CN103254830B - 均热胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种均热胶带，包括适于散热的至少一个均热层；和粘合贴附至均热层的至少一个热绝缘层。多个空穴区域形成在该至少一个热绝缘层中并且适于起到在垂直于均热胶带(即胶带厚度)的主表面的方向上的热传递屏障作用。

Description

均热胶带
技术领域
本发明基本涉及散热领域，尤其涉及一种均热片。
背景技术
如今，随着计算机技术的发展，计算机发展的趋势是发展更轻和更薄的产品。例如，平板电脑和笔记本电脑越来越流行，因为它们灵巧的外形。由于这些产品的尺寸变得更小，散热始终是一个值得考虑的方面。
均热片是一种在热源和辅助热交换器之间传递热的热交换器，其表面区域和形状比起热源更有利于散热。通过均热片，由热源产生的热“扩散”至辅助热交换器，这样得以很好的消除热源中的热积蓄。因此，热源上均热片和辅助热交换器的组合有助于这些产品的散热。
基于其高的导热系数，石墨是通常用来制作均热片的一种材料。石墨的传导率是典型的各向异性的，在X-Y方向(即石墨薄膜的X-Y平面)上的导热系数为大约400W/m·K至4,000W/m·K。在Z方向上(即通过石墨薄膜的厚度)的导热系数很低，大约为40W/m·K。
每当用作均热片时，石墨胶带通常被应用在(诸如平板电脑或者笔记本电脑的)热点上以快速移除热。图1中显示了传统均热石墨胶带的设计和应用。这种均热石墨胶带包括三层：绝缘层1，石墨层2，以及粘合层3。在使用时，如图2所示，绝缘层1设置在热点8处，中间石墨层2负责从热点8传递热，而粘合层3叠层在平板电脑或者笔记本电脑的外壳上。为了从热点8快速移除热，并且同时防止使用者在他们触摸外壳9时感觉到平板电脑或者笔记本电脑的表面是热的，均热胶带通过被布置以将热传递聚集在X-Y方向，同时实现在Z方向上的适当的热“绝缘”(参见图1)。即，如图1和2中所示的，以顺利且有效的方式实现X方向和Y方向上的热传递，这有助于从热点8处散热。抑制在Z方向(即垂直于胶带的主表面的方向)上的热传递，因为石墨的低的Z方向上的导热系数。高的X-Y方向上的导热系数以及低的Z方向上的导热系数的结合导致至外壳9的更低的热传递，并且使用者在他们触摸外壳9时不会感觉到平板电脑或者笔记本电脑的表面是热的。
此外，例如铜的金属也通常被用作均热片的材料。因此，理想的是发展一种具有方向性(即各向异性)的散热结构(即在X-Y方向上有效散热而在Z方向(即垂直于胶带的主表面的方向)上起到热传递屏障的作用)的均热胶带。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种均热胶带，该均热胶带具有各向异性散热结构(即，在X-Y方向上良好散热而在Z方向(即垂直于胶带的主表面的方向)上起到热传递屏障的作用)。
根据本发明的一个方面，提供了一种均热胶带，包括均热层和热绝缘层，所述热绝缘层粘合贴附至所述均热层，其中所述热绝缘层包括至少一个聚合物区域和形成在所述至少一个聚合物区域中并且由所述至少一个聚合物区域限定的至少一个空穴区域。所述至少一个空穴区域适于在热绝缘层中起到热传递屏障作用。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例的以下描述，本发明的这些和/或其它方面和优势能更加明显易懂，在附图中，
图1是一种现有技术中的均热石墨胶带的示意图；
图2是应用在平板电脑/笔记本电脑/智能型手机/电视机的外壳和热点之间的该现有技术中的均热石墨胶带的示意图；
图3是根据本发明的第一实施例的一种均热胶带的示意图；
图3a是根据本发明的第一实施例的一种变化的均热胶带的示意图；
图4是应用在平板电脑/笔记本电脑/智能型手机/电视机的外壳和热点之间的根据本发明的第一实施例的一种均热胶带的示意图；
图5是根据本发明的第二实施例的一种均热胶带的示意图；
图6a至图6c示意性显示可以被用在本发明的均热胶带中的各种热绝缘层；
图7a和7b示意性显示可以被用在本发明的均热胶带中的可选热绝缘层；
图8是根据本发明的第三实施例的一种均热胶带的示意图；
图9显示可以被用在本发明的均热胶带中的泡棉材料层的示意图；以及
图10是根据本发明的第四实施例的一种均热胶带的示意图。
本发明的范围绝不会限于附图，各组成部件的数量、其材料、形状以及相对布置等仅作为实施例中的示例公开。这些附图并不是按照比例绘制的。在附图中，类似的标号通常表示相同、功能相似和/或结构类似的元件。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明公开内容的一些实施例，其中相同的标号表示相同的元件。然而，本发明公开内容可以具体化为多种不同的形式并且不应该被解释为受限于这里所描述的实施例；相反地，提供这些实施例使得本发明公开内容会是彻底的和完全的，并且会向本领域技术人员完全表明本发明公开内容的概念。
