CN107972292B - 一种点胶设备及采用它制备高导热界面材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种点胶设备，包括点胶模具；点胶模具上设有挤胶通道；挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为30‑90°。本发明还公开了采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法。本发明的点胶设备具有结构简单、成本低、能够实现碳纤维的定向排列的特点该方法能够实现碳纤维的定向排列，可实现大面积高导热界面材料的制作，采用该方法制作得到的高导热界面材料具有优秀的导热性能。

Description

一种点胶设备及采用它制备高导热界面材料的方法
技术领域
本发明涉及一种点胶设备，特别是涉及一种点胶设备及采用它制备高导热界面材料的方法。
背景技术
电子元件的性能会因过热而下降或损坏，因此对电子元件的冷却成为重要的课题。对用于发热体和散热体之间的导热界面材料，往往要求其具有优异的导热性能。
现有技术中，公开号为CN100548099C的发明专利揭示了一种利用磁场对碳纤维进行定向排列的方法，该方法需要超高磁场强度(1T以上)，设备制造难度大且费用较高，并对制造环境要求严苛，要求无磁环境以避免意外伤害。公开号为CN103975429A的发明专利揭示了一种利用挤出法实现碳纤维的定性排列，该方法挤出成型后需要切割成薄片使用，但柔性材料切割比较困难，并且产品难以做大尺寸。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种点胶设备，该点胶设备具有结构简单、成本低、能够实现碳纤维的定向排列的特点。
本发明的目的之一在于提供一种采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，该方法能够实现碳纤维的定向排列，可实现大面积高导热界面材料的制作，采用该方法制作得到的高导热界面材料具有优秀的导热性能。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种点胶设备，包括点胶模具；其特征在于，所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为30-90°。
进一步地，还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2≥4：1；A2：A3≥4：1。
进一步地，所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3≤1：4。
进一步地，β为30-60°。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，其特征在于，包括：
原料注入步骤：首先将各原料进行混合，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度为10Pa.S以上；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂0.1-5份，导热填料100-900份，铂金催化剂0.1-3份；所述导热填料包括碳纤维；
挤出步骤：提供压力至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口挤出，硅凝胶掉落到移动的载片上，固化成型后，得到成型的导热垫片；
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片上剥离，即得到高导热界面材料。
进一步地，所述填料还包括氧化铝、铝粉、氮化铝、氧化硼、氧化锌和氧化镁中的一种或两种以上组合。
进一步地，原料注入步骤中，将填料分别加入硅胶单体、凝聚剂，分别混合并装入胶桶，通过混交阀注入点胶模具；或者是，将填料加入硅胶单体、凝聚剂一起混合后，装入胶桶，再注入点胶模具。
进一步地，挤出步骤中，提供至挤压通道的压力为0.1-10MPa，硅凝胶挤出速度为1-10cm/min，载片的移动速度为1-15mm/s.，挤压通道出口与载片的距离d为0.2-2mm。
进一步地，挤出步骤中，固化成型的具体过程如下：硅凝胶掉落到移动的载片上，放入150℃的烘箱烘烤30分钟，或者是，在室温下放置24小时。
进一步地，所述载片的上表面经过离型处理。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的点胶模具的挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小，挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成锐角，使得点胶设备具有结构简单、成本低、能够实现碳纤维的定向排列的特点。
2、本发明的制备方法采用双组份碳纤维硅凝胶，利用点胶设备进行碳纤维挤出取向，硅凝胶在芯片或载膜(载片)上固化，同时优化了各步骤的工艺参数，能够实现碳纤维的定向排列，可实现大面积高导热界面材料的制作，采用该方法制作得到的高导热界面材料具有优秀的导热性能。
附图说明
图1为本发明的点胶设备的结构示意图。
图2为本发明的挤胶通道的结构示意图。
图3为本发明的挤胶通道出口的结构示意图。
图4为本发明的实施例3的碳纤维定向排列的SEM图。
图5为本发明的对比例1的碳纤维定向排列较差的SEM图。
图中，10、点胶模具；11、挤胶通道；12、挤胶通道进口；13、挤胶通道出口；20、胶桶；30、载片。
具体实施例方式
下面，结合具体实施例方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。
一种点胶设备，包括点胶模具；所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为30-90°。
