一种适用于散热器的复合板材成型方法技术领域
本发明涉及一种适用于散热器的复合板材成型方法，旨在提供一
可使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用，获得由铜、铝异质合金一
体成型的具有特定型体的复合板材成型方法，以使整体复合板材可由
铜材所具备的高效热传导性，于第一时间将热源的温度传导至所覆盖
的整体铝材区段，再由铝材的构型将热源发散。
背景技术
按，目前个人电脑或桌上型电脑所功知的散热器结构，可大致区
分为铝挤型、铝压铸、铜一体成型(CNC加工)、铜鳍片与铜底板接合
等型式，其中，铝合金散热器虽然具有材料本身质轻的优势，但由于
热传导效率不佳，而无法在第一时间将热源所产生的热能完全传递至
整个铝合金散热器，以至于无法有效发挥其主体结构的散热功能；另
外，铜合金虽然具有较佳的热传导性，但其却存在有材料本身质量过
重，且加工程序繁复等缺点。
再者，本发明的发明人于日前即利用异质金属压铸方法，制造成
铜、铝异质合金一体成型的散热器底板，而可在使用时利用铜材料薄
板的高传导性将发热源的热能快速传递至整体散热器的区段，再由铜
材料薄板上方的铝合金利用其所构成的散热器型体将热源发散，而可
大幅提升整体散热器的效率，并可同时具有铜材料的高热传导效能及
铝合金质轻的特性。
然而，由于在前述异质合金的压铸过程中，其铝合金所呈现的状
态为半固熔状态(雾状)进而与铜材料接合，于铜/铝界面而言虽然可
接合，但两种异质金属的接合力较为薄弱，剥离强度较为不足。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于
散热器的复合板材成型方法，以大幅增加铜、铝材间的接合力。
本发明的另一目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于
散热器的复合板材成型方法，防止铜材在预热的过程中表面产生氧
化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于散热器的复合板材成型方法，其整体成型方法包括有
以下程序：
A、依实际散热器的型体完成厚度在0.1-8.0mm的薄状铜材制
做；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴
的底层紧密贴合；
C、将铜材加热至300-650℃的状态；
D、再以压力铸造的制作方法将熔融的铝材灌入成型模穴中，以
使铜材与铝材的界面形成扩散接合作用；
最后，在铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型
的具有特定型体的复合板材结构，在300-650℃温度下，铜材与铝
材的活性高易产生化合反应，可由铜材析出与铝材反应成树枝状结构
的化合物，此树枝状结构的化合物会包覆于铝材的晶粒周围，而形成
扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接合力。
在铜材的加热过程中，于成型模穴中灌入惰性气体，抑或是使成
型模穴维持在真空状态，以防止铜材表面产生氧化。
由于采用本发明中的复合板材成型方法，可以大大提高铜/铝界
面的结合强度，并避免了加工过程中铜材表面产生氧化的现象。
下面结合附图、附表和实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为发明所成型的复合板材结构示意图；
图2为本发明的成型流程示意图；
图3为本发明的成型方法完成结合的铜/铝界面放大图；
图4为利用本发明的成型方法完成结合的铝晶粒放大图。
[图号说明]
1 复合板材
11 铜材
12 铝材
具体实施方式
本发明实施例所述的一种适用于散热器的复合板材成型方法，如
图1所示，而使整体复合板材1具有由铝材12所构成的本体，以及
在铝材12所构成的本体底部结合有一铜材11，以当整体复合板材1
所成型的散热器利用铜材11与发热源接触时，可由铜材11的高传导
性将发热源的热能快速传递至所被包覆的铝材12部分，再由铜材11
上方的铝材12构型将热源发散。
至于，本发明的成型方法，如图2所示，依序包括有以下程序：
A、先依实际散热器的型体完成厚度在0.1-8.0mm的薄状铜材
制做；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴
的底层紧密贴合；
B、将铜材预置并定位于成型模穴中，使铜材的底面与成型模穴
的底层紧密贴合；
C、将铜材加热至300-650℃的状态，并可在加热的过程中在
成型模穴中灌入惰性气体，抑或是使成型模穴维持在真空状态，以防
止铜材表面产生氧化；
D、再以压力铸造的制程将熔融的铝材灌入成型模穴中，以使铜
材与铝材的界面形成扩散接合作用；
最后，在铝材冷却定型后，即可获得由铜、铝异质合金一体成型
的具有特定型体的复合板材结构，其中，铜/铝材界面的晶粒分布如
图3所示，其中，标示为(1)区块为铜材区域，标示为(2)区块为铝材
区域，标示为(3)则为铜析出物，由图中可清楚看出，铜/铝材界面间
经由铝材压力铸造时，会析出部分铜析出物，以构成与铝材的紧密结
合；又，如图4所示，其中标示为(1)者为铝晶粒，标示为(2)者为铜析
出物，由图中看出，铜析出物会延着铝材晶粒界面渗透，进而将铝晶
粒包围，而呈现树枝状的化合物结构，此树枝状结构的化合物会包覆
于铝材的晶粒周围，而形成扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接
合力。
再者，本发明中所使用的铜材可以为一般纯铜或铜合金，至于其
铝材则可以为存铝或选择自由AlSiCu、AlSiZn、AlSiMg、AlSiCuMg、
AlGe、AlGeSi、AlCu、AlMn、AlMg、AlLi、AlSn及AlPb所组成的
族群中的任何一种或多种，而其铜与铝的物理属性如下表(附表一)所
示：
附表一
材料
比重
熔点
(℃)
沸点
(℃)
线膨胀系数
(1/℃)
比热
热传导率
(cal/sec℃cm)
铝
2.7
660
1800
23×10-6
0.21
0.49
铜
8.9
1083
2310
17×10-6
0.092
0.92
可作为其进行扩散接合的参考依据，一般铜铝扩散接合是先将铜
加热至500-1100℃预氧化成熔融状态，以在此状态下与熔融的铝进
行结合，其在操作时并同时确定氧分压与结合温度在临界点，以及确
定是在共晶温度而非铜的熔点1083℃。
本发明一种适用于散热器的复合板材成型方法，即借由以压力铸
造的制程将熔融的铝材直接灌注于已预热至300-650℃状态的铜材
表面，此时铜材与铝材的活性高易产生化合反应，可由铜材析出与铝
材反应成树枝状结构的化合物，此树枝状结构的化合物会包覆于铝材
的晶粒周围，而形成扩散接合作用，大幅增加铜、铝材间的接合力，
不但具有优异的散热效能表现，尤其具有成本低、加工容易的特性，
而可广泛应用于各型式散热器的制做，所以依法提呈发明专利的申
请。