CN102538547A - 自调节型高散热膜复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自调节型高散热膜复合材料及其制造方法，属于高散热复合材料技术领域。该材料有高散热膜和基材两部分组成，制造时，首先将高散热膜做凹凸处理，然后将其置于基材表层，快速加热位于基材表层的高散热膜，高散热膜将热能传导至与之相接触的基材表层区域，并使之熔化，最后将覆有高散热膜且局部熔化后的基材冷却，使熔化的基材凝固，并同与之相接触的高散热膜粘附在一起。由于高散热膜与基材之间呈局部接触，为二者因热膨胀率不同而带来的形变提供形变余量，从而避免因热膨胀率不同而带来的材料变形、破损。
Description
技术领域
高散热复合材料技术领域。
背景技术
电子产品、机械、电力、通信、化工等诸多领域，在产品的加工、生产的过程中，以及使用的过程中，都会产生数量不同的热量。而且，所产生的热量如果不能得到有效散发的话，则会对产品的加工及使用，均有可能造成影响。
目前广泛使用有各种各样的散热材料。不同类型的散热材料，会具有不同的性能。比如说，金属材料的导热性能良好，特别是其中的一部分金属材料，如铜、铝、银等，其导热性能尤其良好。比如，铜质的散热器、铝质的散热器，都应用非常普遍。
下面列举一下常用的一些散热材料的热导率性能：
铝：237W/m·K；
铜：401W/m·K；
银：420W/m·K；
金：318W/m·K。
因为价格因素，当前使用的绝大多数散热器，是采用铜质材料或者铝制材料来制造的；但有一些特殊场所，也使用银质或金质材料，来用作散热材料。散热器的形状与结构、尺寸等，根据不同的应用场合互有不同。比如，各种CUP上使用的散热器，以及电路板上使用的散热器，大多是具有波浪形散热沟槽的散热器件。
而在本发明中，会应用到具有高散热性能的膜材料。
其中，利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到：1500～1750W/m·K。
而目前作为研究热点的石墨烯材料，则具有更加强大的散热能力，其热导率约为5000W/m·K。
如此高散热率的膜材料，为各种的产品中的散热器材，提供了新的选择。
现在的高导热石墨膜材料，在使用的过程中因为膜材料本身与基体材料的热膨胀率不同，会出现材料变形、破损等问题，从而影响到该膜材料的使用。
本发明希望为解决该问题提供一种方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自调节型高散热膜复合材料及其制造方法。利用该材料可以在保证高散热率的同时避免因热膨胀率不同而带来的材料变形、破损等使用上的不便。
本发明所述的自调节型高散热膜复合材料，该复合材料中的高散热膜经过凹凸处理，使之与基材之间呈局部接触，为二者因热膨胀率不同而带来的形变提供形变余量，从而避免因热膨胀率不同而带来的材料变形、破损。
本发明所提供自调节型高散热膜复合材料，该高散热膜复合材料包括有基材，以及设置基材上的高散热膜，其中的高散热膜具有凸凹结构，它与基材之间以间隔阵列的方式进行固定。
优选的所述的高散热膜，为高导热石墨膜和石墨烯膜两者其一。
优选的，所述的高导热石墨膜，厚度在1-300微米之间。
优选的，所述的基材，为板状结构。
优选的，所述的基材上，设置有凸点阵列，用以和高散热膜之间进行固定。
优选的所述的基材为金属材料的基材。
优选的，所述的金属材料的基材，为铜质基材或铝质基材两者至少其一。
优选的，所述的高散热膜上的凸凹结构为波浪线，该波浪线的沟槽方向与所在条形基材的长度方向相垂直。
优选的，所述的高散热膜上的凸凹结构，为凸起和凹陷相邻着交叉排布的阵列结构。
相应的，所述的一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于该方法包括有如下步骤：
步骤1，制作具有凸凹结构的高散热膜；
步骤2，将经凸凹处理的高散热膜置于基材表层；
步骤3，加热位于基材表层的高散热膜，高散热膜将热能传导至与之相接触的基材区域，并使之熔化；
步骤4，将覆有高散热膜且局部熔化后的基材冷却，熔化的基材凝固，与相接触的高散热膜粘附在一起。
优选的，所述对高散热膜做凹凸处理凸凹处理的方式，包括如下两种方式其一，
方式1，在高散热膜的成膜之前，采用预设有凸凹结构的模具进行制作；
方式2，在高散热膜的成膜之后，采用预设有凸凹结构的模具压制获得。
优选的，采用通过激光照射的方式来加热置放于基材表层的高散热膜。
附图说明
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。
图1是本发明所述的高散热膜作凹凸处理后截面示意图。
图2是本发明所述的自调节型高散热膜复合材料截面示意图。
图3是本发明制备自调节型高散热膜复合材料的示意图。
图4是本发明所述制备自调节型高散热膜复合材料的方法流程图。
具体实施方式
下面参照附图，结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
图1是本发明所述的高散热膜100作凹凸处理后截面示意图。
由图1中可以看出，该高散热膜100经凹凸处理后，高散热膜上的凸凹结构，为凸起和凹陷相邻着交叉排布的阵列结构。截面呈波浪状。该波浪线的沟槽方向与所在条形基材的长度方向相垂直。
一方面在同等面积下，提高了散热表面积；另一方面，在由于热膨胀率不同出现材料的形变时，提供形变余量，以降低材料变形、破损的几率。
图2描述的是本发明所述的自调节型高散热膜复合材料截面示意图。
由图2中可以看出，该复合材料由两部分组成，分别是高散热膜100以及基材200。
其中，本发明中应用的高散热膜是利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到：1500～1750W/m·K。
