复合石墨散热片的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电子电器产品、精密设备的复合石墨散热片，包括弹性体、设置在所述弹性体外表面的石墨片，所述石墨片包括第一基材薄膜、第二基材薄膜和设置于所述第一基材薄膜与第二基材薄膜之间的至少一层石墨层。本发明在使用时可以很容易地粘贴到电子电器产品等的热源，从而有效的把电子电器产品等的热源产生的热迅速发散到外部，同时封锁石墨碎屑脱落的源泉，将体积最小化。因此，复合石墨散热片粘贴于电子电器产品等热源使用时，电子电器产品内部或外部施加冲击或者长时间使用的情况下，也不会出现因微小碎屑脱落引起电子电器产品短路、故障或者火灾等事故。
【专利说明】复合石墨散热片
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电子电器产品、精密设备的散热片，更具体的，涉及一种复合 石墨散热片。
【背景技术】
[0002] -般来说，电脑、手机、电视等电子电器产品在持续使用过程中会大量发热，发出 的热量如果不能及时发散到外部的话，可能导致电子电器产品内部的零部件发生故障，或 者缩短产品使用寿命。发热也是引起产品故障和火灾的重要原因之一。
[0003] 为了达到很好的散热效果，人们通常使用具有优秀导热性能的石墨材料来制造散 热片。为了实现最高的热传导效率，通常采用纯度99%以上的各向异性石墨压制而成的石 墨片材。但是石墨片本身的物理特性必然导致石墨片在很小的力的作用下也会分离成无数 的层。从石墨片中脱落下来的微小碎屑可能会引起电子电器产品的短路，甚至可能导致火 灾发生。
[0004] 为了解决上述问题，一般会采用涂层的方法，在石墨片露出的断面进行涂层，从而 防止微小碎屑脱落。但是涂层厚度往往会有一定的限度，如果遇到强度较大的外力作用，还 是会引起涂层脱落。此外，人们还会采用包边的方法解决碎屑脱落问题，用薄膜胶片将石墨 散热片进行包边处理，但是包边技术比较复杂，会导致原价上升。
[0005] 现有的石墨散热片的使用方法一般是将石墨片直接粘贴于热源。随着科技的不断 发展，电子电器产品一直在向轻、小、薄的方向不断发展，从而导致电子电器产品内部空间 不断缩小，电子电器产品零部件也在不断变小，而小的电子电器产品和电子零部件在高功 率运转的过程中会产生更多的热。然而，越来越小的电子电器产品内部空间导致散热成为 越来越大的问题。如果按照传统的方法，将石墨片直接或间接地粘贴于电子零部件(热源)， 因为电子零部件的不断变小和电子电器产品整体空间的不断变小，粘贴于热源的石墨片面 积会不断变小。石墨片的物理特性是各向异性散热，因而石墨片在水平方向具有优秀的散 热和均热效果，如果石墨片面积变小，必然会导致散热效果的减弱，从而无法满足电子电器 产品高发热工作条件下的有效散热要求。因而，在有限的空间内增加石墨片的面积成为另 一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供一种复合石墨散热片，避免石墨的碳粒脱落，同时在小的 空间内最大程度地增加石墨片的散热面积，从而将电子电器产品等热源产生的热迅速有效 的发散到外部。
[0007] 在本发明的复合石墨散热片中，包括弹性体、设置于所述弹性体外表面的第一基 材薄膜和第二基材薄膜、设置于所述第一基材薄膜与所述第二基材薄膜之间的石墨片。
[0008] 在本发明的复合石墨散热片中，所述石墨片包括至少一层石墨层，所述石墨片厚 度为10?500 μ m。
[0009] 在本发明的复合石墨散热片中，所述石墨层为一层，所述第一基材薄膜与所述石 墨层之间使用第一粘合层粘合固定，所述第二基材薄膜与所述石墨层之间使用第二粘合层 粘合固定。
[0010] 在本发明的复合石墨散热片中，所述石墨层为多层，相邻两层所述石墨层之间使 用第三粘合层粘合固定，所述第一基材薄膜与所述粘合固定后的多层石墨层之间使用第一 粘合层粘合固定，所述第二基材薄膜与所述粘合固定后的多层石墨层之间使用第二粘合层 粘合固定。
[0011] 在本发明的复合石墨散热片中，所述石墨片半径率为26. 7?52. 9,其中半径率= 石墨片不断裂时的最小曲率半径/石墨片厚度。
[0012] 在本发明的复合石墨散热片中，所述第一基材薄膜覆盖在所述石墨片的外表面， 所述第二基材薄膜设置在所述石墨片的内表面，所述第二基材薄膜与所述弹性体使用第 四粘合层粘合固定，所述第一基材薄膜比所述第二基材薄膜厚，所述第一基材薄膜厚度为 5?50 μ m，第二基材薄膜厚度为3?20 μ m。
