专利名称：一种高导热焊接材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料领域。
背景技术：
很多电子产品、机械装置等都需要用到导热性能良好的焊接材料进行连接，现有技术产品中的焊接材料一般为碳钢焊材或金属焊材，相对来说，有些金属焊材的导热性能比较良好，如铝的热导率为237W/m · K ；铜的热导率为401W/m · K ；银的热导率为
m · K ；而对于锡、铅等焊接材料的导热性能则较差，例如锡的热导率为67W/m · K ；铅的热导率为34. 8ff/m · K ；碳钢的热导率为46. 4-52ff/m · K。电子产品、机械、电力、通信、化工等诸多领域，在产品的加工、生产的过程中，以及使用的过程中，都会产生数量不同的热量。产生的热量如果不能得到有效的散发，对产品的加工及使用，均有可能造成影响。目前很多焊接材料的导热性能不够好，远远不能满足高散热性能的需求。因此，目前迫切需要本领域技术人员解决的问题是，寻找具有高导热性能的焊接材料，以满足诸多电子产品对高散热性能的要求。在本发明中，会应用到具有高散热性能的膜材料。其中，利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到1500 1750W/m · K。而目前作为研究热点的石墨烯材料，则具有更加强大的散热能力，其热导率约为 5000ff/m · K。
发明内容
为了克服现有技术中焊接材料导热性能不高的缺陷，本发明提供一种高导热焊接材料及其制造方法。本发明采用的技术方案是一种高导热焊接材料，所述的高导热焊接材料包括有焊材本体，以及混合在焊材本体中的条状的高导热膜片。优选的，所述的条状高导热膜片，整体包裹于焊材本体中，以提高整个焊接材料的导热能力。优选的，所述的条状高导热膜片，还可制备成包括一个以上条形结构和边缘结构的膜片结构，在制备焊接材料时，导热膜片的条形结构包裹于焊材本体中，边缘结构位于焊材本体外。在进行焊接操作时，可以通过加热高导热膜片的边缘结构，使热量快速传递到焊接材料上，使其熔化并进行焊接。优选的，高导热膜片，由高导热石墨膜和石墨烯膜两者至少其一进行制备，制备的的条形高导热膜片的宽度范围是0.01-15mm，高导热膜片的长度范围为0. l_200mm。优选的，高导热膜片还可制备成复合高导热膜片，由于高导热膜片为柔性材料，为使高导热膜片充分展开，可以将高导热膜片，设置在基材结构上，形成复合高导热膜片。所述的基材结构，为金属材料或导热陶瓷两者其一。优选的，所述的焊材本体为锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材；所述的高导热焊接材料为焊板、焊条、焊丝、焊剂、金属粉末至少其一的形式。优选的，所述的高导热焊接材料中，高导热膜片占总焊接材料的质量比为 0. 1% -30%。本发明还提供一种高导热焊接材料的制造方法，该方法包括以下步骤，步骤1，制备高导热膜片；步骤2，将液态焊材本体和高导热膜片均勻混合；步骤3，对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，冷却凝固形成高导热焊接材料。优选的，所述步骤1中，高导热膜片为条状，由高导热石墨膜或石墨烯膜制得，制备的高导热膜片尺寸为长0. l-200mm,宽0. 01_15mm。另外，高导热膜片可以制备成复合型基片，由高导热膜片覆盖于金属或非金属材料表面形成复合高导热膜片。优选的，所述的液态焊材本体，是由焊接材料通过升高温度熔化获得的。所述的焊接材料为锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材。当然，其它常用的焊材也可以作为本发明中所述的焊材本体。优选的，所述的对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，其处理方式为以下其中之一制板处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物制成板状，冷却凝固后成为焊板；拉条处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行拉条处理，冷却凝固后成为焊条；拉丝处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物牵拉成细丝状，冷却凝固后成为焊丝；粉碎处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行粉碎处理，冷却凝固后成为粉末焊材。
图1-1是本发明实施例所示的一种高导热焊板的示意图。图1-2是本发明实施例所示的另一种高导热焊板的示意图。图1-3是本发明实施例所示的又一种高导热焊板的示意图。图1-4是本发明另一实施例所示的一种高导热焊板的示意图。图1-5是本发明实施例所示的一种高导热焊丝的示意图。图2是本发明所述的高导热焊接材料制造方法的步骤流程图。
具体实施例方式在工业生产中，经常会需要使用具有导热性能的焊接材料。比如，电子散热器件等领域中的焊接材料，都需要有良好的散热能力。
