[发明专利]一种超薄相变散热模组用铜膏在审

专利信息
申请号: 202010396901.2 申请日: 2020-05-12
公开(公告)号: CN111531165A 公开(公告)日: 2020-08-14
发明(设计)人: 韩启航;易翠;莫文剑 申请(专利权)人: 江苏集萃先进金属材料研究所有限公司
主分类号: B22F1/00 分类号: B22F1/00;B22F3/22;B22F3/24;H05K7/20
代理公司: 南京知识律师事务所 32207 代理人: 高玲玲
地址: 215500 江苏省苏州市常*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 超薄 相变 散热 模组 用铜膏
【说明书】:

发明公开了一种超薄相变散热模组用铜膏,属于粉末冶金技术领域。本发明所述铜膏包括60‑92wt%粉末材料,其余部分包含粘结剂;所述粉末材料包括65‑95wt%金属粉末和5‑35wt%活化粉末,所述金属粉末包括纯Cu粉和熔点低于Cu的金属粉末,所述纯Cu粉于所述金属粉末内的含量≥40wt%,且Cu粉采用双峰粒径设计。本发明的铜膏经热处理后,可形成孔隙率极高、连通空隙极好、粉末不脱落的毛细结构,且毛细力与渗透力容易实现良好匹配,这种毛细结构与铜制工件的表面和/或内壁结合力很高,可使铜均热板等具有很高的传热效率,同时,该铜膏原料廉价易得,制备工艺简单,适合大规模生产和应用。

技术领域

本发明特别涉及一种超薄相变散热模组用铜膏,属于粉末冶金技术领域。

背景技术

散热模组被用于电子电气的重要组成部分,它是将系统或芯片产生的热量均匀化并快速传递至散热端,然后通过加大散热面积(常采用鳍片的方式)自然冷却或风扇冷却的方式来带走系统的热量。散热模组效率的高低将直接影响到系统的稳定性和寿命,如系统温度每增加5度,芯片的寿命就缩短30%,因此如何提高模组的效率、降低系统风险是电子电气行业发展的永恒课题。

一般而言,散热模组由两部分构成,分别是传热器件和散热器件,传热器件一般采用真空腔体利用水的相变转化来快速导热,如均热板、平板热管和导热胶等。均热板和平板热管被广泛应用于笔记本、台式机、服务器、LED和游戏机的散热模组,它的由三部分组成,分别是腔体(如铜管、铜盒)、毛细结构(烧结层、丝网或沟槽)和制冷液(水、乙醇等),其中毛细结构是直接影响传热效率高低的关键结构。

在制作铜均热板时,一般采用不锈钢丝网作为毛细结构,但其孔隙率有限,一般只有30%左右,且空隙的连通性不好,不利于制冷液体的流动,传热效率不高。如果采用纯铜或纯铜粉烧结工艺作为毛细结构,可保证很好的孔隙率(50%以上)和毛细力,但由于管壁为纯铜材质,铜的表面有致密的氧化膜,导致它于金属粉体很难烧结,极易脱粉失效。目前行业中有采用将铜焊膏施加于工件上后进行热处理形成传热结构,产品毛细力有所提高,但是渗透力不足,仍然难以达到最佳传热效果。因此,制备一种价格低廉,工艺简单,高空隙率并且高渗透力的散热模组仍是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种保证毛细力同时提高渗透力的超薄相变散热模组用铜膏,以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:

本发明实施例提供了一种超薄相变散热模组用铜膏,包括:

包括60-92wt%的粉末材料,其余部分包含粘结剂;

其中,所述粉末材料包括65-95wt%金属粉末和5-35wt%活化粉末,所述金属粉末包括纯Cu粉和熔点低于Cu的金属粉末,且所述金属粉末中的纯Cu粉含量在40wt%以上。

铜粉采用双峰粒径设计,即采用两种粒径范围的铜粉均匀混合而成,50-80wt%的铜粉粒径范围为5-100μm,20-50wt%的铜粉粒径为200-800μm。由铜粉及其合金粉末烧结后形成孔隙,作为相变散热中的毛细结构通道。孔隙直径越小,毛细力越好,毛细吸力较强但渗透力不足,冷凝水难以通过毛细结构;孔隙直径越大,毛细力越小,渗透力较高,冷凝水易于通过毛细结构但毛细吸力不足。本发明研究发现,粒径5-100μm的铜粉主要形成小直径孔隙,可以提高毛细力,而200-800μm的铜粉主要形成大直径孔隙,可以提高渗透力。单一峰值范围的粒径,难以达到散热结构中毛细力和渗透力的最佳组合,而采用双峰粒径设计,在满足一定的大小粒径铜粉配比的前提下,则可以容易实现最佳毛细力和渗透力的匹配(一般用热阻值评价综合匹配和热传效果),便于工业化生产,大幅提高产品热传性能和成品率。

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