作为优选的实施方式，还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2≥4：1；A2：A3≥4：1。点胶出口挤出力越大(与截面积相关)，硅凝胶中碳纤维越容易定向排列，提高产品的导热性能。
作为优选的实施方式，所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3≤1：4。
作为优选的实施方式，β为30-60°。
采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，包括：
原料注入步骤：首先将各原料进行混合，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度为10Pa.S以上，使硅胶挤出后在载板上能够成型；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂0.1-5份，导热填料100-900份，铂金催化剂0.1-3份；所述导热填料包括碳纤维；
挤出步骤：提供压力至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口挤出，硅凝胶掉落到移动的载片上，固化成型后，得到成型的导热垫片；
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片上剥离，即得到高导热界面材料。
作为优选的实施方式，所述填料还包括氧化铝、铝粉、氮化铝、氧化硼、氧化锌和氧化镁中的一种或两种以上组合。
作为优选的实施方式，原料注入步骤中，将填料分别加入硅胶单体(即液态硅胶A组份)、凝聚剂(即液态硅胶B组份)，分别混合并装入胶桶，通过混交阀注入点胶模具；或者是，将填料加入硅胶单体(即液态硅胶A组份)、凝聚剂(即液态硅胶B组份)一起混合后，装入胶桶，再注入点胶模具。
作为优选的实施方式，挤出步骤中，提供至挤压通道的压力为0.1-10MPa，硅凝胶挤出速度为1-10cm/min，载片的移动速度为1-15mm/s.，挤压通道出口与载片的距离d为0.2-2mm。
调整挤压通道的压力大小控制硅凝胶的挤出速度，压力越大，挤出速度越快，有利于碳纤维的定向排列，根据设备能力调整点胶机压力大小。通过调整载片的移动速率控制垫片单位时间成型面积，设备移动速度越快，效率越高，成型面积越大。导热垫片的厚度与挤压通道出口与载片的距离d和挤压通道出口的宽度b3和载片的移动速度相关，依据需求进行调整。
作为优选的实施方式，挤出步骤中，固化成型的具体过程如下：硅凝胶掉落到移动的载片上，放入150℃的烘箱烘烤30分钟，或者是，在室温下放置24小时。
作为优选的实施方式，所述载片的上表面经过离型处理，使垫片易于剥离。
实施例1：
参照图1-3，一种点胶设备，包括点胶模具10；所述点胶模具10上设有挤胶通道11；所述挤胶通道11包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口12和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口13，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为45°。
点胶设备还包括设置于点胶模具10上方的胶桶20，所述胶桶20的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2＝4：1；A2：A3＝10：1。所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3＝1：10。
采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，包括：
原料注入步骤：首先将填料加入硅胶单体、凝聚剂一起混合后，装入胶桶，混合均匀后，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度10Pa.S以上，使硅胶挤出后在载板上能够成型；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂1份，铂金催化剂0.3份，氧化铝300份，碳纤维150份
挤出步骤：提供压力至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口挤出，硅凝胶掉落到移动的载片30上，固化成型后，得到成型的导热垫片；提供至挤压通道的压力为1MPa，硅凝胶挤出速度为6cm/min，载片的移动速度为3mm/s，挤压通道出口与载片的距离d为1mm。固化成型的具体过程如下：硅凝胶掉落到移动的载片上，放入150℃的烘箱烘烤30分钟。
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片30上剥离，即得到高导热界面材料。
实施例2：
一种点胶设备，包括点胶模具；所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为30°。
点胶设备还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2＝5：1；A2：A3＝8：1。所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3＝1：15。
采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，包括：
原料注入步骤：首先将填料加入硅胶单体、凝聚剂一起混合后，装入胶桶，混合均匀后，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度10Pa.S以上，使硅胶挤出后在载板上能够成型；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂1份，铂金催化剂0.3份，氧化铝500份，碳纤维100份；
