CN108841362A - 复合金属散热材料及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合金属散热材料及其制造工艺,包括以下步骤:(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1‑1.2均匀混合,研磨后进行高温烧结,得到氮掺杂石墨烯;(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,并经造粒得到复合造粒体;(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,最后脱模成型;(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖;(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂;(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体,烘烤后完成散热金属层的制作。本发明能够有效提高散热交果。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合金属散热材料及其制造工艺,尤其是一种适用于半导体、电子产品的复合金属散热材料,属于金属材料技术领域。
背景技术
现有技术中,电子产品的性能越来越高,其内部半导体无器件所产生的热量也大幅增加,这就导致电子产品的散热问题成为当下电子产品开发的一个重点。目前,大多采用散热板、散热器等散热元件对电子产品进行散热,但由于电子产品薄型化的需求,导致散热元件的使用受限,从而现有的散热元件很难起到较好的散热作用,故如何发展具有优良散热效果的散热材料成了技术人员研发的当务之急。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种复合金属散热材料及其制造工艺,能够有效提高散热交果。
按照本发明提供的技术方案,所述复合金属散热材料,其特征是:包括散热基板,在散热基板的一表面设置若干槽体以使散热基板的一表面形成翅片状结构,在所述槽体中设置散热金属层。
进一步地,相邻槽体之间的间距为50-70μm,槽体的深度为5-10μm。
进一步地,所述槽体采用梯形、矩形或半圆形。
进一步地,所述散热基板采用氮掺杂石墨烯制成,在氮掺杂石墨烯中加入长度为10-100nm的碳纤维。
所述复合金属散热材料的制造工艺,其特征是,包括以下步骤:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1-1.2均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为800-900℃,时间为8-12小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.1-0.2:0.8-1:0.1-0.2,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为100-200MPa,保压时间为5-10秒;最后脱模成型;
(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖;
(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;
(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在150-200℃烘烤10-20分钟,以完成散热金属层的制作。
进一步地,所述金属粉末涂料的成份包括:20-30重量份环氧树脂、20-30重量份三氧化铁、5-7重量份氧化镁、5-10重量份氮化铝、5-10重量份硫酸钡、2-5重量份二氧化钛、1-5重量份均苯四甲酸二酐。
进一步地,所述金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为500-800转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到100-300nm时完成研磨。
进一步地,所述纳米导电涂膜剂在喷涂后放置4-5min干燥成膜。
进一步地,所述保护膜采用纸张、双面胶或塑料薄膜。
本发明具有以下优点:
(1)本发明通过特殊的复合结构,能够进一步提高散热材料的整体散热效果;
(2)本发明采用的散热基板为氮掺杂石墨烯材质,并且通过掺杂碳纤维有效克服石墨烯材质强度的缺陷;
(3)本发明所使用的散热金属层由多种成份组成,能够过滤部分紫外线;并且采用多种氧化物,能够在低温启动红外线辐射散热,具有更宽的波段,使散热金属层的整体导热和储热性能得到提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明所述复合金属散热材料包括散热基板10,在散热基板10的一表面设置若干槽体11以使散热基板10的一表面形成翅片状结构,相邻槽体11之间的间距为50-70μm,槽体11的深度一般为5-10μm;在所述槽体11中设置散热金属层20。具体在应用时,所述槽体11可以采用梯形、矩形或半圆形。
所述散热基板10采用氮掺杂石墨烯制成,另外,虽然氮掺杂石墨烯能够提供较好的热传导性能,但氮掺杂石墨烯材料的结构强度不足,因而在氮掺杂石墨烯中需要加入长度为10-100nm的碳纤维,以作为加强材料。所述散热基板10的具体制作如下:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1-1.2均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为800-900℃,时间为8-12小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.1-0.2:0.8-1:0.1-0.2,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为100-200MPa,保压时间为5-10秒;最后脱模成型。
所述散热金属层20采用静电喷涂的方法喷涂于散热基板10表面的槽体中,具体包括以下步骤:
(1)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖,保护膜可以采用纸张、双面胶或塑料薄膜;
(2)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,放置4-5min待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;本发明所采用的纳米导电涂膜剂为市售产品,喷涂在金属或非金属表面固化成膜;
(3)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;所述金属粉末涂料的成份包括:20-30重量份环氧树脂、20-30重量份三氧化铁、5-7重量份氧化镁、5-10重量份氮化铝、5-10重量份硫酸钡、2-5重量份二氧化钛、1-5重量份均苯四甲酸二酐;将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在150-200℃烘烤10-20分钟,以完成散热金属层的制作。
上述的金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为500-800转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到100-300nm时完成研磨。
本发明中所使用的金属粉末涂料能够过滤部分紫外线,采用多种氧化物,能够在低温启动红外线辐射散热,具有更宽的波段;另外,采用二氧化钛为锐钛矿二氧化钛,能使散热金属层的整体导热和储热性能得到提高。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:一种复合金属散热材料的制造工艺,包括以下步骤:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1.2均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为900℃,时间为8小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.1:1:0.1,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为200MPa,保压时间为5秒;最后脱模成型;
