CN111822697A - 含铝复合散热板的制造方法以及利用上述制造方法制造的含铝复合散热板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含铝复合散热板的制造方法以及利用上述制造方法制造的含铝复合散热板，上述含铝复合散热板的制造方法，包括：(A)通过对(i)铝或铝合金粉末以及(ii)碳纳米管(CNT)进行球磨而制造出复合粉末的复合粉末制造步骤；(B)制造出包含上述复合粉末的多层坯料的坯料制造步骤；以及，(C)通过利用挤出模具对上述坯料进行直接挤出而制造出散热板的直接挤出步骤；本发明具有制造工程简单、设备需求相对单纯且价格竞争力高的优点，因此适合于实现量产，而且还能够在实现轻量化的同时制造出高强度以及高导热性的含铝复合散热板。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热板的制造方法以及利用上述制造方法制造的散热板，尤其涉及一种以含铝复合材料为基础的散热板的制造方法以及利用上述制造方法制造的散热板。
背景技术
通常，在如电子部件等的驱动过程中会生成大量的热量。如上所述的电子部件的发热会导致错误运行或损伤的现象，因此为了防止如上所述的现象而必须对其进行散热处理。作为散热用装置，主要使用配备有多个散热片的散热板等。
目前作为散热板的材料，主要使用如铝或铜等金属材料，其中因为铝的比重较低且重量较轻，因此能够适用于如飞行器、汽车、船舶、铁路等领域，而且因为属于良好的导电体，因此还能够适用于如输电线等，进而因为在大气中的耐腐蚀性强且对人体无害，因此还能够广泛适用于如食品工业的餐具类等，除此之外，目前还能够适用于如涂料、铝箔包装、建筑材料、核反应堆原材料等非常多样化的用途。但是，铝在具有如上所述的多种优点的同时，还具有机械以及物理性质相对较低的缺点。
因此，需要以对铝和其他种类的材料进行复合的复合材料为基础，开发出导热性以及耐腐蚀性、机械特性以及加工性等功能得到改良的含铝散热板。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国注册专利第10-1320935号(注册日期：2013.10.16.)
(专利文献2)韩国注册专利第10-1329225号(注册日期：2013.11.07.)
专利内容
本发明的目的在于提供一种采用现有的批量生产方式即通过直接挤出的制造方式，具有制造工程简单、设备需求相对单纯且价格竞争力高的优点，因此适合于实现量产，而且还能够在实现轻量化的同时制造出高强度以及高导热性的散热板的含铝复合散热板的制造方法。
此外，本发明的目的在于提供一种利用如上所述的含铝复合散热板的制造方法制造的含铝复合散热板。
本发明提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于，包括：(A)通过对(i)铝或铝合金粉末以及(ii)碳纳米管(CNT)进行球磨(ball mill)而制造出复合粉末的复合粉末制造步骤；(B)制造出包含上述复合粉末的多层坯料(billet)的坯料制造步骤；以及，(C)通过利用挤出模具(extrusion dies)对上述坯料进行直接挤出(direct extrusion)而制造出散热板(heat sink)的直接挤出步骤；其中，上述多层坯料由核心层以及围绕上述核心层的2层以上的外壳层构成，除上述核心层以及最外侧外壳层之外的外壳层由上述复合粉末构成，上述最外侧外壳层由(i)铝或铝合金粉末或(ii)上述复合粉末构成，在分别包含于上述核心层以及外壳层的复合粉末中，相对于铝或铝合金粉末的碳纳米管的体积份率互不相同。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述复合粉末包含上述铝或铝合金粉末100体积份以及上述碳纳米管0.01体积份至10体积份。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：在上述步骤(A)中执行的球磨是利用水平型以及行星球磨机，以150r/min至300r/min的低速或300r/min以上的高速，将上述复合粉末100体积份与100体积份至1500体积份的球以及10体积份至50体积份的有机溶剂一起进行12小时至48小时。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述有机溶剂为庚烷。