CN115682810A - 石墨烯金属复合散热翅片、散热器、制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供石墨烯金属复合散热翅片的制备方法，包括：采用沉积法在石墨烯导热片表面沉积金属层，得到金属化石墨烯导热片；在每两片金属化石墨烯导热片之间涂覆第一连接剂并加热，形成至少一层的金属化石墨烯导热片‑第一连接层‑金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；冷却上述堆叠夹心结构得到石墨烯金属复合散热翅片。本发明还提供石墨烯金属复合散热翅片、散热器及其制备方法。本发明采用在石墨烯导热片上气相沉积金属层并通过第一连接层连接，使得多层石墨烯紧密结合。
Description
技术领域
本发明涉及散热材料技术领域，具体涉及石墨烯金属复合散热翅片及其制备方法、散热器及其制备方法。
背景技术
散热器是设备散热系统中重要的、基础的散热材料/设备之一，通过增加散热面积，增强散热能力将热源产生的热量快速传递出去，目前广泛应用于各类散热系统中。散热器一般采用金属铝、铜制备，少部分由陶瓷、非金属材料制备。用于制备散热器的材料需要有较好的导热性能，同时需要具备良好的机械强度，以满足加工和安装需求。目前应用最广泛的是铝合金散热器，具有质量轻，散热效果较好的优点。而随着行业的发展，大功率，集成化成为趋势，对散热材料及散热器提出了更高的要求，传统的金属散热器已越来越难以满足散热需求。大功率、集成化的产品需求更高功率的散热器，兼具轻量化和散热效率的散热器。金属散热器的散热效率和轻量化都不能满足需求。
发明内容
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯金属复合散热翅片的制备方法，包括：
采用沉积法在石墨烯导热片表面沉积金属层，得到金属化石墨烯导热片；
在每两片金属化石墨烯导热片之间涂覆第一连接剂，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构进行加热，使得第一连接剂融化，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
冷却所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构，得到石墨烯金属复合散热翅片。
根据本发明的一个方面，制备所述石墨烯金属复合散热翅片所需的金属化石墨烯导热片的片数根据石墨烯金属复合散热翅片的厚度要求调整。
根据本发明的一个方面，所述金属层的成分为银、镍、铜、钛、锡、铟、铋、锌、锆和铬中的一种或多种的组合。
根据本发明的一个方面，所述石墨烯导热片为面内定向排列的石墨烯导热片。面内定向是指石墨烯导热片内的石墨烯沿着石墨烯导热片的X-Y面呈现书页式堆叠结构的排列。
根据本发明的一个方面，所述沉积法为PVD或CVD。
PVD(物理气相沉积)是将靶材(金属)气化成原子态金属或离子态金属，然后沉积到基体上形成一层金属层。
Cvd是将含目标金属的化合物进行热分解反应形成原子态金属或离子态金属，然后沉积到基体上形成一层金属层。气相沉积的优点是工艺过程简单，容易实现，对石墨烯导热片本体基本没有影响。
根据本发明的一个方面，所述第一连接剂为低温焊膏、高温焊膏和金属焊粉中的一种或多种。
根据本发明的一个方面，所述石墨烯导热片的厚度为8μm～300μm，石墨烯导热片厚度越薄越软，极易变形，不能进行机械操作，而大于300μm则层间结合力偏小不能满足制作散热翅片的要求，优选地，所述石墨烯导热片的厚度为40μm～200μm。
根据本发明的一个方面，所述金属层的厚度为2μm～10μm，金属层厚度低于2μm，则层间结合力会较差，而超过10μm则会增加热阻，影响导热效果，优选地，所述金属层的厚度为5μm。
根据本发明的一个方面，所述金属化石墨烯导热片的厚度为8μm～300μm，优选地，所述金属化石墨烯导热片的厚度为40μm～200μm。
根据本发明的一个方面，所述第一连接层的厚度为2μm～20μm，连接层厚度低于2μm，则层间结合力会较差，而超过20μm则会增加热阻，影响导热效果，优选地，所述第一连接层的厚度为10μm。
根据本发明的一个方面，所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度为0.2mm～5mm，优选地，所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度为0.5mm～2mm。
根据本发明的一个方面，所述将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构进行加热的步骤包括：
将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构置于焊接炉中进行焊接处理。
根据本发明的第二方面，提供一种上述制备方法制备的石墨烯金属复合散热翅片，包括至少一层堆叠夹心式结构，所述堆叠夹心式结构包括两片金属化石墨烯导热片及设置在两片金属化石墨烯导热片之间的第一连接层，所述金属化石墨烯导热片包括石墨烯导热片及外包围在石墨烯导热片表面的金属层。
上述所述金属层不仅提升了石墨烯导热片的表面反应活性还提升石墨烯导热片的强度。
根据本发明的第二方面，所述第一连接层的材质为低温焊膏、高温焊膏或金属焊粉。
根据本发明的第三方面，提供一种散热器的制备方法，包括：
制备石墨烯金属复合散热翅片；
制备散热底座；
将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座。
根据本发明的第三方面，所述制备散热底座的步骤包括：
