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高导热石墨/铝合金异种材料焊接技术研发

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基本信息

  • 地区:

    保定市徐水区安肃镇北梨园村

  • 需求方:

    河北宇天材料科技有限公司

  • 需求背景

芯片等电子产品集中化程度越来越高,发热量也越来越大,针对电子封装产品以及外壳的材料的导热性能也提出了更高的要求。一般电子产品的外壳多采用铝合金,一般铝合金的导热系数在180~240(W/m·K)之间。

按照目前电子芯片的发展,铝合金的导热性能已不能满足芯片的散热需求。为了提高芯片外壳的散热性能,需要开发一种综合性能优异、导热系数高的材料。目前主要采用均热板结构作为芯片的主要散热构件,均热板的主体采用铝合金制造,内部复合相变工质或者高导热材料,进而提升整体的导热系数,一般均热板的导热系数在在500~2000(W/m·K)之间。均热板中一种重要的结构为固态石墨均热板,其主要原理是将高导热的高导热石墨材料复合在铝合金中间,进而改善整体的导热性能。为了保证整体的导热系数,需要高导热石墨和铝合金之间具有较高的焊合率,减小界面接触热阻。为此,河北宇天材料科技有限公司对外发榜,寻求拥有或者可以研发焊接高导热石墨/铝合金异种材料技术的合作单位。固态石墨均热板导热系数高,且具有不受重力影响、加工制造周期短、成本低等诸多优点,在各大企业中的使用越来越多。但是目前的均热板中,高导热石墨材料和铝合金材料之间主要依靠紧密贴合来工作,由于不能做到完全贴合,限制了石墨均热板的导热性能。如果可以通过焊接技术将高导热石墨和铝合金复合,就可以降低两者之间的接触热阻,进而大幅度提升均热板的导热性能。研发高导热石墨与铝合金的复合焊接技术,提高石墨均热板导热系数,一方面可以稳定石墨均热板的性能指标,促进其在均热板领域的占有量,提升产品成品率,带动石墨均热板制造产业及相关产业的发展。另一方面性能稳定的石墨均热板可以有效的为电子芯片进行散热,避免电子芯片高温烧损,进而造成芯片成本浪费。


  • 难题描述

目前高导热石墨薄膜的连接一般是通过银胶实现薄膜与基体的物理连接。然而胶体的本征性能与环境适应性普遍较差,严重制约了连接的可靠性与使用性。钎焊能够实现异质材料间的冶金连接,获得良好的界面性能,可靠性强,因此高导热石墨薄膜与基体的钎焊连接极具前景。考虑到电子器件的耐高温性能差,以及高导热石墨薄膜与金属的热膨胀系数差异大,高温可能破坏电子器件并在连接界面产生较大残余应力进而影响连接性能。因此,高导热石墨薄膜的钎焊连接应在较低温度环境下进行。但是,高导热石墨薄膜内共价结合的碳原子形成的六元环层状蜂窝结构的稳定性难以破坏,导致液体焊料金属难以润湿其表面。同时,高导热石墨薄膜由于层间结合力微,极易发生层间滑移与剥离。由此可见,高导热石墨薄膜的低温、高性能连接具有较大的挑战性。

目前在均热板方面,高导热石墨与铝合金的复合连接技术还未成熟,在进行制造时,主要还是依靠高导热石墨与铝合金的紧密贴合,不能做到有效连接,同时界面接触热阻较大,制约了均热板的进一步发展。


  • 技术目标

高导热高导热石墨和铝合金进行焊接技术

1、高导热高导热石墨具体材料不限,其热导率需>1000(W/m·K),厚度需>1mm,可焊接的外形最大尺寸需>150×150mm

2、铝合金具体牌号不限,其材料强度需>200MPa,可承受550℃以上的高温,可在表面处理后满足三防要求;

3、高导热石墨与铝合金的焊合率需>85%,焊接强度需>10MPa,高导热石墨/铝合金复合板中心变形挠度需<0.5mm


联系方式

  • 联系人:

    李博源 副总经理

  • 联系电话:

    19933576696

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  • 通讯地址:

    保定市徐水区安肃镇北梨园村

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