本发明提供了一种均热胶带，包括适于散热的至少一个均热层；和粘合贴附至均热层的至少一个热绝缘层。至少一个空穴区域形成在该热绝缘层中并且适于在该热绝缘层中起到热传递屏障作用。在一些实施例中，热绝缘层可以包括多个聚合物区域和/或多个空穴区域。(多个)空穴区域可以含有一种或多种气体，例如，空气、氮气、和二氧化碳。(多个)空穴区域的结构可以包括并且不限于空隙、通道、气孔、孔洞、凹槽等。(多个)空穴区域的结构可以包括不同结构(例如凹槽和气孔)的组合。要理解的是(多个)空穴区域形成在聚合物区域中并且由聚合物区域限定，所以，理想地，聚合物区域被适当地成形为在一个结构中包含(多个)空穴区域。
根据本发明的一个方面，均热胶带可以还包括贴附至均热层的保护层。在一些实施例中，例如，保护层可以具体化为电绝缘层。根据本发明的另一方面，均热胶带可以还包括贴附至热绝缘层的保护层。在一些实施例中，例如，保护层可以具体化为第二热绝缘层。
根据本发明的一个方面，热绝缘层可以包括至少一个聚合物区域和形成在聚合物区域中并且由聚合物区域限定的至少一个空穴区域。优选地，提供多个聚合物区域和多个空穴区域。聚合物区域可以包括粘合剂。根据本发明的另一方面，热绝缘层可以还包括两个粘合片，热绝缘层的聚合物区域可以包括位于两个粘合片之间并且粘合贴附至这两个粘合片的至少一个非粘合层。
参见图3，均热胶带100包括用于支撑和保护的保护层10，适于散热的均热层20，以及热绝缘层30。热绝缘层30可以由诸如粘合剂的聚合材料形成，并且可以通过其自身的粘合性能或者通过任何常规方式，例如通过额外的粘合剂(未显示)，被贴附至均热层20。根据本发明的一个方面，热绝缘层30包括形成在热绝缘层30的聚合物区域50中并且由聚合物区域50限定的空穴区域40。空穴区域40可以含有空气并且适于在热绝缘层30中起到热传递屏障作用。热绝缘层30通常在聚合物区域50中包含具有低导热系数的材料，典型地从大约0.05W/m·K至大约0.2W/m·K。已知空气具有低导热系数，典型地大约为0.023W/m·K。因此，可能包括空气的空穴区域40在热绝缘层30中提供比聚合物区域50更好的“热传递屏障”。
可以通过采用第二粘合层(未显示)结合均热层20和热绝缘层30。热绝缘层可以由粘合剂制成。均热胶带100具有沿着均热层20的表面(即均热层的X-Y平面)的高导热系数，以及通过热绝缘层30(即通过胶带的厚度)的低导热系数，原因在于具有空穴区域40的热绝缘层30整体低的导热系数。根据本发明的一个方面，均热胶带100具有在X-Y方向(即X-Y平面)上的高导热系数，以及在Z方向(即垂直于胶带100的主平面的方向)上的低导热系数。
在一些实施例中，保护层10在均热胶带100中可以起到支撑层的作用，并且还可以是电绝缘层。在另一个实施例中，保护层10可以集成类似于热绝缘层30或者与热绝缘层30相同的热绝缘层。在一个可选实施例中，保护层可以具有形成在其上的热绝缘层。例如，在图3a所示的实施例中，保护层10具有在其上形成有空穴区域40的热绝缘层30。
根据本发明的一个方面，热绝缘层30的聚合物区域50可以选自具有低导热系数的材料并且适于粘合结合至其它层。在一个方面中，聚合物区域50可以是粘合剂。粘合剂可以是热固性粘合剂、压敏粘合剂、热塑性弹性粘合剂和热熔性粘合剂中的至少一种，优选是压敏粘合剂。粘合剂可以包括橡胶粘合剂(例如橡胶压敏粘合剂)、丙烯酸粘合剂、聚氨酯粘合剂、聚亚酰胺粘合剂、硅氧烷粘合剂、环氧树脂粘合剂以及它们的组合中的至少一种。例如，在一些实施例中，图3中热绝缘层30中聚合物区域50的粘合剂可以是橡胶压敏粘合剂或丙烯酸压敏粘合剂。根据本发明的另一个方面，如图9中所示的，热绝缘层330的聚合物区域可以包括至少一个非粘合层350。热绝缘层330还包括两个粘合片3301。非粘合层350位于这两个粘合片3301之间并且粘合贴附至这两个粘合片3301。空穴区域40形成在非粘合层350中并且可以包括例如空气的气体。热绝缘层330的聚合物区域的非粘合层350可以由泡棉材料形成。