基材为板状结构，在其表面还可设置凸点阵列，用以和高散热膜之间进行固定。从用料选取上，金属、非金属板材皆可作为基材，从加工工艺以及导热性能考虑优选金属材料，综合考虑导热性能以及成本控制尤以铜质基材或铝质基材为佳。
经凹凸处理后的高散热膜100，截面呈波浪状。高散热膜100覆于基材200之上，两者之间局部接触。
图3、图4分别描述了本发明所述的自调节型高散热膜复合材料的制造方法的示意图及其流程图。下面结合前面的描述以及图3、图4，以金属铜质基材为例，本发明所述的方法做进一步的描述。
第一步，制作具有凹凸结构的高散热膜。
其中所述对高散热膜做凹凸处理凸凹处理的方式，包括如下两种方式其一：
方式1，在高散热膜的成膜之前，采用预设有凸凹结构的模具进行制作。在制备高散热膜之前，预先设计好具有凸凹结构的模具，利用该模具，将制备高散热膜的原料一次成型，制作成具有凸凹结构的高散热膜。
方式2，在高散热膜的成膜之后，采用预设有凸凹结构的模具压制获得。
高散热膜上的凸凹结构，为凸起和凹陷相邻着交叉排布的阵列结构。截面呈波浪状。该波浪线的沟槽方向与所在条形基材的长度方向相垂直。
一方面在同等面积下，提高了散热表面积；另一方面，在由于热膨胀率不同出现材料的形变时，提供形变余量，以降低材料变形、破损的几率。
第二步，将经凹凸处理的高散热膜100放置于基材200表层。使高散热膜100与铜质基材200局部接触。
第三步，加热位于基材200表层的高散热膜100，高散热膜100将热能传导至与基材200相接触的区域，并使之熔化。
其中，采用通过激光照射的方式来加热置放于基材表层的高散热膜100。
高散热膜100将热能传导至与之相接触的铜质基材200表层区域，随着热量的转移，接触区域的温度逐渐上升，当温度达到该铜质基材200的熔点时，该接触区域呈现熔融态。同时，由于该高散热膜100成分为纯石墨，熔点较高，仍旧保持膜状。
第四步，将覆有高散热膜100且局部熔化后的基材200冷却，熔化的基材200凝固，与相接触的高散热膜100粘附在一起
当高散热膜100同铜质基材200接触区域的金属铜呈现熔融态时，对该铜质基材200采取冷却处理，随着温度的降低，熔融的铜质基材重新凝固，并在凝固的过程中同与之相接触的高散热膜100粘合在一起。
以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施例，均在本发明的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：该高散热膜复合材料包括有基材，以及设置基材上的高散热膜，其中的高散热膜具有凸凹结构，它与基材之间以间隔阵列的方式进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的高散热膜，为高散热石墨膜和石墨烯膜两者其一。
3.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的高导热石墨膜，厚度在1-300微米之间。
4.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的基材，为板状结构。
5.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的基材上，设置有凸点阵列，用以和高散热膜之间进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的基材为金属材料的基材。
7.根据权利要求6所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的金属材料的基材，为铜质基材或铝质基材两者至少其一。
8.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的高散热膜上的凸凹结构为波浪线，该波浪线的沟槽方向与所在条形基材的长度方向相垂直。
9.根据权利要求1所述的一种自调节型高散热膜复合材料，其特征在于：所述的高散热膜上的凸凹结构，为凸起和凹陷相邻着交叉排布的阵列结构。
10.一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于该方法包括有如下步骤：
步骤1，制作具有凸凹结构的高散热膜；
步骤2，将经凸凹处理的高散热膜置于基材表层；
步骤3，加热位于基材表层的高散热膜，高散热膜将热能传导至与之相接触的基材区域，并使之熔化；
步骤4，将覆有高散热膜且局部熔化后的基材冷却，熔化的基材凝固，与相接触的高散热膜粘附在一起。
11.根据权利要求10所述的一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于：所述的高散热膜，为高散热石墨膜和石墨烯膜两者至少其一。
12.根据权利要求10所述的一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于：所述的高散热膜上的凸凹结构，为凸起和凹陷相邻着交叉排布的阵列结构。
13.根据权利要求10所述的一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于：步骤1，对高散热膜做凹凸处理凸凹处理的方式，包括如下两种方式其一，
方式1，在高散热膜的成膜之前，采用预设有凸凹结构的模具进行制作；
方式2，在高散热膜的成膜之后，采用预设有凸凹结构的模具压制获得。
14.根据权利要求10所述的一种自调节型高散热膜复合材料的制造方法，其特征在于：在所述的步骤3中，通过激光照射的方式来加热置放于基材表层的高散热膜。
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