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述多层坯料，由核心层、围绕上述核心层的第1外壳层以及围绕上述第1外壳层的第2外壳层构成。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于，上述多层坯料，包括：第1坯料，构成上述第2外壳层，采用罐状形状；第2坯料，构成上述第1外壳层，配置在上述第1坯料内部；以及，第3坯料，构成上述核心层，配置在上述第2坯料内部。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述第2坯料，相对于上述铝100体积份包含上述碳纳米管0.09体积份至10体积份，上述第3坯料，相对于上述铝粉末100体积份包含上述碳纳米管大于0体积份且小于等于0.08体积份。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述步骤(B)的坯料制造步骤，包括将上述复合粉末以10MPa至100MPa的高压进行挤压的工程。
此外，提供一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：上述步骤(B)的坯料制造步骤，包括将上述复合粉末在30MPa至100MPa的压力下以280℃至600℃的温度进行1秒至30分钟的放电等离子体烧结(spark plasma sintering)的工程。
本发明通过发明的另一方面提供一种利用上述含铝复合散热板的制造方法制造的含铝复合散热板。
此外，提供一种含铝复合散热板，其特征在于：属于翅片(fin)式散热板或条(bar)式散热板。
此外，提供一种含铝复合散热板，其特征在于：上述鳍式散热板属于平直翅片(SF，Straight Fin)式或针状翅片(PF，Pin Fin)式。
适用本发明的含铝复合散热板的制造方法，具有制造工程简单、设备需求相对单纯且价格竞争力高的优点，因此适合于实现量产，而且还能够在实现轻量化的同时制造出高强度以及高导热性的含铝复合散热板。
附图说明
图1是适用本发明的含铝复合散热板的制造方法的工程顺序图。
图2是对坯料制造过程进行模式化图示的示意图。
图3是对多层坯料的一实例进行模式化图示的斜视图。
图4是按照本发明的实施例制造的含铝复合散热板的照片。
图5是按照本发明制造的条(bar)式散热板的照片。
图6是按照本发明制造的条(bar)式散热板的长度方向截面图。
图7是按照本发明制造的条(bar)式散热板的长度方向侧面图。
图8是按照本发明制造的条(bar)式散热板的斜视图。
【符号说明】
10：复合粉末
11：第1坯料
12：第2坯料
13：第3坯料
20：金属罐
G：导向器
C：盖子
具体实施方式
在对本发明进行说明的过程中，当判定对相关的公知功能或构成的具体说明可能会导致本发明的要旨变得不清晰时，将对其详细说明进行省略。
适用本发明之概念的实施例能够进行多种变更并具有多种形态，接下来将在附图中对特定的实施例进行图示并在本说明书或申请中进行详细的说明。但是，这并不是为了将适用本发明之概念的实施例限定于特定的公开形态，而是应该理解为包含本发明的思想以及技术范围中所包含的所有变更、均等物乃至替代物。
在本说明书中所使用的术语只是为了对特定的实施例进行说明，并不是为了对本发明做出限定。除非上下文中有明确的相反含义，否则单数型语句还包含复数型含义。在本说明书中，“包括”或“具有”等术语只是为了说明所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在，并不应该理解为事先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在或被附加的可能性。
接下来，将对本发明进行详细的说明。
图1是适用本发明之一实施例的含铝复合散热板的制造方法的工程顺序图。
接下来，将结合上述图1对上述含铝复合散热板的制造方法进行说明。
参阅上述图1，上述含铝复合散热板的制造方法，包括：步骤S10，通过对铝或铝合金粉末以及碳纳米管(CNT)进行球磨(ball mill)而制造出复合粉末的复合粉末制造步骤；步骤S20，利用上述复合粉末制造出多层坯料(billet)的坯料制造步骤；以及，步骤S30，利用挤出模具(extrusion dies)对上述坯料进行直接挤出(direct extrusion)的直接挤出步骤。
