一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品中發(fā)熱組件的散熱及電磁屏蔽領(lǐng)域，特別是涉及一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，隨著研發(fā)的手機(jī)、平板計算機(jī)、或筆記本計算機(jī)及電視的需求量及顯示屏使用量增加，顯示屏高亮度的需求使發(fā)光二極管使用量增加，為提高各種電子產(chǎn)品的運行速度，目前各種電子產(chǎn)品中CPU因高速運行會散發(fā)出大量的熱，也加大了設(shè)備的發(fā)熱量，同時電池電量消耗增加，電池容量也跟著提高，使得顯示器設(shè)備因耗能加大而發(fā)熱更多，如不能有效控制發(fā)熱，高溫不僅使CPU運轉(zhuǎn)出問題或喪失功能，也會使發(fā)熱設(shè)備使用壽命縮短。同時現(xiàn)今顯示器設(shè)備功能增多，使用零件也多樣化，數(shù)量多而體積更小，顯示設(shè)備的可用空間越感不足，各組件的距離更近，容易發(fā)生干擾。
[0003]當(dāng)人工石墨因厚度的問題(即界面面積無法再次擴(kuò)大時，因聚酰亞胺薄膜的特性)而天然石墨較厚的可折斷性(大于75微米)，使其喪失本來固有的X、Y軸導(dǎo)熱性的問題。目前市場上做為散熱材料的人工石墨厚度以25uM為主導(dǎo)，40uM有量產(chǎn)但導(dǎo)熱系數(shù)不佳，70uM的可量產(chǎn)性不高，更多的熱量需要解決，我們就要把熱量從發(fā)熱組件“A”點傳至其它點散發(fā)，使發(fā)熱組件“A”的本體溫度大幅度降低。因此需要更高導(dǎo)熱系數(shù)和更大界面的導(dǎo)熱載體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片，能夠即是很好的導(dǎo)熱載體，導(dǎo)熱效果好，也具有很強(qiáng)的電磁屏蔽功能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片，包括:金屬層和分布在金屬層上下面的天然石墨層，所述金屬層上均勻分布有多個圓孔，圓孔直徑為0.2?0.6mm，圓孔之間的孔距為0.4?1.0mm，所述圓孔的孔邊分布有向上或向下的毛刺，所述天然石墨層通過毛刺咬合與金屬層，所述圓孔內(nèi)填滿天然石墨，復(fù)合散熱片的厚度為18微米?2000微米。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述金屬層為銅箔層或是鋁箔層。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述天然石墨層為膨化后的絮狀蠕蟲形石墨層，膨化后的石墨蠕蟲的體積為未膨化時的60?120倍，膨化石墨為高純度石墨，純度在99.6%?99.9%，天然石墨層厚度在滾壓疊加后為10微米?1000微米。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述金屬層的外形為卷狀結(jié)構(gòu)，所述金屬層經(jīng)過孔洞處理后的厚度為8微米?1000微米。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法，包括如下步驟:
第一步，制作金屬層，將卷狀的金屬片雙表面處理，金屬層在咬合天然石墨層之前進(jìn)行預(yù)處理，用堿性除油劑除油并且酸洗處理； 第二步，把清洗好的金屬片在沖床上采用模具，在金屬片上沖壓出02?0.6mm直徑的圓孔，然后再將金屬片反面進(jìn)行二次沖壓，使金屬片的圓孔邊緣沖出向上或向下細(xì)密的毛刺；沖壓圓孔以卷料形式作業(yè)，沖好后收卷金屬片，收卷時要輕，不要太緊，以免破壞表面的毛刺；
第三步，制作天然石墨，將可膨化的石墨顆粒在加溫到850—1040° C，使石墨顆粒膨化至80倍以上的石墨蠕蟲，膨化后的石墨蠕蟲很輕，可通過懸分式分離出較為純凈的石墨蠕蟲，必須經(jīng)過多次懸分，使石墨蠕蟲達(dá)到99%以上的純度，去除其中的硫、硫化物、細(xì)小石子等;
第四步，平鋪膨化后的石墨蠕蟲，將懸分后的高純度石墨蠕蟲堆積到預(yù)定的厚度，同時控制好堆積層密度，再用高速滾筒切削工具整平，消除堆積厚度不均勻，得到初密度較均勻和絮狀石墨蠕蟲相對厚度一致的石墨蠕蟲層，為下一步分階段壓延提供了基礎(chǔ)；
第五步，采取階段壓延的模式，將金屬層與天然石墨層復(fù)合疊加，
第一次壓延，石墨蠕蟲和石墨層等密度進(jìn)入金屬片的圓孔縫隙內(nèi)，此時壓力不大，只是在做擠壓的動作，起填充擠壓的作用；
第二次壓延，把天然石墨密度提高到0.5左右，此時仍為粗壓，對精度無特殊的要求；第三次壓延，使天然石墨層密度增加到0.8—1左右，此時石墨蠕蟲要進(jìn)入低溫度的石墨膜的狀態(tài)；
第四次壓延，天然石墨層密度增加到1.2-1.4左右，此時的石墨蠕蟲已完全成膜，形成天然石墨層，并具有導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱系數(shù)大幅提高，并且石墨的物性也有所體現(xiàn)，熱擴(kuò)散系數(shù)初步體現(xiàn)；
