CN109328135B - 导热薄膜片及包含其的制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于保护集成在电子设备中的元件等的导热薄片及包含其的制品。由于该导热薄膜片具有形成在具有复合填料的导热粘合膜的两个表面上的导热填料层，所以该导热薄膜片具有优异的抗拉强度和柔韧性，因此其容易处理，同时具有高的导热填料填充系数。因此，通过该导热薄膜片应用于采用LED、OLED等发光源或高度集成IC芯片的电子设备、照明设备等各种制品上，可以有效地去除使用过程中产生的热量。

Description

导热薄膜片及包含其的制品
技术领域
本发明涉及用于保护集成在电子设备中的元件不受热的导热薄片及其制造方法。此外，本发明涉及包括该导热薄片的制品，以及通过使用该导热薄片从制品散热的方法。
背景技术
近年来，随着电子设备的高度集成和快速变薄，安装在这些设备中的芯片的性能得到了加强。这种趋势不仅扩展到电气/电子设备，还扩展到汽车、医疗设备等。由于电子设备中使用的芯片是高度集成的，因此产生的热量更多，从而引起许多问题，例如电子设备的性能下降，其外围器件故障、基板劣化等。特别地，对于采用LED、OLED等的照明设备或电子设备，需要更薄的散热材料。在这方面，其上安装有IC芯片的基板由具有良好导热性的金属PCB制成，或者使用由铝制成的散热器，从而控制热量。
此外，采用碳基材料(例如天然石墨和合成石墨)、铜箔等的导热片主要用于控制电子设备中的热量(参见韩国专利号1509494)。
其中，天然石墨片通常是通过以下方法制备：使用诸如硫酸和硝酸的强酸处理鳞片状石墨，使石墨在1000℃以上的温度下膨胀，对其进行酸洗，并轧制洗涤后的石墨。然而，这种方法涉及产生环境污染和需要昂贵设备的缺点。
此外，由于这种石墨片低抗拉强度，其应当被制造得厚，以便于处理。当需要薄的石墨片时，通过向膨胀的石墨中加入UV可固化树脂等，向其照射UV光，并轧制石墨以提高由此产生的石墨片的抗拉强度来制备。此外，合成石墨片在诸如导热性和抗拉强度以及处理天然石墨片的便利性等性能方面是优异的。然而，由于合成石墨片是在2000至3000℃的高温下煅烧生产，因此它需要昂贵、高成本的设备，并且难以制成宽度1000mm以上的卷形式的片材。
铜箔具有介于天然石墨片和合成石墨片之间的中等水平的导热性和抗拉强度。然而，铜箔的缺点在于，制造薄铜箔成本高，并且由于铜箔不是柔性的，不便于对其处理，并且一旦被弄皱就很难恢复。
因此，在诸如电子设备的制品中，有必要采用导热薄片，其不仅具有高导热性和高抗拉强度，而且便于操作且经济，从而有效消散在使用制品期间产生的热量。
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个目的是提供一种导热薄片，其具有改进的抗拉强度和柔韧性，同时具有等于或高于诸如铜箔片的常规导热片的导热性。
本发明的另一个目的是提供一种以方便有效的方式制造导热薄片的方法。
本发明的又一个目的是提供一种采用该导热薄片的制品，从而有效地消散在在使用该制品过程中产生的热量。
本发明的又一个目的是提供一种通过使用该导热薄片而有效消散制品中产生的热量的方法。
解决问题的技术手段
根据上述目的，本发明提供了一种导热薄片，包括：(A)导热粘合膜，包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，(b)粘合剂树脂和(c)粘合剂；以及(B)形成在所述导热粘合膜两侧的导热填料层，其中，所述导热填料层是通过在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下挤压至少一种固体粉末形式的导热填料而形成；所述导热薄片的抗拉强度为20-50kg/mm2，填料填充率为40-90wt％；所述填料填充率是指所述导热薄片中所含的所述复合填料和所述导热填料的重量之和占所述导热薄片的总重量的百分比所表示的比率。
根据另一个目的，本发明提供了一种制造该导热薄片的方法，包括：(1)制备导热组合物，包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，及(b)粘合剂树脂；(2)将粘合剂与所述导热组合物混合，然后将所述导热组合物模塑成片状，并干燥所述模塑后的片材以获得导热粘合膜；(3)在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下，通过在所述导热粘合膜的两侧涂覆至少一种固体粉末形式的导热填料来形成导热填料层；及(4)轧制所得片材以挤压所述导热填料的固体颗粒以彼此粘合。
根据另一个目的，本发明提供了一种包含所述导热薄片的制品。
根据另一个目的，本发明提供了一种通过使用所述导热薄片从制品散热的方法。
本发明的有益效果
本发明的导热薄片具有形成在包含复合填料的导热粘合膜两侧的导热填料层。因此，它具有高填料填充率，并且具有优异的抗拉强度和柔韧性，从而使其易于处理。
此外，在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下通过在导热粘合膜的两侧涂覆固体粉末形式的导热填料，然后轧制由此制得的片材以挤压填料颗粒并彼此粘合，可以容易地制造所述导热薄片。
因此，所述导热薄片可用于各种制品，例如电子设备和照明设备，其中采用诸如LED或OLED的发光源或高度集成IC芯片，从而有效地消散在使用过程中产生的热量。
附图说明
图1示出了用于制造本发明的导热薄片的工艺的例子。
图2a和2b分别是通过电子显微镜观察实施例1的步骤(2)中制备的导热粘合膜的表面和步骤(3)中形成的导热性填料层的表面而获得的图像。
图3a至3c示出了用于分类导热填料的网的各种例子。
图4a至5b为显示了测试实施例3中测量的热源在点1和2处的温度随时间流逝的曲线图。
图6至15d示出了在各种制品中使用本发明的导热薄片的例子。
[附图的参考数字]
1：导热薄片，
11：热源， 12：散热器，
13：壳， 20：LED元件，
30：导光板， 40：光学薄膜，
50：基底， 60：蓄电池组电池，
110：手机， 111：电池，
112：电池盖， 113：显示单元，
114：支架， 115：芯片组基板，
120：开放式手机壳体， 130：折叠式手机壳体，
131：覆盖单元， 132：壳体单元，
200：平板电脑， 300：笔记本电脑，
301：显示单元， 302：键盘单元，
400：掌上游戏机， 500：MP3播放器，
600：外置硬盘驱动器， 700：机顶盒，
800：光束投影仪， 900：汽车黑匣子，
F：前侧， B：后侧，
U：顶部， L：底部，
S：侧面。
实施本发明的最佳方式
以下将详细描述本发明。
导热薄片
本发明的一个实施方式提供了一种导热薄片，包括：(A)导热粘合膜，包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，(b)粘合剂树脂和(c)粘合剂；以及(B)形成在所述导热粘合膜两侧的导热填料层，其中，所述导热填料层是通过在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下挤压至少一种固体粉末形式的导热填料而形成；所述导热薄片的抗拉强度为20-50kg/mm2，填料填充率为40-90wt％；所述填料填充率是指所述导热薄片中所含的所述复合填料和所述导热填料的重量之和占所述导热薄片的总重量的百分比所表示的比率。
在下文中，将详细描述导热薄片的组成。
(A)导热粘合膜
所述导热粘合膜包含(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，(b)粘合剂树脂，和(c)粘合剂。所述导热粘合膜还可包含(d)分散剂。
所述导热粘合膜用作导热填料层的基层并赋予该片材柔韧性，同时由于其中含有复合填料而表现出导热性。
各组分(a)至(d)的混合比如下。
粘合剂树脂(b)的含量可以为每100重量份复合填料(a)对应25至500重量份的粘合剂树脂(b)。如果粘合剂树脂的用量低于上述范围，则会由于复合填料的高比表面积，可能妨碍传热。如果粘合剂树脂的使用超过上述范围，则复合填料的含量可能太小，从而难以表现出热特性。粘合剂树脂(b)的含量还可以为每100重量份复合填料(a)对应25至400重量份、60至200重量份、300至500重量份、或400至500重量份的粘合剂树脂(b)。
基于所述导热粘合膜的重量，粘合剂(c)可以以5至40重量％，优选10至30重量％，更优选15至25重量％的量共混。
分散剂(d)的含量可以为每100重量份的复合填料(a)对应0.1至10重量份的分散剂(d)。特别地，分散剂(d)的含量可以为每100重量份的复合填料(a)对应1至5重量份的分散剂(d)。
所述导热粘合膜可以通过将复合填料分散在醋酸酯类溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的溶剂混合物中的步骤来制备。即，该复合填料可以分散在醋酸酯类溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的溶剂混合物中。因此，所述复合填料可以良好地分散在粘合剂层中。例如，该粘合剂层可以通过将粘合剂与通过将复合填料和粘合剂树脂分散在溶剂混合物中而获得的分散溶液进行混合，然后将分散溶液模塑成片状来制备。
(a)复合填料
所述复合填料包括碳基填料和金属填料。所述复合填料可以进一步包括非金属填料。
所述金属填料的含量为每100重量份的碳基填料对应20-400重量份的金属填料。特别地，所述金属填料的含量为每100重量份的碳基填料对应20至80重量份、或40至60重量份的金属填料。或者，所述金属填料的含量为每100重量份的碳基填料对应150至400重量份的金属填料。此外，非金属填料可以以与金属填料类似或相同的量包含在该复合填料中。当各填料的用量在上述优选范围内时，其与粘合剂树脂的分散性较优异，从而具有更多的固化优势和更优异的导热性。
(a1)碳基填料
所述导热组合物包含碳基填料。例如，所述碳基填料可以是天然石墨粉末，膨胀石墨粉末、漂浮石墨粉末和合成石墨粉末中的至少一种。
可以使用纯度为99.7％或更高的天然石墨粉末作为天然石墨粉末。此外，可以使用鳞片状石墨粉末作为天然石墨粉末，鳞片状石墨粉末为天然结晶石墨。
此外，所述膨胀石墨粉末可以通过用酸处理鳞片状石墨粉末并加热来制备。
此外，可以通过单独从漂浮石墨粉末中精炼石墨成分来获得漂浮石墨粉末，漂浮石墨粉末是从熔融的生铁或铸铁中分离出来的渣和石墨的混合物，当铁冷却时，它们漂浮在其表面上。漂浮石墨粉末通常可呈片状或小板状。漂浮石墨粉末可以赋予所述导热组合物高导热性。
合成石墨粉末可以通过聚酰亚胺(PI)的碳化和石墨化获得。具体地，合成石墨粉末可以粉碎通过碳化和石墨化聚酰亚胺片获得的石墨片来制备。这里，合成石墨片的水平导热率可以为800至1000W/mK，延伸强度为25MPa以上，密度为1.5至2.1g/cm3。
此外，可以使用合成石墨粉末，其是煤类或石油类材料并且可以被石墨化。
上述碳基填料的粒径可以为1至100μm，优选为1至50μm，更优选为1至10μm。具体地，天然石墨粉末和膨胀石墨粉末各自可具有3至10μm的平均粒径，并且合成石墨粉末可具有5至10μm的平均粒径。
另外，碳基填料中天然石墨粉末和膨胀石墨粉末的总量可以为99wt％以上，优选为99.5wt％以上，更优选99.7wt％以上。
除了天然石墨粉末、膨胀石墨粉末和合成石墨粉末之外，所述碳基填料还可以包含诸如石墨烯、碳纳米管和炭黑的碳基填料。其中的炭黑可以是细粉末(约1μm)的形式，并且在碳基填料中的含量为0.001-10wt％，以提高导热性并提供着色效果。
(a2)金属填料
此外，所述导热组合物包含金属填料。
所述金属填料可以包含选自由镍，铜，金，银，锡，钴和铝构成的组中的至少一种金属组分。
或者，所述金属填料可以包括含有Bi、Ga、In、Sn或其合金的可熔填料。所述可熔填料可以任选地进一步包括Ag、Au、Cd、Cu、Pb、Sb、Zn或其组合。合适的可熔填料的具体实例包括Ga、In-Bi-Sn合金、Sn-In-Zn合金、Sn-In-Ag合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Bi-Cu-Ag合金、Sn-Ag-Cu-Sb合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu-Zn合金及其组合。
所述金属填料可以包括上述示例性的组分中的一种、两种或多种。
根据一个实施例，所述金属填料可以包括具有涂层的金属颗粒，例如涂银的铜颗粒、涂银的镍颗粒、涂银的铝颗粒、涂锡的铜粉末等。
根据另一个实施例，所述金属填料可以包括具有枝晶结构的金属颗粒，并且包含至少一种金属成分。
更具体地，所述金属填料可以包括具有枝晶结构的铜颗粒、具有枝晶结构的涂银的铝颗粒或具有枝晶结构的涂银的铜颗粒。
具有枝晶结构的金属颗粒具有较大的比表面积和大量的官能团，从而填充了热传导中的任意间隙。因此，具有枝晶结构的金属颗粒可以具有比片状或球形的传统金属颗粒更好的导热性和导电性。
在具有枝晶结构的涂银的铜颗粒的情况下，银纳米颗粒可以以3-10wt％的量包覆在铜颗粒上。
根据一个优选实施例，所述金属填料可以是具有枝晶结构的金属颗粒，且包含至少一种金属成分，所述碳基填料可以是漂浮石墨粉末。
金属填料的平均粒径为1-5μm。
(a3)非金属填料
除了碳基填料和金属填料之外，所述导热组合物可以进一步包含具有导热性的非金属填料。
所述非金属填料可以是非碳类的非金属填料，其中碳不是主要组分。例如，非金属填料可包括金属氮化物组分，例如氮化硼，氮化硅，氮化钛等。或者，非金属填料可包括金属氧化物组分，例如氧化铝(或三氧化二铝)，氧化锌，氧化铁，氧化镁和氧化铍。
非金属填料的平均粒径可以为1-5μm。
(b)粘合剂树脂
所述导热组合物包含粘合剂树脂。粘合剂树脂没有特别限制，只要其是能够用作石墨粉末的粘合剂的聚合物树脂即可。例如，它可以是可固化的粘合剂树脂。
其具体实例可包括聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，环氧树脂，酚醛树脂，氨基树脂，乙烯基树脂和有机硅树脂。其中，优选热固性聚氨酯树脂，丙烯酸树脂或其组合。
作为丙烯酸树脂，可以使用含有聚甲基丙烯酸甲酯作为主要成分的丙烯酸共聚物树脂。
(c)粘合剂
所述导热组合物包含粘合剂。所述粘合剂可以包括压敏粘合剂树脂和柔性树脂。
作为压敏粘合树脂，可以使用选自由丙烯酸粘合树脂、苯氧基粘合树脂、有机硅粘合树脂和环氧粘合树脂组成的组中的至少一种。
优选地，压敏粘合树脂可以包括作为单体的丙烯酸化合物。丙烯酸化合物的具体例子可包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯。十八烷基甲基丙烯酸酯及其组合。
此外，柔性树脂可包含作为单体飞烯烃化合物。烯烃化合物的具体例子可包括乙烯、丙烯、丁烯及其组合。可以使用的其他单体化合物的例子可以包括苯乙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯腈等。
例如，粘合剂可包含重量比为100：10至100：50的丙烯酸类化合物和烯烃化合物。此时，丙烯酸类化合物可包含相同量的丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯。
粘合剂可进一步包含有机溶剂，例如二甲苯，环己酮等作为稀释剂。
相对于每100重量％的导热粘合膜，粘合剂可以以5-40重量％，优选10-30重量％，更优选15-25重量％的量共混。
(d)分散剂
所述导热组合物可进一步包含分散剂。分散剂的作用是进一步改善填料在导热组合物中的分散性。
具体地，分散剂可以具有润湿性并且可以涂覆在填料表面上，以使分子彼此排斥，从而增加分子间距离。
可以用作分散剂的市售产品的具体实例可以包括：BYK供应的迪斯毕克(Disperbyk)-103，迪斯毕克-110，迪斯毕克-111，迪斯毕克-180，迪斯毕克-130，迪斯毕克-115，迪斯毕克-160，迪斯毕克-161，迪斯毕克-162，迪斯毕克-163，迪斯毕克-164，迪斯毕克-166，迪斯毕克-167，迪斯毕克-169，迪斯毕克-182，迪斯毕克-170，迪斯毕克-171，迪斯毕克-174，迪斯毕克-116，迪斯毕克-140，迪斯毕克-101，迪斯毕克-107，迪斯毕克-108，迪斯毕克-183，迪斯毕克-184，迪斯毕克-185，迪斯毕克-190，Anti-terra-203，Anti-terra-204，Anti-terra-205，Anti-terra-206，Anti-terra-U，Anti-terra-U80，Bykumen。优选地，可以使用迪斯毕克-160。
所述分散剂可以具有范围约在6-8的pH。
分散剂的作用是将导热填料分散在聚合的粘合树脂上，并有助于改善表面状态。然而，由于所述导热粘合膜可能具有不平坦的表面，因此它在本发明中不起重要作用。
导热粘合膜的特性
导热粘合膜的厚度可以在1至2000μm的范围内，更具体地在1至1000μm，1至500μm，1至200μm，1至100μm，1至50μm，或者1至20μm的范围内，并且可以根据应用调节至各种范围。
导热粘合膜在其表面上具有粘合性。例如，导热粘合膜的粘合强度为100至2000gf/25mm2，更具体地为200至1000gf/25mm2。如果该粘合强度太高而超出上述优选范围，则导热性能可能受到妨碍。相反，如果粘合强度太低而低于上述优选范围，则对导热填料层的粘合性可能劣化。
导热粘合膜可以由单层组成。
或者，导热粘合膜可以由两层或更多层组成。例如，导热粘合膜可以具有这样的结构，其中提供聚合物树脂层作为芯层，并且在聚合物树脂层的两侧形成导热粘合剂层。也就是说，由导热粘合剂层/聚合物树脂层/导热粘合剂层组成的导热粘合膜可以进一步提高抗拉强度和处理便利性。此时，各个导热粘合剂层包括复合填料，粘合剂树脂和粘合剂，复合填料包括碳基填料和金属填料。
此外，聚合物树脂层可包含选自由聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚苯乙烯(PS)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚碳酸酯(PC)，聚甲醛(POM)，聚酰胺(PA)，聚环氧丙烷(PPO)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚氯乙烯(PVC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚醚醚酮(PEEK)，聚苯硫醚(PPS)，聚酰亚胺(PI)，聚酰胺-酰亚胺(PAI)，聚乙烯亚胺(PEI)中的至少一种及其组合。
(B)导热填料层
所述导热填料层形成在所述导热粘合膜的两侧。
所述导热填料层增强了导热薄片的填料填充率，从而快速消散各电子设备中产生的热量。
图2a和2b分别为显示出导热粘合膜表面和导热填料层表面的电子显微镜照片。它们表明，所述导热填料层具有比导热粘合膜高得多的导热填料填充率。
如果仅使用导热粘合膜而不使用导热填料层，则导热粘合膜的填料填充率有限，因此难以期望优异的导热性能。
导热填料层包括导热填料。本文所使用的导热填料可以包括碳基填料、金属填料或导热非金属粉末。例如，作为导热填料，可以使用用于导热粘合膜的碳基填料、金属填料和非金属填料中的至少一个。此时，填料之间的混合比例与上述对于导热粘合膜的举例相同。
所述导热填料层不包含粘合剂或粘合剂树脂。具体地，所述导热填料层由至少一个不含粘合剂或粘合剂树脂的导热填料组成。更具体地说，所述导热填料层是通过在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下挤压至少一种固体粉末形式的导热填料而形成。
所述导热填料层的厚度可以为10-2000μm，具体为20-1000μm，或25-500μm。
如果只使用所述导热填料层，则抗拉强度低，这可能损害处理便利性。然而，由于在本发明中所述导热填料层形成在所述导热粘合膜的两侧，因此，可能进一步提高抗拉强度。
结果，所述导热薄片可能具有高的填料填充率，以及优异的抗拉强度。
导热薄片的特性
导热薄片由具有高填料填充率的柔性薄膜组成。
导热薄片可具有40至90重量％，特别是50至90重量％，40至80重量％，50至80重量％或60至80重量％的填料填充率。
这里，填料填充率表示以导热薄片中包含的全部填料(复合填料和导热填料)的重量总和与导热薄片的总重量的百分比表示的比率。
此外，导热薄片的总厚度可以是10至2000μm，具体地15至1500μm，20至1000μm，或25至500μm。
结果，导热薄片可具有20至50kg/mm2，25至50kg/mm2或30至50kg/mm2的优异抗拉强度，例如，在25至45kg/mm2，25至40kg/mm2，或25至35kg/mm2的范围内，更具体地在28至32kg/mm2的范围内。
根据一个优选实施例，所述导热薄片的总厚度为20-1000μm，填料填充率为50-90wt％，抗拉强度为25-50kg/mm2。
根据另一个优选实施例，所述导热薄片的总厚度为25-500μm，填料填充率为60-90wt％，抗拉强度为30-50kg/mm2。
制造所述导热薄片的方法
本发明的另一个实施方式提供了一种制造所述导热薄片的方法，包括：(1)制备导热组合物，包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，及(b)粘合剂树脂；(2)将粘合剂与所述导热组合物混合，然后将所述导热组合物模塑成片状，并干燥所述模塑后的片材以获得导热粘合膜；(3)在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下，通过在所述导热粘合膜的两侧涂覆至少一种固体粉末形式的导热填料来形成导热填料层；及(4)轧制所得片材以挤压所述导热填料的固体颗粒以彼此粘合。
图1示出了制造本发明的导热薄片的方法的一个实施例。
在下文中，将逐步地详细介绍上述制造方法。
(1)制备导热组合物
在上步骤(1)中，制备导热组合物，其包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，及(b)粘合剂树脂。
根据一优选实施例，步骤(1)可以包括：(1a)制备碳基填料；(1b)将所述碳基填料加入到醋酸酯溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的溶剂混合物中并搅拌，得到第一分散溶液；(1c)向所述第一分散液中加入金属填料并搅拌，得到第二分散液；以及(1d)向所述第二分散液中加入粘合剂树脂并搅拌，得到液体组合物。
在上述优选实施例中，所述金属填料的用量为每100重量份的所述碳基填料对应20-400重量份的金属填料，所述溶剂混合物的用量为每100重量份的所述碳基填料与所述金属填料之和对应300-500重量份的溶剂混合物，所述粘合剂树脂的用量为每100重量份的所述复合填料对应25-500重量份的粘合剂树脂，其中，所述溶剂混合物为重量比为1∶1-2∶3-7的醋酸酯溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的混合物。
此外，该制造方法可以进一步包括制备非金属填料；将该非金属填料加入到第一分散溶液或第二分散溶液中并搅拌。非金属填料的具体类型和混合量如上所示例的。
(1a)制备碳基填料
在上步骤(1a)中，制备碳基填料。例如，作为碳基填料，可以制备可天然石墨粉末，膨胀石墨粉末，漂浮石墨粉末和合成石墨粉末中的至少一种。
