局部构型可变的镁基散热器及近净成形模具制造技术

本发明专利技术公开了一种局部构型可变的镁基散热器及近净成形模具

【技术实现步骤摘要】
局部构型可变的镁基散热器及近净成形模具、制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电子器件
，具体涉及一种局部构型可变的镁基散热器及近净成形模具
、
制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]散热器广泛应用于汽车
、CPU
芯片
、5G
通信等领域，随着高功率电子器件数量和排布密度不断增加，对镁合金散热器的导热性能提出了更高的要求
。
短切碳纤维增强镁基复合材料因其轻质
、
高比强度
/
比刚度
、
高导热
、
低成本等优势而备受关注
。
[0003]现有技术中公开了短切碳纤维增强树脂基复合材料散热器的制造方法，首先将短切碳纤维与液态树脂混合均匀，然后注塑成形制成散热器，可大幅提高树脂材料散热器的散热性能
。
该散热器结构由基板和散热片两部分组成，基板与热源相接触，其散热路径为基板将热源产生的热量传递到散热片中，进而在散热片表面完成对流换热和辐射传热，以达到强化散热的目的
。
该散热器中短切碳纤维呈随机分布，纤维分布构型未按照散热器的散热路径进行设计，由于碳纤维较强的热物理各向异性，导致碳纤维性能未能得到充分发挥
。
同时，对于短切碳纤维增强金属基复合材料异形构件的成形方法中，尚无法实现局部纤维构型在金属基体中的按需变化设计
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的不足，主要针对对于短切碳纤维增强金属基复合材料异形构件的成形方法中，尚无法实现局部纤维构型在金属基体中的按需变化设计的问题
。
本专利技术提供一种局部构型可变的镁基散热器及近净成形模具
、
制备方法和应用，该方法通过整体
‑
局部多向复合挤压实现对短切碳纤维预制体中不同部位的纤维取向设计，采用真空吸渗挤压工艺浸渗液态镁合金，实现镁基散热器的近净成形，解决了现有短纤维复合材料散热器制造技术中局部构型难调控的问题
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种局部构型可变的镁基散热器，所述散热器包括基底以及所述基底上布设的散热片；其中，所述基底与所述散热片是由一体成型的碳纤维预制体，以及所述碳纤维预制体浸渗于液态镁合金中经挤压而成
。
[0006]优选的，所述碳纤维预制体是将碳纤维浆料注入散热器模具中通过保压而获得的
。
[0007]优选的，所述碳纤维预制体浸渗于液态镁合金中经挤压过程中，包括：
[0008]将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中，于真空中，通过向嵌有碳纤维预制体的腔体中注入液态镁合金，并施加压力使液态镁合金浸渗碳纤维预制体中，经保压冷却处理，获取近净成形的镁基散热器
。
[0009]本专利技术第二方面提供一种局部构型可变的镁基散热器的制备方法，包括以下步骤：
[0010]获取碳纤维浆料；
[0011]将碳纤维浆料注入散热器模具中，沿不同方向对散热器模具中的碳纤维浆料进行挤压，获取湿坯；
[0012]将湿坯经干燥后，即得到碳纤维预制体；
[0013]将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中，于真空中，通过向嵌有碳纤维预制体的腔体中注入液态镁合金，并施加压力使液态镁合金浸渗碳纤维预制体中，经保压冷却处理，获取近净成形镁基散热器
。
[0014]优选的，所述湿坯经干燥是将湿坯放进真空干燥箱在
95
～
105℃
下进行烘干
12
～
24h。
[0015]优选的，将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中之后，包括：先对腔体抽真空，随后通入
Ar
气并预热至
550
～
700℃
；将液态镁合金或者纯镁压入腔体中；对液态镁合金或纯镁施加1～
5MPa
压力使其浸渗碳纤维预制体，待温度降至
480
～
650℃
时施加
40
～
80MPa
进行高压补缩并保压至
300
～
500℃
，即获得一体成型镁基散热器
。
[0016]优选的，所述碳纤维浆料是按照以下步骤获取：
[0017]将短切碳纤维
、
分散剂
、
去离子水按照
