CN111050531A - 一种散热片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及散热片技术领域，尤其公开了一种散热片的制备方法，包括如下步骤：(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。本发明的散热片的制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的散热片结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能，可有效提高电子产品的散热效果；产品质量稳定、使用寿命长。

Description

一种散热片及其制备方法
技术领域
本发明涉及散热片技术领域，尤其公开了一种散热片及其制备方法。
背景技术
目前，电子产品等微电子设备不断向超薄型和高性能方向发展，电子产品内部电子元件的能耗也越来越大，运行中所产生的热量不排出、易于迅速积累而形成高温，如果对于这些热量不进行很好的处理就会降低电子产品的性能、可靠性和使用寿命。因此，需提高电子产品的散热性能。现有技术通常采用纯铜、或者覆铜合金散热片进行散热或，然而，纯铜硬度低，容易变形，会因此对电子产品的性能和可靠性带来不利影响，覆铜合金通常直接将铜层焊接上去，造成散热片厚度较厚，且结构复杂；散热性能不佳。因此提供一种结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能的散热片及其制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种散热片的制备方法，该制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的散热片硬度高、不易变形、可有效提高电子产品的散热效果、产品质量稳定、使用寿命长。
本发明的另一目的在于提供一种散热片，该不锈钢镀铜散热片结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能的散热片。
为实现上述目的，本发明的目的通过下述技术方案实现：一种散热片的制备方法，包括如下步骤：
(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；
(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；
(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。
进一步的，所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度8-15wt％的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为5-10min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
进一步的，所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：180-250g/L的硫酸镍、70-100g/HCl。通过采用预镀液镀镍，可以提高不锈钢基板和铜镀层的结合力。
进一步的，所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围7-15A/dm2、电镀时间为8-15min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：150-180g/LCuSO4、60-80g/L H2SO4、0.03-0.06g/L NaCl、4-7g/L酒石酸钾、0.5-2g/L萘二磺酸、2-5g/L柠檬酸钾。
通过采用上述工艺和酸性硫酸铜溶液，使得SO4 2–的含量较高，铜含量偏低，提高了镀铜效率，减少了电镀时间，并改善了镀铜的均镀能力且成本低；酒石酸钾、萘二磺酸、柠檬酸钾复配，大大增强了对铜离子的络合效果，将铜离子更好地分散在镀液中，有效地防止过量游离的铜离子易产生沉淀的问题。电镀时其中一面做遮蔽处理，进一步降低了成本。通过高压水冲压后，板材与铜镀层结合性好，可形成光亮铜镀层，铜镀层表面未发现毛刺，粗糙度Ra控制在0.05μm以内，未发现基体存在壳皮和壳点；采用中性盐雾试验中性对不锈钢镀铜进行测试，48小时无锈点；用百格法对不锈钢镀铜进行测试，镀层无脱落。
进一步的，所述步骤(1)中，采用蚀刻机并通过采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。进一步的，蚀刻温度为20-40℃。
进一步的，所述蚀刻液包括如下浓度的原料：碳酸氢铵45-65g/L、亚氯酸钠12g/L-18g/L、硫代硫酸钠0.2-0.8g/L、氨水25-35mL/L、N-十八烷基-D-葡糖酰胺1.5-3g/L、脂肪酸聚乙二醇酯1.5-3g/L、溶剂为去离子水。碳酸氢铵、亚氯酸钠和氨水相配合，可起到蚀刻的作用，硫代硫酸钠与碳酸氢铵、亚氯酸钠和氨水相配合，可进一步提高蚀刻效率；添加的N-十八烷基-D-葡糖酰胺和脂肪酸聚乙二醇酯可以使蚀刻液更易平铺金属表面，从而使蚀刻后的金属表面光滑、平整，且基本无侧蚀现象，铜镀层表面可形成均匀的细微的内部毛细流道。本发明蚀刻液的制备方法简单，易于配置，蚀刻效率高，能很好地控制蚀刻宽度和深度。
本发明的有益效果：本发明的散热片的制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的散热片结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能，可有效提高电子产品的散热效果；产品质量稳定、使用寿命长。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种散热片的制备方法，包括如下步骤：
(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；
(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；
(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。
进一步的，所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度12wt％的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为7min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
进一步的，所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：210g/L的硫酸镍、85g/HCl。
进一步的，所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围8A/dm2、电镀时间为11min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：160g/L CuSO4、70g/L H2SO4、0.05g/L NaCl、5g/L酒石酸钾、1g/L萘二磺酸、3g/L柠檬酸钾。
进一步的，所述步骤(1)中，采用蚀刻机并通过采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。进一步的，蚀刻温度为25℃。蚀刻时间为9min。
进一步的，所述蚀刻液包括如下浓度的原料：碳酸氢铵55g/L、亚氯酸钠15g/L、硫代硫酸钠0.4g/L、氨水30mL/L、N-十八烷基-D-葡糖酰胺2g/L、脂肪酸聚乙二醇酯2g/L、溶剂为去离子水。
实施例2
一种散热片的制备方法，包括如下步骤：
(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；
(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；
(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。
进一步的，所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度8wt％的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为10min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
