CN104675837B - 一种石墨复合垫片及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨复合垫片，包括人工石墨片，所述人工石墨片表面的一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂5～15％、导热填料80～90％、助剂1～10％，并通过表面改性处理的工艺的生产方法制得；本发明的优点：由于人工石墨片在水平方向具有1500～2500W/mK的高导热系数，可以将热量快速的均匀分散至冷却平台；而导热层因其优良的弹性特性，可以较大程度地将器件间的空气排挤出去并填充空穴，从而减少热量的囤积，综合两者的优点，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，避免了器件在高温下使用，减少了器件的损坏，提高了器件的使用寿命，能根据不同器件发热情况对其导热层进行选择加工，提高了实用性能，使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨复合垫片及其生产方法。
背景技术
石墨复合垫片广泛用于通讯、交通、航空、军用电子产品等领域，现有石墨复合垫片均采用石墨板上涂覆有金属板，当其运用在电子产品领域时，当电子产品产生高温使其在高温环境下使用时，不能很好的将热量均匀快速的传递出去，从而使热量在表面积聚，从而使电子产品的使用寿命减少，从而提高了成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种石墨复合垫片及其生产方法，解决现有石墨复合垫片存在的散热性能差的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种石墨复合垫片，包括人工石墨片，所述人工石墨片表面的一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂5～15％、导热填料80～90％、助剂1～10％。
优选的，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂10％、导热填料88％、助剂2％，保证热量均匀快速的传递，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，提高使用寿命。
优选的，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂6.5％、导热填料84％、助剂9.5％，保证热量均匀快速的传递，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，提高使用寿命。
优选的，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂12.5％、导热填料82％、助剂5.5％，保证热量均匀快速的传递，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，提高使用寿命。
优选的，所述人工石墨片的厚度为17μm或25μm或40μm，能根据不同的产品对人工石墨片的厚度进行选择，提高了实用性能，能适应不同的产品。
优选的，所述硅氧烷基树脂的粘度为200cp～2000cp，能保证和助剂的粘合性能，当硅氧烷基树脂的粘度小于200cp时，交联点较少，固化后交联程度较低，导致粘合效果差，从而力学性能较差，当硅氧烷基树脂的粘度大于2000cp时，搅拌后的混合物粘度大，不利于导热填料的混合，加工和实用性能差。
优选的，所述导热层通过表面处理剂涂覆在人工石墨片上，所述表面处理剂为二甲基硅油、无水乙醇、丙酮、甲苯、硅烷偶联剂中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物，所述导热层的厚度为0.5～5mm，能适应不同的产品，实用性能强，表面处理剂的设置，保证了导热层粘合的可靠性，避免了导热层的脱落而损坏。
优选的，助剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷交联剂、铂金催化剂、防沉剂、流平剂、润湿剂和消泡剂中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物，有利于改善产品的性能，硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂可以增强结合能力，提高产品最终的力学性能，防沉剂、流平剂、润湿剂和消泡剂可以有效的减少在加工过程中所产生的气泡，同时较易于成型加工，提高产品的良品率；抗氧化剂和抗黄变剂则有利于提高最终产品的使用可靠性。
优选的，导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氢氧化铝、铝粉、铜粉或银粉中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物，能根据产品的最终性能对导热填料进行选择，实用性能好，能保证导热性能，保证热量的均衡导热处理。
一种石墨复合垫片的生产方法，包括以下步骤：
a)将表面处理剂均匀的涂覆在人工石墨片的表面，并将表面处理剂进行烘干处理，烘干温度为100～150℃，烘干时间为20～30min；