要注意的是，空穴区域40的结构可以采用形成在热绝缘层中的任何可能构造，这由聚合物区域成形和限定。审视图3和图9中所示的实施例，热绝缘层30的空穴区域40的结构和非粘合层350的空穴区域340的结构分别可以包括但不限于空隙、通道、气孔、孔洞、凹槽等。空穴区域可以包括例如凹槽和气孔的这些结构的各种结合。它们可以通过聚合物区域提供。而且，根据本发明，形成在热绝缘层中的空穴区域的总体积(诸如图3中的热绝缘层30的空穴区域40或图9中的非粘合层350的空穴区域340)的范围可以是热绝缘层的体积的大约22％至大约90％。同时，相关的聚合物区域50的范围可以是热绝缘层的体积的大约78％至大约10％。在一些实施例中，空穴区域的总体积，例如，热绝缘层30的空穴区域40，可以是形成在其所在的层的体积的大约三分之一至大约三分之二。在一个实施例中，当采用泡棉材料时，形成在非粘合层350的空穴区域340的总体积的范围可以是聚合物区域350的大约22％至大约24％。在另一个实施例中，空穴区域440的范围可以是泡棉材料的总体积百分比的大约60％至大约90％，而聚合物区域430的范围可以是大约40％至大约10％。
根据本发明，均热层可以包括金属、陶瓷、石墨、石墨烯、由导热颗粒和聚合物构成的合成物、以及它们的组合中的至少一个。例如，图3中的均热层20可以是金属层，例如金属箔或者金属薄膜。在一些实施例中，均热层可以是金属铜层。在另一个实施例中，均热层可以是金属铝层。
根据本发明，均热胶带可以包括多个均热层和/或多个热绝缘层。所述多个均热层和/或多个热绝缘层彼此交替布置，使得在均热胶带中设置至少一个热绝缘层。例如，在图5所示的实施例中，均热胶带200包括三个均热层220和两个热绝缘层230，它们可以彼此粘合地并且交替地布置。空穴区域240分别形成在两个热绝缘层230中。
根据本发明，均热胶带的总厚度是从大约0.01mm至大约0.4mm。根据本发明的一些实施例，均热胶带的总厚度具体地是从大约0.05mm至大约0.2mm。
以下涉及本发明的若干具体实施例。
第一实施例
参见图3至4，提供均热胶带100的第一实施例。具体地，如图3中所示的，均热胶带100包括用于支撑和保护的保护层10，适于散热的均热层20，以及热绝缘层30，其可以采用粘合剂的形式。均热层20位于热绝缘层30和保护层10之间。空穴区域40(其可以是空气空隙)形成在热绝缘层30中并且由聚合物区域50限定。这些空气空隙在热绝缘层30中适于起到热传递屏障作用。正如图3和4中所示的，空穴区域40是形成在热绝缘层30中的空气空隙阵列。
根据本发明的第一实施例，均热层20是石墨层，其作为已知的传统均热层并且可以由本领域技术人员选择。正如前面所描述的，石墨在X-Y方向上具有非常好的导热系数，从大约400W/m·K至大约4000W/m·K，而在Z方向上具有非常差的导热系数，大约40W/m·K。Z方向穿过石墨层的厚度。在第一实施例中，空穴区域40阵列形成在由本发明提供的热绝缘层30中。因此，由于因具有相应空气空隙的热绝缘层引起的热传递屏障，与没有空气空隙的热绝缘层相比，更少的热会通过具有空气空隙阵列的热绝缘层30传递。因此，可以获得具有各向异性导热系数(即在X-Y方向上具有高导热系数而在Z方向上具有低导热系数)的均热胶带。
保护层10被提供以赋予其为石墨层的均热层20以柔性。已知石墨是脆的，因此通常提供保护层10。保护层10还可以被选择用作层叠在均热层20的石墨上的单个更薄的胶带。
不限于其它可行的应用，图3至4中的均热胶带100优选地被用于防止电子装置的外壳在使用期间变得太热。在这种应用中，热绝缘层30优选粘合贴附至外壳9，如图4中所示。在一个实施例中，保护层10是电绝缘层。
图4是显示应用在平板电脑/笔记本电脑/智能型手机/电视机的外壳和热点之间的根据本发明的第一实施例的均热胶带100的示意图。在此应用中，保护层10是邻近热点8的第一层。因此，平板电脑/笔记本电脑/智能型手机/电视机的外壳9，如图4中所示，可以通过均热胶带100而防止变得太热。
图3a显示根据本发明的第一实施例的一种可选示例。在均热层20和保护层10之间设置具有空穴区域40的额外的热绝缘层30。此示例给予保护层10的额外的热绝缘以及对(可能由石墨材料制成的)均热层20的更多柔性。
在图3至4所示的实施例中，均热层20可以是商业上可获得的具有范围从大约100μm至大约200μm的厚度的石墨层。例如，可以采用商业上可获得的O0S1001型石墨层。保护层10可以具有从大约5μm至大约50μm，特别地15-30μm，的厚度，并且由粘合胶带制备。可以以任何在传统的均热胶带中已知的方法选择这两个层20和10的材料和厚度。热绝缘层30可以具有从大约2μm至大约200μm的厚度，取决于具体应用和用来制备热绝缘层30的材料(将会在后面解释)的需求。然而，各个层的厚度的上述范围是基于应用需求的，没有打算要限制选择具体应用所需的每个层的更大或更小的厚度。
保护层10、均热层20和热绝缘层30中的每个层叠在一起以形成均热胶带100。均热胶带100可以通过粘合结合在一起，这个过程本质上可以是用于传统均热胶带的已知方法。
