专利名称：一种碳基复合散热材料及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及散热材料技术领域，具体说是一种碳基复合散热材料及其制备方法和 用途。
背景技术：
目前我国高端电子工业器件(例如高功率密度电子器件)向尺寸小型化、结构紧 凑化、功能多元化、高功率密度化方向发展，由此引发的散热问题已经严重影响到高功率电 子器件的工作稳定性和可靠性，因此，对其运行过程中产生的热量强化导出与放散提出了 更高的要求。这些电子器件上所用的热控件一般采用铝、铜、银等金属材料，但是，该类材料 不仅导热率低，而且质量重、热膨胀系数大等，极大地限制了其作为电子器件封装散热材料 的广泛使用，所以，研究和开发质量轻、导热率高的新型材料对于实现部件的小型化、装置 轻量化和运行高效化具有重要意义。为此，人们开发了新的碳基散热材料，克服金属材料的质量重、热膨胀系数大的问 题。使用时，通常将碳基散热材料与金属材料按照一定配比进行复合，得到的复合碳基散热 材料用于替换现有的金属散热材料。但是现有技术的碳基散热材料的热导率还有待提高。因此，本领域迫切需要一种质量轻、导热率高的新型的碳基散热材料、以及该碳基 散热材料与金属复合得到的复合碳基散热材料。
发明内容
本发明的目地在于克服现有技术的不足，提供一种质量轻、导热率高的新型碳基 复合散热材料及其制备方法和用途。为实现上述目的，设计一种碳基复合散热材料，其特征在于碳基材料与金属粒子 构成碳基复合散热材料，所述的配方重量百分比含碳量82%以上的碳基材料，18%以下 的金属铜、铝、金、银或锡。所述的制备方法步骤如下a.按上述重量配重比调配粉末状混合物，所述的粉末 状混合物粒径为2. 0mm以下；b.将所述的粉末状混合物进行压制，制得块状毛坯；c.将块 状毛坯进行焙烧，制得焙烧毛坯；d.所述的焙烧毛坯进行石墨化处理，得到石墨毛坯；e.将 金属铜、铝、金、银或锡溶化后采用高压方法压入石墨毛坯，所述的高压方法是指将石墨放 入模具中，然后将熔融状态的金属液体倒入模具之中，施以压力作用下，使液态金属在温度 下以较高的速度充填石墨块的内部空隙，并在压力下凝固，从而获得炭素复合材料。所述的碳基复合散热材料传热方向可控，Z轴方向热导率300w/m. k-450w/m. k，X/ Y 车由热导率 50w/m. k-200w/m. k。所述的碳基复合散热材料电阻率< 5 ii Q m。所述的碳基复合散热材料热膨胀系数为1. 29X10_6/°C。所述的碳基复合散热材料体积密度为2. 0-5. 9g/cm3。所述的碳基复合散热材料抗压强度为56_115Mpa，抗折强度为40_80Mpa。
所述的碳基复合散热材料应用于电子元器件散热领域、LCD液晶电视散热背板、 LED发光散热基板、电源整流三极管散热板、电脑CPU散热器。本发明与现有技术相比，制备工艺简单，具有良好的经济性，具有高导热率和良好 加工性，可应用于LED散热基板以及半导体散热部件以及各种整流散热领域，由天然石墨 制坯后和金属离子复合构成，和金属的结合提高复合材料的体积密度和强度，适于制作半 导体器件LED的散热片和半导体器件散热器，可以重复使用，由碳组成，不会对环境产生任 何污染。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。碳基材料与金属粒子构成碳基复合散热材料，所述的配方重量百分比含碳量 82%以上的碳基材料，18%以下的金属铜、铝、金、银或锡。制备方法步骤如下a.按上述重量配重比调配粉末状混合物，所述的粉末状混合 物粒径为2. 0mm以下；b.将所述的粉末状混合物进行压制，制得块状毛坯；c.将块状毛坯 进行焙烧，制得焙烧毛坯；d.所述的焙烧毛坯进行石墨化处理，得到石墨毛坯；e.将金属 铜、铝、金、银或锡溶化后采用高压方法压入石墨毛坯。碳基复合散热材料传热方向可控，Z轴方向热导率300w/m. k-450w/m. k，X/Y车由 热导率 50w/m. k-200w/m. k。