[发明专利]一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片及其制备方法，包括泡沫金属层、高导热材料，是通过将内部和表面设置有高导热材料的泡沫金属使用加压的方式加工成薄片得到的，该散热片具有层间的热阻小，热扩散能力强的特点，并且制备工艺简单，便于大规模生产。

技术领域

本发明涉及电子元器件的散热材料领域，尤其涉及一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片及其制备方法。

背景技术

随着芯片及电子电路的快速发展，电子电路越来越微型化，芯片、集成电路、LED等元器件产生的热量也在迅速提高。事实上，大规模集成电路所产生的热流密度己经超过了60W/cm2，并呈现不断上升的趋势，实践证明电子电路的故障发生率是随着工作温度的提高而增长的，这对就对散热提出了更高要求。目前在电子行业得到大规模应用的方案是使用导热散热片，将发热元件的产生的热量扩散，避免热量集中损害元器件。这类导热散热片一般设置于发热元器件与外壳（散热器）之间，将发热元器件产生的热量传到到外壳（散热器）进行散热。当发热元器件与外壳（散热器）的距离过远时，则直接把导热散热片粘附在发热元器件上，通过导热散热片对其进行散热。

在材料方面，传热性能最好的是石墨和金属，电子行业大规模采用石墨片和金属箔来散热，但是这两种材料单独使用都存在着不少的问题：1.由于石墨片的力学性能如抗拉强度和断裂伸长率普遍较差，石墨片应用在电子设备中很容易出现断裂和层间分离现象导致散热效果大大降低。2.金属材料的其热膨胀系数较高， 这会引起界面晶格的不匹配，大大提高了器件失效的概率， 降低了器件的使用寿命；其次， 金属材料的成型密度普遍较大，导致装配成的电子设备重量较大，这不符合便携式电子产品的发展要求；再者金属的导电性能太好，可能会使电子元器件发生短路。

使用复合材料可以把各种散热材料的优点综合起来，并且最大限度的避免它们各自的缺点，电子行业也开始大量应用这种复合散热片。但是目前的市场上的大部分复合散热片都是几种导热材料的简单层叠加工，层与层之间通过树脂或双面胶粘接的方式具有较高的热阻。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片及其制备方法，本发明具有工艺简单、使用方便的特点，该导热扩散片具有优异的导热性能和散热功能，可以快速地将热量从发热体扩散，可以在手机、平板电脑、显示屏、笔记本电脑等电子设备中应用。

本发明的技术方案为：

一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片，包括泡沫金属层、高导热材料，其特征是以泡沫金属作为基体，高导热材料可以是附着于泡沫金属基体的表面，也可以是填充于泡沫金属的内部，也可以是部分附着于泡沫金属基体的表面，部分填充于泡沫金属的内部；

所述的一种三维泡沫金属骨架的高导热散热片的整体厚度为0.008mm～60mm;

所述的泡沫金属其具有三维立体孔结构，厚度为0.005mm～50mm，平均孔直径为0.05mm～8mm；

所述的高导热材料是石墨、膨胀石墨中的任一单组份粉末或者两者的混合物，或者是在上述两种单组份粉末或两者混合物中加入氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化锌、氧化铍、银、铜、铝、炭黑、碳纳米管、石墨烯中一种或多种所形成的混合物；

所述的高导热材料平均粒径为0.1～1000μm，其导热系数为10W/m•K～1000W/ m•K；

所述的泡沫金属是由Cu、Ni、Al、Ag、Fe中的任意一类金属形成的单金属材料，或是上述金属种类中任意两类或两类以上形成的多层金属或者合金；

所述泡沫金属是由Cu、Al、Ag中的任意一类金属形成的单金属材料，或是Cu合金、Al合金、Ag合金材料，或者是以前述材料为基体进行表面修饰的多层复合材料，其厚度为0.02mm～3mm，孔直径为0.15mm～2mm；