CN101857797A - 一种碳基复合散热材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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≤5μΩ·m。
所述的碳基复合散热材料热膨胀系数为1.29×10-6/℃。
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≤5μΩ·m。
碳基复合散热材料热膨胀系数为1.29×10-6/℃。
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)LCD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。
Claims (8)
1.一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≤5μΩ·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1.29×10-6/℃。
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。
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