热绝缘层30可以由具有低导热系数的粘合剂材料制备，以形成其聚合物区域50。粘合剂可以是热固性粘合剂、压敏粘合剂、热塑性弹性粘合剂、和热熔性粘合剂中的至少一种，优选是压敏粘合剂。例如，粘合剂可以包括橡胶粘合剂(例如橡胶压敏粘合剂)、丙烯酸粘合剂、聚氨酯粘合剂、聚亚酰胺粘合剂、硅氧烷粘合剂、环氧树脂粘合剂、以及它们的组合中的至少一个。这些材料可以用来制备热绝缘层30并形成聚合物区域50。在一个示例中，从St.Paul，Minnesota的3M公司可商业获得的8003型聚合物丙烯酸粘合胶带可以用来制备热绝缘层30，具体地，形成聚合物区域50。还可以获得如上面所讨论的其它可选选择。
保护层10可以由本领域技术人员已知并且商业上可获得的材料制备，诸如丙烯酸粘合胶带。例如，其可以由从St.Paul，Minnesota的3M公司可商业获得的12T16型胶带制备。在此情况下，所制备的保护层10典型地可以具有范围从大约15μm至大约25μm的厚度。然而，业界公知的其它适宜聚合物材料和/或粘合胶带可以用于制备保护层10。具体地，保护层可以由具有电绝缘特性的单面粘合胶带制备。
形成在热绝缘层30中的空穴区域40的结构，如图3至4所示，可以是由聚合物区域50限定的多种形状和尺寸。聚合物区域50可以根据需要具有任何适于形成空穴区域40的结构。例如，空穴区域40的结构可以是空隙、通道、气孔、孔洞、凹槽等，并且它们可以填充有诸如空气、氮气或二氧化碳的气体。例如，如果通孔可以作为空穴区域40形成，那么可以通过对聚合物区域50采用打孔工艺形成。可选地，空穴区域40和聚合物区域50两者可以形成并行的区域并且空穴区域40可以是贯通的通道。空穴区域的宽度或直径可以从大约0.5mm至大约5mm，而通孔或者通道的高度可以是从大约2μm至大约200μm，并且其中相应地形成空穴区域40。在上面所述的一个示例中，当从3M公司获得的8003型聚合物丙烯酸粘合胶带用来制备带作为空穴区域的通孔的热绝缘层30时，热绝缘层30的厚度可以是大约30μm并且空穴区域40和聚合物区域50两者可以具有类似的厚度。要理解的是，当选择不同材料制备热绝缘层30时，厚度可以变化。还有，根据本发明，形成在热绝缘层中的空穴区域的总体积，诸如形成在热绝缘层30中的空穴区域40的总体积的范围可以是热绝缘层的体积的大约25％至大约85％，这意味着剩余部分可以是聚合物区域50。空穴区域40的总体积可以是热绝缘层30的体积的大约三分之一而该体积的三分之二可以是聚合物区域50。空穴区域40的总体积可以根据它的尺寸进行变化。在一个实施例中，空穴区域40可以是具有与聚合物区域50的厚度类似的高度并且与聚合物区域50并排的凹槽。本示例中是凹槽的空穴区域40可以具有与聚合物区域50相同的宽度。可选地，空穴区域40的宽度与聚合物区域50的宽度之比的范围可以是从大约1∶2至大约2∶1，因此，空穴区域40的总体积的范围相应地可以是热绝缘层30的体积的大约33.3％至大约66.6％。还有，凹槽的宽度或者诸如空穴区域40的孔径的其它尺寸不需要是均匀的，即，在热绝缘层30中可以布置不同尺寸的空穴区域40。可以理解为，空穴区域40实际上是由聚合物区域50围绕形成和限定的，所以，应该相应地制备后者以提供理想的空穴区域40。因此，空穴区域40的描述也可以解释聚合物区域50的形状、体积和结构。
热阻抗评估
为了比较现有技术中的均热石墨胶带和根据本发明的第一实施例的均热胶带100的热阻抗，实施热阻抗评估测试。在此评估中，如图3所示的具有包括开孔的空穴区域的均热石墨胶带100是示例1而没有空穴区域的传统均热石墨胶带是比较示例1。具体地，示例1和比较示例1均具有1英寸×1英寸(2.54cm x2.54cm)的相同尺寸，而示例1具有在其粘合层中的空气空隙。在此测试中，从台湾的Long Win科学技术公司可获得的ASTM5470热阻抗测量仪用来评估这些样品的热阻抗。测量仪处于65psi以及80℃的温度下20分钟。表1显示此测试中示例1和比较示例1之间的热阻抗比较的结果。
表1
由上可知，可以看出，示例1的热阻抗高于比较示例1的热阻抗。
第二实施例
参见图5至7b，提供根据本发明的第二实施例的一种均热胶带200。均热胶带200具有多层构造。具体地，均热胶带200包括(i)用于支撑和保护的保护层210，(ii)三个均热层220，其可以是适于散热的金属，例如金属铜，(iii)两个热绝缘层230，其可以包括粘合剂，其包括聚合物区域250和由聚合物区域250限定的空穴区域240，并且适于作为热传递屏障并且用于粘合结合，以及(iv)，粘合层2100，其可以是双面涂层粘合胶带，适于将均热胶带200贴附至热点8。如图5中所示，三个均热层220和两个热绝缘层230彼此交替布置。空穴区域240形成在两个热绝缘层230中，由聚合物区域250限定并且起到沿热绝缘层230的Z方向的热传递屏障作用。如图5至7b所示，空穴区域240可以是形成在形成热绝缘层230的例如粘合剂的聚合物材料中的空气空隙阵列。换言之，热绝缘层230的聚合物区域250可以形成提供用于空穴区域240的空气空隙的结构。在没有限制可行应用的情况下，图5中的均热胶带200可以用来贴附至热点8，用于散热。在此应用中，粘合层2100可以贴附至热点8。在一个示例中，保护层210是用于实现更佳的保护的电绝缘和热绝缘层。
