一种碳化硅陶瓷散热片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能的碳化硅陶瓷散热片及其制备方法，旨在提供一种用于电子设备散热用的陶瓷散热片，其技术方案要点是该陶瓷散热片由碳化硅陶瓷主体及设置在碳化硅陶瓷主体上的红外辐射层组成，所述的碳化硅陶瓷主体为致密体，所述的红外辐射层为多孔结构。该陶瓷散热片导热能力和散热能力俱佳，且具有强度高、耐氧化、耐腐蚀、体积小、适宜批量生产等特点。本发明专利技术的碳化硼陶瓷散热片适用于各种中、小型电子设备的散热。

Silicon carbide ceramic radiating fin and preparation method thereof

The invention discloses a high performance silicon carbide ceramic heat sink and a preparation method thereof, and aims to provide a ceramic heat sink for use in electronic equipment, the technical proposal is that the ceramic heat sink is composed of silicon carbide ceramic body and infrared radiation arranged on the silicon carbide ceramic layer on the main body, the main body of silicon carbide ceramics the dense body, the infrared radiation layer of the porous structure. The heat dissipation and heat dissipation capability of the ceramic heat sink is excellent, and the utility model has the advantages of high strength, oxidation resistance, corrosion resistance, small volume, and suitability for mass production. The boron carbide ceramic heat radiating fin of the invention is suitable for various middle and small electronic devices.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及散热片，更确切地说涉及一种碳化硅陶瓷散热片及其制备方法。
技术介绍
在电子
，如芯片或是LED等，由于其电子元器件在工作的过程中会产生热量，为了确保其能正常的工作，需要在由电子元器件组成的电子设备上加装散热片，散热片需要将电子器件产生的快速热量传导出去，更要能够将热量及时散发到空气中，即需要同时具备良好的导热能力和散热能力。现有技术中多采用金属散热片和多孔陶瓷散热片，金属散热片多采用铜合金、铝合金等材质，铜合金和铝合金本身为导体，需要加装绝缘层以避免短路，虽然这两类金属的热导率高达100W/mK以上，但绝缘层热导率仅0.2～0.5W/mK，严重影响金属散热器的导热能力。为了提高散热能力，金属散热器被制作成鳍片状，甚至加装风扇加强散热。金属散热器和风扇占据较大空间，不符合电子产品高功率、小型化的发展趋势。另外，鳍片结构的金属散热器在频率越来越高的电子信号环境下，会产生次生电磁波成为噪声源，而无法使用。多孔陶瓷散热片具有尺寸小巧、绝缘性能好、不产生电磁波噪音、热膨胀系数小、耐腐蚀、抗氧化、散热表面积大等特点，越来越受到市场的青睐，主要材质为导热率一般的氧化铝和导热率较高的碳化硅，现有的陶瓷散热片采用多孔结构增大了散热面积，促进冷热空气对流，提高了散热能力。但是多孔结构同时严重降低了陶瓷材料的导热能力，在提高散热能力的同时牺牲了导热能力。此外，现有的多孔碳化硅散热片大多都采用了低热导率的氧化硅、氧化铝等低温烧结助剂，进一步降低了热导率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种体积小、导热能力好以及散热性能好的碳化硅陶瓷散热片。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的碳化硅陶瓷散热片，包括碳化硅陶瓷主体及设置在碳化硅陶瓷主体外由红外辐射材料制成的红外辐射层，所述的碳化硅陶瓷主体为致密体。优选的，所述的红外辐射层内设有交错连通的孔道。优选的，所述的红外辐射层中通孔孔道直径为0.1μm-150μm，孔隙率为5％-70％。优选的，所述的红外辐射层厚度为1μm-1000μm，所述的碳化硅陶瓷主体厚度为0.5-10mm。优选的，所述的红外辐射层由镧酸铜、堇青石、碳化硅、二硼化钛中的一种或几种制成。采用以上结构后，本专利技术的碳化硅陶瓷散热片，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术的碳化硅陶瓷散热片，同时具备良好的导热能力和散热能力。电子元件产生的热量，经过碳化硅陶瓷致密体传导到红外辐射层，碳化硅陶瓷致密体是指孔率小于5％的碳化硅陶瓷，其具有高热导率，能快速将热量传递到红外辐射层，红外辐射层不仅可以和外界介质如空气进行热交换，形成充分的冷热空气对流，能将热量散发除去，更重要的是红外辐射层通过红外辐射将大量热量辐射出去，大大增加了散热效率，在热辐射和热对流两种散热机制共同作用下，进一步增加了散热效率，保证了高散热能力。