CN214218863U - 一种均热板 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种均热板。所述均热板包括复合板，所述复合板焊接成一个内壁具有微细结构的真空腔体；所述复合板包括依次层叠设置的第一铜箔、石墨烯层以及第二铜箔；所述第二铜箔的材料为电镀铜。在第一铜箔上设置石墨烯层，然后在石墨烯层上设置电镀铜，电镀铜以及第一铜箔可以克服石墨烯层不能作为结构材料的问题，提高均热板的导热系数和合适的强度。
Description
技术领域
本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种均热板。
背景技术
芯片持续高负载运行时会产生的大量热，导致芯片温度过高、出现运行卡顿、掉帧、降频等现象，芯片性能下降明显。可以采用均热板为其将热。均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。但是现有的均热板导热系数有待提高。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种均热板，其旨在提高均热板的导热系数。
本申请提供一种均热板，均热板包括复合板，所述复合板内部设置有密封的空腔；所述复合板包括依次层叠设置的第一铜箔、石墨烯层以及第二铜箔；所述第二铜箔的材料为电镀铜。
在本申请的一些实施例中，第一铜箔的厚度为3μm-150μm。
在本申请的一些实施例中，第一铜箔与所述石墨烯层的硬度为30HV-60HV。
在本申请的一些实施例中，第二铜箔的厚度为1μm-1000μm。
在本申请的一些实施例中，复合板的硬度为100HV-200HV。
在本申请的一些实施例中，石墨烯层由至少一层石墨烯叠加构成。
在本申请的一些实施例中，复合板的厚度为0.2-1mm。
在本申请的一些实施例中，复合板包括多个所述石墨烯层以及多个所述第二铜箔；所述石墨烯层与所述第二铜箔层叠交叉设置，且所述石墨烯层覆盖所述第一铜箔。
在本申请的一些实施例中，复合板包括两个所述石墨烯层以及两个所述第二铜箔。
本申请实施例提供的均热板至少具有以下优点：
石墨烯层具有优异的拉伸强度和导热性能，在第一铜箔上设置石墨烯层，然后在石墨烯层上设置电镀铜，电镀铜以及第一铜箔可以克服石墨烯层不能作为结构材料的问题，从而提高导热系数。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的均热板的结构示意图。
图标：100-复合板；110-第一铜箔；120-石墨烯层；130-第二铜箔。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
均热板要满足轻薄化和大尺寸化的要求，这会导致板结构强度减弱，在一定条件下容易变形，最终导致结构失效，给散热带来不利的影响。采用“铜+不锈钢或钛合金等”复合材料作为上、下盖板，尽管板强度、表面硬度可增加、不易变形，但由于不锈钢或钛合金材料的导热性能严重不足，将影响整体均热板的导热和焊接性能。有的在铜盖板材料掺杂石墨片或CNT，制备的“Cu+Gr”或“Cu+CNT”复合材料，由于石墨和CNT的不连续，均热板整体的导热和强度性能提升有限。
下面对本申请实施例的均热板进行具体说明。
图1示出了本申请实施例提供的复合板100的结构示意图，本申请提供一种均热板，该均热板通过复合板100制得。例如，该均热板可以通过复合板100制成。
均热板包括上盖板和下盖板，上板和下板之间形成空腔；在本申请中，上板和下板均选用复合板100。
本申请的实施例不对均热板的具体制备方法以及形状大小做出限定，可以根据需求以及应用场景进行设置。
请参阅图1，复合板100包括第一铜箔110、石墨烯层120以及第二铜箔130。石墨烯层120覆盖于第一铜箔110上，第二铜箔130覆盖于石墨烯层120上。
在本申请中，第一铜箔110的晶畴数小于或等于5个/平方厘米。例如，第一铜箔110的晶畴数可以为5个/平方厘米、4个/平方厘米、3个/平方厘米、2个/平方厘米或者1个/平方厘米等。
晶畴数小于或等于5个/平方厘米的第一铜箔110具有较佳的导热和导电性。
在本申请的一些实施例中，第一铜箔110的厚度可以为3-150μm，例如可以为3μm、5μm、8μm、18μm、28μm、36μm、42μm、70μm、100μm、150μm等等。第一铜箔110的厚度值为3-150μm可以使其具有较高的强度的同时具有较好的导热和导电性。
在本申请的其他实施例中，第一铜箔110的厚度可以为其他值，可以根据复合板100的用途以及使用场景进行设置。