第五次壓延，使天然石墨層的密度達(dá)到1.6-1.8，密度持續(xù)增高，兩面的天然石墨層已有金屬的光澤，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到頂峰，熱擴(kuò)散系數(shù)也已十分穩(wěn)定，此時對壓延有著極高的要求，厚度的公差是I微米，壓延的滾筒是鋼材質(zhì)鍍鉻，壓力是50噸，天然石墨層的密度可達(dá)到1.8左右。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述清洗所用的堿性除油劑為如NaOH和0.5%以下的稀硫酸。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟二中，將金屬片置于模具的沖針與底模中，將沖針下壓，對金屬片進(jìn)行沖壓;沖壓后在金屬片上形成0.2?0.6_直徑的圓孔及圓孔邊的毛刺，將金屬片翻面，再將金屬片未沖壓圓孔部分進(jìn)行沖壓;沖壓另一面，另一面沖壓完成，取出金屬片，其兩面皆形成孔洞及方向不一的毛刺，控制沖壓模具的沖針比沖壓圓孔小。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟四中，將已沖出圓孔且?guī)в袌A孔邊毛刺的金屬片先進(jìn)行一面的天然石墨平鋪，并輕壓，使天然石墨附著在金屬片上，將已平鋪一層天然石墨的金屬片覆卷后，再平鋪另一面金屬片，平鋪好兩面的天然石墨，在經(jīng)雙面精壓滾壓機(jī)，把天然石墨與金屬片壓實。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明除了有散熱功能，更有極佳的電磁屏避功能，對元器件間的互擾問題能利用本發(fā)明的散熱材得到好的控制，本發(fā)明除可控制發(fā)熱組件的溫度，并可使易受干擾的元器見受到電磁屏避保護(hù)，讓3C電子產(chǎn)品能有更穩(wěn)定的運行特性及更長的壽命，電磁屏蔽效果好，抗拉伸，可彎折，具有容易成形的特性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片中金屬片的主視圖；
圖3是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片中金屬片的斷面?zhèn)纫晥D；
圖4是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟一的流程圖；
圖5是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟二金屬片一面沖孔的流程圖；
圖6是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟二金屬片另一面沖孔的流程圖；
圖7是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟四金屬片一面平鋪天然石墨層的工藝流程圖；
圖8是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟四金屬片另一面平鋪天然石墨層的工藝流程圖；
圖9是本發(fā)明天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片制備方法中步驟五壓延的工藝流程圖。
[0015]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、金屬層;2、天然石墨層；10、圓孔;100、毛刺。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0017]請參閱圖1至圖3，本發(fā)明實施例包括:
一種天然石墨/金屬層復(fù)合散熱片，包括:金屬層I和分布在金屬層I上下面的天然石墨層2，所述金屬層I上均勻分布有多個圓孔10，圓孔10直徑為0.2?0.6mm，圓孔10之間的孔距為0.4?1.0mm，所述圓孔10的孔邊分布有向上或向下的毛刺100，所述天然石墨層2通過毛刺100咬合與金屬層I，所述圓孔10內(nèi)填滿天然石墨，復(fù)合散熱片的厚度為18微米?2000微米。
[0018]進(jìn)一步說，所述金屬層I為銅箔層或是鋁箔層;所述天然石墨層2為膨化后的絮狀蠕蟲形石墨層，膨化后的石墨蠕蟲的體積為未膨化時的60?120倍，膨化石墨為高純度石墨，純度在99.6%?99.9%，天然石墨層2厚度在滾壓疊加后為10微米?1000微米;所述金屬層I的外形為卷狀結(jié)構(gòu)，所述金屬層I經(jīng)過沖壓圓孔10處理后的厚度為8微米?1000微米。
[0019]本發(fā)明其散熱效果佳，因銅(或鋁)片的加入，對于電磁屏蔽比單一石墨材更優(yōu)，防高屏干擾能力為60?80db(分貝)(1MHz?IGHz)，也因銅(或鋁)材的加入，使石墨片易彎折斷裂及抗拉力不佳得到改善。且銅(或鋁)基材加入結(jié)構(gòu)，也改善了單一石墨片材無可塑性的缺點。其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)250 W/M.K?1200 W/M.K;因復(fù)合散熱片中銅(或鋁)材的加入，可在裝備組裝中以金屬螺栓固定且與地線端相連，并因銅(或鋁)的導(dǎo)電特性構(gòu)成接地回路，且散熱材覆蓋住裝備的芯片上，直接蓋住最易被干擾的芯片，構(gòu)成最佳的電磁屏敝效果；因銅(或鋁)基材的加入，其X-Y方向(水平方向)的拉伸斷裂值為10Kg f/mm2?200Kgf/mm2，是目前同等厚度石墨片的100倍，是目前同等厚度人工石墨片的10倍。不論復(fù)合片厚度為多少，其可彎折角度為180度，可彎折次數(shù)為100次，而不會使