CN106590409A - 一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，在基础导热材料为石墨烯复合垫片的表面贴覆或者包覆一层高分子树脂材料和导热绝缘粉体的混合物层，所述导热绝缘粉体在混合物层的质量比为0‑90%,所述石墨烯复合垫片为导热率在15W/mk~30W/mk之间的若干石墨烯垫片组成，利用上述工艺制备出的半导体高导热石墨烯复合界面材料导热率降低幅度减少，其绝缘性能的体积电阻率从1000Ωcm升至106Ωcm的提升，可满足对绝缘属于要求的应用场景进行使用。

Description

一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺
技术领域
本发明涉及导热材料领域，特别涉及一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺。
背景技术
散热一直是电子工业一项重点研究的工作，电子元器件的实际工作温度是影响其可靠性的关键因素之一。随着电子设备向着小型化、高功耗发展，其功耗密度逐步增加。电子设备的发热量也成倍增加，这也对系统的散热性能提出了更高的要求。导热界面材料是散热系统的关键物料，是连接芯片与散热器之间的热量传递的桥梁。根据导热材料填料以及生产工艺的不同，导热界面材料的导热率也呈现出较大的差异。主要区别在于：粉体类型的选择，包括形状和大小；胶系的选择，有机硅，环氧，丙烯酸等；分散助剂的选择等。
可以作为导热界面材料的导热填料的材料有：金属氧化物如Al2O3、ZnO、MgO等；金属氮化物如AlN、BN；石墨；陶瓷类粉体等。
导热界面材料的生产工艺主要有粉体前处理、粉体硅胶集体搅拌混匀、硅胶体系硫化、裁切包装等。目前大规模使用的导热界面材料其导热率大多在5W/m•K以下，在现有的粉体体系以及生产工艺条件下，其导热率难以有较大提升。
石墨烯是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称，自从2004年首次被报道以来就受到极大的关注。石墨烯具有优异的导热性能，单层石墨烯的理论导热率在5500 W/m•K以上，是目前已知最好的导热材料的数十倍。石墨烯作为导热界面材料导热填充体系制备高效导热界面材料收到越来越多的关注。
然市面业内，石墨烯性能参次不齐，各家不一，性能差异化较大，导致其直接采用石墨烯作为主材料较为困难，故采用高导热人工石墨片进行粉碎处理制得碎片为主要原料，使石墨烯作为填充效果来制得高导热石墨烯复合材料。经过反复试验验证，终于突破传统导热界面材料领域，使得Z轴方向导热系数达到30W/mk之高，且具有一定的压缩特性，但奈何其本身原材料所限，其绝缘性能一致无法解决，体积电阻始终＜500Ω.cm。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种可以达到半导体效果的高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，在基础导热材料为石墨烯复合垫片的表面贴覆或者包覆一层高分子树脂材料和导热绝缘粉体的混合物层，所述导热绝缘粉体在混合物层的质量比为0-90%,所述石墨烯复合垫片为导热率在15W/mk~30W/mk之间的若干石墨烯垫片组成。
作为本发明的进一步改进，上述贴覆或者包覆的工艺为浸涂、或者喷涂、或者刷涂、或者贴合、或者复合工艺。
作为本发明的进一步改进，所述石墨烯复合垫片为石墨烯和鳞片状石墨粉混合而成，石墨粉可以是天然膨胀石墨或人工石墨进行加工而成。
作为本发明的进一步改进，所述石墨烯复合垫片具有弹性，其压缩率为5%~50%，回弹性为5%~20%。
作为本发明的进一步改进，所述高分子树脂材料为具有弹性和绝缘强度的有机硅胶、聚氨酯或聚酯,且在其中添加导热陶瓷粉，其粘度控制在500~20000cps。
作为本发明的进一步改进，所述导热绝缘粉体为氧化铝，氮化硼，或其他非金属粉体，其粒径大小0.2μm~90μm，形状为球形、六方体状或不规则状。
作为本发明的进一步改进，所述混合物层的厚度在10μm ~500μm之间。
本发明的有益效果是：本发明石墨烯复合垫片的表面贴覆或者包覆一层高分子树脂材料和导热绝缘粉体的混合物层，利用上述工艺制备出的半导体高导热石墨烯复合界面材料导热率降低幅度减少，其绝缘性能的体积电阻率从1000Ωcm升至106Ωcm的提升，可满足对绝缘属于要求的应用场景进行使用。
附图说明
图1为本发明包覆的结构示意图之一；
图2为本发明包覆的结构示意图之二；；
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例
原材料按照以下准备：
a．高导热石墨烯垫片
a1.15W/mk导热石墨烯垫片，a2.20W/mk导热石墨烯垫片,30W/mk导热石墨烯垫片；
b．高分子树脂材料
b1.有机硅树脂
c．导热绝缘粉体
c1.无填充c2.50%氧化铝，c3.90%氧化铝
注：50%、90%是指占树脂的质量比
将上述导热绝缘粉体和高分子树脂材料混合后涂覆在高导热石墨烯垫片的表面，其包覆的结构如图1和图2所示，制得的高导热石墨烯垫片实验数据如下表：
由上述数据可知，高导热石墨烯垫片经包覆后其导热有所降低，对包覆的材料进行改进可是导热率降低幅度减少，从70%降至35%左右，但其绝缘性能的体积电阻率从1000Ωcm升至106Ωcm的提升，可满足对绝缘属于要求的应用场景进行使用。

Claims (7)

1.一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：在基础导热材料为石墨烯复合垫片的表面贴覆或者包覆一层高分子树脂材料和导热绝缘粉体的混合物层，所述导热绝缘粉体在混合物层的质量比为0-90%,所述石墨烯复合垫片为导热率在15W/mk~30W/mk之间的若干石墨烯垫片组成。
2.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：上述贴覆或者包覆的工艺为浸涂、或者喷涂、或者刷涂、或者贴合、或者复合工艺。
3.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：所述石墨烯复合垫片为石墨烯和鳞片状石墨粉混合而成，石墨粉可以是天然膨胀石墨或人工石墨进行加工而成。
4.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：所述石墨烯复合垫片具有弹性，其压缩率为5%~50%，回弹性为5%~20%。
5.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：所述高分子树脂材料为具有弹性和绝缘强度的有机硅胶、聚氨酯或聚酯,且在其中添加导热陶瓷粉，其粘度控制在500~20000cps。
6.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：所述导热绝缘粉体为氧化铝，氮化硼，或其他非金属粉体，其粒径大小0.2μm~90μm，形状为球形、六方体状或不规则状。
7.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯复合垫片包覆处理工艺，其特征在于：所述混合物层的厚度在10μm ~500μm之间。
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