[发明专利]一种金属散热器的散热涂层结构与制备方法

说明书

本发明公开了一种金属散热器的散热涂层结构与制备方法。所述的散热涂层结构是由两层或两层以上的高散热材料层组成，所述的高散热材料层是由散热材料和电泳树脂构成，所述的制备方法是采用电泳涂层工艺。本发明获得基于金属散热器的散热涂层，具有涂层均匀、致密性好、耐腐性强、散热能力高、与基体结合度好等特点。采用的制备方法操作简单，成本低、材料利用率高等优点，本发明可广泛应用到微电子元器件和照明灯具等领域中。

技术领域

本发明涉及涂料和表面处理技术领域，具体涉及一种金属散热器的散热涂层结构及其制备方法。

背景技术

随着信息电子科技的迅速发展，电子元器件正朝高频、高速、大功率、微型小型化以及高系统集成的方向发展，这使得电子产品的单位功率密度和发热量大幅增长,从而使电子产品的冷却问题变得更突出。而传统的冷却装置能达到的冷却能力受到极大挑战，特别在微电子、信息、照明、能源、汽车、化工等领域，对强化传热、提高散热效率等新技术提出了更高要求。散热涂料是一种通过提高物体表面的热发射率以达到增强物体的散热能力，也就是说，如果要降低电子产品体系的温度，可以把散热功能材料涂在电子器件或电子产品的散热体表面上就可降低产品的工作温度，从而提高电子产品的可靠性。因此，散热材料和配制、散热材料的涂层结构及相关涂覆技术一直引起材料学者们的重视。

当前，市场上用于电子器件产品应用的散热材料虽有报道，但应用范围较小，只有部分高端电子产品有应用，这主要是因为：1）目前应用于电子产品的散热材料涂层结构简单，基本是只有一层的散热材料涂层，所以散热材料涂层的散热效果还有待提高；2）目前商业的散热材料涂层形成工艺主要采用喷刷的涂覆技术，而该技术形成的涂层厚度不好控制，涂层不均匀，而且材料的利用率较低，大部分散热材料在喷刷过程中散向空气中，这样就增加成本又污染环境，因此影响了散热材料在电子器件产品中的大范围应用。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属散热器的散热涂层结构及其制备方法，通过多涂层的散热涂层结构设计（散热涂层结构的内层主要是为了提高涂层与金属散热器表面的热传导能力、结合能力和散热能力，而散热涂层结构的外层主要是为了提高热辐射能力和与空间界面间的辐射面积），以及采用电泳涂膜工艺方法，以达到进一步提高金属散热器的散热能力，而电泳方法又能降低散热材料成本和改善散热材料涂层的质量差和不均匀问题。

本发明的技术方案如下：

一种金属散热器的散热涂层结构与制备方法，所述的散热涂层结构是由两层或两层以上的高散热材料层组成，所述的高散热材料层是由散热材料和电泳树脂材料组成，散热材料和电泳树脂材料的重量比在4%-30%之间。所述的制备方法是采用电泳涂层工艺。

所述的散热涂层结构，其特征在于，其结构中的两层或两层以上高散热材料层，可以是以下几种不同材料组合或不同电泳工艺实现的：a) 由不同散热材料和同一电泳树脂材料混合通过电泳工艺形成多层高散热材料涂层；b) 由相同散热材料和不同电泳树脂材料混合通过电泳工艺形成多层高散热材料涂层；c) 由相同散热材料和不同浓度的同一电泳树脂材料混合通过电泳工艺形成多层高散热材料涂层；d)由相同散热材料和同一电泳树脂材料混合通过不同电泳工艺（比如电泳电压、电泳液温度）形成多层高散热材料涂层；e)由不同散热材料、不同电泳树脂材料（含不同材料和浓度）和不同的电泳工艺（含不同电泳电压和电泳液温度）通过组合而得到多层的高散热材料涂层。

所述的散热材料主要是由金刚石、石墨、碳纳米管、碳纳米球、石墨烯或氧化物中一种或一种以上的材料混合而成，其中金刚石、石墨和氧化物的粒径在0.1~7um之间，碳纳米管和碳纳米球的直径大于30纳米、碳纳米管和石墨烯的长度在0.5~50微米.所述的氧化物包括氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化镁和电气石。

所述的电泳树脂材料，包括阴离子环氧树脂、阴离子丙烯酸树脂、阴离子环氧丙烯酸树脂和阴离子聚胺酯树脂中的一种或多种混合，或者包括阳离子环氧树脂、阳离子丙烯酸树脂、阳离子环氧丙烯酸树脂和阳离子聚胺酯树脂中的一种或多种混合。