一种复合型石墨烯热扩散片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合型石墨烯热扩散片，由导热胶带层、石墨烯膜层、氮化硼膜层、导热环氧层、氧化铝纤维层组成。电子设计不断推动设备结构向更薄、更轻的配置发展，对功率要求更复杂的小型设备的需求必然要求密切关注热管理。本实用新型专利技术提供了一种高导热和优异辐射效果的复合型石墨烯热扩散片，其具有足够的热传输能力，能够快速地将热量从发热部件转移，以解决现有硅热扩散片所存在的导热性能差、弯折强度低等问题。弯折强度低等问题。弯折强度低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型石墨烯热扩散片


[0001]本技术涉及一种热界面材料结构
，尤其涉及一种复合型石墨烯热扩散片。

技术介绍

[0002]电子设计人员不断推动设备结构向更薄、更轻的配置发展，对功率要求更复杂的小型设备的需求必然要求密切关注热管理。例如，处理器、集成电路和显示器通常只在一定的阈值温度范围内有效工作。此外，设备内的发热部件可产生比周围区域更高温度的区域。这不仅会影响组件，还会对用户体验产生负面影响。因此，需要一种热管理结构材料，其具有足够的热导率以用于电子设备散热领域，尤其是，该结构材料具有好的实际应用价值。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种高导热和优异辐射效果的复合型石墨烯热扩散片，其具有足够的热传输能力，能够快速地将热量从发热部件转移，以解决现有硅热扩散片所存在的导热性能差、弯折强度低等问题。
[0004]为解决上述问题，本技术采取的技术方案是：
[0005]一种复合型石墨烯热扩散片，由导热胶带层、石墨烯膜层、氮化硼膜层、导热环氧层、氧化铝纤维层组成。
[0006]一种石墨烯复合型热扩散片，由离型膜层、导热胶带层、石墨烯膜层、氮化硼膜层、导热环氧层、氧化铝纤维层组成。
[0007]对于电子导热，目前以导热硅片为主，其导热能力还需要提升，特别的，为了较好的导热性能，设计略厚的硅片是关键，但是这与电子技术朝着更薄、更轻的发展方向不匹配；金属由于其导电而不能用于导热，无机导热结构得到重视，石墨烯膜应运而生，最理想的结构是将石墨烯膜直接与发热部件接触，但在现有技术框架下，还无法实现，因此需要石墨烯复合散热片，在降低导热能力的同时满足实用性，否则理论上高的导热能力无法应用，一样是无益技术发展。
[0008]本技术中，导热胶带层、氮化硼膜层分别位于石墨烯膜层两侧，导热环氧层、石墨烯膜层分别位于氮化硼膜层两侧，氧化铝纤维层位于导热环氧层内。进一步的，离型膜层、石墨烯膜层分别位于导热胶带层两侧。
[0009]本技术中，以复合型石墨烯热扩散片的厚度为100%，导热胶带层的厚度为15～20%，石墨烯膜层的厚度为50～70%，氮化硼膜层的厚度为5～10%，其余为导热环氧层。
[0010]氮化硼与石墨碳类似，具有良好的润滑性、导热性及热稳定性，并且是一种非常好的电绝缘材料，最近在BN薄膜表面发现负电子亲和势，适合应用于抗辐射和高温
氮化硼还具有压电性、高导热、超疏水、超高层间粘滞摩擦力等优异的性能，因此，用于石墨烯外侧具有提高层间结合力、防水导热的作用。作为常识，具有SP3杂化的立方氮化硼硬度很高，接近金刚石，该特性使其与石墨烯压合时可渗入石墨烯内，从而实现两者的复合，且
界面结合效应非常好，既实现了层间结合力，又提供了有效的导热路径。
[0011]现有技术一味的追求高导热，导致采用的技术方案脱离实际应用，仅停留在实验阶段，比如采用金属箔附上石墨烯作为散热介质，采用金属箔、无机材料箔粘在石墨烯膜上辅助散热，采用镂空金属片配合石墨烯导热等，这些技术方案看起来实现高的导热，但是忽略了越来越集成的电子器件内部对绝缘性能要求非常高，金属的存在不仅带来绝缘隐患还会对介电性能、阻抗等其他性能产生明显影响，这也是现有实际应用的散热片没任何金属的原因。另一方面，现有主流产品导热硅胶片或者导热硅脂的导热系数并不非常大，都在10W/m