[0013] 在本发明的复合石墨散热片中，所述石墨片和所述弹性体中的至少一个的两端部 设置有涂层，所述涂层使用环氧类、聚氨酯类、聚乙烯类树脂材料中的一种。
[0014] 在本发明的复合石墨散热片中，所述第一基材薄膜和所述第二基材薄膜使用聚对 苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯薄膜、聚氯乙烯薄膜、 聚酰亚胺薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、丙烯酸树脂薄膜材料中的 一种。
[0015] 在本发明的复合石墨散热片中，所述弹性体使用聚氨酯类、丙烯酸类、氯丁橡胶 类、三元乙丙橡胶类、三聚氰胺-甲醛树脂类、硅树脂类、氟树脂类和三聚氰胺-甲醛树脂类 材料中的一种，或者使用添加了聚氨酯、丙烯酸、三元乙丙橡胶的硅树脂类、氟树脂类和三 聚氰胺-甲醛树脂类材料中的一种。
[0016] 在本发明的复合石墨散热片中，所述弹性体含有石墨，石墨的重量为所述弹性体 总重量的7%?10%。
[0017] 在本发明的复合石墨散热片中，所述复合石墨散热片与热源之间使用第五粘合层 粘合固定。
[0018] 在本发明的复合石墨散热片中，所述第五粘合层与所述热源之间设置有离型膜。
[0019] 在本发明的复合石墨散热片中，所述第一粘合层、所述第二粘合层、所述第三粘合 层、所述第四粘合层、所述第五粘合层为点胶剂，所述点胶剂是丙烯酸类、硅类、聚氨基甲酸 酯类或氟类胶黏剂，所述点胶剂中包含碳纳米管、碳、氧化铝、金属粉中的一种或几种；或 者，所述点胶剂是乙烯-醋酸乙烯酯类、聚异丁烯、聚酰胺类、聚对苯二甲酸乙二醇酯类、聚 丙烯、聚酯类、聚氨酯类、聚酰亚胺类或聚乙烯热熔胶粘剂，所述点胶剂中包含碳纳米管、 碳、氧化铝、金属粉中的一种或几种。
[0020] 在本发明的复合石墨散热片中，所述第二粘合层、所述第三粘合层、所述第四粘合 层、所述第五粘合层为双面胶，所述双面胶使用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄 膜、铝箔、铜箔、石墨材料中的一种。
[0021] 本发明复合石墨散热片优点在于：使用方法简单，可以很容易地粘贴到电子电器 产品等的热源，从而有效的把电子电器产品等的热源产生的热迅速发散到外部。同时，本发 明的复合石墨散热片可以封锁石墨碎屑脱落的源泉，也可以将体积最小化。因此，复合石墨 散热片粘贴于电子电器产品等热源使用时，电子电器产品内部或外部施加冲击或者长时间 使用的情况下，也不会出现因微小碎屑脱落引起电子电器产品短路、故障或者火灾等事故。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0023] 图1是本发明复合石墨散热片的立体结构示意图；
[0024] 图2是本发明复合石墨散热片的横向剖视图；
[0025] 图3是本发明复合石墨散热片的纵向剖视图；
[0026] 图4是本发明复合石墨散热片第一较佳实施例的石墨层剖视图；
[0027] 图5是本发明复合石墨散热片第二较佳实施例的石墨层剖视图。
[0028] 本发明附图中的标记具体如下：
[0029] 100:复合石墨散热片 110:弹性体 120:第一基材薄膜
[0030] 130 :第二基材薄膜 121 :第一粘附层
[0031] 132:第一粘附层 143:第三粘附层
[0032] 131:第四粘附层 160:第五粘附层
[0033] 140 :石墨片 141，142 :石墨层
[0034] 170 :离型膜 180 :涂层
【具体实施方式】
[0035] 下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。