在本申请中，晶畴数小于或等于5个/平方厘米的第一铜箔110可以通过以下方法制得：
在惰性气氛下，加热电解铜箔或压延铜箔至800-1075℃，然后在还原气氛下退火。
作为示例性地，惰性气氛可以为N2、Ar或He等；将电解铜箔或压延铜箔加热至800-1075℃，然后在还原气氛下退火。
例如，将电解铜或压延铜(厚度3-150μm，晶畴数＞10000个/cm2)送入退火设备中，通入N2、Ar或He等惰性气体进行升温；
当退火设备内的温度达到800-1075℃时，通入H2或者CO等还原性气体，开始退火；通过上述高温退火方法可以得到超大晶畴铜箔，然后对铜箔进行挑选，例如挑选晶畴数量N小于或等于每平方厘米小于等于5的铜箔，即N≤5/cm2。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，可以不采用上述高温退火的方法制备超大晶畴铜箔，例如，可以通过市购的方法得到超大晶畴铜箔。
承上所述，石墨烯层120覆盖于第一铜箔110上，石墨烯层120与第一铜箔110可以增加复合板100的导热和导电性能。
在本申请的实施例中，石墨烯层120可以采用化学气相沉积的方式制备。
例如，将第一铜箔110置于炉内，通入CH4和H2，以第一铜箔110作为衬底，生长单层或者多层石墨烯制得石墨烯层120。
在本申请的一些实施例中，可以通过设定石墨烯层120的厚度，使第一铜箔110和石墨烯层120的硬度为30-60HV；换言之，第一铜箔110和石墨烯层120两层一并的硬度为30-60HV，例如可以为30HV、35HV、40HV、50HV或者60HV等等。
在本申请的其他实施例中，石墨烯层120可以通过其他制备方法进行制备，本申请不对其制备方法进行限定。
第二铜箔130覆盖于石墨烯层120上，在本申请中，第二铜箔130为电解铜箔，换言之，第二铜箔130是通过电解铜的方式形成的。
在本实施例中，在石墨烯层120上电镀一层筒以形成第二铜箔130。
在本申请的一些实施例中，第二铜箔130的厚度为1-1000μm，例如，第二铜箔130的厚度可以为1μm、5μm、10μm、100μm、135μm、150μm、250μm、300μm、500μm等等。
在本申请的实施例中，第二铜箔130与第一铜箔110的晶畴和晶面指数一致，晶畴尺寸一致。
在本申请的实施例中，第二铜箔130、石墨烯层120以及第一铜箔110一并的硬度为100-200HV；例如可以为100HV、135HV、140HV、150HV、160HV、182HV、190HV、200HV等等。
在本申请的一些实施例中，可以根据需求设置复合板100的厚度，可以制备多层石墨烯层120以及多层第二铜箔130，石墨烯层120与第二铜箔130间隔设置。换言之，复合板100可以包括多层石墨烯层120、多层第二铜箔130；相邻两层石墨烯层120之间设置有一层第二铜箔130。第一铜箔110上设置石墨烯层120，石墨烯层120上设置第二铜箔130，为了增加复合板100的厚度，可以继续在第二铜箔130上面设置石墨烯层120，然后在石墨烯层120上设置第二铜箔130，依次进行设置直到达到预设的厚度。
相应地，在本申请的实施例中，石墨烯层120以及第二铜箔130的层数以及厚度可以根据具体需求进行设置。
本申请实施例提供的均热板至少具有以下优点：
石墨烯层120具有优异的拉伸强度(>1GPa)和导热性能(横向约为5000W/m·k)，可以降低复合板100厚度的同时提高其强度，位于石墨烯层120两侧的第一铜箔110和第二铜箔130可以克服石墨烯层120不能单独作为结构材料的问题，有利于提高均热板的导热系数。
此外，复合板100包括晶畴数小于或等于5个/平方厘米的第一铜箔110，通过电镀铜形成的第二铜箔130，以及位于第一铜箔110和第二铜箔130之间的石墨烯层120；晶畴数较小的第一铜箔110以及电镀形成的第二铜箔130结合石墨烯层120会具有较高的导热系数。
本申请还提供一种上述复合板100的制备方法，主要包括以下步骤：
在第一铜箔110上生长石墨烯层120；第一铜箔110的晶畴数小于或等于5个/平方厘米。在第一铜箔110上生长石墨烯层120的具体方法请参阅上述描述，例如采用化学气相沉积的方式制备石墨烯层120。包括：将第一铜箔110置于炉内，通入CH4和H2，以第一铜箔110作为衬底，生长至少一层石墨烯制得石墨烯层120，作为示例性地，可以生长一层、两层或者更多层石墨烯以形成石墨烯层120。