b)将硅氧烷基树脂、助剂放入至双行星搅拌机内进行搅拌，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌时间为20～30min；
c)在步骤b)搅拌后的混合物中加入导热填料并搅拌均匀，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌的时间为30～40min；
d)将步骤c)混合后的混合物涂覆在步骤a)处理后的人工石墨片表面，涂覆的厚度为0.5～5mm；
e)将步骤d)涂覆后的人工石墨片通过烘箱进行烘干固化处理，烘干温度120～130℃，烘干时间为20～30min。
由于人工石墨片表面非极性特性，导致导热层很难与之结合，通过上述生产步骤中增加表面改性处理工艺，操作简单，效果明显，使得两介质层可以紧密结合，从而提高了实用性，最终使用效果优秀。
综上所述，本发明的优点：由于人工石墨片在水平方向具有1500～2500W/mK的高导热系数，可以将热量快速的均匀分散至冷却平台；而导热层因其优良的弹性特性，可以较大程度地将器件间的空气排挤出去并填充空穴，从而减少热量的囤积，综合两者的优点，将硅氧烷基树脂、导热填料、助剂混合制成的导热层涂覆在人工石墨片上，通过导热层使发热器件间产生的热量均匀快速的传递至人工石墨片层，然后再通过人工石墨片快速均热，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，避免了器件在高温下使用，减少了器件的损坏，提高了器件的使用寿命，能根据不同器件发热情况对其导热层进行选择加工，提高了实用性能，结构简单，使用效果好。
具体实施方式
实施例一：
一种石墨复合垫片，包括人工石墨片，所述人工石墨片表面一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂10％、导热填料88％、助剂2％，所述人工石墨片的厚度为17μm，所述硅氧烷基树脂的粘度为500cp，所述导热层通过表面处理剂涂覆在人工石墨片上，所述表面处理剂由以下组分组成：二甲基硅油、无水乙醇，所述二甲基硅油、无水乙醇的重量百分比为2:1，所述导热层的厚度为2mm，所述助剂由以下组分组成：硅烷交联剂、偶联剂、铂金催化剂，所述硅烷交联剂、偶联剂、铂金催化剂的重量百分比为5:4:1，导热填料由以下组分组成：氧化铝、氮化硼、氮化铝，所述氧化铝、氮化硼、氮化铝的重量百分比为7:2:1。
由上所述的一种石墨复合垫片的生产方法，包括以下步骤：
a)将二甲基硅油、无水乙醇混合后的表面处理剂均匀的涂覆在人工石墨片的表面，并将表面处理剂进行烘干处理，烘干温度为120℃，烘干时间为25min；
b)将硅氧烷基树脂、硅烷交联剂、偶联剂、铂金催化剂放入至双行星搅拌机内进行搅拌，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌时间为20min；
c)在步骤b)搅拌后的混合物中加入氧化铝、氮化硼、氮化铝并搅拌均匀，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌的时间为32min；
d)将步骤c)混合后的混合物涂覆在步骤a)处理后的人工石墨片表面，涂覆的厚度为2mm；
e)将步骤d)涂覆后的人工石墨片通过烘箱进行烘干固化处理，烘干温度125℃，烘干时间为30min；
实施例二：
一种石墨复合垫片，包括人工石墨片，所述人工石墨片表面一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂6.5％、导热填料84％、助剂9.5％，所述人工石墨片的厚度为25μm，所述硅氧烷基树脂的粘度为1100cp，所述导热层通过表面处理剂涂覆在人工石墨片上，所述表面处理剂由以下组分组成：二甲基硅油、甲苯，所述二甲基硅油、甲苯的重量百分比为3:2，所述导热层的厚度为3mm，助剂由以下组分组成：硅烷交联剂、铝酸酯偶联剂、消泡剂，所述硅烷交联剂、铝酸酯偶联剂、消泡剂的重量百分比为3:5:2，所述导热填料由以下组分组成:氧化锌、氢氧化铝、铝粉，所述氧化锌、氢氧化铝、铝粉的重量百分比为2:3:5。
由上所述的一种石墨复合垫片的生产方法，包括以下步骤：
a)将二甲基硅油、甲苯、硅烷偶联剂混合后的表面处理剂均匀的涂覆在人工石墨片的表面，并将表面处理剂进行烘干处理，烘干温度为110℃，烘干时间为30min；
b)将硅氧烷基树脂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、消泡剂放入至双行星搅拌机内进行搅拌，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌时间为27min；
c)在步骤b)搅拌后的混合物中加入氧化锌、氢氧化铝、铝粉并搅拌均匀，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌的时间为35min；
d)将步骤c)混合后的混合物涂覆在步骤a)处理后的人工石墨片表面，涂覆的厚度为3mm；
e)将步骤d)涂覆后的人工石墨片通过烘箱进行烘干固化处理，烘干温度130℃，烘干时间为25min。
实施例三：