首先，在步骤S10，通过对铝或铝合金粉末以及碳纳米管(CNT)进行球磨(ballmill)而制造出复合粉末。
上述铝合金粉末能够是从由1000号系列、2000号系列、3000号系列、4000号系列、5000号系列、6000号系列、7000号系列以及8000号系列构成的组中选择的某一种。
通过使上述复合粉末包含上述碳纳米管，利用上述复合粉末制造出的上述含铝复合散热板具有高导热性、高强度以及轻量化的特性，因此能够有效地作为各种电子部件以及照明器具等的散热用材料进行使用。
此外，上述复合粉末除上述铝或铝合金粉末之外还能够包含其他金属粉末。上述追加金属粉末能够是从由铜、镁、钛、不锈钢、钨、钴、镍、锡以及上述之合金构成的组中选择的某一种金属。
但是，因为微尺寸的上述铝或铝合金粒子与微尺寸的上述碳纳米管之间的较大的大小差异会造成分散困难的问题，而且上述碳纳米管会因为强力的范德瓦尔斯力的影响而容易发生凝聚，因此为了实现上述碳纳米管与上述铝或铝合金粉末的均匀分散而能够添加分散诱导剂。
作为上述分散诱导剂，能够使用从由纳米SiC、纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米Fe3O4、纳米MgO、纳米ZrO2以及上述之混合物构成的组中选择的某一种纳米大小的陶瓷。
上述纳米大小的陶瓷起到将上述碳纳米管均匀地分散到上述铝或铝合金粒子之间的作用，尤其是上述纳米SiC(纳米碳化硅，nano Silicon carbide)具有如抗张强度高、锋利、导电性以及导热性稳定、硬度高、耐火性强、热冲击耐性强、高温性质以及化学稳定性优秀等优点，因此作为研磨材料以及耐火材料使用。此外，存在于上述铝或铝合金粒子表面的上述纳米SiC粒子还起到通过抑制上述碳纳米管与上述铝或铝合金粒子的直接接触，从而对可能会因为众所周知的上述碳纳米管与上述铝或铝合金之间的反应而形成的缺陷所导致的碳化铝的生成进行抑制的作用。
上述复合粉末，能够包含：上述铝或铝合金粉末100体积份；以及，上述碳纳米管0.01体积份至10体积份。
当相对于上述铝或铝合金粉末100体积份的上述碳纳米管的含量小于0.01体积份时，因为上述含铝复合散热板的强度与纯铝或铝合金类似，因此可能会无法充分起到作为强化材料的作用，与此相反，当上述碳纳米管的含量大于10体积份时，虽然强度与纯铝或铝合金相比有所增加，但是可能会导致延伸率的下降。此外，当上述碳纳米管的含量过度增加时，可能会造成分散的困难以及因为形成缺陷而导致的机械物理特性的下降。
此外，当上述复合粉末还包含上述分散诱导剂时，上述复合粉末相对于上述铝粉末100体积份还能够包含上述分散诱导剂0.1体积份至10体积份。
当相对于上述铝粉末100体积份的上述分散诱导剂的含量小于0.1体积份时，可能会导致分散诱导效果微乎其微的问题，而当大于10体积份时，可能会因为碳纳米管的凝聚而造成分散的困难并进一步导致缺陷的形成。
此外，上述球磨具体来讲能够利用如水平型或行星球磨机等球磨机在如氮气或氩气等惰性环境下以150r/min至300r/min的低速或300r/min以上的高速进行12小时至48小时。
此时，上述球磨能够在不锈钢容器中相对于上述复合粉末100体积份装入不锈钢球(将直径
球以及直径
球1:1混合)100体积份至1500体积份之后进行。
此外，为了减少摩擦系数，能过作为工程控制剂以相对于上述复合粉末100体积份包含10体积份至50体积份的含量使用从由庚烷、己烷以及乙醇构成的组中选择的某一种有机溶剂。上述有机溶剂在球磨之后打开容器并对上述混合粉末进行回收时将通过外罩全部蒸发，因此所回收的混合粉末中将只有上述铝粉末以及上述碳纳米管残留。
此时，上述纳米大小的陶瓷即分散诱导剂将借助于在上述球磨工程中产生的旋转力起到与上述纳米大小的研磨球相同的作用，能够对物理凝聚的上述碳纳米管进行分离并通过促进其流动性而将上述碳纳米管更加均匀地分散到上述铝粒子的表面。
接下来，在步骤S20，制造出包含上述所获得的复合粉末的多层坯料(billet)。
在本步骤中制造出的上述多层坯料的特征在于：由核心层以及围绕上述核心层的2层以上的外壳层构成，除上述核心层以及最外侧外壳层之外的外壳层由上述复合粉末构成，上述最外侧外壳层由(i)铝或铝合金粉末或(ii)上述复合粉末构成，在分别包含于上述核心层以及外壳层的复合粉末中，相对于铝或铝合金粉末的碳纳米管的体积份率互不相同。
包含于上述多层坯料中的外壳层的数量不受到特殊限定，但在考虑到其经济性等的情况下由5层以下构成为宜。
