CN104691036A - 一种高导热石墨复合块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热石墨复合块及其制备方法，包括若干石墨导热膜和若干粘结层，每张石墨导热膜的一端边缘弯折，所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起。由于所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，使得高导热石墨复合块的厚度可以根据需要设置，使其具有一定刚度的，如此可以使得柔性石墨导热膜既得到有效固定，又能确保其较高的导热系数不受影响，在使用时，将石墨导热膜弯折后的端面与需要散热的器件热源相贴合，即可实现厚度方向上的有效散热，从而可以实现电子器件运行中的热量管理，也扩大了石墨膜的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及导热件领域，尤其涉及一种高导热石墨复合块及其制备方法。
背景技术
在显示和照明领域，为了节约能源，LED已经逐渐取代常规的显示照明器件。在液晶显示方面，为了降低成本，使用较少数量较大功率的LED是生产厂家追求的目标；而在照明方面，特别是公共场合，工矿厂房的照明，使用更大功率的LED是必备的条件。但是，增大功率也造成LED的发热量增大，对其寿命有着显著地影响，而已有的被动散热方法并不能有效解决LED的散热问题。
电子消费品在近几年来迅速发展，特别是智能手机，在2012年的出货量已经达到了七亿台。为了迎合消费者对功能集成的要求，制造商在手机上开始使用更大功率的芯片和更大储量的电池，但同时也带来了非常高的发热量和更高的温度。其结果是影响了设备的运行稳定性、运行速度、电池容量以及设备寿命。
金属具有良好的导热性能，因此其在散热方面得到了广泛使用，如银、铜、金、铝等。其中银的导热率最高，但铜和铝因为价格优势，应用最为普遍，如笔记本电脑里的铜质散热管，LCD显示屏上的铝质热沉。但是，随着电子设备的日益小型化和功率增加，现有的金属散热器件已经难以满足散热要求。而高导热石墨膜的出现，弥补了这方面的空白。这种高导热率材料是石墨材质的膜材，其平面导热率可以达到2000W/mK。石墨导热膜可以贴附在热源表面，从而将热量迅速扩散，通过增大散热面积达到快速散热的效果。但是，石墨导热膜的高热导率仅仅是在平行方向上，虽柔性好却刚性不足。
因此，如何提供一种具有一定刚度的可以在厚度方向实现快速导热的高导热石墨复合块是本领域亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导热石墨复合块及其制备方法，具有一定刚度的，可以在厚度方向实现快速传热导热，从而，实现电子器件运行中的热量管理，且扩大了石墨膜的应用领域。
为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：
一种高导热石墨复合块，包括若干石墨导热膜和若干粘结层，每张石墨导热膜的一端边缘弯折，所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，所述粘结层是高分子树脂膜层。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述石墨导热膜的厚度为20-70μm。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述石墨导热膜的密度为2.1 g/cm3。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述石墨导热膜在平面方向上的导热率在800-2000 W/mK之间。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述高导热石墨复合块的厚度在2.25-10.50 mm。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述高导热石墨复合块在平面方向上的导热率在300-800 W/mK之间。
优选的，在上述的高导热石墨复合块中，所述高分子树脂膜层是酚醛树脂、聚烯烃、乙烯-乙酸乙酯、聚碳树脂、聚氨酯、硅胶或环氧树脂中的任意一种或者组合。
本发明还提供了一种高导热石墨复合块，其包括以下步骤：
步骤（1）将石墨导热膜作表面处理，使其表面覆盖上一层粘结层，该粘结层为高分子树脂膜层；
步骤（2）将石墨导热膜的一端边缘弯折后层叠设置形成叠层，置于模具内用静力压实，所述模具设置于一底座上，挤压头的头部伸入模具内，模具与挤压头的端部之间垫有垫块，模具、底座和挤压头之间形成用于压制高导热石墨复合块的腔室，在静力压制阶段，通过调节垫块的高度，可控制高导热石墨复合块的压缩比率，从而得到不同高度的高导热石墨复合块；
步骤（3）在一定温度、压力下进行热压处理，使高分子树脂融化并与石墨导热膜紧密结合，其中，所述热压温度为220-280 oC，压力为20-26 Mpa；
步骤（4）将叠层冷却，得到高导热石墨复合块。
本发明提供的高导热石墨复合块，包括若干石墨导热膜和若干粘结层，每张石墨导热膜的一端边缘弯折，所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，由于所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，使得高导热石墨复合块的厚度可以根据需要设置，使其具有一定刚度的，如此可以使得柔性石墨导热膜既得到有效固定，又能确保其较高的导热系数不受影响，在使用时，将需石墨导热膜弯折后的端面与需要散热的器件热源相贴合，即可实现厚度方向上的有效散热，从而可以实现电子器件运行中的热量管理，也扩大了石墨膜的应用领域。
附图说明
本发明的高导热石墨复合块由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明一实施例的高导热石墨复合块的结构示意图；
图2是本发明一实施例的热压阶段时高导热石墨复合块在模具中的结构示意图。
图中，1-高导热石墨复合块、11-石墨导热膜、12-粘结层、111-折弯部、2-模具、3-底座、4-挤压头、5-垫块。
具体实施方式
以下将对本发明的高导热石墨复合块作进一步的详细描述。
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参阅图1，图1所示是本发明一实施例的高导热石墨复合块1的结构示意图。这种高导热石墨复合块1，包括若干石墨导热膜11和若干粘结层，每张石墨导热膜11的一端边缘弯折，作为折弯部111，所述若干石墨导热膜11通过所述粘结层12叠压制在一起，也就是说，相邻的石墨导热膜11之间设置所述粘结层12。所述若干石墨导热膜11通过所述粘结层12叠压制在一起，使得高导热石墨复合块1的厚度可以根据需要设置，使其具有一定刚度的，可以在厚度方向实现快速传热导热，从而，实现电子器件运行中的热量管理，且扩大了石墨膜的应用领域。
