CN104972709B - 高散热吸波复合膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高散热吸波复合膜及其制造方法，包括依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层复合。本发明解决了电子设备的导热及电磁波屏蔽问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高散热吸波复合膜。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，电子产品正迅速向智能化、集成化、轻薄化、多功能化等方向发展。这些拥有各种个性化娱乐功能的电子产品的普及，在很大程度上丰富了人们的物质生活需要；但与此同时,也不可避免地带来了一些问题,尤其是散热问题和电磁干扰问题。
为了提高智能电子设备的功能，芯片的运行频率越来越高并且双核和四核的使用越来越普遍，但由此带来的是同样强大的发热量，而高温则会显著地降低芯片处理数据的效能。在超薄手机和电脑上，由于不能安装风扇和散热片等设器件，高发热量的问题则更加严重，因此使用散热膜逐渐成为一种趋势。铜箔（导热率400W/m·k）通常使用的一种散热膜，而石墨膜（JP1985181129A）由于其更高的导热率（800-2000 W/m·k），逐渐成为导热材料中的热点。但是，虽然石墨膜具有较高的导热率，但由于其厚度薄（10-50um）密度低（<2g/m3）而造成热容量低，在设备发热量比较大的时候不容易将热导出，影响散热效果。
另外，智能设备在工作时，会不断往外发射电磁波，最大功率可以达到2w， 这对周围环境的影响是很大的。因此，为避免其在工作时对周围环境的干扰，必须对一些不必要的辐射进行限制。此外，由于数据传输的速度和频率以及电路板集成度的增加，对改善电磁干扰的环境以降低相邻部件的干扰提出了越来越高的要求。 传统的屏蔽材料（金属）通过反射电磁波来屏蔽不希望的电磁波，但是反射会加重不希望的电磁波发射源和其他电路元件之间的电磁干扰。因此，使用可以吸收并损耗磁能的吸波材料可以避免这方面的问题，如在专利EP0667643B1中提出的将磁性材料与橡胶共混形成吸波膜层。
综上所述，同时具有散热和电磁屏蔽功能的材料是在智能电子设备中将具有广泛的应用。在发明专利CN101899289A中，发明人将散热粒子和吸波颗粒和胶黏剂共混制作成吸波散热材料，但由于两种粒子的填充比例都不能太高，由此造成散热效果和吸波效果都不明显。在其另一篇专利CN101888769A中，吸波网被置于两层硅胶散热层中，但因为硅胶散热层的导热系数一般小于5w/mk，其整体散热性能受到极大的限制。为了提高导热效果，在有的专利中石墨导热材料直接被用做了导热层，而吸波层则是采用金属（CN202603134U）或半导体（CN203181498U）或铁氧体（CN202799566U，CN102555314A，CN202565640U），通过胶带与导热层直接贴合在一起。虽然通过采用石墨导热材料，整体的导热性能得到了提高，但由于胶带的热阻而造成了吸波材料将电磁波转化成的热量不能及时的被传导到石墨膜上，而器件传导到石墨膜上的热量也不能及时储存在高热容的吸波膜上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高散热吸波复合膜及其制造方法，能够解决电子设备的导热及电磁波屏蔽问题。
为解决上述问题，本发明提供一种高散热吸波复合膜，包括依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，
其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层复合 。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，所述散热膜层为合成石墨膜，所述合成石墨膜的厚度为10um-50um，导热率为800-2000W/m·k。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，所述吸波膜层的组成为60-90%的吸波剂和10-40%的有机粘结剂，所述吸波膜层的厚度为20um-1mm，在1MHz频率的磁导率为80-200。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，所述吸波剂的材料为磁性合金粉末，包括镍锌铁合金、镍铜铁合金、锌铬铁合金、锰锌铁合金、铌锌铁合金、铁硅铝合金、镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金、铁铬合金、铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金和锂镉铁合金中的一种或任意组合。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，所述有机粘结剂为高分子材料，包括酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任一种，或酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任几种的聚合物。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，第一离型层和第二离型层的厚度为0.05mm，材质为接触面涂有硅油的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
进一步的，在上述高散热吸波复合膜中，第一双面胶层和第二双面胶层的材质为丙烯酸胶黏剂。
本发明还提供一种制造上述高散热吸波复合膜的方法，包括：
将散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层贴附着于第一离型层或第一塑料保护膜上；