图2是对如上所述的多层坯料制造过程的一实例进行模式化图示的示意图。参阅上述图2，上述坯料能够通过下述方式进行制造。即，在步骤S20-1，通过导向器G将上述复合粉末10装入到金属罐20中，在步骤S20-4，通过利用盖子(C)进行密封或挤压而防止粉末发生流动。
作为上述金属罐20，所有利用具有导电性以及导热性的金属制成的都可以使用，较佳地能够使用铝或铝合金罐、铜罐以及镁罐。上述金属罐20在假定坯料大小为6英寸的情况下能够采用0.5mm至150mm的厚度，即，能够根据坯料的大小采用不同的厚度比例。
图3是能够在本步骤中制造出的多层坯料的一实例，是对包括核心层以及2层外壳层的多层坯料，即，由核心层、围绕上述核心层的第1外壳层以及围绕上述第1外壳层的第2外壳层构成的多层坯料进行模式化图示的斜视图。
参阅上述图3，能够通过首先在作为第2外壳层的内部为空的圆筒形状的第1坯料11内部配置作为第1外壳层的与上述第1坯料11不同成分的第2坯料12之后再在上述第2坯料12内部配置作为核心层的与上述第2坯料12不同成分的第3坯料13而制造出多层坯料。
此时，上述第1坯料11是内部为空的圆筒形状，既能够是一侧入口被封闭的罐(can)形状，也能够是两侧入口开放的中空圆筒形状，上述第1坯料11能够利用如铝、铜以及镁等制成。上述第1坯料11能够通过在对上述金属母材进行熔融之后注入到模具中的方式制造成内部为空的圆筒形状，或通过机械加工进行制造。
上述第2坯料12能够包含上述所制造出的复合粉末，且上述第2坯料12能够是块(bulk)或粉末。
当上述第2坯料12为块时，上述第2坯料12具体来讲能够是圆柱形状，上述多层坯料能够通过将上述圆柱形状的第2坯料12配置在上述第1坯料11内部的方式进行制造。此时，作为将上述第2坯料12配置在上述第1坯料11内部的方法，能够通过在对上述第2坯料12的复合粉末进行熔融并注入到模具中而制造成圆柱形状之后再将其嵌入到上述第1坯料11内部的方式进行制造，或者也能够通过将上述复合粉末直接装入到上述第1坯料11内部的方式进行制造。
上述第3坯料13能够是金属块(bulk)或粉末。
此外，当上述第1坯料12或上述第3坯料13等是包含上述复合粉末的块时，能够将上述复合粉末通过高压挤压或烧结的方式制造成块状形状。
此时，在上述第2坯料12以及第3坯料13所包含的复合粉末中，相对于上述铝或铝合金粉末100体积份的上述碳纳米管的体积份能够互不相同。即，在上述图3中，在上述第2坯料12与上述第3坯料13中相对于上述铝或铝合金100体积份的上述碳纳米管的体积份能够互不相同。
上述第2坯料12，能够相对于上述铝或铝合金100体积份包含上述碳纳米管0.09体积份至10体积份，上述第3坯料13，能够相对于上述铝或铝合金粉末100体积份包含上述碳纳米管大于0体积份且小于等于0.08体积份。
或者，上述第2坯料12能够包含上述复合粉末，而上述第3坯料13能够是与上述第1坯料11相同的从由铝、铜、镁、钛、不锈钢、钨、钴、镍、锡以及上述之合金构成的组中选择的某一种金属块或金属粉末。
上述多层坯料，能够相对于上述多层坯料的整体体积包含上述第2坯料12 0.01体积％至10体积％以及上述第3坯料13 0.01体积％至10体积％，并包含上述第1坯料11剩余体积。
在利用如上所述构成的多层坯料并通过后续说明的直接挤出方法制造散热板的情况下，能够对因为厚度相对较薄而导致的强度较脆弱的部分的强度进行进一步强化。
此外，因为上述多层坯料中包括包含上述复合粉末的上述第2坯料12或上述第3坯料13，因此上述多层坯料在执行上述密封之前，还能够包括：步骤S20-2，以10MPa至100MPa的高压进行挤压的工程。
通过对上述多层坯料进行挤压，接下来能够利用挤出模具对上述多层坯料进行直接挤出。当对上述复合粉末进行挤压的条件小于10MPa时，可能会导致在所制造出的含铝复合散热板中出现气孔且可能会导致上述复合粉末的流动，而当大于100MPa时，可能会因为压力过大而导致上述第2坯料(是指第二次以上的坯料)发生膨胀。
此外，因为上述多层坯料中包括包含上述复合粉末的上述第2坯料和/或上述第3坯料，因此为了接下来利用挤出模具对上述多层坯料进行直接挤出，还能够包括：步骤S20-3，对上述多层坯料进行烧结的工程。