一种石墨复合垫片，包括人工石墨片，所述人工石墨片表面一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂12.5％、导热填料82％、助剂5.5％，所述人工石墨片的厚度为40μm，所述硅氧烷基树脂的粘度为1700cp，所述导热层通过表面处理剂涂覆在人工石墨片上，所述表面处理剂为丙酮与硅烷偶联剂的混合物，所述丙酮与硅烷偶联剂的重量百分比为1:1,所述导热层的厚度为4mm，助剂为硅烷偶联剂与流平剂的混合物，所述硅烷偶联剂与流平剂的重量百分比为3:1，导热填料为氮化铝、氧化铝、铝粉的混合物，所述氮化铝、氧化铝、铝粉的重量百分比为3:1:4。
由上所述的一种石墨复合垫片的生产方法，包括以下步骤：
a)将丙酮与硅烷偶联剂混合后的表面处理剂均匀的涂覆在人工石墨片的表面，并将表面处理剂进行烘干处理，烘干温度为135℃，烘干时间为22min；
b)将硅氧烷基树脂、硅烷偶联剂、流平剂放入至双行星搅拌机内进行搅拌，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌时间为27min；
c)在步骤b)搅拌后的混合物中加入氮化铝、氧化铝、铝粉并搅拌均匀，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌的时间为37min；
d)将步骤c)混合后的混合物涂覆在步骤a)处理后的人工石墨片表面，涂覆的厚度为4mm；
e)将步骤d)涂覆后的人工石墨片通过烘箱进行烘干固化处理，烘干温度127℃，烘干时间为21min。
由于人工石墨片表面非极性特性，导致导热层很难与之结合，通过上述生产步骤中增加表面改性处理工艺，操作简单，效果明显，使得两介质层可以紧密结合，从而提高了实用性，最终使用效果优秀。
由于人工石墨片在水平方向具有1500～2500W/mK的高导热系数，可以将热量快速的均匀分散至冷却平台；而导热层因其优良的弹性特性，可以较大程度地将器件间的空气排挤出去并填充空穴，从而减少热量的囤积，综合两者的优点，将硅氧烷基树脂、导热填料、助剂混合制成的导热层涂覆在人工石墨片上，通过导热层使发热器件间产生的热量均匀快速的传递至人工石墨片层，然后再通过人工石墨片快速均热，避免了热量在石墨复合垫片的表面积聚，避免了器件在高温下使用，减少了器件的损坏，提高了器件的使用寿命，能根据不同器件发热情况对其导热层进行选择加工，提高了实用性能，结构简单，使用效果好。
Claims (6)
1.一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：包括人工石墨片，所述人工石墨片表面的一侧涂覆有一层导热层，所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂5～15％、导热填料80～90％、助剂1～10％；
所述人工石墨片的厚度为17μm或25μm或40μm；
所述硅氧烷基树脂的粘度为200cp～2000cp；
所述导热层通过表面处理剂涂覆在人工石墨片上，所述表面处理剂为二甲基硅油、无水乙醇、丙酮、甲苯、硅烷偶联剂中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物，所述导热层的厚度为0.5～5mm；
包括以下步骤：
a)将表面处理剂均匀的涂覆在人工石墨片的上表面，并将表面处理剂进行烘干处理，烘干温度为100～150℃，烘干时间为20～30min；
b)将硅氧烷基树脂、助剂放入至双行星搅拌机内进行搅拌，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌时间为20～30min；
c)在步骤b)搅拌后的混合物中加入导热填料并搅拌均匀，搅拌时双行星搅拌机内的真空度为-0.1MPa，搅拌的时间为30～40min；
d)将步骤c)混合后的混合物涂覆在步骤a)处理后的人工石墨片表面，涂覆的厚度为0.5～5mm；
将步骤d)涂覆后的人工石墨片通过烘箱进行烘干固化处理，烘干温度120～130℃，烘干时间为20～30min。
2.根据权利要求1所述的一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：所述 导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂10％、导热填料88％、助剂2％。
3.根据权利要求1所述的一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂6.5％、导热填料84％、助剂9.5％。
4.根据权利要求1所述的一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：所述导热层由以下重量百分比的组分组成：硅氧烷基树脂12.5％、导热填料82％、助剂5.5％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：助剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷交联剂、铂金催化剂、防沉剂、流平剂、润湿剂和消泡剂中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种石墨复合垫片的生产方法，其特征在于：导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化硅，碳化硅、氢氧化铝、铝粉、铜粉或银粉中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
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