将散热膜层直接涂覆在散热膜层的表面并固化；
将第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层贴附着于吸波膜层上。
与现有技术相比，本发明包括：依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层复合，解决了电子设备的导热及电磁波屏蔽问题。
附图说明
图1是本发明实施例一的高散热吸波复合膜的结构图；
图2是本发明实施例二的高散热吸波复合膜的结构图；
图3是本发明实施例三的高散热吸波复合膜的结构图；
图4是本发明实施例四的高散热吸波复合膜的结构图；
图5是本发明一对比例的结构图；
图6是本发明实施例一的高散热吸波复合膜的形成示意图；
图7是本发明实施例一的高散热吸波复合膜的屏蔽效能图；
图8是本发明实施例一对比例的屏蔽效能图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种高散热吸波复合膜，包括：依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，
其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层与复合 。具体的，在在应用时，将第一离型层或第一塑料保护膜和第二离型层或第二塑料保护膜剥离并将复合膜贴覆在需要散热和电磁屏蔽的电子元件表面，从而达到降低设备温度，防止电磁干扰的作用。
优选的，所述散热膜层为合成石墨膜，所述合成石墨膜的厚度为10um-50um，导热率为800-2000W/m·k。
优选的，所述吸波膜层的组成为60-90%的吸波剂和10-40%的有机粘结剂，所述吸波膜层的厚度为20um-1mm，在1MHz频率的磁导率为80-200。具体的，合成石墨膜，导热率高达800-2000w/m·k, 而吸波膜层为软磁合金粉末和有机粘结剂的混合物，吸波膜层不通过任何胶带而直接涂覆在合成石墨膜表面，从而有效的降低了石墨膜和吸波膜之间的热阻，在没有胶带粘接的情况下，由于吸波膜非常高的合金填充量，而石墨膜本身具有非常高的导电率，石墨膜和吸波膜的紧密结合形成了导电的一体，其结果是比现有的通过胶带粘结的石墨膜和吸波膜具有更高的屏蔽效能。
优选的，所述吸波剂的材料为磁性合金粉末，包括镍锌铁合金、镍铜铁合金、锌铬铁合金、锰锌铁合金、铌锌铁合金、铁硅铝合金、镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金、铁铬合金、铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金和锂镉铁合金中的一种或任意组合。
优选的，所述有机粘结剂为高分子材料，包括酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任一种，或酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任几种的聚合物。
本发明还提供一种制造上述高散热吸波复合膜的方法，包括：
将散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层贴附着于第一离型层或第一塑料保护膜上；
将散热膜层直接涂覆在散热膜层的表面并固化；
将第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层贴附着于吸波膜层上。
实施例1
如图1和6所示，高散热吸波复合膜的结构自上至下包括第一离型层11，第一双面胶层12，散热膜层13，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二离型层16。其中，所述吸波膜层14直接涂覆在所述散热膜层13的表面并固化，所述散热膜层13通过第一双面胶层12与所述第一离型层复合，所述第二离型层16通过第二双面胶层15与所述吸波膜层14复合，第一离型层11和第二离型层16的厚度为0.05mm，材质为接触面涂有硅油的PET薄膜（聚对苯二甲酸乙二醇酯），双面胶为丙烯酸胶黏剂，散热膜层为合成石墨膜，其厚度为0.01mm，导热率为1900W/m·k。吸波膜材质为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂，厚度为0.05mm，磁导率为80。
实施例2
如图2所示，高散热吸波复合膜的结构自上至下包括第一塑料保护膜17，第一双面胶层12，散热膜层13，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二离型层16。其中，所述吸波膜层14直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层13通过第一双面胶层12与所述第一塑料保护膜复合17，所述第二离型层16通过第二双面胶层15与所述吸波膜层14复合。
实施例3
如图3所示，高散热吸波复合膜的结构自上至下包括第一离型层11，第一双面胶层12，散热膜层13，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二塑料保护膜18。其中，所述吸波膜层14直接涂覆在所述散热膜层13的表面并固化，所述散热膜层13通过第一双面胶层12与所述第一离型层复合，所述第二塑料保护膜18通过第二双面胶层15与所述吸波膜层14复合。
实施例4
如图4所示，高散热吸波复合膜的结构自上至下包括第一塑料保护膜17，第一双面胶层12，散热膜层13，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二塑料保护膜18。其中，所述吸波膜层14直接涂覆在所述散热膜层13的表面并固化，所述散热膜层13通过第一双面胶层12与所述第一塑料保护膜17复合，所述第二塑料保护膜18通过第二双面胶层15与所述吸波膜层14复合。