挤出步骤：提供压力至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口挤出，硅凝胶掉落到移动的载片上，固化成型后，得到成型的导热垫片；提供至挤压通道的压力为0.8MPa，硅凝胶挤出速度为4cm/min，载片的移动速度为3mm/s，挤压通道出口与载片的距离d为1mm。固化成型的具体过程如下：硅凝胶掉落到移动的载片上，在室温下放置24小时。
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片30上剥离，即得到高导热界面材料。
实施例3：
一种点胶设备，包括点胶模具；所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为60°。
点胶设备还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2＝6：1；A2：A3＝16：1。所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3＝1：10。
采用上述点胶设备制备高导热界面材料的方法，包括：
原料注入步骤：首先将填料加入硅胶单体、凝聚剂一起混合后，装入胶桶，混合均匀后，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度10Pa.S以上，使硅胶挤出后在载板上能够成型；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂1份，铂金催化剂0.3份，氧化铝500份，碳纤维200份
挤出步骤：提供压力至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口挤出，硅凝胶掉落到移动的载片上，固化成型后，得到成型的导热垫片；提供至挤压通道的压力为1.2MPa，硅凝胶挤出速度为6cm/min，载片的移动速度为2mm/s，挤压通道出口与载片的距离d为0.8mm。固化成型的具体过程如下：硅凝胶掉落到移动的载片上，放入150℃的烘箱烘烤30分钟。
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片上剥离，即得到高导热界面材料。
对比例1：
本实施例的特点是：一种点胶设备，包括点胶模具；所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线平行。
点胶设备还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2＝3：1；A2：A3＝3：1。所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3＝1：3。
其制备方法与实施例3相同。
效果测试：
将实施例1-3及对比例1的制备得到的进行高导热界面材料检测，导热系数，见表1：
表1
导热系数
实施例1 8.2W/k.m
实施例2 6.5W/k.m
实施例3 12.6W/k.m
对比例1 3.8W/k.m
图4为本发明的实施例3的碳纤维定向排列的SEM图。实施例1-2具有与实施例3相近似的SEM图，在此不再赘述。图5为本发明的对比例1的碳纤维定向排列较差的SEM图。
上述实施例方式仅为本发明的优选实施例方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种点胶设备，包括点胶模具；其特征在于，所述点胶模具上设有挤胶通道；所述挤胶通道包括贯穿点胶模具顶面的挤胶通道进口和贯穿点胶模具底面的挤胶通道出口，所述挤胶通道的横截面积从上往下逐渐减小；所述挤胶通道的中心轴线与竖直线之间形成夹角β，β为30-60°；
还包括设置于点胶模具上方的胶桶，所述胶桶的出料口与所述挤胶通道进口连接，并且它们的横截面积相同；所述胶桶的横截面积为A1，所述点胶模具进口的横截面积A2，所述点胶模具出口的横截面积A3，A1：A2≥4：1；A2：A3≥4：1，所述挤胶通道出口的长度a3，即成型垫片的宽度；挤胶通道出口的宽度b3，b3:a3≤1：4；
所述点胶设备所用原料为硅凝胶，所述硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂0.1-5份，导热填料100-900份，铂金催化剂0.1-3份；所述导热填料包括碳纤维。
2.采用如权利要求1所述点胶设备制备高导热界面材料的方法，其特征在于，包括：
原料注入步骤：首先将各原料进行混合，得到硅凝胶，然后将硅凝胶注入点胶模具的挤压通道内；其中，硅凝胶的粘度为10Pa.S以上；硅凝胶包括按重量份计的如下原料：硅胶单体100份，凝聚剂0.1-5份，导热填料100-900份，铂金催化剂0.1-3份；所述导热填料包括碳纤维；
挤出步骤：提供压力0.1-10MPa至挤压通道，使得挤压通道中的硅凝胶从挤压通道出口以1-10cm/min的速度挤出，硅凝胶掉落到移动的载片上，放入100-150℃的烘箱烘烤30分钟，或者是，在室温下放置24小时后，得到成型的导热垫片，其中，载片的移动速度为1-15mm/s，挤压通道出口与载片的距离d 为0.2-2mm；
剥离步骤：将成型的导热垫片从载片上剥离，即得到高导热界面材料。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填料还包括氧化铝、铝粉、氮化铝、氧化硼、氧化锌和氧化镁中的一种或两种以上组合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，原料注入步骤中，将填料分别加入硅胶单体、凝聚剂，分别混合并装入胶桶，通过混交阀注入点胶模具；或者是，将填料加入硅胶单体、凝聚剂一起混合后，装入胶桶，再注入点胶模具。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述载片的上表面经过离型处理。
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