在本发明中，结合已有的高导热膜材料，可以实现一种具有更强导热能力的焊接材料。该高导热焊接材料包括有焊材本体，以及混合在焊材本体中的条状的高导热膜片。所述的高导热膜片，指的是具有高散热性能的条状结构。典型举例，包括有高导热石墨膜或石墨烯膜。利用碳成分制备的高导热石墨膜，具有很高的导热能力，热导率可以达到1500 1750W/m ·Κ。而石墨烯材料，则具有更加强大的导热能力，其热导率约为5000W/ m · K。本发明中将高导热石墨膜或石墨烯膜作为导热介质，使焊接材料的散热性能大幅度提升。所述的焊材本体是指焊接时消耗材料的统称，为目前常用的作为焊接的材料，如锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材等，以及其它一些常用的焊材都可作为本发明中的焊材本体。制得的高导热焊接材料可以是焊板、焊条、焊丝、焊剂、金属粉末等不同形式。对于高导热膜片的结构，可以是单独的石墨膜或石墨烯膜结构，也可以是石墨膜或石墨烯膜与其他辅助基材的混合结构。所述的条状高导热膜片宽度范围是0. 01-15mm, 高导热膜片的长度范围为0. l-200mm。所述的高导热膜片在总焊接材料中的质量比为 0. 1% -30%。另外，高导热膜片还可制备成复合高导热膜片，由于高导热膜片为柔性材料，在焊接材料中很容易会扭曲或折叠，当高导热膜片无法铺展开时，会影响整个焊接材料的导热性能。这种情况下，可以采用辅助基材来使高导热膜片减少弯曲的概率。具体实施时，可以这样来进行将所述的条形高导热膜片，设置在对应结构的基材上上，形成复合高导热膜片。在高导热膜片和辅助基材之间，可以通过粘合的方式进行固定，或者通过热熔化部分基材，然后通过凝固进行固定的方式，来使两者进行固定。另外，也可以通过夹持的方式将高导热膜片和底片进行固定。所采用的基材，优选为金属材料，如铝、铜等；当然也可以是其它非金属材料，如导热陶瓷等。对于高导热膜片和焊材本体的结合形式存在不同的方式第一种结合方式是高导热膜片整体包裹于焊材本体中，多个高导热膜片均勻分散在焊材本体内部。如图1-1所示的高导热焊板100，就是这种结合方式，焊接材料形状为板式，高导热膜片120分散在版式焊材本体110内部。如图1-5所示的高导热焊丝500，也是这种结合方式，高导热膜片520分散在丝状焊材本体510内部。第二种结合方式是条状高导热膜片，为包括一个以上条形结构和边缘结构的膜片结构，导热膜片的条形结构包裹于焊材本体中，边缘结构位于焊材本体外。如图1-4所示的高导热焊板400，为第二种结合方式，高导热膜片分为条状结构 420和边缘结构410两部分，高导热膜片具有2个条状结构420，均位于焊材本体内部，两个条状结构之间存在间隙，以利于高导热膜片在焊材本体中的稳固。边缘结构410位于焊材本体外部，在进行焊接操作时，可以通过加热高导热膜片的边缘结构410，使热量快速传递到焊接材料上，使其熔化并进行焊接。另外，对于高导热焊板，还存在不同的版面结构，对于用作焊接的版面结构，可以将焊板版面制作成沟槽形式或凸起结构，这种结构能够使焊接操作更为方便的进行。如图1-2所示的高导热焊板200，其版面结构即为凸起结构，其中310是凸起部分， 220是焊材本体中的高导热膜片；如图1-3所示的高导热焊板300，其版面结构即为沟槽状，其中210是沟槽结构， 320是焊材本体中的高导热膜片。结合前面所描述的高导热焊接材料，下面对制备高导热焊接材料的制造方法作详细描述，如图2所示，该方法包括以下步骤步骤1，制备高导热膜片；步骤2，将液态焊材本体和高导热膜片均勻混合；步骤3，对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，冷却凝固形成高导热焊接材料。步骤1中，高导热膜片为条状，由高导热石墨膜或石墨烯膜制得，制备的高导热膜片尺寸为长 0. l-200mm,宽 0. 01_15mm。另外，高导热膜片可以制备成复合高导热膜片，由高导热膜片覆盖于金属或非金属材料表面形成复合高导热膜片，其制备方法已在前面作了详细叙述。步骤2中，所述的液态焊材本体，是由焊接材料通过升高温度熔化获得的。焊接材料为锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材。当然，其它常用的焊材也可以作为本发明中所述的焊材本体。获得液态焊材本体和高导热膜片混合物后，为了得到不同形状的高导热焊接材料，可以对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行不同的处理。因此步骤3中的处理方式有以下几种制板处理，为了得到焊板结构的高导热焊接材料，可以将液态焊材本体和高导热膜片混合物制成板状，然后冷却凝固成为焊板；拉条处理，需要得到焊条时，则将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行拉条处理，然后冷却凝固；拉丝处理，是指将液态焊材本体和高导热膜片混合物牵拉成细丝状，冷却凝固后成为焊丝；粉碎处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行粉碎处理，冷却凝固后成为粉末焊材。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种高导热焊接材料，其特征在于所述的高导热焊接材料包括有焊材本体，以及混合在焊材本体中的条状的高导热膜片。
