CN103826425A - 一种高导热泡棉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种高导热泡棉及其制备方法和应用；本发明提供的高导热泡棉，其包括PU主体材料和复合层，复合层设置于PU主体材料的外部；所述复合层包括PET薄膜和石墨纸；本发明通过采用PU发泡材料为基体，经过磨削、阻燃、干燥处理达到预定的形状，复合聚对苯二甲酸类塑料薄膜和石墨纸，制备出了高导热泡棉，结构简单、导热效果好、优于导热硅胶片，在应用时还能够优化电子器件的散热系统、减小器件体积、简化制备工艺、大幅降低电子器件的整体制造成本。
Description
技术领域
本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种高导热泡棉及其制备方法和应用。
背景技术
伴随电子产品处理速度的提高，电子器件尺寸小越来越小，功能越来越复杂，产生的多余热量严重影响整个系统的性能和可靠性，传统的铜、铝散热材料由于比重大、散热效果差、散热各向同性，已不能满足电子产业的发展需求。
中国发明专利申请CN 102555331 A公开了一种《导热硅胶片及其制造方法》，其包括硅胶本体，硅胶本体的一面为粘性层，一面为不粘层。
但是导热硅胶片存在下述问题：
1.导热硅胶贴合后经长时间会产生硅氧烷（ siloxane ）。
2.导热硅胶片压缩复原力比较弱，所以贴合力并不好。
3.导热硅胶片长时间使用后变硬，所以PCB有变形的可能性。
4.如使用厚的导热硅胶，其导热性能下降。
而高导热泡棉有优秀的压缩复原力，所以使用高导热泡棉后经长时间仍能保持均匀的贴合力，从而发挥散热效；高导热泡棉有高弹性所以PCB不会变形；而且利用石墨纸导热系数高（可达1000W/mK以上），散热各向异性（横向是纵向的150倍以上）的特点，制成的高导热泡棉（Thermal Foam Gasket，简称TFG），可以满足不同设计需求。
这些优越的特点使高导热泡棉代替目前的导热硅胶片提供了可能，但是目前还没有结构简单的高导热泡棉及其生产工艺的报道。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、导热效果好的高导热泡棉，使其具有简化、优化电子器件的散热系统，减小器件体积，简化制备工艺，大幅降低电子器件的整体制造成本的特点，本发明的另一目的在于提供该高导热泡棉的制备方法及其应用。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是，一种高导热泡棉，其包括PU主体材料和复合层，复合层设置于PU主体材料的外部；所述复合层包括PET薄膜和石墨纸。
优化的，所述PET薄膜和石墨纸采用导热双面胶复合。
优化的，所述PET薄膜采用双层薄膜。
优化的，所述双层PET薄膜的厚度分别为10-30微米和5-10微米。
优化的，所述石墨纸采用天然石墨纸或人工合成石墨纸。
本发明提供的高导热泡棉的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：PU主体材料磨削：按照所需产品的形状和设计磨具对PU发泡材料进行磨削；
步骤二：PU主体材料阻燃处理和干燥：将液体阻燃剂喷涂于磨削好的PU发泡材料上，然后烘干；
步骤三：复合层制备：将PET薄膜与石墨纸用导热双面胶复合；
步骤四：将复合层用无基体透明胶包覆在PU主体材料外部；
步骤五：包覆后分切为成品。
优化的，步骤二中所述液体阻燃剂的组分及其重量含量为二氧化硅占5-40%、三氧化二铝占5-30%、水占30-90%。
本发明提供的高导热泡棉的应用，采用所述高导热泡棉制成的散热片，其可以设置在发热材料的上部、底部或侧面，还可以将发热材料穿过所述散热片。
本发明中所述PET薄膜指聚对苯二甲酸类塑料薄膜。
除通用的将散热片置于发热材料的上部的方式外，如附图4所示，本发明提供的高导热泡棉制成的散热片还可以应用在发热材料的侧面，可见在发热材料的上部和底部都没有空间时，本发明可以贴合在发热材料的侧面，起到导热的效果，优化了电子器件的散热系统、减小了器件体积、简化了制备工艺、大幅降低电子器件的整体制造成本。
本发明的有益效果在于：通过采用PU发泡材料为基体，经过磨削、阻燃、干燥处理达到预定的形状，复合聚对苯二甲酸类塑料薄膜和石墨纸，制备出了高导热泡棉，结构简单、导热效果好、优于导热硅胶片，在应用时还能够优化电子器件的散热系统、减小器件体积、简化制备工艺、大幅降低电子器件的整体制造成本。
附图说明
图1为本发明提供的高导热泡棉的结构示意图；
图2为本发明提供的高导热泡棉制成的散热片应用在发热材料的上部的示意图；
图3为本发明提供的高导热泡棉制成的散热片应用在发热材料的底部的示意图；
图4为本发明提供的高导热泡棉制成的散热片应用在发热材料的侧面的示意图；