在第一铜箔110上生长石墨烯层120之前还包括制备第一铜箔110，晶畴数小于或等于5个/平方厘米的第一铜箔110例如可以通过高温退火工艺制得；包括：将电解铜或压延铜(厚度3-150μm，晶畴数＞10000个/cm2)送入退火设备中，通入N2、Ar或He等惰性气体进行升温；升温至800℃-1075℃(例如可以为800℃、900℃、1000℃等等)时，通入H2或者CO等还原性气体，开始退火。
制备完石墨烯层120之后，在石墨烯层120上制备第二铜箔130。在本申请中，第二铜箔130通过电镀的方式制备。
本申请实施例提供的制备方法可以得到具有上述优点的复合板100，且该制备方法得到的第二铜箔130与第一铜箔110的晶畴数相同，晶面指数一致，晶畴尺寸一致。该制备方法可以提高复合板100的导热性能。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种均热板，主要通过以下步骤制得：
S1，将原始多晶界电解铜或压延铜(厚度25μm，晶畴数＞10000个/cm2)送入退火设备中，通入N2进行升温。
S2，铜箔被送入退火设备，当温度达到950℃时，通入H2开始退火。
S3，在950℃下保温时间4h后，得到大晶畴铜箔(第一铜箔)，N≤5/cm2，筛选晶畴数为5的铜箔进行后续实验。
S4，保温4h时间后，通入CH4和H2，通过CVD工艺在超大晶畴铜箔衬底上生长至少一层石墨烯层；制备好石墨烯层之后测量石墨烯层和第一铜箔的硬度。
S5，在其生长的石墨烯层上，采用电镀铜工艺制备第二铜箔，第二铜箔的铜与上述超大晶畴晶面指数一致，晶畴尺寸一致，电镀铜厚度为150μm，制备第二铜箔后得到复合板，该复合板的硬度为100HV。
S6，将复合板作为上/下盖板材料，焊接成一个内壁具有微细结构的真空腔体结构，得到均热板。
实施例2-5以及对比例1-4
实施例2-5以及对比例1-4分别提供一种均热板，其与实施例1的区别在于，筛选不同晶畴数的第一铜箔，并制作成复合板或上下盖板，进行后续实验。详见表1。
测试例
对实施例1-5、对比例1-4的复合板进行测试，测试结果如表1所示。
(1)晶畴数量检测：金相显微镜观察，随机取10*10mm范围内的晶界数量。
(2)硬度：《GB-T4340.1》。
(3)铜纯度和氧含量检测：《GB/T 5121》。
(4)热导率测试：《GB/T 22588-2008》。
表1
根据表1可知，本申请实施例提供的复合板，和对比例提供的复合板相比，硬度更高，导热系数更高，可作为一种高强度和高导热系数的均热板。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种均热板，其特征在于，所述均热板包括复合板，所述复合板内部设置有密封的空腔；所述复合板包括依次层叠设置的第一铜箔、石墨烯层以及第二铜箔；所述第二铜箔的材料为电镀铜；
所述第一铜箔的厚度为3μm-150μm；
所述第二铜箔的厚度为1μm-1000μm；
所述复合板的厚度为0.2-1mm。
2.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述第一铜箔与所述石墨烯层的硬度为30HV-60HV。
3.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述复合板的硬度为100HV-200HV。
4.根据权利要求1所述的均热板，其特征在于，所述石墨烯层由至少一层石墨烯叠加构成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的均热板，其特征在于，所述复合板包括多个所述石墨烯层以及多个所述第二铜箔；所述石墨烯层与所述第二铜箔层叠交叉设置，且所述石墨烯层覆盖所述第一铜箔。
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Cited By (1)
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| CN112760644A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-07 | 松山湖材料实验室 | 一种复合板及其制备方法、均热板 |
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2021
- 2021-01-06 CN CN202120031952.5U patent/CN214218863U/zh active Active
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