ES2380852B2

ES2380852B2 - Mejoras introducidas en la patente de invención p200700804 relativas a "producción de materiales compuestos con alta conductividad térmica".

Info

Publication number: ES2380852B2
Application number: ES201001355A
Authority: ES
Inventors: Francisco Javier Narciso Romero; Enrique Louis Cereceda; Richard Prieto Alfonzo; Jose Miguel Molina Jorda
Original assignee: Universidad de Alicante
Current assignee: Universidad de Alicante
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: ES2380852A1

Abstract

Mejoras introducidas en la patente de invención P200700804 relativas a producción de materiales compuestos con alta conductividad térmica que comprenden tres fases: i) una primera fase A de partículas de grafito en forma de copos; ii) una segunda fase B, de partículas o fibras de un material que pueda actuar como separador de los copos; y iii) una tercera fase C, de aleación metálica utilizada para consolidar el material compuesto y elegida de tal modo que ayude a optimizar las características de la interfase metal-grafito y cuyo componente mayoritario es: a) Al, Ag y/o Cu formando aleación con alguno de los siguientes elementos W, Nb, Zr, Hf, Mo y Ta, junto con las inevitables impurezas; o bien, b) Mg formando aleación o no con alguno de los siguientes elementos: Si, Cr, Ti, Al, Mn, Zn, Cu, Zr y Th, junto con las inevitables impurezas.

Description

MEJORAS INTRODUCIDAS EN LA PATENTE DE INVENCIÓN P200700804 RELATIVAS A "PRODUCCIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS CON ALTA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA"

5: DESCRIPCIÓN

1 O: La presente invención está relacionada con mejoras introducidas en la patente de invención con número de solicitud P200700804, relativa a materiales de alta conductividad térmica para su utilización como disipadores de calor en dispositivos microelectrónicos, optoelectrónicos y generadores de potencia.

ESTADO DE LA TÉCNICA

15 2O: La invención principal P200700804 describe un material compuesto que presenta una alta conductividad térmica para ser utilizado en dispositivos electrónicos como disipador de calor y un método para producir dicho material. El material compuesto está constituido por tres fases, una fase formada principalmente por copos de grafito, otra fase que puede ser un material cerámico como SiC, BN, AIN, TiB2, diamante o fibras de carbono de altas prestaciones térmicas, y finalmente una tercera fase formada por una aleación metálica cuyo componente mayoritario puede ser Al, Ag y/o Cu, formando aleación con alguno de los siguientes elementos: Si, Cr, Ti, V y B, junto con las inevitables impurezas.

2 5: En la presente invención se propone, respecto a la tercera fase del procedimiento principal, añadir: i) W, Nb, Zr, Hf, Mo y Ta al grupo de elementos que forman aleación con los elementos principales (Al, Ag y/o Cu) y ii) magnesio como elemento principal formando aleación o no con alguno de los siguientes elementos: Si, Cr, Ti, Al, Mn, Zn, Cu, Zr y Th, junto con las inevitables impurezas.

3O 3 5: Los elementos aleantes propuestos para Al, Ag y/o Cu permiten mejorar la interfase entre metal y grafito a través de interacciones químicas controlables con las condiciones de fabricación del material. El hecho de añadir el Mg al grupo de elementos principales se debe a que las aplicaciones de materiales basados en este metal crecen día a día debido fundamentalmente a su baja densidad. Esta característica, unida a sus propiedades térmicas (Conductividad Térmica 167 W/mK y CTE de 27 x 1 o-6K"1) hacen que los materiales propuestos en la presente adición sean unos candidatos atractivos para su uso como disipadores de calor.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

5 10: La presente invención describe un material compuesto con alta conductividad térmica que comprende tres fases: i) una primera fase A de partículas de grafito en forma de copos; ii) una segunda fase 8, de partículas o fibras de un material que pueda actuar como separador de los copos; y una iii) tercera fase C, de aleación metálica, seleccionada de tal modo que mejore las características de la interfase metal-grafito. La fase C consta de: a) aleación de Al, Ag y/o Cu formando aleación con alguno de los siguientes elementos: W, Nb, Zr, Hf, Mo y Ta, junto con las inevitables impurezas; o bien, b) aleación metálica cuyo componente mayoritario es Mg formando aleación o no con alguno de los siguientes elementos: Si, Cr, Ti, Al, Mn, Zn, Cu, Zr y Th, junto con las inevitables impurezas.

15: Estos materiales presentan disipadores de calor. propiedades térmicas adecuadas para fabricar

2o 2 5: A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS FIGURAS

30: FIG 1. Muestra la microestructura de material compuesto constituido por (a) Gr (46%)/SiC400 (34%)/Mg (resto) y (b) Gr (56%)/SiCsoo (24%)/Mg (resto) donde "Gr'' indica copos de grafito.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE MODOS DE REALIZACIÓN Y EJEMPLO

3 5: La presente invención se ilustra en el siguiente ejemplo acorde con lo indicado para la FIG.1, que ilustra las propiedades térmicas del nuevo material propuesto en esta invención.

5: En este ejemplo se utilizó para la tercera fase C Mg puro (99.9%). La Figura 1 muestra la microestructura del material fabricado que está constituido por capas de copos de grafito orientadas alternando con capas de material compuesto de Mg/partículas de SiC.

1 O: El material resultante es pues claramente anisótropo presentando sus mejores propiedades en el plano de los copos, como se muestra en la Tabla l. Los resultados recogidos en la Tabla 1 muestran claramente el potencial de estos materiales. Los materiales muestran una conductividad térmica y CTE que se adecuan para su utilización como disipadores de calor en dispositivos electrónicos.

15: TABLA l. Propiedades principales de los materiales compuestos constituidos por Grafito/SiC4oo/Mg y Grafito/SiC6oo/Mg con las fracciones en volumen de los constituyentes que se indican en el ejemplo, en donde TC es la conductividad térmica y CTE el coeficiente de expansión térmica.

Material: TC (W/mK) Plano xy CTE (1 o-6K"1) Densidad (g/cm3 }

Gr(46%)/SiC4oo(34%)/Mg(resto): 471 Plano xy: 9. 76 z: 16.59 2.2

Gr(56%)/SiC6oo(24%)/Mg(resto): 486 Plano xy: 10.17 z:15.39 2.2

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Mejoras introducidas en la patente de invención P200700804 relativas a 5 producción de materiales compuestos con alta conductividad térmica que comprenden tres fases: i) una primera fase A de partículas de grafito en forma de copos; ii) una segunda fase B, de partículas o fibras de un material que pueda actuar como separador de los copos; iii) una tercera fase C utilizada para consolidar el material compuesto, 10 elegida de tal modo que optimice las características de la interfase metal-grafito y que consta de un material metálico seleccionado entre: 15 20 a) Al, Ag o Cu o combinaciones de ellos, o los anteriores elementos (o sus combinaciones) formando aleación con alguno de los siguientes elementos: W, Nb, Zr, Hf, Mo y Ta, junto con las inevitables impurezas; o, b) un material metálico cuyo componente mayoritario es Mg formando aleación, o no, con alguno de los siguientes elementos: Si, Cr, Ti, Al, Mn, Zn, Cu, Zr y Th, junto con las inevitables impurezas; cuya estructura se caracteriza porque forma capas orientadas de copos de grafito (fase A) que alternan con capas de material compuesto constituido por las fases B y C. 2.-Uso del material de la reivindicación 1 para fabricar disipadores de calor.