CN108551719B - 兼备emi屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，其特征在于，该新型材料包括内核以及包裹于内核外的第一包覆层；内核包括以下原料：石墨粉体100重量份、金属类颗粒6‑10重量份、黏着剂12‑16重量份以及石墨烯8‑12重量份；所述第一包覆层厚度为5‑18um。其制备工艺包括以下步骤：将石墨粉体参入金属类颗粒、黏着剂以及石墨烯后，搅拌均匀为混料；将上述混料填入模具中，以530‑560Mpa的压力压密成为所需的形状与尺寸；再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固话；采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上；在150‑180℃条件下干燥10‑13分钟即可。其应用于发热体散热以及屏蔽EMI，包括散热器以及导热胶，所述散热器通过导热胶与发热体连接，所述散热器采用新型材料通过其制备工艺制得。
Description
技术领域
本发明涉及散热的技术领域，特别是兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用。
背景技术
现有，一些较大尺寸的电子产品，例如：电视、网络(网通类)、投影仪、笔电等设备，这些设备在使用时，其内部的电子元器件(发热件)不仅会产生热能，而且彼此电子元器件之间会产生相互的干扰电磁波，同时电子元器件也容易受到外界的电磁波干扰，从而影响电子元器件的性能。
现有技术中，针对电子元器件的散热通常采用铝材散热器，但是散热效果不佳，有时候往往需要通过增加散热器的散热面积，以此来提高散热性能，但是由于电子元器件本身体积较小，没有足够的空间来增加散热器的体积。
而针对电磁波干扰问题，通常有采用如下两种有效的方式解决：
第一，用带有遮蔽材料的屏蔽罩对电子元器件进行EMI遮蔽以防止相互干扰并遮蔽外界 EMI干扰，但采用的遮蔽材料却不利于电子元器件的散热，久而久之也会造成电子元器件的寿命缩短并出现各种故障，而且增加了屏蔽罩在电子元器件上方的同时在组装上会变得更加繁琐；
第二，为电子元器件设计接地线路，但是，使得整体结构更加复杂了，而且成本也大大提高。
有鉴于此，本发明人专门设计了兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用，本案由此产生。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用。
本发明目的之一在于提供兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，该新型材料包括内核以及包裹于内核外的第一包覆层；
所述内核包括以下原料：石墨粉体100重量份、金属类颗粒6-10重量份、黏着剂12-16 重量份以及石墨烯8-12重量份；
所述第一包覆层为纳米涂层，且采用纳米碳散热涂料，厚度为5-18um。
进一步的，所述黏着剂采用树脂溶剂。
本发明目的之二在于提供兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料制备工艺，包括以下步骤：
A、将石墨粉体参入金属类颗粒、黏着剂以及石墨烯后，搅拌均匀为混料；
B、将上述混料填入模具中，以530-560Mpa的压力压密成为所需的形状与尺寸；
C、再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固话；
D、采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上；
E、在150-180℃条件下干燥10-13分钟即可。
进一步的，所述包覆工艺包括手工刷涂、辊涂、喷涂。
本发明目的之三在于提供兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，用于发热体散热以及屏蔽EMI，包括散热器以及导热胶，所述散热器通过导热胶与发热体连接，所述散热器采用新型材料通过其制备工艺制得。
进一步的，所述导热胶依次包括第一绝缘层、缓冲层、金属层、第二绝缘层以及双面胶层，所述散热器设置于第一绝缘层上，所述发热体设置于双面胶层下。
进一步的，所述第一绝缘层为25um的迈拉绝缘层，所述第二绝缘层为12um的迈拉绝缘层。
进一步的，所述的缓冲层采用H201甲基硅油。
进一步的，所述金属层采用铝箔或者铜箔。
进一步的，所述散热器包括散热底座、散热翅片，所述散热翅片设置若干片，且等间距平行设置于散热底座上，所述散热翅片上设置有波浪状或者锯齿状。