在本发明的第二实施例中，均热层220可以包括金属铜。正如现有技术中已知的，金属铜具有大约386W/m·K的导热系数。因此，在使用期间，当热流过具有可能是空气空隙的空穴区域240的热绝缘层230时，热不会轻易传递至下一个均热层220，这样与现有技术中的均热石墨胶带相比，使用者会感觉到更少的热。在一个可选实施例中，可以采用仅一个均热层，例如金属铜。
均热胶带200的第二实施例具有一些优势。第一，如果金属铜用作均热层220，那么均热胶带200比其中石墨被用作均热层的胶带更加柔性。第二，铜比石墨更便宜。此外，铜的导热系数足够高以提供好的散热。
可以对如图5所示的均热胶带200进行多种变化。例如，均热胶带200可以具有仅一个均热层220和一个热绝缘层230，其中均热层是金属层并且用来散热，其中，热绝缘层是用作热传递屏障和粘合剂的聚合物粘合层。
此外，图6a至图6c示意性显示根据本发明的第二实施例的均热胶带200中由聚合物区域250限定的空穴区域240的多种布局。图6a示意性显示热绝缘层230中具有典型空气空隙形样式的空穴区域240，空隙是并排的。图6b示意性显示热绝缘层230中类似的空气空隙布局，空气空隙以大约45°的角度倾斜。而且，图6c显示布置在热绝缘层230中的空气空隙的另一款样式。在这些布局中，聚合物区域250和空穴区域240可以具有不同尺寸以提供不同空气空隙。例如，聚合物区域250或空穴区域240可以具有范围从大约100μm至大约200μm的典型宽度。聚合物区域250和空穴区域240不是必须相同，可以是一个大于另一个或者一个小于另一个。正如本发明的实施例中所解释的，空穴区域240的总体积可以根据它们的尺寸进行变化。在一个示例中，空穴区域40可以具有与聚合物区域50相同的宽度。可选地，空穴区域240的宽度与聚合物区域250的宽度之比的范围可以是从大约1∶2至大约2∶1，因此，空穴区域240的总体积的范围相应地可以是热绝缘层230的体积的大约33.3％至大约66.6％。倾斜的空隙的角度也可以改变，诸如例如30°或者15°。可选地，聚合物区域250和空穴区域240不需要是直线形的和/或连续地，它们也可以是虚线或者弯曲的(未显示)。
图7a和7b示意性显示根据本发明的第二实施例的均热胶带200中由聚合物区域250限定的空穴区域240的可选布局。空穴区域240可以是由聚合物区域250的连续结构提供的单独的多个孔，正如图7a中的白色圆圈所示，或者可以是由聚合物区域250的单个的点结构提供的连续区域，正如图7b中的白色区域所示。图7a和图7b中的黑色区域显示热绝缘层230中的聚合物区域250。而且，可以理解的是，图7a和7b中的空穴区域240和聚合物区域250可以具有不同尺寸和形状，诸如图7a中空穴区域240的尺寸范围从大约100μm至大约300μm的孔和图7b中聚合物区域250的尺寸范围从大约100μm至大约300μm的点。空穴区域240和聚合物区域250不是必须相同或者具有特定形状。它们可以是圆形、方形、星形、三角形或其它的形状。这些示例仅用于易于理解本发明，而非用于限制本发明的范围。
空穴区域和聚合物区域的体积百分比可以根据应用的需要变化。以空穴区域为例，通过调节空穴区域的尺寸，诸如孔径、间隙的宽度等，从而改变该体积，因此，空穴区域240的总体积可以相应地变化。热绝缘层230中空穴区域240的体积百分比的范围可以是从热绝缘层230的体积的大约25％至大约85％，尤其是，大约33.3％至大约66.6％，或者甚至比图7a和7b中所示的示例中更多或更少。空穴的体积百分比可以是或可以接近50％，正如图6a中的示例所示的。这可以根据需要改变。还可以理解的是，相应地制备聚合物区域以提供所需的空穴区域。因此，聚合物区域的形状、体积和结构按空穴区域的需求决定。
而且，本发明的上面解释的以及第一和第二实施例中的空穴区域的其它特征和变化可以适当地应用至本实施例，这是本领域技术人员可以理解的。例如，空穴区域240可以形成与热绝缘层230具有相同的厚度。
表2显示根据本发明的第二实施例的均热胶带200的各个层的示例构成。
表2