在散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面上开槽；
其中，所述将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座的步骤包括：
将石墨烯金属复合散热翅片插入所述槽内。
根据本发明的第三方面，所述槽的宽度比所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度大0.1mm～0.5mm，槽宽度过窄则不易安装，而槽宽度过宽则会造成热阻过大，影响导热效果(参见对比例1和对比例2，在此声明对比例只是众多实例中的简单列举，在实际研究中，我们做了大量的对比实验)，为了使散热翅片与底座更好结合，发挥最佳效果，优选地，所述槽的宽度比所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度大0.15mm。
根据本发明的第三方面，所述槽的深度1mm～10mm，槽深过小，则安装后散热翅片易脱落，结合不好，槽深过大则会造成底座厚度过大，影响结构设计，为了使散热翅片与底座更好结合，发挥最佳效果，优选地，所述槽的深度为2mm。
根据本发明的第三方面，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面的开槽率20％～90％，开槽率过小则安装散热翅片的数量较少，散热能力不够，而开槽率过高则安装散热翅片的数量较多，安装困难，优选地，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面的开槽率为50％。
根据本发明的第三方面，所述将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座的步骤包括：
在所述槽内涂覆第二连接剂，优选地，在槽内灌满或涂满第二连接剂；
将石墨烯金属复合散热翅片插入涂覆有第二连接剂的槽内；
进行固化，形成第二连接层，优选地，在烘箱中进行固化。
根据本发明的第三方面，所述第二连接剂为低温焊膏或导热高分子粘接剂。所述第二连接剂填充了翅片与散热底座之间的空隙，排出了空气，使石墨烯金属复合散热翅片固定于散热底座上，降低了石墨烯金属复合散热翅片与散热底座之间的界面热阻。
根据本发明的第三方面，所述导热高分子粘接剂包括导热硅树脂、导热环氧树脂和导热丙烯酸酯中的一种或多种。
根据本发明的第三方面，所述散热底座为铝合金底座、铜底座、不锈钢底座、陶瓷底座或水冷板底座。
焊接炉与烘箱的区别在于焊接炉可以按照金属焊料的工艺完成更高温度的加工，如500℃以上的温度，而烘箱只适用于300℃以下温度的加工，第一连接剂可以使用高温焊膏的方法制备，而高温焊膏的温度可以达到900℃以上，第二连接剂因为考虑到散热底座可以为金属，高温焊膏容易导致散热底座变形损坏，第二连接剂采用低温焊膏。
根据本发明的第四方面，提供一种上述制备方法制备的散热器，包括散热底座及与散热底座连接的至少一片上述的石墨烯金属复合散热翅片。
根据本发明的第四方面，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面上设置有多个槽，所述槽用于插入所述石墨烯金属复合散热翅片。
根据本发明的第四方面，还包括第二连接层，所述第二连接层用于连接所述散热底座及所述石墨烯金属复合散热翅片。
根据本发明的第四方面，所述第二连接层设置在所述槽内。
本发明所述石墨烯金属复合散热翅片的制备方法通过在每两片金属化石墨烯导热片之间涂覆第一连接剂使得墨烯金属复合散热翅片呈多层石墨烯导热片堆叠、焊料夹心的堆叠夹心式结构，从而使得墨烯金属复合散热翅片具有超越传统散热材料的导热系数，同时还具有低密度、高机械强度的优势，可以广泛应用于多种大功率散热场景。
由于石墨烯的结构是稳定的及其致密的，石墨烯层之间是十分难结合的，即使采用胶黏的方式，多层石墨烯之间也不能相互稳定结合，本发明采用在石墨烯导热片上气相沉积金属层并通过第一连接层连接(例如金属焊接)，使得多层石墨烯紧密结合。
通过本发明制备方法制备的所述石墨烯金属复合散热翅片具有超越传统散热材料的导热系数，同时还具有低密度、高机械强度的优势。常规的散热器材料铝合金导热系数200W/(m·K)左右，密度2.7g/cm3；铜的导热系数为400W/(m·K)左右，密度8.9g/cm3；无法做到导热和轻量化兼顾，而本发明石墨烯金属复合散热翅片的导热系数可以做到≥1000W/(m·K)，密度≤2.2g/cm3，可以保持高导热的同时兼顾轻量化。
本发明散热器是通过上述石墨烯金属复合散热翅片制备，散热功率高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所述石墨烯金属复合散热翅片的制备方法的一个实施例的流程示意图；
图2是本发明所述石墨烯金属复合散热翅片的一个实施例的示意图；
图3是本发明所述散热器的制备方法的一个实施例的流程示意图；
图4是本发明所述散热器的一个实施例的实物图；
图5是本发明所述散热器的一个实施例的俯视示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明所述石墨烯金属复合散热翅片的制备方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示，所述制备方法包括：
步骤S1，采用沉积法在石墨烯导热片表面沉积金属层，得到金属化石墨烯导热片；
步骤S2，在每两片金属化石墨烯导热片之间涂覆第一连接剂，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