[0036] 图1示出了本发明复合石墨散热片的立体结构，复合石墨散热片100包括弹性体 110、设置于所述弹性体110外表面的第一基材薄膜120和第二基材薄膜130、设置于第一基 材薄膜120与第二基材薄膜130之间的石墨片140。为了更便捷的将复合石墨散热片100 与热源接触，优选的在复合石墨散热片100的至少一面或多面上粘贴第五粘附层160,粘附 层160使用点胶剂或者双面胶。双面胶表面上的粘着剂可以使用丙烯酸(亚克力）、硅、 (聚氨基甲酸酯)、氟树脂类材料，为了提升导热性能，在这些材料中添加 CNT(碳纳米管)、碳、 铝、金属粉等物质中的一种或几种。为了增加双面胶160的可生产性和导热性能，一般使用 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)薄膜、聚酰胺薄膜、铝箔、铜箔或石墨片作为基材，在基材两 面进行粘着剂涂层。在不妨碍与热源粘着的粘结力的条件下，双面胶的厚度越薄，散热效果 越好。
[0037] 在粘附层160与热源粘贴前，为了保护粘附层160,在其外侧附着离型膜170,即粘 附层160与热源之间设置有离型膜170。
[0038] 图2示出了本发明复合石墨散热片的横向剖视图，复合石墨散热片100包含弹性 体110和卷裹在弹性体110外面的石墨片140,石墨片140包括石墨层141、第一基材薄膜 120、第二基材薄膜130,以及将起到粘合固定作用的粘附层121、132、131。
[0039] 第一基材薄膜120的厚度最好为5?50 μ m。厚度小于5 μ m时，在外力的冲击下， 第一基材薄膜很容易损伤，从而使石墨层141的石墨粒子脱落到外部，进而引发电子电器 产品短路问题发生。相反，如果厚度大于50 μ m，将大大减小石墨片的散热功能。
[0040] 第二基材薄膜130较薄，其厚度最好为3?20 μ m。用石墨片卷裹弹性体时，因第 二基材薄膜130的曲率半径比第一基材薄膜120小，因而第二基材薄膜130最好使用较薄 的厚度。同时，如果第二基材薄膜的厚度小于3 μ m，薄膜因为太薄而不易操作；如果第二基 材薄膜的厚度大于20 μ m，复合石墨散热片将不容易成型。
[0041] 同时，第一基材薄膜120、第二基材薄膜130和石墨层141之间都要使用粘附层 121和132,从而增强机械强度。粘附层121和132的厚度最好为5?50 μ m，小于5 μ m时， 粘性较小，可能会造成开胶现象；大于50 μ m时，将降低导热功率。
[0042] 第一基材薄膜120和第二基材薄膜130 -般选择PET薄膜、PE (聚乙烯）薄膜、PP (聚丙烯）薄膜、EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物）薄膜、PVC (聚氯乙烯）薄膜、PI (聚酰亚胺） 薄膜、PVDC (聚偏二氯乙烯）薄膜、聚氨酯薄膜、PC薄膜、丙烯酸(亚克力）树脂薄膜等材料。
[0043] 弹性体110具体可以使用聚氨酯类、丙烯酸(亚克力）类、CR (氯丁橡胶）类、EPDM (三元乙丙橡胶）类等树脂材料，具有多孔的特性。特别需要指出的是，弹性体110的材质 并不仅限于此，弹性体110可以使用具有缓冲性和弹性的任何材料，在具有耐热性能的同 时，可以选择使用硅、氟树脂等单一物质类材料，也可以使用添加聚氨酯、丙烯酸(亚克力）、 EPDM等成分的硅、氟树脂溶液涂层而形成的多孔构造的复合物质材料。
[0044] 弹性体110可以包含石墨，石墨的重量为弹性体总重量的7%?10%。在弹性体树 脂中混合石墨的方法如下。
[0045] 首先，把石墨投入水中，用高速搅拌机将石墨分散成200nm?800nm程度大小的粒 子。这时，可以投入微量的分散剂加速分散。
[0046] 然后，为了增加石墨和弹性体树脂之间的粘结性，在分散的石墨中混合环氧系列 的粘着剂，粘着剂占弹性体总重量的1%?3%。
[0047] 最后，将分散的石墨浸入弹性体树脂后进行干燥处理。
[0048] 另外，弹性体110的厚度和大小没有任何限制。最好根据石墨片140的厚度来确 定弹性体110合适的厚度。
[0049] 随着石墨片140厚度的增加，石墨片不发生断裂的最小曲率半径随之相应的增 力口。在弹性体上卷裹石墨片时，要在厚度大于石墨片最小曲率半径的弹性体上进行卷裹，这 样才能达到预期的散热作用。按照石墨片的不同厚度，测定出的石墨片坚直方向的曲率半 径如下表所示。
[0050]
【权利要求】
1. 一种复合石墨散热片，其特征在于，包括弹性体、设置于所述弹性体外表面的第一基 材薄膜和第二基材薄膜、设置于所述第一基材薄膜与所述第二基材薄膜之间的石墨片。
2. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述石墨片包括至少一层石 墨层，所述石墨片厚度为10?500 y m。