2.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的条状高导热膜片， 整体包裹于焊材本体中。
3.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的条状高导热膜片， 包括一个以上条形结构和边缘结构，其条形结构包裹于焊材本体中，边缘结构位于焊材本体外。
4.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的条形高导热膜片的宽度范围是0. 01-15mm,高导热膜片的长度范围为0. l_200mm。
5.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的焊材本体是锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材。
6.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的高导热焊接材料为焊板、焊条、焊丝、焊剂、金属粉末至少其一的形式。
7.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的高导热膜片，为高导热石墨膜和石墨烯膜两者至少其一。
8.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的条形的高导热膜片，设置在基材结构上，形成复合高导热膜片。
9.根据权利要求8所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的基材结构，为金属材料或导热陶瓷两者其一。
10.根据权利要求1所述的一种高导热焊接材料，其特征在于所述的高导热焊接材料中，高导热膜片占总焊接材料的质量比为0. -30%。
11.一种高导热焊接材料的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤，步骤1，制备高导热膜片；步骤2，将液态焊材本体和高导热膜片均勻混合；步骤3，对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，冷却凝固形成高导热焊接材料。
12.根据权利要求11所述的一种具高导热焊接材料的制造方法，其特征在于所述步骤1中，高导热膜片为条状，高导热膜片尺寸为长0. l-20mm,宽0. 01_5mm。
13.根据权利要求11所述的一种具高导热焊接材料的制造方法，其特征在于所述步骤1中，高导热膜片可以为复合型基片，由高导热膜片覆盖于金属或非金属材料表面形成复合高导热膜片。
14.根据权利要求11所述的一种具高导热焊接材料的制造方法，其特征在于所述的高导热膜片，为高导热石墨膜和石墨烯膜两者至少其一。
15.根据权利要求14所述的一种具高导热焊接材料的制造方法，其特征在于所述的焊接材料为锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材。
16.根据权利要求11所述的一种具高导热焊接材料的制造方法，其特征在于所述的对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，处理方式为以下其中之一的方式制板处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物制成板状，冷却凝固后成为焊板；拉条处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行拉条处理，冷却凝固后成为焊条；拉丝处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物牵拉成细丝状，冷却凝固后成为焊丝；粉碎处理，将液态焊材本体和高导热膜片混合物进行粉碎处理，冷却凝固后成为粉末焊材。
全文摘要
本发明提供一种高导热焊接材料及其制作方法，属于焊接材料领域。该高导热焊接材料包括有焊材本体，以及混合在焊材本体中的条状的高导热膜片。所述的焊材本体是锡铅焊料、镍基焊材、碳钢及钢焊材、铝基焊材、铜基焊材、银基焊材中至少之一的焊材；所述的高导热膜片，为高导热石墨膜或石墨烯膜。该高导热焊接材料的制造方法是制备高导热膜片；将液态焊材本体和高导热膜片均匀混合；对液态焊材本体和高导热膜片混合物进行处理，冷却凝固形成高导热焊接材料。利用本发明，能够克服现有技术中焊接材料导热性能不高的缺陷。
文档编号B23K35/00GK102554486SQ20101061051
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者不公告发明人 申请人:上海杰远环保科技有限公司