步骤S3，将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构进行加热，使得第一连接剂融化，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
步骤S4，冷却所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构，得到石墨烯金属复合散热翅片，如图2所示，所述石墨烯金属复合散热翅片1包括至少一层堆叠夹心式结构，所述堆叠夹心式结构包括两片金属化石墨烯导热片11及设置在两片金属化石墨烯导热片之间的第一连接层12，所述金属化石墨烯导热片包括石墨烯导热片及外包围在石墨烯导热片表面的金属层。
图3是本发明所述散热器的制备方法的一个实施例的流程示意图，如图3所示，所述制备方法包括：
步骤S10，制备石墨烯金属复合散热翅片；
步骤S20，制备散热底座；
步骤S30，将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座，得到散热器，如图4和图5所示，所述散热器包括散热底座2及与散热底座连接的至少一片上述的石墨烯金属复合散热翅片1。
优选地，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面上设置有多个槽，所述槽用于插入所述石墨烯金属复合散热翅片。
上述石墨烯金属复合散热翅片可以与上述槽间隙配合，插入所述槽内固定，为了降低石墨烯金属复合散热翅片与散热底座之间的界面热阻，在一个实施例中，所述散热器还包括第二连接层，所述第二连接层用于连接所述散热底座及所述石墨烯金属复合散热翅片。优选地，所述第二连接层是石墨烯金属复合散热翅片与散热底座表面开槽部位结合的部位。
在一个优先实施例中，本发明所述散热器的制备方法包括：
制备石墨烯金属复合散热翅片，所述石墨烯金属复合散热翅片由石墨烯导热片经表面处理后，再经过多层堆叠复合而成，具体地，包括：采用沉积法，如PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)对石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层金属层，从而得到金属化的石墨烯导热片；将多片金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆第一连接剂，形成金属化石墨烯-第一连接剂-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，堆叠夹心式结构的层数根据最终石墨烯金属复合散热翅片的厚度要求进行调整，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定(上下两块板将中间的材料夹紧)，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，即可得到石墨烯金属复合散热翅片；
制备散热底座，在散热底座表面开槽；
将散热底座表面开槽部位灌(涂)满第二连接剂，然后将石墨烯金属复合散热翅片通过插片法一片片依次插入槽位，整体置于烘箱中进行固化，待固化完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。
为了说明本发明有益效果，列举了以下具体实施例：
实施例1
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对40μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到50μm金属化石墨烯导热片；然后将4层50μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的上述多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到230μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1400W/(m·K)，密度为2.15g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度380μm(230+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将230μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为410W/kg。
实施例2
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1500W/(m·K)，密度为2.1g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度1020μm(870+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为505W/kg。
实施例3
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1500W/(m·K)，密度为2.1g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率20％，开槽宽度1020μm(870+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为202W/kg。
实施例4
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1500W/(m·K)，密度为2.1g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率90％，开槽宽度1020μm(870+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为820W/kg。
