CN103231554B - 层叠型高导热石墨膜结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种层叠型高导热石墨膜结构，属于电子设备、材料技术领域。该层叠型高导热石墨膜结构包括：基材石墨膜，它是石墨膜片组成的物理层；叠加石墨膜，它是叠加在前述基材石墨膜上的石墨膜片；包覆层，它是包覆在前述基材石墨膜和叠加石墨膜外围的保护层。利用本发明，能够利用层叠的高导热石墨膜的结构形式，为电子终端提供更强的导热功能，以及更好地防止电子终端的局部过热现象。

Description

层叠型高导热石墨膜结构

技术领域

本发明属于电子设备、材料技术领域。

技术背景

在当前的技术条件下，各种类型的电子终端，比如笔记本电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理、手持型导航仪，等等，这些设备的功能越来越强大，运算速度越来越快，尺寸反而越来越小。

在技术进步中，有难以回避的散热问题。主要是电子终端的发热量有可能越来越大，或者发热点越来越集中等。如何解决这类问题，是所有电子终端生产厂商所面临的技术难题。

在当前的技术中，人们利用具有高导热性能的石墨膜结构来制作电子终端的高导热材料。石墨膜从来源上来分，包括天然石墨膜和人造石墨膜两类。其中的天然石墨膜，通常是通过天然石墨作为原料，先将其转变为膨胀石墨后，再制作为石墨膜材料，用作于导热目的。其中的人造石墨膜，是采用非石墨类原料，通过化学加工、物理加工等工艺来将其转变为导热用的石墨膜材料。

其中，尤其以人造石墨膜的导热系数更高，柔韧性更强，具有良好的电子终端中的散热价值。

但是，当电子终端中的散热位置集中时，如何针对于其中的特定热源位置点提供更有效的散热功能，是目前需要解决的问题。

在使用中，前述电子终端的后壳部分，一般处于用户的握持状态，这种情况下，如果后壳的温度较高，会大幅度影响用户的使用感受。另外，电子终端的类型也越来越广泛，比如，对于眼镜型电子终端来说，也会存在散热的问题，这种情况下，同样能够在眼镜型电子终端的壳体上设置高导热石墨膜散热结构等。

但在实际的应用过程中，什么样的高导热石墨膜散热结构布置在电子终端壳体上，才能够更加有效地对电子终端的热量起到更好的扩散作用，以及更好地起到缓解局部过热的现象，仍旧是技术上一直需要发展的重要方面。

发明内容

本发明的目的是提供一种层叠型高导热石墨膜结构，利用本发明，能够利用层叠的高导热石墨膜的结构形式，为电子终端提供更强的导热功能，以及更好地防止电子终端的局部过热现象。