碳基复合散热材料电阻率< 5 ii Q m。碳基复合散热材料热膨胀系数为1. 29X10_6/°C。碳基复合散热材料体积密度为2. 0-5. 9g/cm3。碳基复合散热材料抗压强度为56_115Mpa，抗折强度为40_80Mpa。碳基复合散热材料环境污染性，经SGS鉴定，符合电子产品行业标准，不含任何 铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚六种有害物质。本发明的复合碳基散热材料可以运用于电子元器件散热领域。例如，用于以下领域(1) IXD液晶电视散热背板LCD液晶电视散热背板应用要求量轻、热扩散性好、形状稳定，易加工。本发明以 其优越的性能完全满足要求。(2) LED发光散热基板LED发光散热基板应用要求热扩散性好、易加工、成本低、形状稳定。本发明同样 满足其应用要求。(3)电源整流三极管散热板热扩散性好、易加工、成本低、形状稳定。本发明同样 满足其应用要求。(4)电脑CPU散热器热扩散性好、易加工、成本低、形状稳定。本发明同样满足其 应用要求。
权利要求
一种碳基复合散热材料，其特征在于碳基材料与金属粒子构成碳基复合散热材料，所述的配方重量百分比含碳量82％以上的碳基材料，18％以下的金属铜、铝、金、银或锡。
2.一种碳基复合散热材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法步骤如下a.按上 述重量配重比调配粉末状混合物，所述的粉末状混合物粒径为2. 0mm以下；b.将所述的粉 末状混合物进行压制，制得块状毛坯；c.将块状毛坯进行焙烧，制得焙烧毛坯；d.所述的焙 烧毛坯进行石墨化处理，得到石墨毛坯；e.将金属铜、铝、金、银或锡溶化后采用高压方法 压入石墨毛坯，所述的高压方法是指将石墨放入模具中，然后将熔融状态的金属液体倒入 模具之中，施以压力作用下，使液态金属在温度下以较高的速度充填石墨块的内部空隙，并 在压力下凝固，从而获得炭素复合材料。
3.如权利要求1或2所述的一种碳基复合散热材料，其特征在于所述的碳基复合散热 材料传热方向可控，Z轴方向热导率300w/m. k-450w/m. k，X/Y轴热导率50w/m. k-200w/m. k。
4.如权利要求1或2所述的一种碳基复合散热材料，其特征在于所述的碳基复合散热 材料电阻率彡5 ii Q m。
5.如权利要求1或2所述的一种碳基复合散热材料，其特征在于所述的碳基复合散热 材料热膨胀系数为1. 29X10_7°C。
6.如权利要求1或2所述的一种碳基复合散热材料，其特征在于所述的碳基复合散热 材料体积密度为2. 0-5. 9g/cm3。
7.如权利要求1或2所述的一种碳基复合散热材料，其特征在于所述的碳基复合散热 材料抗压强度为56-115Mpa，抗折强度为40-80Mpa。
8.一种碳基复合散热材料的用途，其特征在于所述的碳基复合散热材料应用于电子 元器件散热领域、LCD液晶电视散热背板、LED发光散热基板、电源整流三极管散热板、电脑 CPU散热器。
全文摘要
本发明涉及散热材料技术领域，具体说是一种碳基复合散热材料及其制备方法和用途，其特征在于碳基材料与金属粒子构成碳基复合散热材料，所述的配方重量百分比含碳量82％以上的碳基材料，18％以下的金属铜、铝、金、银或锡。本发明与现有技术相比，制备工艺简单，具有良好的经济性，具有高导热率和良好加工性，可应用于LED散热基板以及半导体散热部件以及各种整流散热领域，由天然石墨制坯后和金属离子复合构成，和金属的结合提高复合材料的体积密度和强度，适于制作半导体器件LED的散热片和半导体器件散热器，可以重复使用，由碳组成，不会对环境产生任何污染。
文档编号H01L23/373GK101857797SQ20101018722
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者张超, 许长新 申请人:许长新;张超