一种复合导热片的制作方法

文档序号:8752160阅读:582来源:国知局
一种复合导热片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于涉及一种散热器件,尤其涉及一种高导热的复合导热片。
【背景技术】
[0002]导热材料在国防工业和国民经济各个领域都有很广泛的应用。随着工业生产和科学技术的迅速发展,人们对导热材料提出了更新、更高的要求,除导热性外,希望材料具有优良的综合性能如质轻、易加工性、力学性能优异、耐化学腐蚀等。
[0003]在电子电器领域常使用散热片来进行散热。散热片通常是由高导热的金属制成的,可以通过传导、对流或辐射等方式将热量从发热部件传送到环境当中。但是金属材料导热性能有限,比如铜的热导率377W/m.K,铝的热导率为230W/m.K。
[0004]高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等优异的特点;但高分子材料是绝缘体,且热导率极低,在很大程度上限制了它在导热领域的应用。
[0005]近几年来,石墨烯作为一种新型材料在全世界引起了广泛关注。它是由碳原子以Sp2杂化连接的单原子层构成的,其理论厚度仅为0.35nm,是目前所发现的最薄的二维材料。石墨稀是构成其它碳材料的基本单元,可以翘曲成零维的富勒稀,卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨。这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象,使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质。这里所涉及的是它的热学性能,它作为一种低维纳米碳材料,具有高达3000W/m.K?6000W/m.K的热导率,是目前发现的导热性能最好的材料。但是石墨烯材料也有不足之处,比如其耐折性差,材料的强度弱,可以轻易撕裂或者因所粘附部位发生位移而产生破损以及表层物质脱落,因此其无法单独作为散热材料来进行应用。
[0006]碳纳米管自1991年被发现以来,立刻引起科学界和产业界的极大重视。碳纳米管为由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管具有优良的热导率、电学性能和机械性能。然而,由于碳纳米管具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热导率很高,而垂直其长度方向的热导率很低,这不利于碳纳米管作为导热材料进行产业化应用。
[0007]综上,开发出高结合强度、高热导率的复合导热片不仅具有重大的创造性,对于电子工业散热也具有巨大的推动作用。

【发明内容】

[0008]本实用新型的主要目的是提供一种高导热的复合导热片,该复合导热片不仅具有较高的热导率,还具有较高的结合强度,将其应用于集成电路、电子器件、热交换器、LED等电子设备的散热装置中,起到快速散热保障电子元器件高效、稳定、长寿命运行的效果。
[0009]为了实现以上目的,本实用新型提出以下技术方案:
[0010]一种复合导热片,其包括:第一导热基片,该第一导热基片设置有多个贯穿孔垂直于所述第一导热基片;多个第二导热片,该第二导热片设置在所述第一导热基片的上、下表面及贯穿孔的内表面,且设置在所述第一导热基片的上、下表面的第二导热片基本平行于第一导热基片,设置在所述贯穿孔的内表面的第二导热片基本平行于所述贯穿孔的内表面。
[0011]所述第一导热基片为导热同向性材料,所述第一导热基片的导热率为0.05W/m.K?500W/m.K,所述第二导热片为导热异向性材料,沿其平面方向的导热率为1000W/m.K ?6000W/m.K。
[0012]所述第一导热基片为金属箔,所述第一导热基片的厚度为5 μ m?500 μ m,所述第二导热片的厚度为0.01 μ???10 μm。
[0013]所述贯穿孔的孔径为I μπι?1000 μm。
[0014]所述贯穿孔的密度为12个/cm2?10 4个/cm2。
[0015]所述第二导热片包括石墨烯或碳纳米管膜。
[0016]所述第一导热基片为高分子膜,所述第一导热基片的厚度为I μ m?1000 μ m,所述第二导热片的厚度为0.01 μ???10 μm。
[0017]一种复合导热片,其包括一导热基片、垂直于该导热基片设置的多个热管及与分布在所述导热基片相对的上、下表面的石墨烯,所述热管由贯穿该导热基片的石墨烯形成,且形成该热管的石墨烯基本垂直于所述导热基片,设置在所述导热基片的上、下表面的石墨烯基本平行于导热基片。
[0018]一种复合导热片,其包括一网状导热基片及包覆该导热基片的导热异向性的导热层,所述导热基片的网孔孔径为Iym?1000 μπι;所述导热层包覆该导热基片的上下表面及网孔的孔壁,所述导热层沿其平面方向的导热率为1000W/m.K?6000W/m.K,垂直其平面方向的导热率为lW/m.K?100W/m.K。
[0019]所述导热层在该导热基片上的厚度为0.01 μπι?10 μm,所述导热层附着在孔壁上的厚度为0.01 μπι?10 μπι。
[0020]相较于现有技术,本实用新型提供的复合导热片具有如下优点:(1)具有优异的散热性能。现有技术制备的导热片一般是平铺在基板的表面,热流方向垂直于基板的表面,导致最终散热效果并不理想。而本实用新型所述复合导热片,第一导热基片的两个表面和贯穿孔的内表面均设置有第二导热片。位于第一导热基片的下表面的第二导热片不仅可以将热源传来的热量快速分散在第一导热基片的表面,而且可将得到的热量通过附于贯穿孔的内表面的第二导热片迅速转移到第一导热基片上表面的第二导热片。传输到上部的热量通过的第二导热片表面快速扩散,最终通过对流和辐射的方式实现快速散热。也就是说,所述复合导热片的贯穿孔内表面的的第二导热片可提高垂直于第一导热基片表面的方向上的热导率,从而大大提高了复合导热片的整体热导率。并且,通过对贯穿孔进行合理的孔径设计和孔密度设计,可使复合导热片的导热更为均匀。(2)第二导热片与第一导热基片结合强度高。现有技术制备的第二导热片由于其平铺在第一导热基片表面,二者间存在界面应力,因而容易导致第二导热片剥离。而本实用新型所述复合导热片,其中的第二导热片不仅覆盖在第一导热基片的上下两个表面,而且也分布于贯穿孔的内表面,该分布于上下表面和贯穿孔的内表面的第二导热片连成一体的层状结构,将第一导热基片夹在中间并套牢,从而大幅提高第二导热片与第一导热基片的结合强度。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型所述复合导热片的结构示意图(其中,I表示第一导热基片;2表示贯穿孔;3表示第二导热片)。
[0022]图2为本实用新型实施例1得到的复合导热片的显微镜照片。
[0023]图3a为图2所述复合导热片的A位置所测得的Raman图谱。
[0024]图3b为图2所述复合导热片的B位置所测得的Raman图谱。
【具体实施方式】
[0025]以下将结合附图对本实用新型提供的复合导热片及其制备方法作进一步说明。
[0026]本实用新型所提供的物质可以通过市售原料或传统化学转化方式合成。
[0027]本实用新型的其他方面由于本文的公开内容,对本领域的技术人员而言是显而易见的。
[0028]以下结合具体实施例,进一步阐明本实用新型。应理解,这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0029]除非另有定义或说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。
[0030]请参阅图1,本实用新型提供一种复合导热片。所述复合导热片包括:第一导热基片I和多个第二导热片3。该第一导热基片I设置有多个贯穿孔2垂直于所述第一导热基片I。该第二导热片3设置在所述第一导热基片I的上、下表面及贯穿孔的内表面。具体的,设置在所述第一导热基片I的上、下表面的第二导热片3基本平行于第一导热基片1,设置在所述贯穿孔2的内表面的第二导热片3基本平行于所述贯穿孔2的内表面。
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