铜翅片-多孔铜复合零件及其制备方法与翅片式铜复合散热器技术

本发明专利技术公开了一种铜翅片

【技术实现步骤摘要】
铜翅片
‑
多孔铜复合零件及其制备方法与翅片式铜复合散热器


[0001]本专利技术涉及热管理材料
，具体而言，涉及铜翅片
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多孔铜复合零件及其制备方法与翅片式铜复合散热器。

技术介绍

[0002]社会正步入智能化时代，通讯、半导体、家电、照明等领域电子器件趋于小型化、集成化和高功率化，器件散热已成为电子器件寿命降低和性能失效的重要因素。
[0003]电子器件越来越高的集成度导致电子元件工作时单位面积产生的热量急剧增加，仅仅依靠多孔金属或翅片的导热增强作用已开始捉襟见肘，甚至无法达到温控或散热的要求。并且，现有技术中，多孔金属与翅片之间存在较大的界面热阻，散热效果无法发挥到最优状态。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种铜翅片
‑
多孔铜复合零件的制备方法，该方法能够有效降低零件的界面热阻，提高散热效果。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的铜翅片
‑
多孔铜复合零件。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种由相变材料填充于上述铜翅片
‑
多孔铜复合零件的多孔铜所具有的孔隙后密封而得的翅片式铜复合散热器。
[0008]本申请可这样实现：
[0009]第一方面，本申请提供一种铜翅片
‑
多孔铜复合零件的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将用于制备铜翅片的铜喂料与用于制备多孔铜的多孔铜喂料共注射以获得铜翅片
‑
多孔铜复合结构生坯；随后再经脱脂和烧结，得到一次成形的铜翅片
‑
多孔铜复合零件；
[0011]铜喂料和多孔铜喂料的收缩比相等。
[0012]在可选的实施方式中，铜喂料和多孔铜喂料的收缩比独立地为1.15
‑
1.17。
[0013]在可选的实施方式中，多孔铜喂料经铜粉、有机粘结剂和造孔剂密炼而得。
[0014]在可选的实施方式中，铜粉为粒径小于30μm的雾化铜粉，更优为平均粒径为8
‑
10μm的雾化铜粉。
[0015]在可选的实施方式中，有机粘结剂为聚甲醛基粘结剂。
[0016]在可选的实施方式中，聚甲醛基粘结剂中聚甲醛的质量分数为80
‑
90％。
[0017]在可选的实施方式中，造孔剂为尼龙6颗粒。
[0018]在可选的实施方式中，造孔剂的平均粒径为100
‑
500μm。
[0019]在可选的实施方式中，造孔剂与铜粉的体积分数之比为50
‑
80:50
‑
20。
[0020]在可选的实施方式中，多孔铜喂料经铜粉与有机粘结剂密炼后再与造孔剂密炼而
得。
[0021]在可选的实施方式中，多孔铜喂料的制备包括：将铜粉和有机粘结剂于180
‑
200℃密炼0.5
‑
1h，随后降温至150
‑
170℃，加入造孔剂继续密炼0.5
‑
1h。
[0022]在可选的实施方式中，多孔铜喂料的制备是在保护气氛中进行。
[0023]在可选的实施方式中，铜喂料经铜粉和有机粘结剂密炼而得。
[0024]在可选的实施方式中，铜喂料所用的铜粉为粒径小于30μm的雾化铜粉，更优为平均粒径为8
‑
10μm的雾化铜粉。
[0025]在可选的实施方式中，铜喂料所用的有机粘结剂为聚甲醛基粘结剂。
[0026]在可选的实施方式中，铜喂料所用的聚甲醛基粘结剂中聚甲醛的质量分数为80
‑
90％。
[0027]在可选的实施方式中，铜喂料和多孔铜喂料所用的铜粉和有机粘结剂均相同。
[0028]在可选的实施方式中，共注射是于180
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200℃的注射温度以及110
‑
130℃的模具温度下进行。
[0029]在可选的实施方式中，脱脂包括依次进行的催化脱脂和负压热脱脂。
[0030]在可选的实施方式中，催化脱脂所用脱脂试剂包括草酸。
[0031]在可选的实施方式中，催化脱脂是于100
‑
130℃的条件下进行4
‑
8h。
[0032]在可选的实施方式中，负压热脱脂是于负压状态下先于350
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450℃保温1
‑
2h，随后再于550
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650℃保温1
‑
2h。
[0033]在可选的实施方式中，烧结是于1050℃的条件下进行1
‑
2h。
[0034]在可选的实施方式中，烧结气氛为纯氢气或氨分解气。
[0035]第二方面，本申请提供一种铜翅片
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多孔铜复合零件，由前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0036]在可选的实施方式中，铜翅片
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多孔铜复合零件中的铜翅片的致密度＞96％。
[0037]在可选的实施方式中，铜翅片
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多孔铜复合零件中多孔铜的孔隙率为50
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80％。
