[发明专利]一种石墨铜箔复合散热片

说明书

技术领域

本发明属于散热片技术领域，尤其涉及一种石墨铜箔复合散热片。

背景技术

随着大规模集成电路和封装技术的发展，电子元器件和电子设备向薄、轻、小方向发展，电子产品的集成度越来越高，单位面积内的电子元件的数量呈几何级数量增长，散热成为一个很突出的问题，如果热量来不及散除将导致元器件工作温度升高，严重时还会使电子元器件失效，直接影响到使用它们的各种高精密度设备的寿命和可靠性。因此，热量的如何散发问题已经成为电子产品小型化、集成化的瓶颈。

目前市场部分产品通过金属类材料进行导热散热，尤其是铜和铝，虽然铜的导热系数为398W/mK，但是重量大，易氧化等限制了其应用，而铝的导热系数为237W/mK，很难满足现有产品对导热散热的需求。

而在可用于散热的材料中，碳材料具有优异的导热性能而成为研究重点。如碳纳米管具有非常大的长径比，沿着长度方向的热交换性能很高，导热率是金属银的10倍以上，可以在添加份数较少的情况下获得较高的导热性能；石墨烯材料，是目前世界上最薄的材料，仅有一个碳原子厚；且石墨烯高度稳定，而作为热导体，石墨烯的热导率约为4000W/mK，是铜的5倍。随着研究的不断深入，碳材料在导热领域将成为较为理想的材料，用于计算机技术、通讯、电子等领域，是近年来最具发展前景的一类散热材料。

但是现有碳材料也有不足之处，如石墨烯材料的耐折性差，材料的强度弱，可以轻易撕裂或者因所粘附部位发生位移而产生破损以及表层物质脱落，同时因为材料本身的结构特性，碳纳米管以及石墨烯纵向Z的导热系数较低，一般5～30W/mK。

因此，为了有效地保持碳材料原有的高散热性，同时又能使其具有优异的力学性能以及高的纵向导热性能，现有技术中，通常的做法是，将碳材料通过双面胶与铜箔复合形成铜箔-双面胶-石墨的复合散热片；如中国专利CN 205685874 U公开了一种纳米铜碳石墨片，该石墨片由覆盖膜、亚克力胶水层、纳米碳涂层、铜箔、纳米碳涂层、亚克力胶水层以及离型膜组成。此外，还有中国专利CN 103476227 A公开了一种铜碳复合散热片及其制备方法，具体通过粘接剂在铜箔的两面涂覆碳导热层。

上述铜碳复合散热片虽然具有一定的拉伸强度和良好的导热散热性能，然而却存在以下缺陷：第一、该铜碳复合散热片均通过胶粘层将铜箔和石墨粘合在一起，而由于胶粘剂的导热性能较差，会阻碍热量的散发，这样大大降低了复合散热片的散热效果；第二、铜箔-双面胶-石墨结构的复合散热片目前一般仅适用于小功率产品的散热，如手机、微型元器件等；无法应用在大功率产品(如电动汽车)的散热；第三、使用胶粘剂进行粘合时，其层与层之间的粘结力过低，很容易导致层间脱胶，从而影响复合散热片的散热性能和使用寿命。

有鉴于此，确有必要对现有的复合散热片作进一步的改进，使其具有优异的导热散热性能的同时，还能有效的拓宽复合散热片的适用范围和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种石墨铜箔复合散热片，以解决现有复合散热片散热效率低，适用范围窄，易发生层间脱胶，使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨铜箔复合散热片，包括网状铜箔，以及通过压延成型技术复合在网状铜箔的至少一面上的石墨膜，所述网状铜箔的孔隙率为40～80％，所述网状铜箔的孔径大小为0.002～2mm。其中，本发明中网状铜箔的孔隙率和孔径大小至关重要，若孔隙率过高会影响铜箔的机械强度；孔隙率过低则影响铜箔与石墨膜之间的结合强度；此外，若网孔过大会使石墨膜无法与铜箔紧密结合；网孔过小会导致石墨膜与铜箔的结合力不足。

作为本发明石墨铜箔复合散热片的一种改进，所述网状铜箔的孔隙率为50～70％。

作为本发明石墨铜箔复合散热片的一种改进，所述网状铜箔的孔径大小为0.01～1mm。

作为本发明石墨铜箔复合散热片的一种改进，所述散热片的水平方向导热系数为1500～2500W/m·K，垂直方向导热系数为500～1000W/m·K。通过网状铜箔和石墨膜的压延复合后，使得散热片水平方向和垂直方向的导热散热性能均得到有效的提高。

作为本发明石墨铜箔复合散热片的一种改进，所述网状铜箔的厚度为0.01～2mm。若铜箔的厚度过薄，会大大降低复合散热片的抗拉伸强度；若铜箔的厚度过厚，则会大大降低复合散热片的柔韧性，并增大材料成本。