本专利技术专利的碳化硅陶瓷散热片具有极好的导热和散热能力，实际样品热导率达到40W/mK以上，较现有多孔碳化硅散热片的散热能力提高3-5倍，能够满足更大功率电子器件的散热要求，为逐渐小型化、高功率化的电子设备提供新一代的高性能散热片。本专利技术的技术解决方案是，提供一种碳化硅陶瓷散热片制备方法，包括以下步骤：S1、取用致密碳化硅陶瓷主体；S2、取用陶瓷浆料，将陶瓷浆料丝网印刷或喷涂在碳化硅陶瓷主体上表面；S3、干燥后烧结得到设有红外辐射层的碳化硅陶瓷散热片。本专利技术的技术解决方案是，提供一种碳化硅陶瓷散热片制备方法，包括以下步骤：S1、取用由碳化硅造粒料压制成的素坯；S2、将素坯脱除水分和有机质得到碳化硅陶瓷素坯；S3、取用红外辐射层，将红外辐射层浆料涂覆在碳化硅陶瓷素坯上表面；S4、将碳化硅陶瓷素坯和红外辐射层浆料同步烧结得到设有红外辐射层的碳化硅陶瓷散热片。采用以上制备方法，具有以下优点：本专利技术的碳化硅陶瓷散热片制备方法工艺简单、成本低，且可以直接通过加工致密碳化硅陶瓷主体成品得到，适用性强，能预先加工各种相对应于电子元件的致密碳化硅陶瓷主体成品，且保证了碳化硅陶瓷散热片具有极好的导热和散热能力，实际样品热导率达到40W/mK以上，最后得到的碳化硅陶瓷散热片强度高、耐氧化、耐腐蚀、散热性能优异，适合批量化生产。附图说明图1是本专利技术的碳化硅陶瓷散热片的结构示意图。图中所示：1、碳化硅陶瓷主体；2、红外辐射层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。请参阅图1所示，本专利技术的提供一种具有以下结构的碳化硅陶瓷散热片，包括碳化硅陶瓷主体1及设置在碳化硅陶瓷主体1上的红外辐射层，所述的碳化硅陶瓷主体1为致密体，所述的红外辐射层内设有交错连通的孔道，本专利技术的碳化硅陶瓷散热片，同时具备良好的导热能力和散热能力。电子元件产生的热量，经过碳化硅陶瓷致密体传导到红外辐射层，碳化硅陶瓷致密体是指孔率小于5％的碳化硅陶瓷，其具有高热导率，能快速将热量传递到红外辐射层，红外辐射层由于多孔结构具有较大的散热面积，形成充分的冷热空气对流，能将热量散发除去，保证了散热效率，更重要的是红外辐射层通过红外辐射将大量热量辐射出去，在对流和辐射两种散热机制的共同作用下，大大增加了散热效率。本专利技术专利的碳化硅陶瓷散热片具有极好的导热和散热能力，实际样品热导率达到40W/mK以上，较现有多孔碳化硅散热片的散热能力提高3-5倍，能够满足更大功率电子器件的散热要求，为逐渐小型化、高功率化的电子设备提供新一代的高性能散热片。所述的红外辐射层中通孔孔道直径为0.1μm-150μm，孔隙率为5％-70％，保证了红外辐射层与散热介质的充分接触，尤其通过空气散热时，形成充分的冷热空气对流，能将热量散发除去，保证了散热效率。所述的红外辐射层厚度为1μm-1000μm，在保证导热效率的前提下，显著增加了散热面积，大大增加了散热效率，所述的碳化硅陶瓷主体1厚度为0.5-10mm，所述的碳化硅陶瓷主体1下表面为平面，所述的碳化硅陶瓷主体1上表面为平面或波浪形，不仅保证了碳化硅陶瓷主体1与电子元件的紧密贴合，且通过碳化硅陶瓷主体1上表面形状的变化影响了红外辐射层的形状，增加了红外辐射层的散热面积，进一步提高散热效率。所述的红外辐射层由包括镧酸铜、堇青石粉、碳化硅或二硼化钛等红外辐射率高的材料，辅以相适应的烧结助剂、造孔剂等材料的陶瓷浆料烧制而成，烧制后红外辐射率高，能高效的进行热辐射保证散热效率，且红外辐射层可由多种红外辐射材料烧制而成，以下举例说明。关于一种碳化硅陶瓷散热片制备方法的实施例1一种碳化硅陶瓷散热片制备方法，包括以下步骤：S1、取用致密碳化硅陶瓷主体1；S2、取用陶瓷浆料，将陶瓷浆料丝网印刷在碳化硅陶瓷主体1上表面；S3、干燥后放入马弗炉内在空气环境下低温烧结得到设有红外辐射层的碳化硅陶瓷散热片。本专利技术的碳化硅陶瓷散热片制备方法，一种是通过直接加工致密碳化硅陶瓷主体1成品得到，适用性强，能预先加工各种相对应于电子元件的致密碳化硅陶瓷主体1成品，所述的陶瓷浆料采用镧酸铜、低温玻璃粉、粘接剂、造孔剂、水，既能形成红外辐射层，且具有红外辐射性能，将浆料印刷在碳化硅陶瓷主体1后进行烧结固化，加工后的碳化硅陶瓷散热片具有极好的导热和散热能力，实际样品热导率达到40W/mK以上，最后得到的碳化硅陶瓷散热片强度高、耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：包括碳化硅陶瓷主体(1)及设置在碳化硅陶瓷主体(1)外由红外辐射材料制成的红外辐射层(2)，所述的碳化硅陶瓷主体(1)为致密体。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：包括碳化硅陶瓷主体(1)及设置在碳化硅陶瓷主体(1)外由红外辐射材料制成的红外辐射层(2)，所述的碳化硅陶瓷主体(1)为致密体。2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：所述的红外辐射层(2)内设有交错连通的孔道。3.根据权利要求2所述的碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：所述的红外辐射层(2)中通孔孔道直径为0.1μm-150μm，孔隙率为5％-70％。4.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：所述的红外辐射层(2)厚度为1μm-1000μm，所述的碳化硅陶瓷主体(1)厚度为0.5-10mm。5.根据权利要求1或2或3或4所述的碳化硅陶瓷散热片，其特征在于：所述的红外辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬国平，焦永峰，谢方民，
申请(专利权)人：宁波伏尔肯陶瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33