10
：
0.2
：
500
的质量比混合，在
1500
～
1800r/min
转速下搅拌分散均匀后，获得碳纤维浆料
。
[0018]本专利技术第三方面提供一种制备散热器的近净成形模具，包括制备碳纤维预制体的模具，具体包括：
[0019]前模
、
后模
、Z
向整体挤压头
、
‑
X
向局部挤压头
、+X
向局部挤压头；
[0020]所述前模和后模结合后内部形成异形模腔；
[0021]异形模腔
+Z
向开有异形通孔，
X
向开有矩形通孔；
[0022]所述
Z
向整体挤压头穿过
+Z
向异形通孔，
‑
X
向局部挤压头和
+X
向局部挤压头分别穿过
‑
X
向和
+X
向的通孔，分别对模腔内碳纤维浆料进行挤压
。
[0023]优选的，所述后模
‑
Z
向开有多个圆形通孔，并铺有滤纸，用于排出挤压过程中产生的水分；
[0024]所述前模上开有密封槽，里面嵌有硅胶密封垫；
[0025]所述前模和后模在
Y
向开有通孔，用于通过螺栓对前模与后模的结合及模具在挤压装置上的固定
。
[0026]本专利技术第四方面提供一种散热器在电子设备中的应用
。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术提供的一种局部构型可变的镁基散热器
、
制备方法以及制备模具和应用，
[0029](1)
本专利技术短纤维预制体挤压模具包括前模
、
后模
、Z
向整体挤压头
、X
向局部挤压头
。
方法是首先将搅拌分散好的碳纤维
、
去离子水
、
分散剂浆料浇注入模腔内，通过整体
‑
局部多向复合挤压实现对碳纤维预制体中不同部位的纤维取向设计，并通过真空吸渗挤压工艺制备出体积分数高
(
＞
20
％
)、
纤维分布构型按需排布的镁基复合材料散热器
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种局部构型可变的镁基散热器，其特征在于，所述散热器包括基底以及所述基底上布设的散热片；其中，所述基底与所述散热片是由一体成型的碳纤维预制体，以及所述碳纤维预制体浸渗于液态镁合金中经挤压而成
。2.
根据权利要求1所述的局部构型可变的镁基散热器，其特征在于，所述碳纤维预制体是将碳纤维浆料注入散热器模具中通过保压而获得的
。3.
根据权利要求1所述的局部构型可变的镁基散热器，其特征在于，所述碳纤维预制体浸渗于液态镁合金中经保压过程中，包括：将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中，于真空中，通过向嵌有碳纤维预制体的腔体中注入液态镁合金，并施加压力使液态镁合金浸渗碳纤维预制体中，经保压冷却处理，获取近净成型的镁基散热器
。4.
一种权利要求1～3任一项所述的局部构型可变的镁基散热器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获取碳纤维浆料；将碳纤维浆料注入散热器模具中，沿不同方向对散热器模具中的碳纤维浆料进行挤压，获取湿坯；将湿坯经干燥后，即得到碳纤维预制体；将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中，于真空中，通过向嵌有碳纤维预制体的腔体中注入液态镁合金，并施加压力使液态镁合金浸渗碳纤维预制体中，经保压冷却处理，获取近净成型的镁基散热器
。5.
根据权利要求4所述的局部构型可变的镁基散热器的制备方法，其特征在于，所述湿坯经干燥是将湿坯放进真空干燥箱在
95
～
105℃
下进行烘干
12
～
24h。6.
根据权利要求4所述的局部构型可变的镁基散热器的制备方法，其特征在于，将碳纤维预制体嵌入具有散热器形状的腔体中之后，包括：先对腔体抽真空，随后通入
Ar
气并预热至
550
～
700℃
；将液态镁合金或者纯镁压入腔体中；对液态镁合金或纯镁施加1～
5MPa
压力使其浸渗碳纤维预制体，待温度降至
480
～
650℃
时施加
40
～
80MPa
进行高压补缩并保压至
300
～
500℃
，即获得一体成型镁基散热器
。7.
根据权利要求4所述的局部构型可变的镁基散热器的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐乐华，杨程，晁许江，王建成，周计明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：