实施例5
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1500W/(m·K)，密度为2.1g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度970μm(870+100μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为600W/kg。
实施例6
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1500W/(m·K)，密度为2.1g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度1370μm(870+500μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为400W/kg。
实施例7
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对40μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到50μm金属化石墨烯导热片；然后将4层50μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm低温焊膏，形成金属化石墨烯-低温焊膏-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的上述多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到230μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1400W/(m·K)，密度为2.15g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度380μm(230+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满低温焊膏，通过插片法将230μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为410W/kg。
实施例8
在本实施例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对40μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到50μm金属化石墨烯导热片；然后将4层50μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm低温焊膏，形成金属化石墨烯-低温焊膏-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的上述多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到230μm石墨烯金属复合散热翅片，经测试，该石墨烯金属复合散热翅片的导热系数为1400W/(m·K)，密度为2.15g/cm3；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度380μm(230+150μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满导热高分子粘接剂，通过插片法将230μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为390W/kg。
对比例1
在本对比例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度920μm(870+50μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满金属焊料，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，开槽宽度过窄，结果难以安装翅片，对翅片的表面造成损伤。
对比例2
在本对比例中，散热器的制备方法包括：
采用PVD(物理气相沉积)法对200μm石墨烯导热片进行处理，使其表面覆盖一层5μm金属铜层，从而得到210μm金属化的石墨烯导热片；然后将4层210μm金属化石墨烯导热片进行堆叠，层间涂覆厚度10μm金属银铜钛焊料，形成金属化石墨烯-金属银铜钛焊料-金属化石墨烯多层重复的堆叠夹心式结构，然后将堆叠好的多层重复的堆叠夹心式结构使用工装固定，最后整体置于焊接炉中进行焊接处理，冷却后取出，得到870μm石墨烯金属复合散热翅片；在铝合金散热底座上开槽，开槽率50％，开槽宽度1470μm(870+600μm)，开槽深度2mm，然后再槽内涂满金属焊料，通过插片法将870μm石墨烯金属复合散热翅片逐片插入槽内，在通过工装固定整个散热器，最后整体置于烘箱中进行焊接处理，焊接完成后，即得到石墨烯金属复合散热器。经测试，该石墨烯金属复合散热器的散热功率为200W/kg，开槽宽度过宽，散热器的散热功率降低，与实施例3开槽率20％，开槽宽度1020μm(870+150μm)的散热功率相当。
通过对比例1和对比例2，开槽宽度对本申请的制备方法具有至关重要的作用，过宽或过窄都无法达到预期的效果。
