CN108184316A - 耐磨擦的高导热片及其应用 - Google Patents
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Abstract
耐磨擦的高导热片及其应用涉及导热材料。一种耐磨擦的高导热片，包括位于上方的导热层，导热层由导热系数大于2W/m‑K的导热材料制成；还包括位于下方的耐磨层，耐磨层由导热系数大于0.3W/m‑K的耐磨材料制成；耐磨层固定在导热层的下方。本发明通过耐磨层改善耐磨性能，同时利用耐磨层保护下的导热层来改善界面热阻。设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，系耐磨擦的高导热片在插接件上的应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料，具体涉及一种导热材料。
背景技术
随着通讯网络的升级，光通信行业要求越来越高的数据传输量，而随着激光器芯片级应用的普及，光模块规格向着万兆级以上发展，同时设备尺寸向着小型化发展。高集成度导致高发热量，带来了设备运行环境超温的挑战。传统方案中设备散热器直接接触光电转换模块，产生的热量从芯片传导到散热器的路径中需要通过光模块外壳及其与散热器之间的间隙。如果要提高热量从芯片到散热器的传输效率，改善其间隙的接触热阻是最直接有效的解决方法。
传统改善界面热接触的方案:一为降低界面材料粗糙度和改善平整度，从而增加接触面积来增加导热量；二为使用具有一定的导热性能的TIM材料(如导热垫片、导热凝胶、导热硅脂、石墨等)填充界面间隙来改善界面接触，降低界面热阻。方法一中改善界面粗糙度意味着对工艺过程加工精度的提高，即成本上的提高，而使用TIM材料一来易安装操作，二来成本较低，是有效改善界面接触热阻的优选方案。
但因光模块设备配合中越来越多的热插拔需求，TIM材料无法满足热插拨过程中耐磨擦的性能要求。同时光模块的设备趋于小型化，器件之间的存在零配合间隙，对材料的厚度也提出了要求。
因此需要一种厚度薄、具有高导热性和耐磨擦的TIM材料来满足以上的要求。目前没有材料可以上述的三种要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨擦的高导热片，以解决上述至少一种技术问题。
本发明的还目的在于提供一种设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，以解决上述至少一种技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种耐磨擦的高导热片，其特征在于，包括位于上方的导热层，所述导热层由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成；
还包括位于下方的耐磨层，所述耐磨层由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成；
所述耐磨层固定在所述导热层的下方。
本发明通过耐磨层改善耐磨性能，同时利用耐磨层保护下的导热层来改善界面热阻。同时本专利通过对耐磨层导热系数进行选取，可进一步减小耐磨层对热阻的影响。
所述导热层可以采用相变温度40～70℃之间的相变PCM材料制成。相变PCM材料，利用其相变点前后状态从固态到液态的变化，不仅具有良好的界面填隙性，而且可以达到在很薄的产品厚度获得足够低的热阻。
所述导热层还可以是导热衬垫、石墨类材质的薄层材料，如具有可压缩性的石墨片。
所述耐磨层是金属箔、聚酰亚胺膜中的任意一种。金属箔可以是铜箔、铝箔等。在要求绝缘的使用场景下优选用导热系数大于0.7W/m-K的聚酰亚胺膜。在非绝缘场景下优选厚度为20～50um金属箔。
所述耐磨层的厚度优选小于25um，所述导热层的厚度范围优选为25～500um。
对于聚酰亚胺膜等膜结构，所述耐磨层可以通过粘胶固定在所述导热层下方。对于金属箔，可以采用电镀等方式固定。
一种耐磨擦的高导热片，还包括一将导热层固定在器件上的粘胶层。从而通过粘胶层将导热层固定在器件外，使耐磨层朝外。
所述粘胶层的厚度范围优选为3～10um。
所述粘胶层优选双面压敏胶，可以是树脂型压敏胶或弹性体压敏胶。优选丙烯酸系压敏胶。所述粘胶层的粘附力不小于5N/25mm。
所述粘胶层可以直接覆盖在所述导热层远离所述耐磨层的一面上。该结构简单，方便生产。还可以，所述耐磨层的面积大于所述导热层的面积，所述导热层固定在所述耐磨层的中央，所述粘胶层围在所述导热层外，且所述粘胶层固定在所述耐磨层上。该结构可有效降低产品的厚度，并使导热层更好的接触器件。还可以，所述耐磨层的面积大于所述导热层的面积，所述耐磨层上覆盖所述粘胶层，所述粘胶层上固定所述导热层。该方案不但结构简单，而且导热层能够更好的接触器件。
