CN116082056A - 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法 - Google Patents

一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116082056A
CN116082056A CN202111303729.2A CN202111303729A CN116082056A CN 116082056 A CN116082056 A CN 116082056A CN 202111303729 A CN202111303729 A CN 202111303729A CN 116082056 A CN116082056 A CN 116082056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal block
graphite
oriented graphite
heat transfer
soaking plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111303729.2A
Other languages
English (en)
Inventor
封伟
彭连强
冯奕钰
秦盟盟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202111303729.2A priority Critical patent/CN116082056A/zh
Publication of CN116082056A publication Critical patent/CN116082056A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/522Graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12Metallic interlayers
    • C04B2237/121Metallic interlayers based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • C04B2237/36Non-oxidic
    • C04B2237/363Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/68Forming laminates or joining articles wherein at least one substrate contains at least two different parts of macro-size, e.g. one ceramic substrate layer containing an embedded conductor or electrode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法。首先将利用热压法制备取向石墨板,然后将取向石墨板纵向打孔并将金属块嵌入到孔内。接着将钎料加入到金属块与取向石墨之间进行异质焊接,得到传热构建。石墨板的取向性及金属块和石墨之间良好的界面相互作用使得整体构建的界面热阻降低,传热效率明显提高。

Description

一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法
技术领域
本发明属于均热板制造技术领域,具体来书涉及一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法。
背景技术
随着5G技术的不断发展,器件的功率密度不断提高,表面的积聚了大量的热量。高的热量使得器件的安全系数、使用寿命大大降低。同时,当今设备朝着微型化的方向发展,各元器件高度集成,因此构造一种可以集成元器件且可以实现高效散热的传热结构非常重要。石墨是一种无污染,高度稳定,加工性能优异且成本低的材料。其理论导热系数高达129W/(m·K),将石墨进行剥离,单片石墨的理论面内导热系数可高达5300W/(m·K)。因此,利用单层石墨的面内导热是未来均热板制备的首选对象。
除了均热板的设计,器件与均热板的结构属于嵌入性结构,器件下方含有一块金属块嵌入到石墨的均热板内。现有的均热板与金属的构建方式大都选择嵌入的方式获得,但是由于两者结构不同,材料不同,两者之间的界面接触较差,界面热阻较高,严重降低了均热板及器件的传热效率。因此,如何将含有金属的元器件嵌入均热板内,实现两者的完全界面接触是获得高效均热板的另一重要影响因素。高导热的石墨均热板结合完美的界面接触,是未来电子设备高效发展的一个重要途径和方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法,利用取向石墨构建带孔的均热板,利用钎料实现均热板与嵌入金属的界面相互作用,提升器件在均热板上的传热效率。本发明采用以下技术方案:
本发明关于一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法,其特征步骤如下:
1)取向石墨的制备:在烧杯中加入氧化石墨烯和水的混合溶液,室温超声2h。然后在室温下,利用砂芯漏斗抽滤获得氧化石墨烯膜。然后,将多个石墨烯膜进行重叠且界面之间填充高导热介质材料。接着在800℃,氩气的环境下进行热压,获得取向的石墨块。接着根绝器件的需求在石墨块上打孔并打磨。
2)金属块与取向石墨的焊接:选取合适尺寸的金属块,嵌入到石墨均热板内。将含有铝镁等合金的钎料加到取向石墨与金属块之间。然后,在氩气环境下,300-600℃高温煅烧,冷却,获得金属嵌入到取向石墨的均热板。
优选地,步骤1)热压升温速率5-10℃/min。
优选地,步骤2)煅烧升温速率为5-10℃/min。
优选地,步骤2)煅烧冷却速率为1-5℃/min。
本发明通过制备取向石墨材料,然后将利用取向石墨构建带孔的均热板,接着利用钎料实现均热板与嵌入金属的界面相互作用,实现器件在均热板上的高传热效率。
附图说明
图1为均热板的设计图;
图2为取向石墨的扫描电镜图;
具体实施方式
下面给出本发明的3个实施例,是对本发明的进一步说明,而不是限制本发明的范围。
实施例1
1)取向石墨的制备:在烧杯中加入氧化石墨烯和水的混合溶液,室温超声2h。然后在室温下,利用砂芯漏斗抽滤获得氧化石墨烯膜。然后,将多个石墨烯膜进行重叠且界面之间填充沥青材料。接着在800-1000℃,氩气的环境下进行热压,获得取向的石墨块。接着根绝器件的需求在石墨块上打孔并打磨。
2)金属块与取向石墨的焊接:选取合适尺寸的金属块,嵌入到石墨均热板内。将含有铝镁等合金的钎料加到取向石墨与金属块之间。然后,在氩气环境下,800-1000℃高温煅烧,冷却,获得金属嵌入到取向石墨的均热板。
实施例2
1)取向石墨的制备:在烧杯中加入氧化石墨烯和水的混合溶液,室温超声2h。然后在室温下,利用砂芯漏斗抽滤获得氧化石墨烯膜。然后,将多个石墨烯膜进行重叠且界面之间填充银粉材料。接着在1300-1500℃,氩气的环境下进行热压,获得取向的石墨块。接着根绝器件的需求在石墨块上打孔并打磨。
2)金属块与取向石墨的焊接:选取合适尺寸的金属块,嵌入到石墨均热板内。将含有铝镁等合金的钎料加到取向石墨与金属块之间。然后,在氩气环境下,800℃高温煅烧,冷却,获得金属嵌入到取向石墨的均热板。
实施例3
1)取向石墨的制备:在烧杯中加入氧化石墨烯和水的混合溶液,室温超声2h。然后在室温下,利用砂芯漏斗抽滤获得氧化石墨烯膜。然后,将多个石墨烯膜进行重叠且界面之间填充高导热铝镁合金材料。接着在800℃,氩气的环境下进行热压,获得取向的石墨块。接着根绝器件的需求在石墨块上打孔并打磨。
2)金属块与取向石墨的焊接:选取合适尺寸的金属块,嵌入到石墨均热板内。将含有铝镁等合金的钎料加到取向石墨与金属块之间。然后,在氩气环境下,300-600℃高温煅烧,冷却,获得金属嵌入到取向石墨的均热板。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法,其结构式如附图1。
2.取向石墨的制备,其特征是:
在烧杯中加入氧化石墨烯和水的混合溶液,室温超声2h。然后在室温下,利用砂芯漏斗抽滤获得氧化石墨烯膜。然后,将多个石墨烯膜进行重叠且界面之间填充高导热介质材料。接着在800-1000℃,氩气的环境下进行热压,获得取向的石墨块。接着根绝器件的需求在石墨块上打孔并打磨。
3.金属块与取向石墨的焊接方法,其特征是:
选取合适尺寸的金属块,嵌入到石墨均热板内。将含有铝镁等合金的钎料加到取向石墨与金属块之间。然后,在氩气环境下,800-1000℃高温煅烧,冷却,获得金属嵌入到取向石墨的均热板。
4.根据权利要求2中所述的制备方法,其特征在于,所述热液热压升温速率为5-10℃/min,降温速率为1-5℃/min。
5.根据权利要求2中所述的制备方法,其特征在于,所述高导热介质材料的粒度尺寸小于1μm。
6.根据权利要求3中所述的制备方法,其特征在于,所述铝镁等合金的粒度尺寸小于1μm。
7.根据权利要求3中所述的制备方法,其特征在于,所述高温煅烧的升温速率为5-10℃/min。
8.根据权利要求3中所述的制备方法,其特征在于,所述高温煅烧的降温速率为1-5℃/min。
CN202111303729.2A 2021-11-05 2021-11-05 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法 Pending CN116082056A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111303729.2A CN116082056A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111303729.2A CN116082056A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116082056A true CN116082056A (zh) 2023-05-09