在上述烧结工程中能够使用如放电等离子体烧结(spark plasma sintering)或热锻加压烧结装置，也能够使用能够达成相同目的的任何烧结装置。但是，当需要在短时间内进行精密烧结时采用放电等离子体烧结为宜，此时能够在30MPa至100MPa的压力下以280℃至600℃的温度进行1秒至30分钟的放电等离子体烧结。
接下来，在步骤S30，通过利用挤出模具对上述所制造出的坯料进行直接挤出而制造出含铝复合散热板。
上述挤出模具能够是如整体模具(SolidDies)、中空模具(Hollow Dies)以及半中空模具(Semi-Hollow Dies)。
上述直接挤出时的模口温度能够是400℃至550℃，挤出比能够是15至120，挤出速度能够是2mm/s至10mm/s，挤出压力能够是150kg/cm2至200kg/cm2，坯料温度能够是350℃至550℃。上述挤出比是上述坯料的截面积与上述含铝复合散热板的截面积之间的比例。
此外，当上述坯料中包括包含上述复合粉末的上述第2坯料和/或上述第3坯料(是指第二次以上的坯料)时，为了能够利用上述挤出模具对上述多层坯料直接进行挤出，需要按照如上所述的方式对上述多层坯料进行高压挤压或烧结。
上述含铝复合散热板的制造方法，还能够包括：选择性地对上述所制造出的含铝复合散热板进行热处理等的后处理工程。当采用如上所述的含铝复合散热板的制造方法时，按照现有的一般热处理条件进行热处理也能够得到更加良好的热处理效果。
适用本发明之另一实施例的含铝复合散热板能够通过如上所述的含铝复合散热板的制造方法进行制造。
图4至图8是对按照本发明制造出的散热板进行图示的照片以及示意图。
按照本发明制造的散热板的形状不受到特殊限定，既能够制造出翅片(fin)式散热板(图4)，也能够制造出条(bar)式散热板(图5至图8)。
图4中所图示的散热板是包括主体以及从上述主体延长的多个翅片的平直翅片(SF，Straight Fin)式的翅片式散热板，图5至图8中所图示的散热板是由平板状态的主体构成的条式散热板，上述散热板的主体能够由外部层、内部层以及位于上述外部层与上述内部层之间的中间层等3个层构成。
作为一实例，上述外部层能够由铝6063(Al6063)构成，上述内部层能够由铝3003(Al3003)构成，而上述中间层能够由上述铝-碳纳米管(CNT)复合粉末(Al-CNT)构成。此外，上述散热板的上述多个翅片能够由铝6063(Al6063)构成。
如上所述的上述散热板，能够通过在制造出将利用铝3003制成的圆柱形状的第3坯料放置在利用铝6063制成的圆筒形状的第1坯料内部且在上述第1坯料以及上述第3坯料之间包含上述复合粉末的结构的多层坯料并对上述多层坯料进行挤压或烧结之后直接对其进行挤出的方式制造。
接下来，将结合实施例对本发明进行详细的说明。
适用本发明的实施例能够以多种不同的形态进行变形，因此不应解释为本说明书的范围受到在下述内容中详细说明的实施例的限定。本说明书中的实施例只是为了向具有相关行业一般知识的人员更加完整地公开本说明书。
【实施例以及比较例：平直翅片(SF，Straight Fin)式含铝复合散热板的制造】
<实施例1>
作为碳纳米管，使用了纯度为99.5％、直径和程度分别为10nm以下以及30μm以下的产品(卢森堡，(株)OCSiAl公司产品)，而作为铝粉末，使用了平均粒径为45μm、纯度为99.8％的产品(韩国，MetalPlayer产品)。
此外，以圆柱形状的第3坯料位于作为上述第1坯料的金属罐的中央且第2坯料(复合粉末)位于上述第1坯料与第3坯料之间的方式制造出了多层坯料。
上述第2坯料中包含相对于上述铝粉末100体积比包含碳纳米管0.1体积比的铝-碳纳米管(CNT)复合粉末，上述第1坯料利用铝6063制成，而上述第3坯料利用铝3003合金制成。
具体来讲，上述第2坯料利用如下所述的方法制造。按照铝粉末100体积比、上述碳纳米管0.1体积比的比例向不锈钢容器添加至30体积％，接下来向上述容器内部添加不锈钢球(对直径
球以及直径
球进行混合)至30体积％并添加庚烷50ml，然后利用水平型球磨机在250rpm条件下进行24小时的低速球磨处理。接下来，在打开上述容器并通过外罩使上述庚烷全部蒸发之后对铝-碳纳米管(CNT)复合粉末进行回收。
在将上述所制造出的铝-碳纳米管(CNT)复合粉末装入到上述第1坯料与上述第3坯料之间的缝隙2.5t之后利用100MPa的压力进行挤压，从而制造出上述多层坯料。
利用直接挤出机以挤出比为100、挤出速度为5mm/s、挤出压力为200kg/cm2、坯料温度为460℃的条件直接进行挤出，从而制造出如上述图4所示的平直翅片(SF，StraightFin)式含铝复合散热板。