设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，包括一插件、一配套的接件，其特征在于，所述接件设有一用于容纳插件的腔体，所述腔体的侧壁上固定有一散热器，所述散热器的上端面位于所述腔体外，所述散热器的下端面位于所述腔体内；
设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，还包括一耐磨擦的高导热片，包括位于上方的导热层，所述导热层由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成，还包括位于下方的耐磨层，所述耐磨层由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成，所述耐磨层固定在所述导热层的下方；
所述耐磨擦的高导热片的导热层固定在所述散热器的下端面上。
所述耐磨擦的高导热片，还包括一双面粘胶层。从而通过粘胶层将导热层固定在所述散热器的下端面上。
所述双面粘胶层可以一面粘接所述导热层，另一面粘接所述散热器的下表面。还可以，所述耐磨层的面积大于所述导热层的面积，所述导热层固定在所述耐磨层的中央，所述双面粘胶层围在所述导热层外，且所述双面粘胶层一面粘连所述耐磨层，另一面粘接所述散热器的下表面。还可以，所述耐磨层的面积大于所述导热层的面积，所述耐磨层上覆盖所述粘胶层，所述粘胶层上固定所述导热层，所述粘胶层未被所述导热层覆盖的部分粘接所述散热器的下表面。
有益效果：本发明适用于有插拔需求的填隙散热场景，满足多次的插拔摩擦，同时改善界面接触热阻，提高传热效率，有效降低热源与散热器之间的温差，改善电子设备的运行带来的过热问题。
附图说明
图1为耐磨擦的高导热片的结构剖视图；
图2为接件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1、图2，一种耐磨擦的高导热片，包括位于上方的导热层2，导热层2由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成；还包括位于下方的耐磨层4，耐磨层4由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成；耐磨层4固定在导热层2的下方。本发明通过耐磨层改善耐磨性能，同时利用耐磨层保护下的导热层来改善界面热阻。同时本专利通过对耐磨层导热系数进行选取，可进一步减小耐磨层对热阻的影响。导热层2可以采用相变温度40～70℃之间的相变PCM材料制成。相变PCM材料，利用其相变点前后状态从固态到液态的变化，不仅具有良好的界面填隙性，而且可以达到在很薄的产品厚度获得足够低的热阻。导热层2还可以是导热衬垫、石墨类材质的薄层材料，如具有可压缩性的石墨片。耐磨层4是金属箔、聚酰亚胺膜中的任意一种。金属箔可以是铜箔、铝箔等。在要求绝缘的使用场景下优选用导热系数大于0.7W/m-K的聚酰亚胺膜。在非绝缘场景下优选厚度为20～50um金属箔。耐磨层4的厚度优选小于25um，导热层2的厚度范围优选为25～500um。对于聚酰亚胺膜等膜结构，耐磨层4可以通过粘胶固定在导热层2下方。对于金属箔，可以采用电镀等方式固定。
一种耐磨擦的高导热片，还包括一将导热层固定在器件上的粘胶层3。从而通过粘胶层将导热层固定在器件外，使耐磨层朝外。粘胶层3的厚度范围优选为3～10um。粘胶层3优选双面压敏胶，可以是树脂型压敏胶或弹性体压敏胶。优选丙烯酸系压敏胶。所述粘胶层的粘附力不小于5N/25mm。粘胶层3可以直接覆盖在导热层2远离耐磨层4的一面上。该结构简单，方便生产。还可以，耐磨层的面积大于导热层的面积，导热层固定在耐磨层的中央，粘胶层围在导热层外，且粘胶层固定在耐磨层上。该结构可有效降低产品的厚度，并使导热层更好的接触器件。还可以，耐磨层的面积大于导热层的面积，耐磨层上覆盖粘胶层，粘胶层上固定导热层。该方案不但结构简单，而且导热层能够更好的接触器件。
耐磨擦的高导热片的制作方法：
一种制作方法：将一定尺寸的导热层材料贴覆或涂覆至耐磨层上，导热层尺寸较贴覆器件表面尺寸长宽小2～3mm，此预留出的宽度贴覆胶粘层，用于固定整体结构到散热器件上。导热层直接接触需要贴覆的器件表面，以尽可能降低整体接触热阻，同时由四围的胶粘层加强固定在器件表面的附着力，防止在插拔过程中被带起或移位。
另一种制作方法：模切好一定尺寸的导热层材料两面贴覆胶粘层，再在其中一面贴覆耐磨层，模切成型，成品为双包边可压缩成品，其中宽度方向包边1～2mm，沿插入端方向包边长度可适当延长2～5mm以增加耐磨性。