均热层220可以是商业可获得的铜片或箔。在一个实施例中，铜片或箔的厚度小于大约100μm，这样均热层200的总厚度可以是理想的薄。铜片的示例可以具有从大约18μm至大约35μm的厚度，例如从台湾的“ChangChun”公司商业可获得EFR1YH(35μm)型铜箔。也可以选择均热胶带所属技术领域的技术人员熟悉的其它铜片，以供使用。保护层210和粘合层2100可以由本领域技术人员公知并且也可商业获得的材料制备。例如，保护层210可以以与所述的本发明的第一实施例中的保护层10的保护层类似的方式制备。在一个实施例中，保护层由从St.Paul，Minnesota的3M公司可商业获得的12T16型胶带制备。在此示例中，所制备的保护层210具有范围从大约15μm至大约25μm的厚度。在另一实施例中，粘合层2100可以是如上所述的双面涂层粘合胶带，并且具体地为用于实现热点8的更好的均热的丙烯酸导热胶带。不意味着某种限制，粘合层2100可以具有范围从大约20μm至大约150μm的厚度。在一个示例中，粘合层由8003型双面涂层胶带制备并且具有大约30μm的厚度。8003型双面涂层胶带可以从St.Paul，Minnesota的3M公司商业获得。
热绝缘层230可以具有如上面本发明的前述实施例中所述的大约8μm至大约100μm的厚度。在一个示例中，热绝缘层230可以具有范围从大约8μm至大约30μm的厚度。本发明第二实施例的热绝缘层230的材料选择可以与本发明第二实施例中所解释的类似。还有，也可以以类似方式实现这些层的层叠。热绝缘层230可以包括胶粘橡胶。与前述讨论类似地，热绝缘层230的聚合物区域250可以选自具有低导热系数并且可以适于粘合结合至其它层的材料。在一个方面中，聚合物区域250可以是粘合剂。粘合剂可以是热固性粘合剂、压敏粘合剂、热塑性弹性粘合剂、和热熔性粘合剂中的至少一种，特别是压敏粘合剂。粘合剂可以包括橡胶粘合剂(例如橡胶压敏粘合剂)、丙烯酸粘合剂、聚氨酯粘合剂、聚亚酰胺粘合剂、硅氧烷粘合剂、环氧树脂粘合剂、以及它们的组合中的至少一个。例如，聚合物区域250的粘合剂可以是橡胶压敏粘合剂或丙烯酸压敏粘合剂。作为一个示例，可以采用从St.Paul，Minnesota的3M公司可商业获得的8003型聚合物丙烯酸粘合胶带制备热绝缘层230。在此示例中，热绝缘层230的厚度可以是大约30μm。
根据本发明第二实施例的均热胶带200可以具有不同数量的均热层220，例如，不同数量的铜片或箔，以及热绝缘层230，这样相应地可以改变这些层的总数以及胶带厚度。采用具有不同数量的均热层220的若干样品，其中均热层为铜。还采用热绝缘层230的若干样品以比较性能。
表3显示根据本发明的各个可选均热胶带200的热阻抗测试结果。相应的示例具有不同数量的由铜制造的均热层220，以及具有由聚合物区域250限定的空穴区域240(其包括空气)。示例2具有作为均热层220的三个金属铜层，和两个热绝缘层230。示例3具有作为均热层220的两个金属铜层，和一个热绝缘层230。示例4具有作为均热层220的一个金属铜层，和一个热绝缘层230。比较示例2具有作为均热层的没有空气空隙的一个金属铜层，并且没有热绝缘层。每个样品具有40mm×40mm的尺寸。测试设备和方法与本发明第一实施例中采用的相同。
表3
表3的数据说明，具有空穴区域240的热绝缘层230的示例2-4具有比具有单个均热层而没有热绝缘层的比较示例2更高的热阻抗。还有，数据说明具有作为均热层的多个金属铜层和多个热绝缘层的示例2和3可以取得比具有单个均热层和热绝缘层的示例4更高的热阻抗。
表4显示根据本发明的具有作为均热层的多个金属铜层和多个热绝缘层的另一个均热胶带的示例5的热阻抗与具有作为均热层的多层金属铜层而没有热绝缘层的比较示例3比较的测试结果。具体地，两个示例均具有类似的尺寸并且在相同条件下进行测试。示例5中的粘合层2100为泡棉材料胶带。
表4
示例5和比较示例3具有类似的厚度。表4的数据显示示例5具有比比较示例3更高的热阻抗。
可选地，关于根据本发明第二实施例的多层均热胶带200，均热胶带200中的这些层可以采用不同的安排。例如，粘合层2100可以是导热胶带层。另一方面，可以移除粘合层2100和金属铜层220，同时在外壳(而不是热点)上使用多层均热胶带200的剩余部分，这样，在使用期间，多层均热胶带200的均热层230可以直接贴附到平板电脑、笔记本电脑、智能型手机、或电视机的外壳。此外，均热层230中空穴区域240的阵列也可以采用不同布局(参见图6a-6c以及图7a和7b)。
第三实施例
