一种复合散热器及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种复合散热器及其应用，该复合散热器包括底板和设置于所述底板上的散热鳍片，所述底板和散热鳍片均是由铝基复合材料制作而成的，所述铝基复合材料包括铝基体和石墨。本发明专利技术提供的复合散热器由铝基复合材料制作而成，所述铝基复合材料由铝基体和石墨复合而成，所得的散热器的面内导热系数可达300W/m

【技术实现步骤摘要】
一种复合散热器及其应用


[0001]本专利技术涉及散热器件领域，特别涉及一种复合散热器及其应用。

技术介绍

[0002]随高科技的蓬勃发展，电子元件的体积趋于微小化，而且单位面积上的密集度也愈来愈高，其效能不能增强，在这些因素之下，电子元件的总发热量则几乎逐年升高。为了确保电子元件的正常运行，需要安装散热器来进行散热，防止某些电子元件在高温工作中工作而缩短使用寿命。
[0003]现有技术中，散热器一般分为两个部分，即散热器的底板和散热鳍片，散热器的底板是与电子元件接触并聚集热量的地方，而散热鳍片则是热量传导的终点，最终将热量散失到空气中。这种结构的散热器的散热原理主要是依靠热传导的方式，因此需要较大表面积及较高的导热系数。散热器的性能不仅与散热器的结构相关，更决定于散热器的材质选择，散热器材质是指散热器本体所使用的具体材料。
[0004]目前常用的散热器材质主要有三类：(1)纯铝散热器：散热器的底板和散热鳍片均采用纯铝或6063合金来制造，这两种材质都有很好的导热性，然而工业可达到导热系数约为200W/m
·
K；(2)纯铜散热器：散热器的底板和散热鳍片均采用纯铜来制造，铜换热系数可达400W/m
·
K，可显著提升换热效率；(3)铜铝复合散热器：散热器的底板采用纯铜制造，散热鳍片采用铝合金制造。
[0005]但本申请的专利技术人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：在发热量不断升高的电子元件上，纯铝散热器不能满足散热需求，且实现散热功能体积较大；纯铜散热器重量重，价格高，不利于推广应用；铜铝复合换热器铜底板与铝鳍片之间连接不好会产生很大接触热阻，影响散热效果。
[0006]因此，提供一种散热效果好，而且重量轻、热阻小、生产成本低的散热器已经成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的是提出一种复合散热器及其应用，解决了现有技术中的散热器难以同时兼顾散热效果好、重量轻、热阻小、生产成本低的技术问题。
[0008]为本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
[0009]在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种复合散热器，包括底板和设置于所述底板上的散热鳍片，所述底板和散热鳍片均是由铝基复合材料制作而成的，所述铝基复合材料包括铝基体和石墨。
[0010]可选地，所述铝基体为铝或铝合金；所述铝基体的原材料为铝基体粉末。
[0011]可选地，所述铝基体粉末的平均粒度为1
‑
100μm。
[0012]可选地，所述铝基体粉末采用气体雾化法制备而成。
[0013]可选地，所述铝基体粉末表面氧化膜的厚度小于4nm。
[0014]可选地，所述石墨表面覆盖有镀层，所述镀层的材料为硅材料或金属材料；所述镀层的厚度为100
‑
200μm。
[0015]可选地，所述石墨为片状石墨。
[0016]可选地，所述片状石墨的直径为150
‑
1000μm，厚度为10
‑
50μm。
[0017]可选地，所述底板中的片状石墨的片状平面方向与流经所述底板的热流方向平行；所述散热鳍片中的片状石墨的片状平面方向与流经所述散热鳍片的热流方向平行。
[0018]可选地，所述铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]提供铝基体粉末；
[0020]将所述铝基体粉末与石墨混合均匀，得到混合物；
[0021]将所述混合物装入模具中进行反复的震荡；
[0022]将震荡后的装有所述混合物的模具放入真空热压炉中，首先抽真空至10
