[发明专利]一种石墨膜/金属复合散热片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及散热材料领域，涉及一种石墨膜/铜箔复合散热片及其制备方法。

背景技术

随着微电子集成技术和高密度印制板组装技术的迅速发展，组装密度迅速提高，电子元件、逻辑电路体积成千上万倍地缩小，电子仪器及设备日益朝轻、薄、短、小的方向发展。在高频工作频率下，半导体工作热环境向高温方向迅速移动，此时，电子元器件产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下，要使电子元器件仍能高可靠性地正常工作，及时散热能力成为影响其使用寿命的关键限制因素。为保障元器件运行可靠性，需使用高可靠性、高导热性能等综合性能优异的材料，迅速、及时地将发热元件积聚的热量传递给散热设备，保障电子设备正常运行，现有技术中大都采用金属散热片和石墨散热片，金属散热片虽然本身导热系数高，但是界面性质很差，与热源接触时有很大的接触热阻，不能很好的将热量从热源传递到金属，从而影响散热。而石墨散热片在纵向的导热系数很低，并且其界面性质也比较差，也不能很好地将热量从热源传递出来，因此金属/石墨复合散热片是目前亟待研究的方向。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现技术的不足，提供一种石墨膜/金属复合散热片及其制备方法，具有高导热性和热辐射效率以及优异的拉伸强度。

本发明的技术解决方案是，由石墨膜层、导热胶黏剂层和金属片层复合而成。首先采用高分子薄膜材料为原料，先放入碳化炉进行碳化，再放入石墨化炉中进行石墨化，制得高导热石墨膜；再将高导热石墨膜进行压延，并在其一侧涂覆一层导热胶黏层；最后将金属片层贴附于导热胶黏层的另一面，通过复卷机进行复合成型。

具体工艺步骤如下：

1）选择高分子薄膜材料做为原料，交叉堆叠，放置于碳化炉中升温至碳化温度，进行碳化，然后将碳化完的材料移至石墨化炉中进行石墨化，取出压延制得石墨膜；

2）按重量比，在反应釜中加入40～80份丙烯酸乙酯、5～15份丙烯酸、1～5份引发剂，搅拌速率100～150转/分钟，反应时间3～6小时，制备得到导热胶黏剂；

3）将导热胶黏剂均匀的涂覆在已压延好的石墨膜的一侧，再将金属片贴附于这一侧，最后通过复卷机进行复合制备得到石墨膜/金属复合散热片。

所述的高分子薄膜材料为聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑等中的其中一种，进而优选聚酰亚胺，其厚度为15μm～120μm。

所述导热胶黏剂，包括如下重量比的组分配方：40～80份丙烯酸乙酯，5～15份丙烯酸，1～5份引发剂。

碳化温度为900～1450℃，碳化时间为5～16h。

石墨化温度为2500～3000℃，优选为2900℃；石墨化时间为5～16h，优选为14h。

丙烯酸乙酯的粘度为0.63～2 mPa·s；丙烯酸的粘度在1.2～5mPa·s之间。

引发剂为偶氮二异丁氰或DCP中的一种。

金属片为铜箔或者铝箔中的一种，厚度在0.01～0.05mm之间。

本发明与现有技术相比所具备的优点是，综合了碳素材料和金属材料的优势，水平和垂直方向均具有优异的导热性能，并且具有较高的抗拉强度，工艺简单易行。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

先选择聚酰亚胺做为原料，聚酰亚胺厚度为15μm，交叉堆叠并放置于石墨舟皿中。将碳化炉先抽真空，将盛有原料的石墨舟皿放入碳化炉中进行碳化，升温至1400℃需7h。然后将碳化完的材料移至石墨化炉中，并对材料施加压力，在氩气气氛下进行石墨化，升温至2900℃需14h。取出产品，得到人工导热石墨膜成品，放置于压延机中进行压延，取出备用。然后在反应釜中加入40份丙烯酸乙酯、5份丙烯酸、1份引发剂，搅拌速率100转/分钟，反应时间3小时，制备得到导热胶黏剂，均匀的涂覆在已压延好的石墨膜的单侧，再将铜箔贴附于这一侧，最后通过复卷机进行复合制备得到复合散热片，拉伸强度：4.2MPa，导热系数（水平方向）：1860W/m·k，导热系数（垂直方向）：260W/m·k。

实施例2