对比例1
如图5所示，一种现有的吸波复合膜其结构自上至下包括第一塑料保护膜17，第一双面胶层12，散热膜层13，第三双面胶层19，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二塑料保护膜18。其中，第一双面胶层12、第二双面胶层15和第三双面胶层19的材质为丙烯酸胶黏剂，散热膜层13为合成石墨膜，其厚度为0.01mm，导热率为1900W/m·k。吸波膜层14的材质为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂，厚度为0.05mm，磁导率为80。
对实施例1和对比例1的吸波复合膜分别进行屏蔽效能实验，屏蔽效能（dB）是遵照ASTM-D-4935测试标准通过安捷伦 E5061A矢量网络测试仪，DN1015屏蔽效能测试装置测试的，其结果列于对实施例1的实验结果如图7所示，对比例1的实验结果如图8所示。由图7和图8的测试结果可知，在0-1GHz的频率范围内，实施例1的电磁波屏蔽效能为平均88dB，而对比例1中由于在散热石墨层和吸波层之间增加了一层不导电的双面胶，其电磁波屏蔽效能为平均76dB，比实施例1的屏蔽效能低12dB。
对实施例1和对比例1的吸波复合膜分别进行导热率测试实验，导热率测试是遵照ASTM-E-1461测试标准通过耐驰 LFA 447导热系数测试仪测试的，实施例1和对比例1的导热率测试结果如表1所示。由测试结果可知，实施例1的导热系数为1076.774 W/m·k，而对比例1中由于在散热石墨层和吸波层之间增加了一层不导电的双面胶，其导热系数为989.221W/m·k, 比实施例1的导热系数低87.553 W/m·k。
表1
上述屏蔽效能和导热率测试实验结果表明，本发明的高散热吸波复合膜相对于现有的通过粘贴形成的导热膜和吸波膜的复合材料具有显著优异的电磁屏蔽和散热效果。
实施例5
如图1所示，其结构自上至下包括第一离型层11，第一双面胶层12，散热膜层13，吸波膜层14，第二双面胶层15，以及第二离型层16。其中，所述吸波膜层14直接涂覆在所述散热膜层13的表面并固化，所述散热膜层13通过第一双面胶层12与所述第一离型层复合，所述第二离型层16通过第二双面胶层15与所述吸波膜层14复合，第一离型层11和第二离型层16的厚度为0.05mm，材质为接触面涂有硅油的PET薄膜（聚对苯二甲酸乙二醇酯），双面胶为丙烯酸胶黏剂，散热膜层为合成石墨膜，其厚度为0.01mm，导热率为1900W/m·k。吸波膜材质为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂，厚度为0.05mm，磁导率为80。制造本实施例的高散热吸波复合膜的方法，包括：
步骤1，使用复合机将0.01mm的合成石墨导热膜通过丙烯酸双面胶贴附着于0.05mm的PET离型膜上，
步骤2，将混有80%重量比的铁镍磁性合金粉末与20%重量比的环氧树脂胶黏剂在搅拌罐中混合并使用涂布机涂覆在石墨导热膜表面并固化形成0.05mm的吸波膜层，
步骤3，使用复合机将0.05mm的PET离型膜通过丙烯酸双面胶贴附着于吸波膜层上。在应用时，将离型膜剥离并将复合膜贴覆在需要散热和电磁屏蔽的电子元件表面，从而达到降低设备温度，防止电磁干扰的作用。
本发明包括依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层复合，解决了电子设备的导热及电磁波屏蔽问题。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (1)
1.一种高散热吸波复合膜的制造方法，其特征在于：
所述高散热吸波复合膜，包括依次复合的第一离型层或第一塑料保护膜、散热膜层、吸波膜层以及第二离型层或第二塑料保护膜，
其中，所述吸波膜层直接涂覆在所述散热膜层的表面并固化，所述散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层与所述第一离型层或第一塑料保护膜复合，所述第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层与所述吸波膜层复合；
所述散热膜层为合成石墨膜，所述合成石墨膜的厚度为10μm-50μm，导热率为800-2000W/m·k；
所述吸波膜层的组成为60-90%的吸波剂和10-40%的有机粘结剂，所述吸波膜层的厚度为20μm-1mm，在1MHz频率的磁导率为80-200；
所述吸波剂的材料为镍锌铁合金、镍铜铁合金、锌铬铁合金、锰锌铁合金、铌锌铁合金、铁硅铝合金、镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金、铁铬合金、铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金和锂镉铁合金中的一种或任意组合；
所述有机粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任一种，或酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸乙烯及其共聚物、有机硅胶类树脂、聚氨酯和橡胶类树脂中的任几种的聚合物；
第一离型层和第二离型层的厚度为0.05mm，材质为接触面涂有硅油的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；
第一双面胶层和第二双面胶层的材质为丙烯酸胶黏剂；
所述制造方法包括如下步骤：
将散热膜层通过第一双面胶层或第一单面胶层贴附着于第一离型层或第一塑料保护膜上；
将吸波膜层直接涂覆在散热膜层的表面并固化；
将第二离型层或第二塑料保护膜通过第二双面胶层或第二单面胶层贴附着于吸波膜层上。
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