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k以下，如果仅着眼于将其提高到上百甚至几百，没有现实意义。尤其是现有石墨烯散热片不少提到机械性能，但是很少有分析清楚何谓机械性能的报道，实际应用过程中，除了导热性能之外，更要考虑的是耐磨性能，这是石墨烯散热膜的特点造成的，为了充分发挥石墨烯的散热性能，其他的结构材料越少越好，特别是最好石墨烯直接裸露或者与冷却界面接触，这就导致该面需要一定的耐磨能力，如果采用涂胶保护，需要较厚的胶层，这必导致导热下降，这个技术问题未见报道，更没有解决方案，一个原因是现有实际应用的导热硅片或者硅胶，不存在该问题，但是石墨烯散热膜如果用于实际生产，必然存在该问题。
[0012]本技术中，氧化铝纤维层为网格结构，较其他结构比如平行结构能够更稳定的发挥耐磨作用且涂胶步骤更简单便利，相较纤维布则大幅降低成本且避免纤维布带来的导热性能下降。网格结构中，空格的面积和为氧化铝纤维层表面积的90～95%，使得导热环氧能够充分浸润，避免胶层薄导致脱落，而且减少低导热结构占比利于保证整体结构导热性能的发挥。
[0013]本技术与现有技术相比较，其显著优点在于：
[0014]石墨烯膜层、氮化硼膜层具有微观的松散结构，可以有效降低物体的折射系数，加大其散热高层度，从而有效的提高物体的发射率能够大大增加散热面积和传导率，显著提升热量交换的效果，快速把发热体的热量向四周散发，以达到降温的效果；
[0015]石墨烯具有超高的热导率，采用石墨烯导热膜层作为热扩散层，能够迅速能够达到均温效果；另外氮化硼薄膜层具有高导热率，可以有效实现热量的快速传递和导出；
[0016]氮化硼膜层与石墨烯膜层之间无需粘接剂，充分发挥了两者高导热能力，同时氮化硼层提高了整体结构的界面作用力；
[0017]通过氧化铝纤维层的设计，提高了散热片的外表面耐磨性，尤其是，本技术的产品制备简单，没有复杂或者特殊的设备，利于现有设备即可生产，更不需要复杂的CVD生长、金属开孔、贵的碳纤维等，利于该产品实际应用。
附图说明
[0018]图1为本技术复合型石墨烯热扩散片的结构示意图；
[0019]图2为本技术氧化铝纤维层的结构示意图；
[0020]图3为本技术石墨烯复合型热扩散片的结构示意图；
[0021]其中，导热胶带层1、石墨烯膜层2、氮化硼膜层3、导热环氧层4、氧化铝纤维层5、离型膜6。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术做出进一步详细的描述，本技术涉及的部件可以根据现有公开方法常规得到，比如市售，比如现有报道的方法制备。其中，导热胶带、氮化硼粉末、导热环氧以及氧化铝纤维、离型膜都是常规市售产品；石墨烯膜的制备为申请人已经公开的方法，可参阅申请人之前提交的专利申请，也可参考现有近似方法。
[0023]实施例一
[0024]参见图1，一种复合型石墨烯热扩散片，由导热胶带层1、石墨烯膜层2、氮化硼膜层3、导热环氧层4、氧化铝纤维层5组成；
[0025]其中，导热胶带层、氮化硼膜层分别位于石墨烯膜层两侧，导热环氧层、石墨烯膜层分别位于氮化硼膜层两侧，氧化铝纤维层位于导热环氧层内；
[0026]参见图2，氧化铝纤维层为网格结构，采用简单常规的方法将纤维束垂直相交，得到网格结构，空格的面积和为氧化铝纤维层表面积的95%，使得导热环氧能够充分浸润，避免胶层薄导致脱落，而且减少低导热结构占比利于保证整体结构导热性能的发挥；
[0027]复合型石墨烯热扩散片的厚度为0.5mm，导热胶带层的厚度为0.1mm，石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型石墨烯热扩散片，其特征在于，由导热胶带层、石墨烯膜层、氮化硼膜层、导热环氧层、氧化铝纤维层组成；导热胶带层、氮化硼膜层分别位于石墨烯膜层两侧，导热环氧层、石墨烯膜层分别位于氮化硼膜层两侧。2.根据权利要求1所述复合型石墨烯热扩散片，其特征在于，氧化铝纤维层位于导热环氧层内。3.根据权利要求1所述复合型石墨烯热扩散片，其特征在于，以复合型石墨烯热扩散片的厚度为100%，石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彦伯，刘小清，王文德，李磊，成文俊，
申请(专利权)人：泰兴挚富显示技术有限公司，
类型：新型
国别省市：