本发明涉及电子设备散热技术、热传导技术以及新材料应用领域，更具体的说是涉及一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板及制备方法。
背景技术：
1、随着计算机、半导体材料和电子技术的持续进步和更新迭代，计算机和服务器等电子设备集成度越来越高，并向着小型化、轻量化、高算力等方向快速发展。随之而来的，作为电子设备中的核心处理芯片体积越来越小，功能越来越强，功率越来越高，热流密度越来越大，给芯片的散热设计带来了更高的挑战。在传统的散热冷板结构设计中，通常采用铜、铝材质，或在内部嵌入热管或均温板的形式提升散热冷板的导热效率。铜材质的导热系数虽然较大，但由于其自身密度大，大面积使用铜材质作为导热材料不能够满足越来越苛刻的轻量化需求；而铝材质本身导热系数较低，单独依靠其自身散热能力并不能满足目前cpu的散热需求；冷板嵌入热管或均温板又会增加工艺复杂度，同时还需考虑板载器件对热管和均温板的空间制约影响，增加了设计难度和加工成本。
2、近年来，随着一些新兴金属材料和非金属材料的兴起，出现了基于这些新材料与传统金属材料相结合的工艺技术，比如将热解石墨烯膜作为填充材料与金属铝通过真空热压的方法制备成了石墨膜/铝导热复合材料，但制备工艺复杂，且复合材料的强度无法保证能够满足使用要求，无法实现工程批量化应用。利用粉末冶金法加工制造的非连续碳纤维金属基材料，其缺点是缺乏良好的致密性，基体内部、基体和增强材料之间的界面通常会出现孔隙，结合效果不理想。
3、以上新兴材料的应用缺乏普适性，尤其是对于特种计算机、军用电子设备而言，很难应用到其主要芯片散热的设计结构中。石墨烯作为一种新的非金属材料，具有优异的导热性能，其平面热均衡性极高，其横向热导率可达到1161w/(m·k)左右，可在短时间内将热量均匀分布在板面范围内，其导热效率不亚于热管、均温板材料，而且便于铣加工，可依据板卡结构开展复杂特征设计。但是其垂向的热导率较低，仅有50w/(m·k)左右，现有技术中也有利用石墨烯薄膜和高分子粘结横向叠层，然后安装在导热柱的铝合金散热腔体内，但其制备工艺复杂，且接触面积较小，不利于大面积使用时的散热效果。
4、因此，如何提供一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板及制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
2、为此，本发明的一个目的在于提出一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，解决了目前高功率、多热源、小体积芯片的均热和导冷问题，克服了石墨烯材料垂向导热率低的问题。
3、本发明另一个目的在于提供一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板的制备方法，简化制备工艺，增大接触面积。
4、本发明的技术方案为一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，由下而上依次包括：下层铝基体、垂向石墨烯导热片和上层铝基体，所述垂向石墨烯导热片包括多个垂直布置的石墨烯薄片，及粘贴于相邻所述石墨烯薄片之间的导热填充材料。
5、进一步地，所述下层铝基体、所述垂向石墨烯导热片和所述上层铝基体钎焊而成。
6、进一步地，所述下层铝基体的底部具有安装结构。
7、进一步地，所述下层铝基体底部布置有热源接触面，及位于所述热源接触面周围的下翅片。
8、进一步地，所述上层铝基体顶部设置有与所述下翅片相对的上翅片。
9、进一步地，导热路径包括垂直导热路径及水平导热路径，所述垂直导热路径为所述热源接触面、所述下层铝基体、所述垂向石墨烯导热片、所述上层铝基体、所述上翅片；所述水平导热路径为所述热源接触面、所述下层铝基体及所述下翅片；导热路径先为垂直方向后为水平方向。
10、本发明还提供了一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板的制备方法，分别制作垂向石墨烯导热片、下层铝基体和上层铝基体，然后钎焊而成，根据使用需求进行二次加工。
11、进一步地，垂向石墨烯导热片的制备步骤包括：
12、s1、将石墨烯薄片依照所需长度裁成等高段，并保持一致性；
13、s2、在水平工具台上，以平整台面为基准，在每段石墨烯薄片之间涂抹导热填充材料；
14、s3、沿水平方向压实石墨烯层，将挤出的多余导热填充材料擦拭去除，对形成的垂向石墨烯导热片的上下两面校准找平。
15、进一步地，垂向石墨烯导热片在垂直方向上的导热率为1000w/(m·k)以上。
16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17、本发明将石墨烯板与铝合金材料紧密结合，充分利用石墨烯材料优良的导热性能以及铝合金的刚度和易加工性能，通过改变石墨烯的贴合方向，研制了一种垂向石墨烯导热片，提高了散热冷板的垂向导热率，对于解决目前高功率、多热源、小体积芯片的均热和导冷问题，提高风冷机箱的冷板散热效率具有重要意义。
18、本发明的方法充分利用石墨烯横向导热率高的特点，通过改变石墨烯的贴合方向，制备了一种垂向布置的石墨烯导热片。下层铝基体、垂向石墨烯导热片和上层铝基体通过钎焊的方式形成整体毛坯料，根据实际需要在此毛坯料上加工出所需翅片、接触面、固定孔等结构特征，工艺简单。
19、本发明石墨烯导热层均匀布置在冷板的有效导热平面内，增加了冷板与热源之间的导热效率。在冷板背部设置了冷板安装结构特征和热源接触面结构特征，实现冷板与需散热器件的可靠连接，从而实现冷板对热源的有效散热。
1.一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，由下而上依次包括：下层铝基体(1)、垂向石墨烯导热片(2)和上层铝基体(3)，所述垂向石墨烯导热片(2)包括多个垂直布置的石墨烯薄片(2.1)，及粘贴于相邻所述石墨烯薄片(2.1)之间的导热填充材料(2.2)。
2.根据权利要求1所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，所述下层铝基体(1)、所述垂向石墨烯导热片(2)和所述上层铝基体(3)钎焊而成。
3.根据权利要求1所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，所述下层铝基体(1)的底部具有安装结构(1.1)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，所述下层铝基体(1)底部布置有热源接触面(1.2)，及位于所述热源接触面(1.2)周围的下翅片(1.3)。
5.根据权利要求4所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，所述上层铝基体(3)顶部设置有与所述下翅片(1.3)相对的上翅片(3.1)。
6.根据权利要求5所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板，其特征在于，导热路径包括垂直导热路径及水平导热路径，所述垂直导热路径为所述热源接触面(1.2)、所述下层铝基体(1)、所述垂向石墨烯导热片(2)、所述上层铝基体(3)、所述上翅片(3.1)；所述水平导热路径为所述热源接触面(1.2)、所述下层铝基体(1)及所述下翅片(1.3)；导热路径先为垂直方向后为水平方向。
7.一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板的制备方法，其特征在于：分别制作垂向石墨烯导热片、下层铝基体和上层铝基体，然后钎焊而成，根据使用需求进行二次加工。
8.根据权利要求7所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板的制备方法，其特征在于，垂向石墨烯导热片的制备步骤包括：
9.根据权利要求8所述的一种垂向石墨烯导热片复合散热冷板的制备方法，其特征在于，垂向石墨烯导热片在垂直方向上的导热率为1000w/(m·k)以上。