(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖,保护膜采用纸张、双面胶或塑料薄膜;
(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,放置5min待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;
(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;所述金属粉末涂料的成份包括:30重量份环氧树脂、20重量份三氧化铁、5重量份氧化镁、5重量份氮化铝、5重量份硫酸钡、2重量份二氧化钛、1重量份均苯四甲酸二酐;所述金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为800转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到100nm时完成研磨;
(7)将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在200℃烘烤10分钟,以完成散热金属层的制作。
实施例2:一种复合金属散热材料的制造工艺,包括以下步骤:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为800℃,时间为12小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.2:0.8:0.2,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为100MPa,保压时间为10秒;最后脱模成型;
(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖,保护膜采用纸张、双面胶或塑料薄膜;
(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,放置4min待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;
(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;所述金属粉末涂料的成份包括:20重量份环氧树脂、30重量份三氧化铁、7重量份氧化镁、10重量份氮化铝、10重量份硫酸钡、5重量份二氧化钛、5重量份均苯四甲酸二酐;所述金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为800转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到100-300nm时完成研磨;
(7)将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在150℃烘烤20分钟,以完成散热金属层的制作。
实施例3:一种复合金属散热材料的制造工艺,包括以下步骤:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1.1均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为850℃,时间为10小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.15:0.9:0.15,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为150MPa,保压时间为8秒;最后脱模成型;
(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖,保护膜采用纸张、双面胶或塑料薄膜;
(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,放置4.5min待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;
(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;所述金属粉末涂料的成份包括:25重量份环氧树脂、25重量份三氧化铁、6重量份氧化镁、8重量份氮化铝、8重量份硫酸钡、4重量份二氧化钛、2重量份均苯四甲酸二酐;所述金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为600转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到200nm时完成研磨;
(7)将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在180℃烘烤15分钟,以完成散热金属层的制作。
对实施例1、实施例2、实施例3所述的复合金属散热材料进行散热性能测试,测试结果如表1所示。
表1
由表1可知,本发明所述的复合金属散热材料相较石墨烯材质翅片状散热片,其表面温度更低,对热量的散热效果更加明显。
Claims (9)
1.一种复合金属散热材料,其特征是:包括散热基板(10),在散热基板(10)的一表面设置若干槽体(11)以使散热基板(10)的一表面形成翅片状结构,在所述槽体(11)中设置散热金属层(20)。
2.如权利要求1所述的复合金属散热材料,其特征是:相邻槽体(11)之间的间距为50-70μm,槽体(11)的深度为5-10μm。
3.如权利要求1所述的复合金属散热材料,其特征是:所述槽体(11)采用梯形、矩形或半圆形。
4.如权利要求1所述的复合金属散热材料,其特征是:所述散热基板(10)采用氮掺杂石墨烯制成,在氮掺杂石墨烯中加入长度为10-100nm的碳纤维。
5.一种复合金属散热材料的制造工艺,其特征是,包括以下步骤:
(1)将石墨烯与固体六次甲基四胺按质量比1:1-1.2均匀混合,研磨后进行高温烧结,温度为800-900℃,时间为8-12小时,得到氮掺杂石墨烯;
(2)将聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维混合,聚乙二醇、氮掺杂石墨烯和碳纤维的质量比为0.1-0.2:0.8-1:0.1-0.2,并经造粒得到复合造粒体;
(3)将复合造粒体在模具上压合形成一表面具有若干槽体的散热基板,压合时的压力为100-200MPa,保压时间为5-10秒;最后脱模成型;
(4)将散热基板一表面的槽体之间的区域用保护膜进行覆盖;
(5)散热基板的槽体为静电喷涂区域,在该静电喷涂区域喷涂一层纳米导电涂膜剂,待纳米导电涂膜剂干燥后在静电喷涂区域形成一层纳米导电涂膜;
(6)对静电喷涂区域进行静电粉末喷涂,在纳米导电涂膜表面均匀附着金属粉末涂料,使金属粉末涂料填充满槽体;将进行静电喷涂后的散热基板揭去保护膜,在150-200℃烘烤10-20分钟,以完成散热金属层的制作。
6.如权利要求5所述的复合金属散热材料的制造工艺,其特征是:所述金属粉末涂料的成份包括:20-30重量份环氧树脂、20-30重量份三氧化铁、5-7重量份氧化镁、5-10重量份氮化铝、5-10重量份硫酸钡、2-5重量份二氧化钛、1-5重量份均苯四甲酸二酐。
7.如权利要求6所述的复合金属散热材料的制造工艺,其特征是:所述金属粉末涂料材料在使用前在球磨机中进行球磨,转速为500-800转/分钟,球磨后使粉末粒粒达到100-300nm时完成研磨。
8.如权利要求5所述的复合金属散热材料的制造工艺,其特征是:所述纳米导电涂膜剂在喷涂后放置4-5min干燥成膜。
9.如权利要求5所述的复合金属散热材料的制造工艺,其特征是:所述保护膜采用纸张、双面胶或塑料薄膜。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181120 |
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