进一步的，所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：180g/L的硫酸镍、70g/HCl。
进一步的，所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围7A/dm2、电镀时间为15min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：150g/L CuSO4、60g/L H2SO4、0.03g/L NaCl、4g/L酒石酸钾、0.5g/L萘二磺酸、2g/L柠檬酸钾。
进一步的，所述步骤(1)中，采用蚀刻机并通过采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。进一步的，蚀刻温度为30℃。蚀刻时间为12min。
进一步的，所述蚀刻液包括如下浓度的原料：碳酸氢铵45g/L、亚氯酸钠1218g/L、硫代硫酸钠0.2g/L、氨水25mL/L、N-十八烷基-D-葡糖酰胺1.5g/L、脂肪酸聚乙二醇酯3g/L、溶剂为去离子水。
实施例3
一种散热片的制备方法，包括如下步骤：
(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；
(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；
(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。
进一步的，所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度15wt％的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为5min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
进一步的，所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：250g/L的硫酸镍、100g/HCl。
进一步的，所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围15A/dm2、电镀时间为8min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：180g/L CuSO4、60g/L H2SO4、0.03g/L NaCl、4g/L酒石酸钾、0.5g/L萘二磺酸、2g/L柠檬酸钾。
进一步的，所述步骤(1)中，采用蚀刻机并通过采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。进一步的，蚀刻温度为35℃。蚀刻时间为13min。
进一步的，所述蚀刻液包括如下浓度的原料：碳酸氢铵65g/L、亚氯酸钠118g/L、硫代硫酸钠00.8g/L、氨水35mL/L、N-十八烷基-D-葡糖酰胺3g/L、脂肪酸聚乙二醇酯1.5g/L、溶剂为去离子水。
实施例4
本实施例中，所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度9wt％的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为7min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
进一步的，所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：200g/L的硫酸镍、90g/HCl。
进一步的，所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围11A/dm2、电镀时间为12min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
进一步的，所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：160g/L CuSO4、65g/L H2SO4、0.05g/L NaCl、6g/L酒石酸钾、1.5g/L萘二磺酸、3g/L柠檬酸钾。
进一步的，所述步骤(1)中，采用蚀刻机并通过采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。
进一步的，所述蚀刻液包括如下浓度的原料：碳酸氢铵60g/L、亚氯酸钠14g/L、硫代硫酸钠0.5g/L、氨水32mL/L、N-十八烷基-D-葡糖酰胺2.5g/L、脂肪酸聚乙二醇酯2g/L、溶剂为去离子水。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
对实施例1-4的散热片进行性能测试：采用中性盐雾试验中性对不锈钢镀铜散热片进行测试，48小时无锈点；用百格刀刻划10×10个(1mm×1mm)网格，按照ASTM D3359，对不锈钢镀铜进行测试，等级为5B，镀层无脱落。散热片表面均匀光亮、致密，具有良好的耐蚀性，导热率高，相比纯铜具有更高的硬度，耐冲压性能优良，加工性好，铜镀层表面可形成均匀的细微的内部毛细流道，即形成了微孔结构。测得实施例1-4的散热片的铜镀层厚度为30-60μm，表面形成的内部毛细流道的宽度为15-20μm，深度为10-15μm，本发明制得的散热片结构简单且散热吸性能好。
本发明的散热片的制备方法操作控制方便，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，使制得的散热片结构简单、厚度薄、不易变形、具有良好散热性能，可有效提高电子产品的散热效果；产品质量稳定、使用寿命长。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种散热片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)取不锈钢板材，对板材进行电镀铜处理，不锈钢板材的两面均形成铜镀层；
(2)将经过步骤(1)处理后的不锈钢板材加工成所需散热片的形状，得到散热基片；
(3)对散热基片的铜镀层进行蚀刻处理，得到铜镀层散热片。
2.根据权利要求1所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
3.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对不锈钢板材进行镀铜的方法包括如下步骤：
A1、将对不锈钢板材表面进行清洁处理，除去不锈钢板材表面残留物，然后进行除油和酸活化处理；
A2、在活化过的不锈钢板材预镀面上先预镀镍，形成镍层；
A3、对所述镍层进行电镀铜形成铜镀层。
4.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，酸活化步骤为：将所述不锈钢板材放入酸性溶液中进行活化处理，所述酸性溶液为浓度8-15wt％的盐酸溶液。
5.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，采用预镀液进行镀镍，镀镍时间为5-10min，其阳极采用不溶性碳晶棒。
6.根据权利要求5所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，所述预镀液包括如下原料：180-250g/L的硫酸镍、70-100g/HCl。
7.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，所述将板材置于酸性硫酸铜溶液中进行电镀铜的工艺具体为：以不锈钢板材阴极，磷铜板为阳极，阴极电流密度控制范围7-15A/dm2、电镀时间为8-15min，通过采用空气鼓泡方式进行搅拌，最后形成铜镀层。
8.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，所述酸性硫酸铜溶液包括如下原料：160g/L CuSO4、70g/L H2SO4、0.05g/LNaCl、5g/L酒石酸钾、1g/L萘二磺酸、3g/L柠檬酸钾。
9.根据权利要求2所述的散热片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，采用蚀刻液对铜镀层进行蚀刻，在铜镀层形成微孔结构。
10.一种散热片，其特征在于：根据权利要求1-9任意一项的不锈钢镀铜散热片的制备方法制得。
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