图8和9中显示了均热胶带300的第三实施例。均热胶带300具有热绝缘层330，热绝缘层330包括由夹在两个粘合片3301中的聚合物区域350限定的空穴区域340。聚合物区域350包括至少一个非粘合剂材料。根据本发明的第三实施例，均热胶带300具有多层构造。具体地，均热胶带300包括(i)保护层310，其可以是单个的粘合胶带，用于支撑和保护，(ii)三个均热层320，适于散热，其可以是金属铜，以及，(iii)三个热绝缘层330，适于起到提供热传递屏障作用并且粘合层叠至均热层320。如图8中所示的，三个热绝缘层330和三个均热层320可以彼此相互交替布置。可以包括例如空气、氮气或者二氧化碳的一个或多个气体的空穴区域340形成在热绝缘层330的聚合物区域350中并由聚合物区域350限定，并且适于起到沿(即通过热绝缘层230的厚度的)Z方向的热传递屏障作用。图9显示根据本发明的第三实施例的均热胶带300的一个热绝缘层330的示意图。具体地，热绝缘层330的聚合物区域350包括一个非粘合层和两个粘合片3301。非粘合层位于这两个粘合片3301之间并且粘合贴附至两个粘合片3301，而空穴区域340形成在聚合物区域350的非粘合层中。这里，非粘合层可以是具有空穴区域的泡棉材料。这两个粘合片3301可以是粘附至泡棉材料的两侧的丙烯酸粘合片。空穴区域340形成在聚合物区域350的泡棉材料中，而箭头表示泡棉材料中可能的热流动。要注意空穴区域340既可以是形成在泡棉材料中的气体气孔，也可以是其它可在泡棉材料中蓄意加工获得的空穴结构(例如，空隙、通道、气孔、孔洞、凹槽等)。可以选择和采用现有技术中公知的具有各种空穴结构的泡棉材料作为具有空穴结构的聚合物区域350。非粘合层，例如泡棉材料层，厚度范围可以是从大约100μm至大约300μm，而空穴区域340的尺寸范围可以是从大约2μm至大约50μm，取决于泡棉材料。然而，在一些示例中，空穴区域340的尺寸范围可以是从大约20μm至大约50μm。本领域技术人员可以根据需要选择具有不同数量和尺寸的空穴结构的泡棉材料以制备本实施例中具有聚合物区域350和空穴区域340的热绝缘层330。因此，空穴区域340可以具有不同的总体积。例如，从St.Paul，Minnesota的3M公司可商业获得的4914型泡棉材料可以用以制备热绝缘层330。在此示例中，所制备的聚合物区域350的厚度可以是大约250μm，而泡棉材料密度为0.90g/sqcm，这提供了聚合物区域350中大约22％至大约24％体积百分比的空穴区域340。根据需要可以选择具有不同厚度和泡棉材料密度的泡棉材料。虽然空穴区域340在图9中可以显示为球状，它们不是必须这个形状。然而，它们的形状典型的是球形的。
保护层310，均热层320和其它这里没有详细说明的可以从上述已叙述的实施例中得到参考和理解。
不限制可能的应用，图8中的均热胶带300优选用来贴附至图8中的外壳9，用于热绝缘。在此应用中，热绝缘层330的粘合片3301可以贴附至外壳9。在一个示例中，保护层310是用于实现更佳的保护的电绝缘和热绝缘层。
第四实施例
图10显示第四实施例的一种均热胶带400。具体地，均热胶带400包括(i)保护层410，其可以是粘合胶带，(ii)均热层420，其可以是适于散热的金属或石墨薄片或箔，(iii)热绝缘层430，适于起到提供热传递屏障的目的，以及(iv)第二热绝缘层460，用于热绝缘；其中聚合物区域450和空穴区域440形成在热绝缘层430中并且空穴区域适于起到Z方向(即穿过热绝缘层430的厚度)上的热传递屏障作用。
在没有限制可行应用的情况下，图10中的均热胶带400可以用来贴附至的热点8，用于均热。在此应用中，保护层410可以是将均热胶带400贴附至热点8的业界公知的粘合胶带。在一个实施例中，第二热绝缘层460是业界公知的用于实现更佳的保护的电绝缘和热绝缘层。通过选择例如铜、铝等的导热金属作为均热层420并且采用粘合剂或泡棉材料以形成具有聚合物区域450和空穴区域440的热绝缘层430，均热层420和热绝缘层430两者均可以包括前述实施例中所述的单一层和多层胶带结构。在一个示例中，聚酰胺泡棉材料或者类似材料的其它泡棉材料可以用来制备可以具有大约200μm至大约300μm的厚度的热绝缘层430。在此示例中，聚酰胺泡棉材料提供了聚合物区域450，而空穴区域440也形成其中。聚合物区域450和空穴区域440的具体尺寸、体积和结构取决于制备聚酰胺泡棉的材料和方法，这是可以变化的。例如，泡棉材料中提供空穴区域440的空隙和气孔的范围可以是泡棉材料的体积百分比的大约60％至大约90％，而空隙和气孔的平均尺寸可以是大约2.0μm至大约2.5μm。与前述实施例类似的，空穴区域440可以包含空气或者空气以及选自氮气和二氧化碳的一种或多种气体。此示例显示比第三实施例中具有更多细小空隙的泡棉材料可以用来制备热绝缘层。在另一个实施例中，均热层420可以由诸如来自St.Paul，Minnesota的3M公司的3M9876型的金属箔制备。所有各层可以根据上面所述的进行层叠。