本发明所提供的一种层叠型高导热石墨膜结构包括：

基材石墨膜，它是石墨膜片组成的物理层；

叠加石墨膜，它是叠加在前述基材石墨膜上的石墨膜片；

包覆层，它是包覆在前述基材石墨膜和叠加石墨膜外围的保护层。

进一步，所述的包覆层，是内侧涂覆有胶粘剂、厚度在0.5-20.0微米之间的塑料膜。

进一步，所述的基材石墨膜和叠加石墨膜两者的尺寸相同、位置相贴。

进一步，所述的基材石墨膜或叠加石墨膜，是厚度在1-300微米之间的石墨膜。

进一步，所述的叠加石墨膜，设置的层数在1-4层之间，包括1层或4层。

进一步，所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，设置有胶粘剂层。

进一步，所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有隔热层。

进一步，所述的隔热层的厚度在0.5-40.0微米之间。

进一步，所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有排布着金属条或金属丝网的金属丝层。

进一步，所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有金属颗粒层。

进一步，所述的基材石墨膜为一层天然石墨膜，所述的叠加石墨膜为两张分别置于该天然石墨膜上侧和下侧的人造石墨膜。

附图说明

图1是本发明所述的层叠型高导热石墨膜结构的示意图，为一种实施例。

图2是本发明所述的层叠型高导热石墨膜结构的示意图，为设置有隔热层的实施例。

图3是本发明所述的层叠型高导热石墨膜结构的示意图，为设置有金属丝层的实施例。

图4是本发明所述的层叠型高导热石墨膜结构的示意图，为设置有金属颗粒层的实施例。

图5是本发明所述的层叠型高导热石墨膜结构的示意图，是基材石墨膜为一层天然石墨膜，叠加石墨膜为两张分别位于上侧和下侧的人造石墨膜的实施例。

具体实施例

实施例1

参图1所示，这儿展示了一种层叠型高导热石墨膜结构100的结构示意图，它是以爆炸图的形式展示的。

在该层叠型高导热石墨膜结构100中，从上到下依次包括如下组成部分：

第一包覆层110，它是设置在基材石墨膜120上侧的保护层；

基材石墨膜120，它是石墨膜片组成的物理层，位于前述第一包覆层110的下侧；

叠加石墨膜130，它是叠加在前述基材石墨膜120上的石墨膜片，位于前述基材石墨膜120的下侧；

第二包覆层140，它是设置在叠加石墨膜130下侧的保护层。

在所述基材石墨膜120和叠加石墨膜130两者之间，并没有设置前述的包覆层，包覆层用以设置在基材石墨膜120和叠加石墨膜130两者的外围。

前述的第一包覆层110和第二包覆层140，两者适合采用厚度在0.5-20.0微米之间的塑料膜来实现，比如，在该厚度范围内的PET薄膜等。这类塑料薄膜具有良好的韧性、耐弯折性，并且绝缘性能良好，抗击穿系数高。

为了使得第一包覆层110和第二包覆层140两者能够将前述的基材石墨膜120和叠加石墨膜130进行包裹并固定，适合在第一包覆层110和第二包覆层140两者的内侧涂附胶粘剂，该胶粘剂优选为压敏胶，利用所涂附的胶粘剂，对着所邻近的基材石墨膜120或者叠加石墨膜130进行固定操作。以及利用所涂附的胶粘剂，进行第一包覆层110和第二包覆层140两者之间的固定操作。

所设置的基材石墨膜120和叠加石墨膜130，两者的尺寸，作为优选的实施例，是相同的，这种方案便于加工。另一方面，基材石墨膜120和叠加石墨膜130两者都适合薄的薄片结构，适合相互间贴近着设置。

在本发明中，所选用的石墨膜既可以是人造石墨膜，也可以是天然石墨膜，只要具有良好的导热性能，以及较好的耐弯折性，都可以应用。所选用的石墨膜的厚度，适合在1-300微米之间，在该厚度内的石墨膜，其结构轻薄，并且，柔韧性和耐弯折性更易于保证。

在本发明中，所述的基材石墨膜120和叠加石墨膜130，两者的概念是相对的。相对于基材石墨膜120来说，所设置的叠加石墨膜130的层数，适合选在1-4层之间，其包括1层或4层。具体说来，在设置有1层基材石墨膜120的情况下，如果设置有1层的叠加石墨膜130，那么，共有两张石墨膜贴近着进行设置；若在设置有1层基材石墨膜120的情况下，设置4层的叠加石墨膜130，那么，就会一共有5层的石墨膜，组成热量的散发结构。

石墨膜具有特殊的导热性能，主要是面导热系数很高，但垂直于面的径向导热系数却很低。这种特性，尤其能够应用于电子终端，在贴附有石墨膜的情况下，能够使得局部集中的热量通过很高的石墨膜的面导热系数，向四周扩散，而通过很低的径向导热系数，则可以降低局部区域的过高温度值，缓解用户握持电子终端时因局部过热影响的手感及使用体验。

但在使用中，如果电子终端的局部过热的话，仍旧可能将局部过热的特性透过单层的石墨膜传递到电子终端外壳部分，这种情况下，本发明采用了基材石墨膜120和叠加石墨膜130的方案，就可以通过叠加更多的石墨膜，来更好地缓解局部过热现象的发生。

前述的基材石墨膜120和叠加石墨膜130两者之间，还适合设置胶粘剂层。利用所设置的胶粘剂层能够实现两个作用：其一，实现基材石墨膜120和叠加石墨膜130两者之间的紧密固定；其二，胶粘剂层的导热系数通常都很低，该很低的导热系数反而能够提供所邻近的、靠近热源的石墨膜先将热量通过自身的高面导热系数充分传送之后，再传送到该胶粘剂层另一侧的石墨膜上，从而更好地避免电子终端的局部过热现象。