‑3Pa以下，然后逐步加热待温度升到800℃，开始给所述模具慢慢施加压力，直到达到40MPa的压力，保压10
‑
30min，冷却，脱模。
[0023]可选地，所述混合物中，所述石墨的体积分数为20
‑
75vol％，其余为铝基体粉末。
[0024]可选地，所述底板一侧开有凹槽，所述散热鳍片的一端嵌入所述凹槽内并与所述底板焊接连接。
[0025]在本专利技术的又一方面，本专利技术提供了上述复合散热器在高功率发热电子设备中的应用。
[0026]本专利技术具有如下有益效果：
[0027]本专利技术提供的复合散热器由铝基复合材料制作而成，所述铝基复合材料由铝基体和石墨复合而成，所得的散热器面内导热系数可达300W/m
·
K，密度低于2.5g/cm3，可以同时兼顾散热效果好、重量轻、热阻小、生产成本低。
[0028]石墨与铝基体二者密度相差非常大，石墨与铝基体界面润湿性差，导致石墨不能很好分散于铝基体中，石墨与铝基体相容性差；此外石墨与铝基体界面反应难以控制，易形成界面金属间化合物，在界面处产生较大的热阻，致使石墨的高导热性能无法充分发挥，影响导热效果。为了解决上述问题，本专利技术中，通过控制述铝基体粉末表面氧化膜的厚度小于4nm，以及在所述石墨表面覆盖镀层，相互配合，可以改善石墨与铝基体之间润湿性，增强石墨与铝基体之间的相容性，防止了碳铝间的不良界面反应，降低界面热阻，进而提高铝基复合材料的导热系数。
[0029]人工合成的片状石墨，沿片状平面方向上导热系数可达1200
‑
1800W/m
·
K，已成功实现量产。但片状石墨在垂直该片状平面方向上的导热系数极低，仅为10
‑
20W/m
·
K，极大的影响散热效果。为了解决上述问题，本专利技术中，所述底板中的片状石墨的片状平面方向与流经所述底板的热流方向平行；所述散热鳍片中的片状石墨的片状平面方向与流经所述散热鳍片的热流方向平行。本专利技术通过控制底板和散热鳍片中片状石墨的取向，使得片状石墨的取向方向与热流方向一致，可以充分利用片状石墨平面方向导热系数高的特性，形成良好的散热效果。
[0030]本专利技术的复合散热器能应用在各类电子元器件上，可以提高对电子元件的散热效率，提高电子元件的可靠性，有利于延长电子元件的使用寿命。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例1的复合散热器的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例3的复合散热器的结构示意图。
[0034]附图标号说明：
[0035]标号名称标号名称1片状石墨2铝基体3底板4散热鳍片
具体实施方式
[0036]本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0037]如无特殊说明，本说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合散热器，包括底板和设置于所述底板上的散热鳍片，其特征在于，所述底板和散热鳍片均是由铝基复合材料制作而成的，所述铝基复合材料包括铝基体和石墨。2.如权利要求1所述的复合散热器，其特征在于，所述铝基体为铝或铝合金；所述铝基体的原材料为铝基体粉末。3.如权利要求2所述的复合散热器，其特征在于，所述铝基体粉末的平均粒度为1
‑
100μm；所述铝基体粉末采用气体雾化法制备而成。4.如权利要求2所述的复合散热器，其特征在于，所述铝基体粉末表面氧化膜的厚度小于4nm。5.如权利要求1所述的复合散热器，其特征在于，所述石墨表面覆盖有镀层，所述镀层的材料为硅材料或金属材料；所述镀层的厚度为100
‑
200μm。6.如权利要求1所述的复合散热器，其特征在于，所述石墨为片状石墨。7.如权利要求6所述的复合散热器，其特征在于，所述片状石墨的直径为150
‑
1000μm，厚度为10
‑
50μm。8.如权利要求6所述的复合散热器，其特征在于，所述底板中的片状石墨的片状平面方向与流经所述底板的热流方向平行；所述散热鳍片中...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚秀玲，黎海华，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：