Family

ID=86199659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111303729.2A Pending CN116082056A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116082056A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109640586A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 有研工程技术研究院有限公司 一种轻质柔性石墨导热索的制备方法
CN110511029A (zh) * 2019-09-10 2019-11-29 北京中石伟业科技无锡有限公司 一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法
JP2020057648A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 株式会社カネカ 異方性グラファイト複合体の製造方法
CN112296472A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 湘潭大学 一种石墨材料的钎焊方法
CN112325683A (zh) * 2020-11-05 2021-02-05 广东思泉新材料股份有限公司 一种均热板及其制造方法
CN113000965A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 有研工程技术研究院有限公司 轻质柔性石墨导热索的钎焊结构及钎焊方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020057648A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 株式会社カネカ 異方性グラファイト複合体の製造方法
CN109640586A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 有研工程技术研究院有限公司 一种轻质柔性石墨导热索的制备方法
CN110511029A (zh) * 2019-09-10 2019-11-29 北京中石伟业科技无锡有限公司 一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法
CN113000965A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 有研工程技术研究院有限公司 轻质柔性石墨导热索的钎焊结构及钎焊方法
CN112296472A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 湘潭大学 一种石墨材料的钎焊方法
CN112325683A (zh) * 2020-11-05 2021-02-05 广东思泉新材料股份有限公司 一种均热板及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107936777B (zh) 一种三维网络多孔导热散热器件及其制备方法
CN107434905B (zh) 导热聚合物复合材料及其制备方法与应用
JP4704899B2 (ja) 熱伝導材料の製造方法
CN106876743B (zh) 一种燃料电池气体扩散层结构
CN103556193A (zh) 紫铜表面超亲水结构制备方法及用该方法制造的紫铜微热管
CN107686109B (zh) 一种高性能石墨-石墨烯双层碳基导热薄膜的制备方法
CN105236982A (zh) 氮化铝增强的石墨基复合材料及制备工艺
CN103171207A (zh) 一种热沉材料及其制备方法
TWI720823B (zh) 毛細結構之製作方法
CN113771443A (zh) 烧结石墨烯泡沫块增强的石墨烯导热垫片及其制备方法
CN112897981A (zh) 一种石墨烯/碳纤维复合膜的制备方法
CN113800504B (zh) 一种连续式的石墨烯导热膜的制备方法
CN110421918A (zh) 一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料及其制备方法
JP2006045596A (ja) 高熱伝導・低熱膨脹複合体およびその製造方法
CN105774130A (zh) 一种高导热高气密性复合材料及其制备方法
JP2008159428A (ja) 多孔構造体、これを用いた固体電解質型燃料電池及び燃料電池スタック
CN113307263A (zh) 一种石墨烯复合散热薄膜及其制备方法
CN116082056A (zh) 一种取向石墨制备的均热板界面焊接金属块的传热结构及样件制造方法
CN103540806B (zh) 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法
TWI743945B (zh) 薄型均溫板毛細結構元件及其製造方法
CN218333774U (zh) 一种双dbc板制备的绝缘衬底结构
CN101764193A (zh) 一种高导热大功率led引线框架及制备方法
CN109817990B (zh) 一种氢燃料电池用单极板及其制备方法及氢燃料电池
JP2010098035A (ja) 熱電変換素子
CN109355543A (zh) 一种核壳结构碳包金属纳米胶囊Al2O3复合基板及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination