专利名称：一种石墨导热界面材料及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石墨导热界面材料及其制造工艺，尤其涉及一种用于防止石墨材
料或石墨复合材料表面小颗粒脱离，提供绝缘表面的贴附膜，并与散热器件方便粘附的产 品和制造工艺。
背景技术：
目前，电子行业的迅速发展及微型化的需要，工业上需要更好的热管理系统。作 为电子行业创新的重要组成部分，热交换技术是广泛地应用于笔记本电脑、高性能的CPU、 移动电子设备(手机、通讯)等。目前散热材料分为各向同性散热材料和各向异性散热材 料，不锈钢、铝、铜均为各向同性散热材料，这类材料在各个轴向的导热系数均相同；而作为 各向异性散热材料代表的石墨是碳的晶体形式，用范德瓦尔斯结合键把碳原子固定在一个 底平面内的各层之间，各个底平面由六角形和碳原子的网状物构成，这些底平面是平的，沿 着同一方向整齐地排列，两者之间的距离相等形成一个晶体，高度有序的石墨由相当大尺 寸的晶体组成，晶体沿着同一方向排列在一起并有着排列整齐的底平面，石墨结构通常被 描述为有两个轴即X/Y和Z轴，"X/Y"轴是在底平面的水平方向，有很高的导热性，从100W/ mK 1000W/mK， "Z"则在底平面的垂直方向，导热系数较低，从5W/mK-20W/mK，正是因为在 "X/Y"和"Z"轴的导热系数不同，石墨成为异向性散热材料。 专利CN2794810提供了一种纵向断热横向均温的热交换材料。该专利涉及的热交 换材料为层状结构，所以单纯将本材质用于电子行业散热很可能有小颗粒脱层，柔性石墨 板材容易脆裂，不易工业深加工。石墨的导电性良好，脱层小颗粒可能引起电子器件的短路 现象，另外石墨制品的材质较软，使用过程中容易受到划伤，所以非常有必要对石墨材料表 面进行处理。导热材料多用于电子设备中，电路板上有无数的芯片，这些设备都是在无尘环 境下生产的，所以石墨材料表面需要进行薄膜的保护。石墨材料的击穿电压很低，电子设备 一般有较高的电势，需要对石墨材料表面做出绝缘处理，才能满足其在电子行业的应用。
作热界面材料的典型用法是将计算机芯片热传导连接于冷却组建上，以便克服在 吸热器或者冷却组件和芯片或者其它热源之间的接触热阻和表面贴合的不一致性。通常， 热界面材料由高温油脂、相变材料组成。但是其导热系数往往不是很高，一般只有2-4W/ m K，而柔性石墨的纵向导热系数也已经达到10-20W/m K，很适合于这种应用。柔性石墨 的横向导热系数高达450W/m，K，所以对于某些并非均匀发热的电子设备而言，石墨材料特 殊的超高均温性又使得它在导热界面片方面的应用有着更好的前景。柔性石墨材料的另一 个优点是材料本身质软，所以它能够与连接界面贴合良好。特别是在其中一个表面或两个 表面都不是完全平的时候，耐高温压敏胶能够填补之间的空隙。另外，石墨材料的击穿电压 很低，但是电子设备一般有较高的电势，需要对石墨材料表面做出绝缘处理，而耐高温压敏 胶同时可以满足抗击穿电压的要求，起到了事半功倍的效果。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有石墨材料作为热交换材料本身易损、易引起安全 隐患和热源与散热装置接触不良的问题的缺点，提供了一种石墨表面贴附膜工艺方法来保 护石墨热交换材料，通过该工艺方法处理，可以有效得防止石墨热交换材料表面划伤，表面 具有绝缘作用，且具有良好导热性的导热界面材料。 为实现上述目的，本发明的技术方案是，给出的石墨导热界面材料，其组成包括石
墨材料、耐高温压敏胶、分离材料，其特征在于所述的石墨材料至少一面通过胶粘剂贴附 有薄膜，薄膜上涂布有耐高温压敏胶，压敏胶另外一个表面分别贴有分离材料。 在上述技术方案中，所述的石墨材料包括纯石墨材料、柔性石墨材料和包含有石
墨成分的片状或板状高导热材料。 在上述技术方案中，所述的胶粘剂为聚氨酯胶粘剂或丙烯酸系压敏胶，耐温大于 70度，其厚度为5iim以下。 在上述技术方案中，所述的薄膜材料为耐高温绝缘薄膜，包括聚酯薄膜、聚酰亚胺 薄膜等，其厚度为12iim以下。 在上述技术方案中，所述的耐高温压敏胶耐温大于70度，涂布厚度在40 ii m 50 ii m之间，击穿电压大于O. 5KV，能够实现每平方厘米至少大约100克的最小剪切粘接强度。
在上述技术方案中，所述的分离材料为离型力小于20g/25mm的离型纸或离型膜， 以300mm/min士10mm/min的速度剥离分离材料时不会对柔性石墨片材和胶层造成损害。
为实现上述目的，本发明给出了一种石墨导热界面材料制造工艺，该制造工艺包 括以下工序 (1)在石墨材料表面或薄膜材料表面喷洒或涂刷胶粘剂即上胶工序； (2)将涂有胶粘剂的石墨片或薄膜加热、烘干即加热烘干工序； (3)将薄膜材料覆盖在涂有胶粘剂石墨材料上或将涂有胶粘剂的薄膜材料覆在石
墨材料上，经热压使薄膜材料贴附在石墨材料表面，即覆膜、热压贴附工序； (4)在分离材料光滑面上涂抹耐高温压敏胶，即涂布压敏胶工序； (5)将已涂抹耐高温压敏胶的分离材料贴覆于石墨材料上，经滚压使分离材料与
石墨材料密切结合为一体，即贴覆分离材料、滚压工艺。 在上述制造工艺中，所述的喷洒、涂刷胶粘剂方式是通过辊式涂布或刮刀式涂布 或喷枪将胶粘剂均匀分布在石墨材料或薄膜材料的某一指定表面，胶粘剂厚度小于5 ii m。
在上述制造工艺中，所述加热烘干工序为通过恒温热风或辐射加热系统在30°C 12(TC下加热干燥涂敷胶粘剂的石墨材料或者薄膜材料，通过抽气装置制造90KPa 95KPa 气压下加热烘干。 在上述制造工艺中，所述的热压贴附工序为利用热压辊或热压块在30°C 80°C 范围温度下，经过滚压或面压将薄膜热压贴附在石墨材料表面，其压力控制在0. IMPa lMPa范围。 在上述制造工艺中，所述滚压是将经贴合机压轮滚压使分离材料与石墨片密切结 合为一体，压力控制在0. lMPa lMPa范围。 本发明的优点是，石墨导热界面材料贴附的薄膜材料，一方面起到了表面绝缘作 用，另可有效地防止石墨热交换材料表面划伤，从而得到一种稳定使用的、具有良好导热性
4的导热界面材料。根据该工艺方法得到的石墨导热界面材料，使用方便，仅需将两表面的离 型纸剥离后，分别粘覆热源表面和散热组件，即可将热源(电子器件)表面与散热材料或组 件紧密结合。
图1是双面覆膜石墨复合材料的纵面图。
图2是单面覆膜石墨复合材料的纵面图。 图3是双面覆膜石墨复合材料应用在热源和散热器的安装示意图 图4是单面覆膜石墨复合材料应用在热源和散热器的安装示意图 图中，1为石墨材料，2为胶粘剂，3为薄膜，4为压敏胶，5为分离材料，6为热源表
面，7为散热器表面。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例一 如图1所示，本发明石墨复合材料包括；柔性石墨片1、聚氨酯胶粘剂2、 PET薄膜 3、高温压敏胶4和分离材料5。 在本实施例中，选用厚度为lmm的柔性石墨片材l，将柔性石墨片材1通过网格上 胶辊将石墨片材与之相接触的面均匀涂抹一层聚氨酯胶粘剂2，并控制胶液厚度在2 ii m 3ym之间；再将涂有胶粘剂的石墨片1置于红外线下加热两分钟，取出并烘干后，表面覆 盖一层0. 012mm厚度PET薄膜3 ;将其组合通过热压辊在6(TC下热压，其中控制压力为 0. 5MPa，完成柔性石墨片材单面复膜。按照重复上述步骤在石墨片材的另一面热压粘附一 层PET薄膜3 ;在分离材料5光滑面上涂抹耐高温压敏胶4，胶层厚度3 ii m，将0. 008mm的
分离材料贴覆于柔性石墨片材料上，经贴合机压轮滚压使分离材料与石墨片密切结合为一 体，压力为0. 3MPa。 本方法得到的石墨复合材料的厚度为1. 06mm，分离材料5与石墨材料的压敏胶面 4可以轻松剥离，剥离后石墨材料可粘覆热源或散热器，如图2所示，其中一个表面压粘覆 热源表面6，另一面粘覆散热器表面7，从而将热源与散热器紧密相连，并将热量从热源迅 速传递到散热器上。
实施例二 如图1所示，本发明石墨复合材料包括柔性石墨片1、聚氨酯胶粘剂2、聚酰亚胺 薄膜3、高温压敏胶4和分离材料5。 在本实施例中，选用厚度为O. 15mm的柔性石墨片材l，将柔性石墨片材l通过刮刀 涂布将石墨片材与之相接触的面均匀涂抹一层聚氨酯胶粘剂2，并控制胶液厚度在2 ii m 3y m之间；再将涂有胶粘剂的石墨片1经过恒温热风加热烘干后，表面覆盖一层0. 006mm 厚度聚酰亚胺薄膜3 ;将其组合通过热压辊在7(TC下热压，其中控制压力为0. 8MPa，完成 柔性石墨片材单面复膜。按照重复上述步骤在石墨片材的另一面热压粘附一层聚酰亚胺 薄膜3 ;在分离材料光滑面上涂抹耐高温压敏胶，胶层厚度3 ii m，将0. 012mm的分离材料贴 覆于柔性石墨片材料上，经贴合机压轮滚压使分离材料与石墨片密切结合为一体，压力为0.4MPa。 本方法得到的石墨复合材料的厚度为0. 18mm，分离材料5与石墨材料的压敏胶面 4可以轻松剥离，剥离后石墨材料可粘覆热源或散热器，如图2所示，其中一个表面压粘覆 热源表面6，另一面粘覆散热器表面7，从而将热源与散热器紧密相连，并将热量从热源迅 速传递到散热器上。
权利要求
一种石墨导热界面材料，其组成包括石墨材料、耐高温压敏胶、分离材料，其特征在于所述的柔性石墨片材至少一面通过胶黏剂贴附有薄膜，薄膜上涂布有耐高温压敏胶，压敏胶另外一个表面分别贴有分离材料。
2. 根据权利要求1所述的石墨导热界面材料，其特征在于，所述的石墨材料包括纯石 墨材料、柔性石墨材料和包含有石墨成分的片状或板状高导热材料。
3. 根据权利要求1所述的石墨导热界面材料，其特征在于，所述的胶粘剂为聚氨酯胶粘剂或丙烯酸系压敏胶，耐温大于70度。
4. 根据权利要求1所述的石墨导热界面材料，其特征在于，所述的薄膜材料为耐高温 绝缘薄膜，包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等，其厚度为12ym以下。
5. 根据权利要求1所述的石墨导热界面材料，其特征在于，所述的耐高温压敏胶耐温 大于70度，涂布厚度在40 ii m 50 ii m之间，击穿电压大于0. 5KV，能够实现每平方厘米至 少大约100克的最小剪切粘接强度。
6. 根据权利要求1所述的石墨导热界面材料，其特征在于，所述的分离材料为离型力 小于20g/25mm的离型纸或离型膜，以300mm/min± 10mm/min的速度剥离分离材料时不会对 柔性石墨片材和胶层造成损害。
7. —种石墨导热界面材料制造工艺，该制造工艺包括以下工序(1) 在石墨材料表面或薄膜材料表面喷洒或涂刷胶粘剂即上胶工序；(2) 将涂有胶粘剂的石墨片或薄膜加热、烘干即加热烘干工序；(3) 将薄膜材料覆盖在涂有胶粘剂石墨材料上或将涂有胶粘剂的薄膜材料覆在石墨材 料上，经热压使薄膜材料贴附在石墨材料表面，即覆膜、热压贴附工序；(4) 在分离材料光滑面上涂抹耐高温压敏胶，即涂布压敏胶工序；(5) 将已涂抹耐高温压敏胶的分离材料贴覆于石墨材料上，经滚压使分离材料与石墨 材料密切结合为一体，即贴覆分离材料、滚压工艺。
8. 根据权利要求7所述的石墨导热界面材料制造工艺，其特征在于所述的喷洒、涂刷胶粘剂方式是通过辊式涂布或刮刀式涂布或喷枪将胶粘剂均匀分布在石墨材料或薄膜材 料的某一指定表面，胶粘剂厚度小于5 ii m。
9. 根据权利要求7所述的石墨导热界面材料制造工艺，其特征在于所述加热烘干工 序为通过恒温热风或辐射加热系统在3(TC 12(TC下加热干燥涂敷胶粘剂的石墨材料或 者薄膜材料，通过抽气装置制造90KPa 95KPa气压下加热烘干。
10. 根据权利要求7所述的石墨导热界面材料制造工艺，其特征在于所述的热压贴附 工序为利用热压辊或热压块在30°C 8(TC范围温度下，经过滚压或面压将薄膜热压贴附 在石墨材料表面，其压力控制在0. lMPa lMPa范围。
11. 根据权利要求7所述的石墨导热界面材料制造工艺，其特征在于所述滚压是将经 贴合机压轮滚压使分离材料与石墨片密切结合为一体，压力控制在0. lMPa lMPa范围。
全文摘要
本发明涉及一种石墨导热界面材料及其制造工艺，本发明给出的石墨导热界面材料是在柔性石墨片材至少一面通过胶粘剂贴附有薄膜，薄膜上涂布有耐高温压敏胶，压敏胶另外一个表面分别贴有分离材料。本发明给出的石墨导热界面材料制造工艺，该工艺包括上胶、加热烘干、覆薄膜热压、涂布压敏胶和贴覆离型材料滚压等工序。本发明石墨导热界面材料贴附的薄膜材料，一方面起到了表面绝缘作用，另可有效地防止石墨热交换材料表面划伤，从而得到一种稳定使用的、具有良好导热性的导热界面材料。本发明的材料使用方便，使用时仅需将两表面的离型纸剥离后，分别粘覆热源表面和散热组件，即可将热源(电子器件)表面与散热材料或组件紧密结合。
文档编号B32B27/06GK101712217SQ200910027939
公开日2010年5月26日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者耿世达 申请人:大连丽昌新材料有限公司