实施例2

参图2所示，这儿展示了层叠型高导热石墨膜结构200的另一种实施例，它是以爆炸图的形式展示的。

在该层叠型高导热石墨膜结构200中，从上到下依次包括如下组成部分：

第一包覆层210，它是设置在基材石墨膜220上侧的保护层；

基材石墨膜220，它是石墨膜片组成的物理层，位于前述第一包覆层210的下侧；

隔热层230，它是设置在前述基材石墨膜220下方、下述叠加石墨膜240上方的隔热物理层；

叠加石墨膜240，它是叠加在前述隔热层230下方的石墨膜片；

第二包覆层250，它是设置在叠加石墨膜240下侧的保护层。

本实施例中的第一包覆层210和第二包覆层250的技术特征，与实施例1一致；本实施例中的基材石墨膜220和叠加石墨膜240的技术特征，与实施例1一致。

在本实施例中，显著区别的技术特征在于：在基材石墨膜220和叠加石墨膜240两者之间，设置了隔热层230。这儿所述的隔热层，指的是导热系数低的物质层，作为举例而非限定，该隔热层是通过轻质、柔性且导热系数低的泡棉或者海绵或者编织材料或者塑料膜等结构实现，另外，也可以用硬质的发泡材料或者气凝胶材料等实现。

设置了隔热层230之后，因为隔热层的导热系数低，会实现独特的好处。作为举例，假如在前述第一包覆层210的上方具有发热源的话，如果没有设置该隔热层230，则热量首先通过第一包覆层210传输至基材石墨膜220上。进而通过基材石墨膜220传送至叠加石墨膜240上。作为当前常见的应用实例，在智能手机中应用的高导热石墨膜大多采用人造石墨，其面导热系数为1300-1900W/（m·k），和面向垂直的径向导热系数为3-10W/（m·k），而厚度大多为25微米。取其中的基材石墨膜220和叠加石墨膜240两者的厚度均为25微米。当智能手机处于工作状态下，如果其中的芯片或者LED灯等工作器件所产生的温度高于周边20-30摄氏度的话，该温差通过前述很薄的基材石墨膜220和叠加石墨膜240通过径向的热量传输，同样能够快速传导，这就使得局部集中的温差同样能够传输到叠加石墨膜240之外，以及第二包覆层250之外，影响用户的使用手感。

但在本实施例中，设置了前述的隔热层230之后，因隔热层230的导热系数低，就使得前述发热源所发出的热量，首先会在前述的基材石墨膜220上充分传输，使其热量分布较为均匀，然后再通过隔热层230传递到叠加石墨膜240上时，局部集中的热量已充分分散，就使得经由叠加石墨膜240向第二包覆层250传输的热量，已经充分避免了局部过热的现象，具有显著提高的使用性能。

实施例3

参图3所示，这儿展示了一种层叠型高导热石墨膜结构300的另一种实施例，是以爆炸图的形式展示的。

在该层叠型高导热石墨膜结构300中，从上到下依次包括有如下组成部分：

第一包覆层310，它是设置在基材石墨膜320上侧的保护层；

基材石墨膜320，它是石墨膜片组成的物理层，位于前述第一包覆层310的下侧；

金属丝层330，它是通过排布的金属条或金属丝网所组成的物质层，设置在前述的基材石墨膜320和下述的叠加石墨膜340两者之间；

叠加石墨膜340，它是设置在前述金属丝层330下侧的石墨膜片；

第二包覆层350，它是设置在叠加石墨膜340下侧的保护层。

本实施例中的第一包覆层310和第二包覆层350的技术特征，与实施例1一致；本实施例中的基材石墨膜320和叠加石墨膜340的技术特征，也与实施例1一致。

本实施例与实施例1的显著区别在于：在基材石墨膜320和叠加石墨膜340两者之间，设置了金属丝层330。这儿所述的金属丝层330，主要有两种实现的方案，其中之一是通过金属条来实施，这儿所述的金属条适合以平行的形式来排布，这些金属条应当有粗细方面的限制，作为举例，金属条的直径适合在1微米到300微米之间，更大或者更小均不方便进行设置。其中之二，是通过金属丝所编的金属网来实施，对金属网中金属丝的尺寸条件的限定，与前述金属条的限定一致。

所设置的金属丝层330，有着特殊的使用价值，这是因为在使用状态下，前述的第一包覆层310、基材石墨膜320、金属丝层330、叠加石墨膜340以及第二包覆层350之间是贴紧在一起的。在贴紧的过程中，前述的金属丝层330，可以部分嵌入到前述的基材石墨膜320和叠加石墨膜340之中。因为基材石墨膜320或者叠加石墨膜340，它们的面导热系数都会很高，而径向导热系数都很低，但所设置的金属丝层330，其导热方面是各向同性的，于是，部分贴紧或嵌入到基材石墨膜320或叠加石墨膜340中的金属条，能够改善所在的石墨膜区域的径向散热能力，使得热量能够更加快捷地传输。