以上依据本发明的实施例为启示的，相关人员可以在不偏离本发明的技术思想范围内，进行多样化的变更及修改。本发明的技术性范围不局限于说明书上的内容，必须根据权利要求范围来确定技术性范围。
上述为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯金属复合散热翅片的制备方法，其特征在于，包括：
采用沉积法在石墨烯导热片表面沉积金属层，得到金属化石墨烯导热片；
在每两片金属化石墨烯导热片之间涂覆第一连接剂，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构进行加热，使得第一连接剂融化，形成至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构；
冷却所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接层-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构，得到石墨烯金属复合散热翅片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属层的成分为银、镍、铜、钛、锡、铟、铋、锌、锆和铬中的一种或多种的组合；或/和所述石墨烯导热片为面内定向排列的石墨烯导热片；或/和
所述沉积法为PVD或CVD；或/和
所述第一连接剂为低温焊膏、高温焊膏和金属焊粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-第一连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构进行加热的步骤包括：
将所述至少一层的金属化石墨烯导热片-连接剂-金属化石墨烯导热片的堆叠夹心结构置于焊接炉中进行焊接处理。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯导热片的厚度为8μm～300μm，优选地，所述石墨烯导热片的厚度为40μm～200μm；或/和
所述金属层的厚度为2μm～10μm，优选地，所述金属层的厚度为5μm；或/和
所述金属化石墨烯导热片的厚度为8μm～300μm，优选地，所述金属化石墨烯导热片的厚度为40μm～200μm；或/和
所述第一连接层的厚度为2μm～20μm，优选地，所述第一连接层的厚度为10μm；或/和
所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度为0.2mm～5mm，优选地，所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度为0.5mm～2mm。
5.一种散热器的制备方法，其特征在于，包括：
根据权利要求1-4中任一所述的制备方法制备石墨烯金属复合散热翅片；
制备散热底座；
将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备散热底座的步骤包括：
在散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面上开槽；
其中，所述将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座的步骤包括：
将石墨烯金属复合散热翅片插入所述槽内。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述槽的宽度比所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度大0.1mm～0.5mm，优选地，所述槽的宽度比所述石墨烯金属复合散热翅片的厚度大0.15mm；
优选地，所述槽的深度1mm～10mm，进一步优选地，所述槽的深度为2mm；
优选地，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面的开槽率20％～90％，进一步优选地，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面的开槽率为50％；
优选地，所述散热底座为铝合金底座、铜底座、不锈钢底座、陶瓷底座或水冷板底座。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将一片或多片石墨烯金属复合散热翅片连接在散热底座的步骤包括：
在所述槽内涂覆第二连接剂，优选地，在槽内灌满或涂满第二连接剂；
将石墨烯金属复合散热翅片插入涂覆有第二连接剂的槽内；
进行固化，优选地，在烘箱中进行固化；
优选地，所述第二连接剂为低温焊膏或导热高分子粘接剂。
9.根据权利要求1-4中任一所述制备方法制备的石墨烯金属复合散热翅片，其特征在于，所述石墨烯金属复合散热翅片包括至少一层堆叠夹心式结构，所述堆叠夹心式结构包括两片金属化石墨烯导热片及设置在两片金属化石墨烯导热片之间的第一连接层，所述金属化石墨烯导热片包括石墨烯导热片及外包围在石墨烯导热片表面的金属层；优选地，所述第一连接层的材质为低温焊膏、高温焊膏或金属焊粉。
10.根据权利要求5-8中任一所述制备方法制备的散热器，其特征在于，包括散热底座及与散热底座连接的至少一片石墨烯金属复合散热翅片；
优选地，还包括第二连接层，所述第二连接层用于连接所述散热底座及所述石墨烯金属复合散热翅片；
优选地，所述散热底座与所述石墨烯金属复合散热翅片连接的面上设置有多个槽，所述槽用于插入所述石墨烯金属复合散热翅片；进一步优选地，所述第二连接层设置在所述槽内；
优选地，所述第二连接层的材质为低温焊膏或导热高分子粘接剂。
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