[0038]在可选的实施方式中，铜翅片
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多孔铜复合零件中多孔铜的平均孔径为100
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500μm。
[0039]第三方面，本申请提供一种翅片式铜复合散热器，由相变材料填充于前述实施方式的铜翅片
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多孔铜复合零件的多孔铜所具有的孔隙后密封而得。
[0040]在可选的实施方式中，相变材料包括石蜡、醋酸以及聚乙二醇中的至少一种。
[0041]在可选的实施方式中，相变材料是采用真空灌注方式填充于孔隙中。
[0042]在可选的实施方式中，真空灌注是于真空度小于20Pa的条件下进行。
[0043]本申请的有益效果包括：
[0044]通过采用金属注射成形技术将铜翅片与多孔铜一次成形成铜翅片
‑
多孔铜复合零件，可使得零件尺寸精度高、可批量生产、不仅减少了制造工序，还大幅度降低了成本。
[0045]通过控制铜喂料与多孔铜喂料的收缩比相等，能够使二者实现同步收缩，进而可保证铜翅片与多孔铜的界面结合良好，不出现开裂、分层等缺陷。
[0046]所得的铜翅片
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多孔铜复合零件中，铜翅片与多孔铜界面为冶金结合，界面热阻低、热响应速度快，可将散热效果发挥到最优状态。
[0047]进一步通过向铜翅片
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多孔铜复合零件中多孔铜的孔隙中填充相变材料，形成翅
片式铜复合散热器，热量沿翅片传递的同时还可通过多孔铜骨架和节点构成的传热网络扩散到整个储能装置中而被相变材料所吸收，有效提高散热效果。
附图说明
[0048]为了更清楚地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜翅片
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多孔铜复合零件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将用于制备铜翅片的铜喂料与用于制备多孔铜的多孔铜喂料共注射以获得铜翅片
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多孔铜复合结构生坯；经脱脂和烧结，得到一次成形的铜翅片
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多孔铜复合零件；所述铜喂料与所述多孔铜喂料的收缩比相等。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜喂料和所述多孔铜喂料的收缩比独立地为1.15
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1.17。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述多孔铜喂料经铜粉、有机粘结剂和造孔剂密炼而得；优选地，所述铜粉为粒径小于30μm的雾化铜粉，更优为平均粒径为8
‑
10μm的雾化铜粉；优选地，所述有机粘结剂为聚甲醛基粘结剂，优选地，所述聚甲醛基粘结剂中聚甲醛的质量分数为80
‑
90％；优选地，所述造孔剂为尼龙6颗粒；优选地，所述造孔剂的平均粒径为100
‑
500μm；优选地，所述造孔剂与所述铜粉的体积分数之比为50
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80:50
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20；优选地，所述多孔铜喂料经所述铜粉与所述有机粘结剂密炼后再与所述造孔剂密炼而得；优选地，所述多孔铜喂料的制备包括：将所述铜粉和所述有机粘结剂于180
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200℃密炼0.5
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1h，随后降温至150
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170℃，加入所述造孔剂继续密炼0.5
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1h；优选地，所述多孔铜喂料的制备是在保护气氛中进行。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜喂料经铜粉和有机粘结剂密炼而得；优选地，所述铜喂料所用的铜粉为粒径小于30μm的雾化铜粉，更优为平均粒径为8
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10μm的雾化铜粉；优选地，所述铜喂料所用的有机粘结剂为聚甲醛基粘结剂；优选地，所述铜喂料所用的所述聚甲醛基粘结剂中聚甲醛的质量分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡可，申正焱，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：