实施例4

参图4所示，这儿展示了一种层叠型高导热石墨膜结构400的另一种实施例，是以爆炸图的形式展示的。

在该层叠型高导热石墨膜结构400中，从上到下依次包括有如下组成部分：

第一包覆层410，它是设置在基材石墨膜420上侧的保护层；

基材石墨膜420，它是石墨膜片组成的物理层，位于前述第一包覆层410的下侧；

金属颗粒层430，它是通过排布的金属颗粒所组成的物质层，设置在前述的基材石墨膜420和下述的叠加石墨膜440两者之间；

叠加石墨膜440，它是设置在前述金属丝层430下侧的石墨膜片；

第二包覆层450，它是设置在叠加石墨膜440下侧的保护层。

本实施例中的第一包覆层410和第二包覆层450的技术特征，与实施例1一致；本实施例中的基材石墨膜420和叠加石墨膜440的技术特征，也与实施例1一致。

本实施例与实施例1的显著区别在于：在基材石墨膜420和叠加石墨膜440两者之间，设置了金属颗粒层430。这儿所述的金属颗粒层430，作为举例而非限定，典型的实施方案有两种：其中之一是通过金属圆珠来实施，这儿所述的金属圆珠适合以阵列的形式均匀排布，进一步，对这些金属圆珠有尺度方面的限制，典型地，金属圆珠的直径适合在1微米到300微米之间，更大或者更小均不方便排布。其中之二，是通过半球状金属珠来实施，将半球状金属珠的平面的一侧，置放于基材石墨膜420和叠加石墨膜440，可以减少材料贴近过程中的棱角，提高成品率。

本实施例所设置的金属颗粒层430，比起前一实施例中的金属丝层，金属颗粒更易于嵌入到相邻近的基材石墨膜420或叠加石墨膜440中。利用金属颗粒在导热方面的各向同性，以及金属颗粒良好的导热性能，能够更加有效地改善金属颗粒所在石墨膜区域的径向散热能力，使得热量能够更加快捷地传输。

实施例5

参图5所示，这儿展示了层叠型高导热石墨膜结构500的另一种实施例，它是以爆炸图的形式展示的。

在该层叠型高导热石墨膜结构500中，从上到下依次包括有如下组成部分：

第一包覆层510，它是设置在第一叠加石墨膜520上侧的保护层；

第一叠加石墨膜520，它是人造石墨膜片组成的物理层，位于前述第一包覆层510的下侧；

基材石墨膜530，它是设置在前述第一叠加石墨膜520下方、下述的第二叠加石墨膜540上方的天然石墨膜片；

第二叠加石墨膜540，它是叠加在前述基材石墨膜530下方的人造石墨膜片；

第二包覆层550，它是设置在第二叠加石墨膜540下侧的保护层。

进一步，各层之间，包括相邻的第一包覆层510、第一叠加石墨膜520、基材石墨膜530、第二叠加石墨膜540和第二包覆层550之间，可以进一步设置胶粘剂的方式，使其相互固定。

本实施例的主要区别技术特征在于：采用导热能力更强的人造石墨膜片分别组成了第一叠加石墨膜520和第二叠加石墨膜540，是因为该第一叠加石墨膜520和第二叠加石墨膜540均位于外侧，利用它们极高的面导热系数，能够快捷地将局部接收的热量扩散出去。而利用天然石墨膜片制作的基材石墨膜530，能在节约成本的同时（天然石墨膜的成本远低于人造石墨膜），能够提供更大的导热横截面积，提升综合的散热能力。

利用本实施例表达的结构组合，既能够有效地控制成本，又可以获得综合的高散热能力。

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，亦均在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于该结构包括：

基材石墨膜，它是石墨膜片组成的物理层；

叠加石墨膜，它是叠加在前述基材石墨膜上的石墨膜片；

包覆层，它是包覆在前述基材石墨膜和叠加石墨膜外围的保护层，

其中，所述的基材石墨膜为一层天然石墨膜，所述的叠加石墨膜为两张分别置于该天然石墨膜上侧和下侧的人造石墨膜，该人造石墨膜的面导热系数为1300-1900W/（m·k）。

2.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的包覆层，是内侧涂覆有胶粘剂、厚度在0.5-20.0微米之间的塑料膜。

3.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜和叠加石墨膜两者的尺寸相同、位置相贴。

4.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜或叠加石墨膜，是厚度在1-300微米之间的石墨膜。

5.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，设置有胶粘剂层。

6.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有隔热层。

7.根据权利要求6所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的隔热层的厚度在0.5-40.0微米之间。

8.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有排布着金属条或金属丝网的金属丝层。

9.根据权利要求1所述的一种层叠型高导热石墨膜结构，其特征在于：所述的基材石墨膜和叠加石墨膜之间，加置有金属颗粒层。