<实施例2>
按照与上述实施例1相同的方法，制造出上述碳纳米管的含量为1体积比的铝-碳纳米管(CNT)复合粉末并制造出多层坯料。
按照与上述实施例1相同的条件对上述所制造出的坯料直接进行挤出，从而制造出平直翅片(SF，Straight Fin)式含铝复合散热板。
<实施例3>
按照与上述实施例1相同的方法，制造出上述碳纳米管的含量为3体积比的铝-碳纳米管(CNT)复合粉末并制造出多层坯料。
按照与上述实施例1相同的条件对上述所制造出的坯料直接进行挤出，从而制造出平直翅片(SF，Straight Fin)式含铝复合散热板。
<比较例1>
在将按照碳纳米管(CNT)10重量％以及铝粉末80重量％的比例混合的铝-碳纳米管(CNT)混合物与分散诱导剂(将溶剂以及天然橡胶液按照1:1进行混合的溶液)1:1混合并照射12分钟的超声波而制造出分散混合物之后，通过利用管状炉在惰性环境下以500℃的条件对分散混合物进行1.5小时的热处理而彻底去除分散诱导剂成分，从而制造出铝-碳纳米管(CNT)混合物。
将上述所制造出的铝-碳纳米管(CNT)复合粉末投入到直径为12mm、厚度为1.5mm的铝罐中进行密封，接下来利用热锻挤出机(日本，岛津公司产品，型号UH-500kN)以挤出温度为450℃、挤出比为20的条件进行热锻粉末挤出，从而制造出平直翅片(SF，StraightFin)式含铝复合散热板。
【试验例1：含铝复合散热板的机械物性测定】
对在上述实施例以及比较例中制造出的含铝复合散热板的抗张强度、延伸率以及维氏硬度进行了测定，其结果如下述表1所示。
上述抗张强度以及延伸率是以抗张速度为2mm/s的抗张测试条件以及抗张测试片Ks标准4号中的方法进行了测定，上述维氏硬度是以300g、15秒的条件以及方法进行了测定。
【表1】
1)Al6063：铝6063
2)Al3003：铝3003
参阅上述表1可以得知，因为在上述实施例中制造出的含铝复合散热板使用了强材质(Al6063)以及软材质(Al3003)的材料，因此与对含铝复合散热板进行挤出的情况相比，同时具有强度以及柔性。
此外还可以得知，虽然在上述比较例1中制造出的含铝复合散热板的维氏硬度较高，但是其延伸率非常低。
【试验例2：含铝复合散热板的耐腐蚀性测定】
对在上述实施例以及比较例中制造出的含铝复合散热板的耐腐蚀特性进行了测定，其结果如下述表2所示。
上述特性是以海水喷雾试验法利用大小为10*10且厚度为2mm的样本按照铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS)标准进行了测定。
【表2】
1)Al6063：铝6063
2)Al3003：铝3003
参阅上述表2可以得知，因为在上述实施例中制造出的含铝复合散热板使用了强材质(Al6063)以及耐蚀性优秀的材质(Al3003)的材料，因此即使是在添加少量碳纳米管(CNT)的情况下，与对含铝复合散热板进行挤出的情况相比，其耐蚀性得到了大幅提升。此外还可以得知，虽然在上述比较例1中制造出的含铝复合散热板呈现出了比纯合金更高的值，但是却比在上述实施例2中制造出的含铝复合散热板低。
【试验例3：含铝复合散热板的导热度测定】
对在上述实施例以及比较例中制造出的含铝复合散热板的密度(density)、热容量(heat capacity)、热扩散性(diffusivity)、导热度(thermal conductivity)进行了测定，其结果如下述表3所示。
上述密度是利用阿基米德原理按照ISO标准对上述含铝复合散热板的密度进行了测定，上述热容量以及热扩散性是利用激光闪光法对大小为10*10且厚度为2mm的样本进行了测定，上述导热度是通过所测定到的密度*热容量*热扩散度的乘积计算得出。
【表3】
1)Al6063：铝6063
2)Al1005：铝1005
3)SWCNT：单壁碳纳米管
参阅上述表3可以得知，因为在上述实施例中制造出的含铝复合散热板使用了强材质(Al6063)以及软质且导热性优秀的纯Al系列(Al1005)的材料，因此即使是在添加少量碳纳米管(CNT)的情况下，与对含铝复合散热板进行挤出的情况相比，其导热度得到了大幅提升。
此外还可以得知，虽然在上述比较例1中制造出的含铝复合散热板呈现出了比纯合金更高的值，但是却比在上述实施例3中制造出的含铝复合散热板低。