本发明提供了兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用，内核中的石墨粉体、金属类颗粒以及石墨烯可大大提供散热的效果，同时还能兼备屏蔽EMI效果，同时采用上述制备工艺直接压出所需的形状与尺寸，可大幅降低了制造成本，提高了材料利用率和生产效率。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明新型材料应用的结构示意图
图2是本发明实施例一1.82Ghz在水平方向的测试图；
图3是本发明实施例一1.82Ghz在垂直方向的测试图；
图4是本发明实施例一5.36Ghz在水平方向的测试图；
图5是本发明实施例一5.36Ghz在垂直方向的测试图。
标号说明：
10-散热器，11-散热底座，12-散热翅片，20-导热胶，30-发热体，40-PCBA电路板。
具体实施方式
兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，该新型材料包括内核以及包裹于内核外的第一包覆层。
其中，所述内核包括以下原料：石墨粉体100重量份、金属类颗粒6-10重量份、黏着剂 12-16重量份以及石墨烯8-12重量份；其中所述黏着剂采用树脂溶剂。
所述第一包覆层为纳米涂层，且采用纳米碳散热涂料，厚度为5-18um。第一包覆层粘结力强，可彻底与物质粘结。
兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料制备工艺，包括以下步骤：
A、将石墨粉体参入金属类颗粒、黏着剂以及石墨烯后，搅拌均匀为混料；
B、将上述混料填入模具中，以530-560Mpa的压力压密成为所需的形状与尺寸；
C、再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固话，达到产品需求的机械以及物理特性的强度；
D、采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上；
E、在150-180℃条件下干燥10-13分钟即可。使其具备有散热又能有屏蔽干扰的效果，而且质量轻，成本低。
其中，所述包覆工艺包括手工刷涂、辊涂、喷涂。
请参阅图1，是兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用的结构示意图，用于发热体30 散热以及屏蔽EMI，其中发热体设置于PCBA电路板40上，包括散热器10以及导热胶20，所述散热器10通过导热胶20与发热体30连接，所述散热器10采用新型材料通过其制备工艺制得。
所述导热胶20依次包括第一绝缘层、缓冲层、金属层、第二绝缘层以及双面胶层，所述散热器设置于第一绝缘层上，所述发热体设置于双面胶层下；其中所述第一绝缘层为25um 的迈拉绝缘层，所述第二绝缘层为12um的迈拉绝缘层，所述的缓冲层采用H201甲基硅油，所述金属层采用铝箔或者铜箔。
所述散热器10包括散热底座11、散热翅片12，所述散热翅片12设置若干片，且等间距平行设置于散热底座11上，所述散热翅片12上设置有波浪状或者锯齿状。可通过此结构以增加散热器的散热面积，大大提高散热性能，在散热器整体体积一致下，可提高对发热体的散热。
实施例一
A、取石墨粉体100重量份、金属类颗粒6重量份、黏着剂12重量份以及石墨烯8重量份混合均匀；
B、将上述混料填入模具中，以530Mpa的压力压密成为散热器一，且带有散热底座以及七个散热翅片，同时在散热翅片带有波浪状，散热器外形尺寸为54*50*7；
C、再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固话；
D、采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上，且厚度为5um；
E、在160℃条件下干燥12分钟即可。
通过上述工艺制得的散热器一通过导热胶与发热体连接。请参阅图2至图5是利用实施例一中散热器通过导热胶分别依附于182Ghz和5.36Ghz的产品在水平方向与垂直方向上所测得的实验数据，其中P表示峰值、A表示均值，以低于64bd为标准，不管是峰值还是均值都符合标准。
实施例二
A、取石墨粉体100重量份、金属类颗粒10重量份、黏着剂16重量份以及石墨烯12重量份混合均匀；
B、将上述混料填入模具中，以560Mpa的压力压密成为散热器二，且带有散热底座以及七个散热翅片，同时在散热翅片带有波浪状，散热器外形尺寸为54*50*7；
C、再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固话；
D、采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上，且厚度为18um；
E、在160℃条件下干燥12分钟即可。
通过上述工艺制得的散热器二通过导热胶与发热体连接。