3. 根据权利要求2所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述石墨层为一层，所述第一 基材薄膜与所述石墨层之间使用第一粘合层粘合固定，所述第二基材薄膜与所述石墨层之 间使用第二粘合层粘合固定。
4. 根据权利要求2所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述石墨层为多层，相邻两层 所述石墨层之间使用第三粘合层粘合固定，所述第一基材薄膜与所述粘合固定后的多层石 墨层之间使用第一粘合层粘合固定，所述第二基材薄膜与所述粘合固定后的多层石墨层之 间使用第二粘合层粘合固定。
5. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述石墨片半径率为26. 7? 52. 9,其中半径率=石墨片不断裂时的最小曲率半径/石墨片厚度。
6. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述第一基材薄膜覆盖在所 述石墨片的外表面，所述第二基材薄膜设置在所述石墨片的内表面，所述第二基材薄膜与 所述弹性体使用第四粘合层粘合固定，所述第一基材薄膜比所述第二基材薄膜厚，所述第 一基材薄膜厚度为5?50 y m，第二基材薄膜厚度为3?20 y m。
7. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述石墨片和所述弹性体中 的至少一个的两端部设置有涂层，所述涂层使用环氧类、聚氨酯类、聚乙烯类树脂材料中的 一种。
8. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述第一基材薄膜和所述第 二基材薄膜使用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯 薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、丙烯 酸树脂薄膜材料中的一种。
9. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述弹性体使用聚氨酯类、丙 烯酸类、氯丁橡胶类、三元乙丙橡胶类、三聚氰胺-甲醛树脂类、硅树脂类、氟树脂类和三聚 氰胺-甲醛树脂类材料中的一种，或者使用添加了聚氨酯、丙烯酸、三元乙丙橡胶的硅树脂 类、氟树脂类和三聚氰胺-甲醛树脂类材料中的一种。
10. 根据权利要求8所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述弹性体含有石墨，石墨 的重量为所述弹性体总重量的7%?10%。
11. 根据权利要求1所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述复合石墨散热片与热源 之间使用第五粘合层粘合固定。
12. 根据权利要求10所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述第五粘合层与所述热 源之间设置有离型膜。
13. 根据权利要求3、4、6、11、12任意一项所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述第 一粘合层、所述第二粘合层、所述第三粘合层、所述第四粘合层、所述第五粘合层为点胶剂， 所述点胶剂是丙烯酸类、硅类、聚氨基甲酸酯类或氟类胶黏剂，所述点胶剂中包含碳纳米 管、碳、氧化铝、金属粉中的一种或几种；或者，所述点胶剂是乙烯_醋酸乙烯酯类、聚异丁 烯、聚酰胺类、聚对苯二甲酸乙二醇酯类、聚丙烯、聚酯类、聚氨酯类、聚酰亚胺类或聚乙烯 热熔胶粘剂，所述点胶剂中包含碳纳米管、碳、氧化铝、金属粉中的一种或几种。
14.根据权利要求4、6、11、12任意一项所述的复合石墨散热片，其特征在于，所述第二 粘合层、所述第三粘合层、所述第四粘合层、所述第五粘合层为双面胶，所述双面胶使用聚 对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、铝箔、铜箔、石墨材料中的一种。
【文档编号】B32B7/12GK104416969SQ201310379106
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】金虹姬 申请人:金虹姬