在上述内容中对适用本发明的较佳实施例进行了详细的说明，但是上述实施例只是作为本发明的特定一实例进行介绍，本发明并不因此而受到限定，相关从业人员利用后续说明的权利要求书中所定义的本发明的基本概念做出的各种变形以及改良形态也应属于本发明的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种含铝复合散热板的制造方法，其特征在于，包括：
(A)通过对(i)铝或铝合金粉末以及(ii)碳纳米管(CNT)进行球磨(ballmill)而制造出复合粉末的复合粉末制造步骤；
(B)制造出包含上述复合粉末的多层坯料(billet)的坯料制造步骤；以及，
(C)通过利用挤出模具(extrusion dies)对上述坯料进行直接挤出(directextrusion)而制造出散热板(heat sink)的直接挤出步骤；
其中，上述多层坯料，
由核心层以及围绕上述核心层的2层以上的外壳层构成，
除上述核心层以及最外侧外壳层之外的外壳层由上述复合粉末构成，上述最外侧外壳层由(i)铝或铝合金粉末或(ii)上述复合粉末构成，
在分别包含于上述核心层以及外壳层的复合粉末中，相对于铝或铝合金粉末的碳纳米管的体积份率互不相同。
2.根据权利要求1所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述复合粉末包含上述铝或铝合金粉末100体积份以及上述碳纳米管0.01体积份至10体积份。
3.根据权利要求1所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
在上述步骤(A)中执行的球磨是利用水平型以及行星球磨机，以150r/min至300r/min的低速或300r/min以上的高速，将上述复合粉末100体积份与100体积份至1500体积份的球以及10体积份至50体积份的有机溶剂一起进行12小时至48小时。
4.根据权利要求3所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述有机溶剂为庚烷。
5.根据权利要求1所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述多层坯料，
由核心层、围绕上述核心层的第1外壳层以及围绕上述第1外壳层的第2外壳层构成。
6.根据权利要求5所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述多层坯料，包括：
第1坯料，构成上述第2外壳层，采用罐状形状；
第2坯料，构成上述第1外壳层，配置在上述第1坯料内部；以及，
第3坯料，构成上述核心层，配置在上述第2坯料内部。
7.根据权利要求6所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述第2坯料，相对于上述铝100体积份包含上述碳纳米管0.09体积份至10体积份，
上述第3坯料，相对于上述铝粉末100体积份包含上述碳纳米管大于0体积份且小于等于0.08体积份。
8.根据权利要求1所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述步骤(B)的坯料制造步骤，包括将上述复合粉末以10MPa至100MPa的高压进行挤压的工程。
9.根据权利要求1所述的含铝复合散热板的制造方法，其特征在于：
上述步骤(B)的坯料制造步骤，包括将上述复合粉末在30MPa至100MPa的压力下以280℃至600℃的温度进行1秒至30分钟的放电等离子体烧结(spark plasma sintering)的工程。
10.一种含铝复合散热板，其特征在于：
按照根据权利要求1所述的制造方法进行制造。
11.根据权利要求10所述的含铝复合散热板，其特征在于：
属于翅片(fin)式散热板或条(bar)式散热板。
12.根据权利要求11所述的含铝复合散热板，其特征在于：
上述鳍式散热板属于平直翅片(SF，Straight Fin)式或针状翅片(PF，Pin Fin)式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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: 20201027 |
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