图5为将发热材料穿过本发明提供的高导热泡棉制成的散热片示意图；
图6为在发热材料两侧均贴合本发明提供的高导热泡棉制成的散热片示意图。
1、石墨纸；2、PET薄膜；3、PU主体材料；4、导热双面胶；5、发热材料；6、散热片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
实施例
本实施例所采取的技术方案是，一种高导热泡棉，其包括PU主体材料3和复合层，复合层设置于PU主体材料的外部；所述复合层包括PET薄膜2和石墨纸1。
其中，所述PET薄膜和石墨纸采用导热双面胶4复合。
其中，所述PET薄膜采用双层薄膜。
其中，所述双层PET薄膜的厚度分别为10-30微米和5-10微米。
其中，所述石墨纸采用天然石墨纸或人工合成石墨纸。
本实施例提供的高导热泡棉的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：PU主体材料磨削：按照所需产品的形状和设计磨具对PU发泡材料进行磨削；
步骤二：PU主体材料阻燃处理和干燥：将液体阻燃剂喷涂于磨削好的PU发泡材料上，然后烘干；
步骤三：复合层制备：将PET薄膜与石墨纸用导热双面胶复合；
步骤四：将复合层用无基体透明胶包覆在PU主体材料外部；
步骤五：包覆后分切为成品。
其中，步骤二中所述液体阻燃剂的组分及其重量含量为二氧化硅占5-40%、三氧化二铝占5-30%、水占30-90%。
本实施例提供的高导热泡棉的应用，采用所述高导热泡棉制成的散热片6，其可以设置在发热材料5的上部、底部或侧面，还可以将发热材料5穿过所述散热片。
本实施例中所述PET薄膜指聚对苯二甲酸类塑料薄膜。
对比例1
本对比例采用导热硅胶片。
对比例2
本对比例与实施例的区别在于：本对比例提供的导热材料仅由PU主体组成。
对比例3
本对比例与实施例的区别在于：本对比例中的复合层仅由石墨纸构成。
对比例4
本对比例与实施例的区别在于：本对比例中的复合层由石墨纸和石墨烯薄膜。
为进一步说明本发明提供的高导热泡棉的导热效果，本发明进行了如下对比试验：将实施例、对比例1-4提供的的导热材料制成相同规格的散热片，分别置于底板上，在散热片上放置顶板，在顶板上放置1Kg的秤砣，底板的温度设定为 150℃，测定采用不同的导热材料时顶板的温度从40 ℃ 升至80 ℃ 所需时间，并将实施例、对比例1-4的测试结果记录在表1中。
表1
通过上表的对比可知，采用本发明提供的高导热泡棉，顶板温度升高所需时间最短，导热效果最好，优于导热硅胶片、优于PU主体材料、优于仅采用石墨纸做复合层的泡棉、由于复合层采用石墨纸和石墨烯薄膜复合的方案。
本发明通过采用PU发泡材料为基体，经过磨削、阻燃、干燥处理达到预定的形状，复合聚对苯二甲酸类塑料薄膜和石墨纸，制备出了高导热泡棉，结构简单、导热效果好、优于导热硅胶片，在应用时还能够优化电子器件的散热系统、减小器件体积、简化制备工艺、大幅降低电子器件的整体制造成本。
Claims (8)
1. 一种高导热泡棉，其特征在于：其包括PU主体材料和复合层，复合层设置于PU主体材料的外部；所述复合层包括PET薄膜和石墨纸。
2.根据权利要求1所述的高导热泡棉，其特征在于：所述PET薄膜和石墨纸采用导热双面胶复合。
3.根据权利要求2所述的高导热泡棉，其特征在于：所述PET薄膜采用双层薄膜。
4.根据权利要求3所述的高导热泡棉，其特征在于：所述双层PET薄膜的厚度分别为10-30微米和5-10微米。
5.根据权利要求4所述的高导热泡棉，其特征在于：所述石墨纸采用天然石墨纸或人工合成石墨纸。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的高导热泡棉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：PU主体材料磨削：按照所需产品的形状和设计磨具对PU发泡材料进行磨削；
步骤二：PU主体材料阻燃处理和干燥：将液体阻燃剂喷涂于磨削好的PU发泡材料上，然后烘干；
步骤三：复合层制备：将PET薄膜与石墨纸用导热双面胶复合；
步骤四：将复合层用无基体透明胶包覆在PU主体材料外部；
步骤五：包覆后分切为成品。
7.根据权利要求6所述的高导热泡棉的制备方法，其特征在于：步骤二中所述液体阻燃剂的组分及其重量含量为二氧化硅占5-40%、三氧化二铝占5-30%、水占30-90%。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的高导热泡棉的应用，其特征在于：采用所述高导热泡棉制成的散热片，其可以设置在发热材料的上部、底部或侧面，还可以将发热材料穿过所述散热片。
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