[发明专利]一种三明治型石墨烯基散热板的封装方法有效

专利信息
申请号: 201810380996.1 申请日: 2018-04-25
公开(公告)号: CN108581253B 公开(公告)日: 2020-10-02
发明(设计)人: 孙湛;曹亮亮;张丽霞;冯吉才 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: B23K28/02 分类号: B23K28/02
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 贾泽纯
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 三明治 石墨 散热 封装 方法
【说明书】:

一种三明治型石墨烯基散热板的封装方法,它涉及一种石墨烯基散热板的封装方法。本发明的目的是要解决现有石墨烯基散热板封装时焊接可靠性难以保证、焊后焊接构件的应力很大、铝合金易熔透的问题。封装方法:一、激光打孔,得到带孔石墨烯;二、表面金属化,得到金属化石墨烯;三、装配与封装,得到三明治型石墨烯基散热板。优点:石墨烯封装后金属化石墨烯与铝板之间的接头室温抗剪强度达到7MPa以上。本发明主要用于石墨烯封装。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基散热板的封装方法。

背景技术

由于三维石墨烯材料特殊的物理性能及结构特征,使得三维石墨烯材料从生产到批量应用仍然有很大一段距离,石墨烯的封装成为了当今研究学者亟需解决的一大难题。石墨烯基材料封装中存在的主要问题如下:由于石墨烯板为层状结构,层间结合力较弱导致石墨烯在焊后热应力作用下分层,焊接可靠性难以保证;在焊接面积大时,由于石墨烯和铝合金热膨胀系数差异较大,焊后焊接构件的应力很大;由于铝合金熔点低且厚度较薄、表面有致密的氧化膜、与石墨烯成键种类差异较大,导致铝合金易熔透、合适的工艺区间以及钎料的选择范围均较窄。

发明内容

本发明的目的是要解决现有石墨烯基散热板封装时焊接可靠性难以保证、焊后焊接构件的应力很大、铝合金易熔透的问题,

一种三明治型石墨烯基散热板的封装方法,具体是按以下步骤完成的:

一、激光打孔:采用激光刻蚀技术在石墨烯上打通孔,且通孔分布均匀,得到带孔石墨烯;

二、表面金属化:由上至下按照铜箔、银基钎料、带孔石墨烯、银基钎料和铜箔的方式组装,再真空钎焊,得到金属化石墨烯;

三、装配与封装:将金属化石墨烯嵌入边框中,然后由上至下按照铝板、锡基钎料、金属化石墨烯、锡基钎料和铝板的方式组装,再真空钎焊,得到三明治型石墨烯基散热板。

本发明优点:一、采用激光刻蚀技术,在石墨烯表面均匀打孔,焊接时钎料能流入并填满孔洞,利用钎料的钉扎作用,提高石墨烯水平方向的剪切强度;二、通过石墨烯板的金属化进一步提高石墨烯的强度,同时将石墨烯-铝的焊接转变为难度更低的铜-铝的焊接;三、通过在铝合金表面镀铜大大提高了焊接性,将铜-铝异种材料之间的焊接最终转变为铜-铜同种材料间的焊接;四、利用铜箔优化了钎料的选取,选择了锡基钎料,既实现了铜的良好的界面冶金结合,同时大幅降低了焊接温度,最大程度降低了大尺寸构件焊接后的残余热应力;五、本发明的方法可以广泛地应用于材料的封装领域中。六、本发明石墨烯封装后金属化石墨烯与铝板之间的接头室温抗剪强度达到7MPa以上。

具体实施方式

具体实施方式一:本实施方式是一种三明治型石墨烯基散热板的封装方法,具体是按以下步骤完成的:

一、激光打孔:采用激光刻蚀技术在石墨烯上打通孔,且通孔分布均匀,得到带孔石墨烯;

二、表面金属化:由上至下按照铜箔、银基钎料、带孔石墨烯、银基钎料和铜箔的方式组装,再真空钎焊,得到金属化石墨烯;

三、装配与封装:将金属化石墨烯嵌入边框中,然后由上至下按照铝板、锡基钎料、金属化石墨烯、锡基钎料和铝板的方式组装,再真空钎焊,得到三明治型石墨烯基散热板。

本实施方式采用激光刻蚀技术,在石墨烯表面均匀打孔,焊接时钎料能流入并填满孔洞,利用钎料的钉扎作用,提高石墨烯水平方向的剪切强度;

本实施方式通过石墨烯板的金属化进一步提高石墨烯的强度,同时将石墨烯-铝的焊接转变为难度更低的铜-铝的焊接;

本实施方式通过在铝合金表面镀铜大大提高了焊接性,将铜-铝异种材料之间的焊接最终转变为铜-铜同种材料间的焊接;

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