现有加工方式：利用铝材一体成型加工出散热器三，且带有散热底座以及七个散热翅片，同时在散热翅片带有波浪状，散热器外形尺寸为54*50*7，在散热器与发热体之间增加了屏蔽层。
现有实施例一的散热结构、实施例二的散热结构、现有加工方式的散热结构，将这三者进行散热以及屏蔽EMI方面进行对比。
第一，先将实施例一的散热结构、实施例二的散热结构、现有加工方式的散热结构这三款产品紧贴MOS管，且热源温度为145℃，环境温度22℃±0.5为基准进行散热方面测试对比，实测数据如下表1；
表1散热方面对比表
从上表1中可知，在相同功率条件下，三款散热结构紧贴MOS管，其热源温度145℃，环境温度22±0.5为基准进行散热测试对比，实施例一与实施例二的散热效果明显比现有加工方式的散热效果好，其中实施例一比现有加工方式在散热效果上温度低4.7℃，实施例二比现有加工方式在散热效果上温度低6℃，实施例二的散热效果最佳。
第二，将实施例一和实施例二制得的散热一和散热器二器通过导热胶分别与频段在 1.82Ghz、2.68Ghz、3.57Ghz、4.52Ghz、5.36Ghz的产品连接，同时现有加工方式的散热器三通过导热胶与上述产品连接的同时增加屏蔽罩，在相同工作状态下进行屏蔽EMI方面测试对比，同时测试个在各频段的垂直和水平方向的数据；实测数据如下表2，且要求测试出的数值应低于标准值64db：
单位：db
表2屏蔽EMI方面对比表
从上表2中可知，在相同的频段下，不管是水平方向还是竖直方向上的均值与峰值，现有加工方式、实施例一与实施例二均能起到屏蔽EMI的效果，而且通过实验数据的比对，实施例一与实施例二所能起到的屏蔽效果会比现有加工方式的屏蔽效果更佳。
综上所述，本发明提供了兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料、制备工艺及其应用，内核中的石墨粉体、金属类颗粒以及石墨烯可大大提供散热的效果，同时还能兼备屏蔽EMI效果，同时采用上述制备工艺直接压出所需的形状与尺寸，可大幅降低了制造成本，提高了材料利用率和生产效率。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，其特征在于，该新型材料包括内核以及包裹于内核外的第一包覆层；
所述内核包括以下原料：石墨粉体100重量份、金属类颗粒6-10重量份、黏着剂12-16重量份以及石墨烯8-12重量份；
所述第一包覆层为纳米涂层，且采用纳米碳散热涂料，厚度为5-18um；
该新型材料制备工艺，包括以下步骤：
A、将石墨粉体参入金属类颗粒、黏着剂以及石墨烯后，搅拌均匀为混料；
B、将上述混料填入模具中，以530-560Mpa的压力压密成为所需的形状与尺寸；
C、再推入升温炉内，使得混料中的黏着剂混炼固化；
D、采用包覆工艺将纳米碳散热涂料包覆于内核上；
E、在150-180℃条件下干燥10-13分钟即可。
2.根据权利要求1所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，其特征在于，所述黏着剂采用树脂溶剂。
3.根据权利要求1所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料，其特征在于，所述包覆工艺包括手工刷涂、辊涂、喷涂。
4.兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，用于发热体散热以及屏蔽EMI，其特征在于，包括散热器以及导热胶，所述散热器通过导热胶与发热体连接，所述散热器采用新型材料通过其制备工艺制得。
5.根据权利要求4所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，其特征在于，所述导热胶依次包括第一绝缘层、缓冲层、金属层、第二绝缘层以及双面胶层，所述散热器设置于第一绝缘层上，所述发热体设置于双面胶层下。
6.根据权利要求5所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，其特征在于，所述第一绝缘层为25um的迈拉绝缘层，所述第二绝缘层为12um的迈拉绝缘层。
7.根据权利要求5所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，其特征在于，所述的缓冲层采用H201甲基硅油。
8.根据权利要求5所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，其特征在于，所述金属层采用铝箔或者铜箔。
9.根据权利要求5所述的兼备EMI屏蔽与散热功能的新型材料应用，其特征在于，所述散热器包括散热底座、散热翅片，所述散热翅片设置若干片，且等间距平行设置于散热底座上，所述散热翅片上设置有波浪状或者锯齿状。
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