根据本发明，诸如具有低导热系数(大约0.2W/m·K或更低)的粘合剂的聚合物材料被选择以制备具有空穴区域的热绝缘层。由于空气具有非常低导热系数(大约0.023W/m·K)，空穴区域可以包括空气或空气以及例如空气、氮气和二氧化碳的一种或多种气体。因此，空穴区域被引入到本发明的均热胶带中以起到“热传递屏障”作用并且形成典型地沿Z方向(即穿过均热胶带的厚度)上的热绝缘层。而且，虽然石墨可以被用作均热层，但是，根据本发明，可以在均热胶带的均热层的制造中采用例如金属、陶瓷等的其它合适的均热材料。此外，在本发明中采用多层层叠技术以改进现有技术中的均热胶带的散热性能，即在X-Y方向上的良好的散热，并且改进在Z方向上的热传递屏障特性。
虽然已经显示和描述了若干实施例，但是本领域的技术人员应理解，一个实施例中的特征(们)可以与另一个实施例中的那些相互替换，并且，在不偏离本发明公开内容的精神和原理的情况下，可以对这些实施例进行各种变化和改变，本发明的保护范围由权利要求及其等同物所界定。

Claims (24)

1.一种均热胶带，包括：
连续的均热层；和
第一热绝缘层，所述第一热绝缘层粘合贴附至所述均热层，其中所述第一热绝缘层包括至少一个聚合物区域和至少一个空穴区域，其中形成在所述第一热绝缘层中的所述空穴区域的总体积是所述第一热绝缘层的体积的22％至90％。
2.如权利要求1所述的均热胶带，还包括贴附至所述均热层的保护层。
3.如权利要求2所述的均热胶带，其中所述保护层是电绝缘层。
4.如权利要求2所述的均热胶带，其中所述保护层为丙烯酸粘合胶带。
5.如权利要求2所述的均热胶带，其中所述保护层具有范围从15μm至25μm的厚度。
6.如权利要求1所述的均热胶带，还包括第二热绝缘层，所述第二热绝缘层贴附至所述第一热绝缘层。
7.如权利要求1所述的均热胶带，还包括粘合层，所述粘合层贴附至所述均热层。
8.如权利要求7所述的均热胶带，其中所述粘合层具有范围从20μm至150μm的厚度。
9.如权利要求1所述的均热胶带，还包括贴附至所述第一热绝缘层的另一个保护层。
10.如权利要求1至9中任一所述的均热胶带，其中所述空穴区域形成在所述至少一个聚合物区域中并且由所述至少一个聚合物区域限定。
11.如权利要求10所述的均热胶带，其中所述空穴区域含有选自空气、氮气、和二氧化碳中的一种或多种气体。
12.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述至少一个聚合物区域包括选自热固性粘合剂、压敏粘合剂、热塑性弹性粘合剂和热熔性粘合剂中的一种粘合剂。
13.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述至少一个聚合物区域包括选自橡胶压敏粘合剂、丙烯酸粘合剂、聚氨酯粘合剂、聚酰亚胺粘合剂、硅氧烷粘合剂、环氧树脂粘合剂中的一种粘合剂或其组合。
14.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述空穴区域可以是空隙、通道、气孔、孔洞、凹槽以及它们的组合中的至少一种。
15.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述空穴区域具有0.1mm至5mm的宽度以及2μm至50μm的高度。
16.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述第一热绝缘层包括两个粘合片，其中所述聚合物区域包括位于所述两个粘合片之间并且粘合贴附至所述两个粘合片的至少一个非粘合层，并且其中所述空穴区域形成在所述非粘合层中。
17.如权利要求16所述的均热胶带，其中所述非粘合层是具有多个空穴区域的泡棉材料。
18.如权利要求17所述的均热胶带，其中所述泡棉材料中所述多个空穴区域的尺寸的范围从2μm至50μm。
19.如权利要求1所述的均热胶带，其中形成在所述第一热绝缘层中的所述空穴区域的总体积是所述热绝缘层的体积的三分之一。
20.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述均热胶带的总厚度是从0.01mm至0.4mm。
21.如权利要求1所述的均热胶带，还包括多个所述均热层和/或多个所述热绝缘层，其中所述均热层和所述热绝缘层彼此交替布置。
22.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述均热层包括金属、陶瓷、石墨、石墨烯、由导热颗粒和聚合物构成的合成物、以及它们的组合中的至少一种。
23.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述均热层包括金属铜。
24.如权利要求1所述的均热胶带，其中所述均热层包括金属铝。
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