设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，包括一插件、一配套的接件5，接件5设有一用于容纳插件的腔体6，腔体6的侧壁上固定有一散热器7，散热器7的上端面位于腔体6外，散热器7的下端面位于腔体6内；设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，还包括一耐磨擦的高导热片1，包括位于上方的导热层2，导热层2由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成，还包括位于下方的耐磨层4，耐磨层4由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成，耐磨层4固定在导热层2的下方；耐磨擦的高导热片的导热层2固定在散热器7的下端面上。耐磨擦的高导热片，还包括一双面粘胶层。从而通过粘胶层将导热层固定在所述散热器的下端面上。双面粘胶层可以一面粘接导热层2，另一面粘接散热器7的下表面。还可以，耐磨层的面积大于导热层的面积，导热层固定在耐磨层的中央，双面粘胶层围在导热层外，且双面粘胶层一面粘连耐磨层，另一面粘接散热器的下表面。还可以，耐磨层的面积大于导热层的面积，耐磨层上覆盖粘胶层，粘胶层上固定导热层，粘胶层未被导热层覆盖的部分粘接散热器的下表面。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种耐磨擦的高导热片，其特征在于，包括位于上方的导热层，所述导热层由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成；
还包括位于下方的耐磨层，所述耐磨层由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成；
所述耐磨层固定在所述导热层的下方。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：所述导热层采用相变温度40～70℃之间的相变PCM材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：所述导热层是导热衬垫、石墨类材质的薄层材料，所述耐磨层是金属箔、聚酰亚胺膜中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：所述耐磨层的厚度小于25um，所述导热层的厚度范围为25～500um。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：还包括一将导热层固定在器件上的粘胶层。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：所述粘胶层为双面压敏胶，所述粘胶层的粘附力不小于5N/25mm，所述粘胶层的厚度范围为3～10um。
7.根据权利要求5所述的一种耐磨擦的高导热片，其特征在于：所述粘胶层直接覆盖在所述导热层远离所述耐磨层的一面上。
8.设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，包括一插件、一配套的接件，其特征在于，所述接件设有一用于容纳插件的腔体，所述腔体的侧壁上固定有一散热器，所述散热器的上端面位于所述腔体外，所述散热器的下端面位于所述腔体内；
设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，还包括一耐磨擦的高导热片，包括位于上方的导热层，所述导热层由导热系数大于2W/m-K的导热材料制成，还包括位于下方的耐磨层，所述耐磨层由导热系数大于0.3W/m-K的耐磨材料制成，所述耐磨层固定在所述导热层的下方；
所述耐磨擦的高导热片的导热层固定在所述散热器的下端面上。
9.根据权利要求8所述的设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，其特征在于：所述耐磨擦的高导热片，还包括一双面粘胶层；
所述双面粘胶层一面粘接所述导热层，另一面粘接所述散热器的下表面。
10.根据权利要求8所述的设有耐磨擦的高导热片的耐插拔插接件，其特征在于：所述耐磨擦的高导热片，还包括一双面粘胶层；
所述耐磨层的面积大于所述导热层的面积，所述导热层固定在所述耐磨层的中央，所述双面粘胶层围在所述导热层外，且所述双面粘胶层一面粘连所述耐磨层，另一面粘接所述散热器的下表面。
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