[发明专利]一种高导热石墨膜-铜复合材料的制备方法有效

专利信息
申请号: 201410114471.5 申请日: 2014-03-26
公开(公告)号: CN103864067B 公开(公告)日: 2017-01-11
发明(设计)人: 赖优萍 申请(专利权)人: 苏州格优碳素新材料有限公司
主分类号: C01B31/04 分类号: C01B31/04;C23C28/02;H05K7/20
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司32103 代理人: 孙仿卫,陆彩霞
地址: 215200 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 导热 石墨 复合材料 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明具体涉及一种高导热石墨膜-铜复合材料的制备方法。

背景技术

随着半导体技术的快速发展,以及数码产品(如手机、平板电脑等)对便携性能的要求越来越高,这使得相关厂家迫切需要提高电子产品内部空间的利用率,但是,运行中所产生的热量不易排出、易于迅速积累而形成高温,很显然,高温会降低电子设备的性能、可靠性和使用寿命。因此,当前电子行业对于作为热控系统核心部件的散热材料提出越来越高的要求,迫切需要一种高效导热、轻便的材料迅速将热量传递出去,保障电子设备正常运行。

传统的散热材料是铜、银、铝之类的高导热的金属,但是随着电子元器件发热量的提高,已无法满足产品需要,而天然石墨膜具有更高的导热性,较低的密度,良好的材料稳定性,所以逐步在电子行业得到广泛的应用。

天然石墨膜是以天然鳞片石墨或煤沥青为原料,将原料酸化后,加热使得天然石墨层间膨胀,得到蠕虫状结构,然后通过与粘结材料高温高压条件下压延,得到膜状的石墨片,但是天然石墨膜的导热系数一般不超过400W/(m·K),还有易于掉粉等缺点,所以日益无法满足当前便携式数码产品的散热要求。

目前,为满足散热的要求,人工合成石墨膜也已经在研发中,申请号为201210227634.8的专利公开了一种高导热石墨膜的制造方法,它采用聚酰亚胺薄膜最为原材料,经过碳化与石墨化二个过程,其工艺过程如下:a、选择聚酰亚胺薄膜作为原材料,在每一层聚酰亚胺薄膜之间加入石墨纸;b、将间隔有石墨纸交叉层叠后的聚酰亚胺薄膜放入炭化炉中在氮气或氩气环境中碳化,碳化温度100℃-1400℃,时间控制在1小时-6小时;c、碳化后进行石墨化,石墨化也是在氮气或氩气环境中进行,温度控制在2500℃-3000℃左右,控制在12小时以内。

石墨膜是层状晶体材料,人工合成石墨膜的平面导热系数可达1400-1800W/(m·K), 但其轴向导热系数只有5-10 W/(m·K)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种能明显改善石墨膜轴向导热系数的高导热石墨膜的制备方法。

为解决以上技术问题,本发明采取的技术方案是:

一种高导热石墨膜-铜复合材料的制备方法,包括如下步骤:

①对原膜进行等离子处理;

②将步骤①中经过处理的原膜放入高温炉中,封闭炉子,升温并控制温度在300℃-700℃,保持炉内压力在0.05 Pa-15 Pa,时间控制在1-10小时;

③继续升温,控制高温炉温度在700℃-1200℃,向高温炉中通入惰性气体,保持炉内压力在10 Pa-50 Pa,时间控制在1-10小时;

④继续升温,控制高温炉温度在1600℃-2500℃,向高温炉中继续通入惰性气体,保持炉内压力在5 Pa-30 Pa,时间控制在1-10小时;

⑤继续升温,控制高温炉温度在2500℃-3000℃,向高温炉中增加惰性气体流量,保持炉内压力在0.5 atm-1.5 atm,时间控制在1-10小时,自然降温冷却后,得到碳泡沫膜;

⑥将步骤⑤中得到的碳泡沫膜进行辊压或层压,得到高导热石墨膜;

⑦在步骤⑥中得到的石墨膜表面进行化学镀铜;

⑧在步骤⑦的基础上进一步对石墨膜进行电镀铜,得到高导热石墨膜-铜复合材料。

优选地,步骤①中的原膜为聚酰胺膜或聚酰亚胺膜中的一种。

优选地,原膜在高温炉中用石墨框固定。

优选地,在步骤⑥中,张力控制在0.1 kg-20 kg。

优选地,在步骤⑦中,进行化学镀铜的镀液pH值为11.0-12.0。

优选地,在步骤⑦中,进行化学镀铜的镀覆温度为45℃-50℃。

优选地,在步骤⑦中,进行化学镀铜的施镀时间为1-10分钟。

优选地,步骤③中的惰性气体为氮气,步骤④中的惰性气体为氩气,步骤⑤中的惰性气体为氩气。

优选地,步骤②、步骤③、步骤④和步骤⑤中的高温炉为同一个。

优选地,步骤②、步骤③、步骤④和步骤⑤中的高温炉不是同一个。

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