墨片的形状相同，所述过渡片的尺寸也与所述石墨片的尺寸相同。所述过渡片也可以采用其他过渡金属制成。所述过渡片的厚度为20微米至40微米。
步骤S203，将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧，使得所述石墨片与所述过渡片进行扩散连接，得到复合层。
将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧并堆叠整齐，使得所述过渡片与石墨片完全重叠。将堆叠后的两个过渡片及石墨片放置于炉腔内，抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa。然后升高炉温至850摄氏度至930摄氏度，并在所述两过渡片之间施加11MPa至12MPa的压力，持续时间为100分钟至170分钟，使得所述过渡片与石墨片相接触的表面的原子充分进行扩散。
步骤S204，将所述复合层放置于所述铝合金框的开口中，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，并抽真空处理。
将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片放置于炉腔内，并将炉腔内抽真空至压强至5×10-3Pa至7×10-3Pa。
步骤S205，将所述放置有复合层的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片100。
在抽真空之后，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述过渡片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。由于铝合金片及铝合金框的表面均经过机械处理及化学处理，成为活性的铝合金表面。在加温及加压的状态下，所述铝合金的活性表面之间以及铝合金的活性表面与石墨片表面之间的碳原子与铝原子之间相互扩散，从而形成稳定可靠的相互连接。
请一并参阅图11及图6，本发明第二技术方案的第三较佳实施方式提供的导热复合材料片制作方法，下面以制作第一技术方案第三较佳实施方式提供的导热复合材料片300为例来进行说明，所述导热复合材料片300的制作方法包括步骤:
步骤S301，提供两个铝合金片及一个铝合金框，所述铝合金框具有多个开口，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理。
所述铝合金片及铝合金框的厚度为0.26毫米至1.0毫米。所述铝合金片及铝合金框可以采用相同材料制成，具体可以采用6×××系铝合金（LD系列）或者1×××系铝合金制成。对所述铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理的目的是去除铝合金片及铝合金框表面的由于氧化而形成的氧化铝层，得到活性的铝合金表面。所述铝合金框内形成有多个开口。在本实施方式中，所述多个开口阵列排布，多个开口的形状及大小均相同。
本步骤中，对铝合金片及铝合金框的机械处理和化学处理也与第一实施方式中步骤S101相同，此处不再赘述。
步骤S302，提供多个石墨片，并对每个石墨片进行表面处理。
每个石墨片的形状与大小与所述铝合金框内形成的开口的形状及大小相对应。
本步骤中，对石墨片的处理方法与第一实施方式中步骤S102相同，此处不再赘述。
步骤S303，将每个石墨片放置于所述铝合金框的对应一个开口内，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，并将所述叠层结构放置于炉腔内，并将炉腔内抽真空处理。本实施方式中，抽真空至炉腔内压强至5×10-3Pa至7×10-3Pa。
步骤S304，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片300。
在抽真空之后，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。由于铝合金片及铝合金框的表面均经过机械处理及化学处理，成为活性的铝合金表面。在加温及加压的状态下，所述铝合金的活性表面之间以及铝合金的活性表面与石墨片表面之间的碳原子与铝原子之间相互扩散，从而形成稳定可靠的相互连接。
本发明提供的导热复合材料片及其制作方法，由于石墨片及铝合金均具有高的导热系数，从而所述导热复合材料片导热性能好，质量轻，能够广泛应用于热控制技术领域及电子元器件封装技术领域。所述铝合金片与石墨片接触的表面经过机械处理及化学处理后，能够有效地去除铝合金表面的氧化铝层，形成铝合金的活化表面。通过采用在真空条件下扩散连接的方式实现所述铝合金与石墨片之间的结合，可以实现无缝焊接，并且结合的质量高。从而使得得到的导热复合材料片即使在复杂且恶劣的环境下使用，也不会出现鼓胀、变形及传热失效等问题。进一步的，本发明提供的导热复合材料片制作方法实现方式简单，适用于量产，生产的周期短，具有较低的生产成本并具有较高的生产效率。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种导热复合材料片，包括第一铝合金层、至少一个石墨片、铝合金框及第二铝合金层，所述铝合金框具有至少一个开口，所述石墨片定位于所述铝合金框的开口内，所述铝合金框及石墨片夹设于所述第一铝合金层和第二铝合金层之间，所述第一铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述第二铝合金层与石墨片及铝合金框之间扩散连接，所述石墨片被所述第一铝合层、第二铝合金层及铝合金框包覆，成为一个整体。
2.如权利要求1所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第一铝合金层、第二铝合金层及铝合金框的材料相同。
3.如权利要求1所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第一铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
4.如权利要求1所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第二铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
5.如权利要求1所述的导热复合材料片，其特征在于，所述铝合金框内具有一个所述开口，所述石墨片的数量也为一个，所述石墨片收容于所述开口内。
6.如权利要求1所述的导热复合材料片，其特征在于，所述铝合金框内具有多个所述开口，所述石墨片的数量也为多个，每个所述石墨片对应收容于一个开口内。