优选的，在上述的高导热石墨复合块1中，所述粘结层12是高分子树脂膜层。所述高分子树脂膜层是酚醛树脂、聚烯烃、乙烯-乙酸乙酯、聚碳树脂、聚氨酯、硅胶或环氧树脂中的一种。所述高分子树脂膜层也可以是上述物质的组合。所述的高分子树脂膜层可以在不高于280℃的温度下熔化或聚合，从而将相邻两层石墨导热膜11粘结一起。该高导热石墨复合块1，其导热系数由公式λ=ρ*Cp*α计算而得，式中，λ为高导热石墨复合块1的导热系数，ρ为高导热石墨复合块1的密度，Cp为高导热石墨复合块1的比热容，α为高导热石墨复合块1的热扩散系数。可以通过采用激光热导仪测试比热容和热扩散系数，测试样品尺寸为Φ10 mm*3 mm。
较佳的，所述石墨导热膜11的厚度为20-70μm。在本实施例中，所述石墨导热膜11的厚度为40 μm。所述石墨导热膜11的密度为2.1 g/cm3。所述石墨导热膜11在平面方向上的导热率在800-2000 W/mK之间。
较佳的，所述高导热石墨复合块1的厚度在2.25-10.50 mm。所述高导热石墨复合块1在平面方向上的导热率在300-800 W/mK之间。
本发明提供的高导热石墨复合块1的制备方法如下：
首先，将石墨导热膜11作表面处理，使其表面覆盖上一层粘结层12例如高分子树脂膜层。
然后，将石墨导热膜11的一端边缘弯折后层叠设置形成叠层，置于模具内用静力压实。图2是本发明一实施例的热压阶段时高导热石墨复合块1在模具中的结构示意图。如图2所示，所述模具2设置于一底座3上，挤压头4的头部伸入模具2内，模具2与挤压头4的端部之间垫有垫块5，模具2、底座3和挤压头4之间形成用于压制高导热石墨复合块1的腔室。在静力压制阶段，通过调节垫块5的高度h1，可控制高导热石墨复合块1的压缩比率，从而得到不同高度h2的高导热块体产品。
然后，在一定温度、压力下进行热压处理，使高分子树脂融化并与石墨导热膜11紧密结合。其中，所述热压温度为220-280oC，压力为20-26 MPa。
最后，将叠层冷却，得到高导热石墨复合块1。
综上所述，本发明提供的高导热石墨复合块，包括若干石墨导热膜和若干粘结层，每张石墨导热膜的一端边缘弯折，所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，由于所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，使得高导热石墨复合块的厚度可以根据需要设置，使其具有一定刚度的，如此可以使得柔性石墨导热膜既得到有效固定，又能确保其较高的导热系数不受影响，在使用时，将需石墨导热膜弯折后的端面与需要散热的器件热源相贴合，即可实现厚度方向上的有效散热，从而可以实现电子器件运行中的热量管理，也扩大了石墨膜的应用领域。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种高导热石墨复合块，其特征在于，包括若干石墨导热膜和若干粘结层，每张石墨导热膜的一端边缘弯折，所述若干石墨导热膜通过所述粘结层叠压制在一起，所述粘结层是高分子树脂膜层。
2.根据权利要求1所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述石墨导热膜的厚度为20-70μm。
3.根据权利要求2所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述石墨导热膜的密度为2.1 g/cm3。
4.根据权利要求3所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述石墨导热膜在平面方向上的导热率在800-2000 W/mK之间。
5.根据权利要求1所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述高导热石墨复合块的厚度在2.25-10.50 mm之间。
6.根据权利要求5所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述高导热石墨复合块在平面方向上的导热率在300-800 W/mK之间。
7.根据权利要求1所述的高导热石墨复合块，其特征在于，所述高分子树脂膜层是酚醛树脂、聚烯烃、乙烯-乙酸乙酯、聚碳树脂、聚氨酯、硅胶或环氧树脂中的任意一种或者组合。
8.一种高导热石墨复合块，其特征在于包括以下步骤：
步骤（1）将石墨导热膜作表面处理，使其表面覆盖上一层粘结层，该粘结层为高分子树脂膜层；
步骤（2）将石墨导热膜的一端边缘弯折后层叠设置形成叠层，置于模具内用静力压实，所述模具设置于一底座上，挤压头的头部伸入模具内，模具与挤压头的端部之间垫有垫块，模具、底座和挤压头之间形成用于压制高导热石墨复合块的腔室，在静力压制阶段，通过调节垫块的高度h1，可控制高导热石墨复合块的压缩比率，从而得到不同高度h2的高导热石墨复合块；
步骤（3）在一定温度、压力下进行热压处理，使高分子树脂融化并与石墨导热膜紧密结合，其中，所述热压温度为220-280℃，压力为20-26 Mpa；
步骤（4）将叠层冷却，得到高导热石墨复合块。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106332520A (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种石墨膜复合体及其制备方法 |
| CN109177368A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-11 | 三峡大学 | 一种石墨膜叠层复合板材及其制备方法 |
| CN109265919A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-25 | 北京航空航天大学 | 一种3d导热复合材料及其制备方法 |
| CN109822982A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-05-31 | 广东思泉新材料股份有限公司 | 一种多层石墨均温板及其制备方法 |
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| CN112937011A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 国家纳米科学中心 | 一种导热垫片及其制备方法和应用 |
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-
2013
- 2013-12-04 CN CN201310640088.9A patent/CN104691036A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150610 |