7.一种导热复合材料片，包括第一铝合金层、至少一个石墨片、第一过渡层、第二过渡层、铝合金框及第二铝合金层，所述铝合金框具有至少一个开口，所述石墨片定位于所述铝合金框的开口内，所述铝合金框及石墨片夹设于所述第一铝合金层和第二铝合金层之间，所述第一过渡层设置于所述石墨片与第一铝合金层之间，所述第二过渡层设置于所述第二铝合金层与石墨片之间，所述第一铝合金层与第一过渡层之间扩散连接，所述第一过渡层与石墨片之间扩散连接，所述石墨片与第二过渡层之间扩散连接，所述第二过渡层与第二铝合金层之间扩散连接，所述铝合金框的相对两侧分别与所述第一铝合金层和第二铝合金层扩散连接，从而使得第一过渡层、第二过渡层及石墨片被所述第一铝合层、第二铝合金层及铝合金框包覆，成为一个整体。
8.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述所述第一铝合金层、第二铝合金层及铝合金框的材料相同。
9.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第一铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
10.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第二铝合金层的厚度为0.26毫米至1.0毫米。
11.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述铝合金框内具有一个所述开口，所述石墨片的数量也为一个，所述石墨片收容于所述开口内。
12.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述铝合金框内具有多个所述开口，所述石墨片的数量也为多个，每个所述石墨片对应收容于一个所述开口内。
13.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第一过渡层采用钛或含钛的合金制成。
14.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第二过渡层采用钛或含钛的合金制成。
15.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，所述第一过渡层的厚度为20微米至40微米。
16.如权利要求7所述的导热复合材料片，其特征在于，第二过渡层的厚度为20微米至40微米。
17.一种导热复合材料片的制作方法，包括步骤:
提供两个铝合金片及一个铝合金框，所述铝合金框具有至少一个开口，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理，以降低所述铝合金片表面及铝合金框表面的粗糙度，并得到活性的铝合金表面；
提供至少一个石墨片；
将石墨片放置于所述铝合金框的开口内，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，并将所述叠层结构放置于炉腔内，并将炉腔内抽真空；以及
对所述叠层结构进行加热加压，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片。
18.如权利要求17所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，所述机械处理包括打磨及抛光，以降低所述铝合金片表面及铝合金表面的粗糙度。
19.如权利要求17所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，所述化学处理包括酸洗及碱洗，以得到活性的铝合金表面。
20.如权利要求17所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，将所述炉腔内抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa。
21.如权利要求17所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，将所述放置有石墨片的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接时，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。
22.如权利要求17所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，所述铝合金框内的所述开口的个数为多个，所述石墨片的个数也为多个，每个石墨片对应收容于一个所述开口内。
23.一种导热复合材料片的制作方法，包括步骤:
提供两个铝合金片及铝合金框，并对铝合金片及铝合金框进行机械处理及化学处理，以降低所述铝合金片表面及铝合金框表面的粗糙度，并得到活性的铝合金表面；
提供石墨片及两个过渡片；
将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧，使得所述石墨片与所述过渡片进行扩散连接，得到复合层；
将所述复合层放置于所述铝合金框的开口中，并在铝合金框及石墨片的相对两侧分别放置铝合金片形成叠层结构，放置于炉腔内并抽真空处理；以及
将所述放置有复合层的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接，从而得到导热复合材料片。
24.如权利要求23所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，所述机械处理包括打磨及抛光，以降低所述铝合金片表面及铝合金表面的粗糙度。
25.如权利要求23所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，所述化学处理包括酸洗及碱洗，以得到活性的铝合金表面。
26.如权利要求23所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，将所述炉腔内抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa。
27.如权利要求23所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，将所述放置有复合层的铝合金框及两个铝合金片之间进行扩散连接时，将炉腔内的温度升至530摄氏度至590摄氏度，并对所述叠层结构施加10MPa至15MPa的压力，使得所述石墨片与铝合金接触的表面之间进行扩散连接。
28.如权利要求23所述的导热复合材料片的制作方法，其特征在于，将两个过渡片分别放置于石墨片相对两侧并堆叠整齐，将堆叠后的两个过渡片及石墨片放置于炉腔内，抽真空至压强为5×10-3Pa至7×10-3Pa，然后升高炉温至850摄氏度至930摄氏度，并在所述两过渡片之间施加11MPa至12MPa的压力，持续时间为100分钟至170分钟。
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