可以使用纯度为99.7％以上的天然石墨粉末作为天然石墨粉末。例如，可以使用鳞片状石墨粉末作为天然石墨粉末，鳞片状石墨粉末为天然结晶石墨。
此外，对于天然石墨粉末，可以使用膨胀石墨粉末。所述膨胀石墨粉末可以通过以下制备：(i)用网筛分天然石墨并提取；(ii)将所提取的石墨与氧化剂混合，然后通过向其中施加电流对石墨进行插层；以及(iii)对插层后的石墨进行加热和膨胀。
采用尺寸例如为200以上，进一步300以上的网将这些石墨材料筛分成所需尺寸。优选采用尺寸为400以上的网，例如约400-500的网来制备石墨粉末。
可以使用格栅网作为网的形状。对于网的具体形状，参见图3a至3c，可以使用(i)具有矩形孔的格栅网，(ii)具有方孔和矩形孔的格栅网，或者(iii)具有方孔的格栅网。可以用这些网中的一种或其组合来进行石墨颗粒的分类。
经过分类步骤的石墨颗粒的尺寸可以是1至30μm，优选为10至20μm。
采用氧化剂处理分类后的石墨以进行插层。氧化剂可以是选自硫酸、硝酸构成的组中的一种第一氧化剂及其组合。这里，可以使用浓度小于5％的硫酸或硝酸，例如，浓度为0.1％至小于5％。
如果仅使用第一氧化剂，则可能存在与水分子强烈结合的诸如硫酸的SO3的离子，这可能使得难以发生插层。因此，第二辅助氧化剂可进一步用于第一氧化剂的处理中。例如，可以使用第二辅助氧化剂，其选自由高氯酸，过氧化氢，铬酸，硼酸，钠基材料，四氢呋喃，ZnCl2及其组合构成的组。
第一氧化剂与第二辅助氧化剂的重量比可以是1：100至50：100，特别是1：100至20：100，更特别是1：100至10：100。
与使用高浓度的大量氧化剂的常规方法相比，上述方法更环保，因为它使用少量低浓度的氧化剂作为插层材料。
在氧化剂处理期间可以向反应物施加电流。即使用少量的低浓度氧化剂处理石墨，施加电流也有利于插层。也就是说，如果以类似于电解的方式在氧化剂处理中施加电流，则即使使用少量的低浓度氧化剂也可以进行插层。
可以在1至20A/dm2的电流密度下，特别是在4至10A/dm2的电流密度下进行电流的施加。更具体地，可以在4至6A/dm2的电流密度或6至10A/dm2的电流密度下进行电流的施加。此外，施加电流可以进行1至30秒，特别是5至10秒。
如上所述的，将插层后的石墨经过反复洗涤和干燥以用于下一步骤。通常，氧化剂处理后的洗涤产生废酸和各种氧化剂，涉及难以处理这些废物。然而，上述方法很少产生废酸，并且可以通过添加溶剂来进行。
将经过洗涤和干燥的石墨在高温下加热以生产膨胀石墨。结果，石墨膨胀了初始体积的约80至400倍，例如初始体积的200至400倍。优选地，石墨膨胀了初始体积的约300至400倍。随着膨胀体积变大，容易制备石墨薄膜，并且均匀性得到进一步提高。
结果，可以制备平均粒径约为10至20μm的均匀石墨粉末。
或者，天然石墨粉末可以通过热处理粉末形式的原料而不使其经受形成石墨片的过程来制备。
另外，漂浮石墨粉末可以通过粉碎初级石墨来制备，所述初级石墨直接从主要为过共晶铸铁的熔体中结晶。具体地，当存在超过该方法组分的碳时，可以通过分离漂浮在熔融铸铁表面上的石墨来获得漂浮石墨粉末，对此可使用改进的溶解方法。此外，可以使用空气气流粉碎机(air jet mill)将漂浮石墨粉末粉碎成球形细粉末，以供使用。
合成石墨粉可以对通过煅烧聚酰亚胺(PI)片获得的合成石墨片进行精细粉碎来制备。此外，从石油类或煤类材料获得的合成石墨粉末(石墨烯、炭黑、碳纤维、碳纳米管等)可以用空气气流粉碎机进行磨细粉碎，以供使用。
所述煅烧可以分两步进行，具体地说，第一步在至少约400℃的温度下进行煅烧以碳化聚酰亚胺片，第二步在至少2000℃的温度下进行煅烧以石墨化该碳化片。
由此获得的合成石墨片的水平导热系数可达800至1000W/mk以上，延伸强度可达25MPa以上，密度可达1.5至2.1g/cm3以上。
此后，将石墨片粉碎，以获得平均粒径约为3至10μm的均匀石墨粉末。
由此制备的碳基填料中的至少一种可以在室温下进行混合搅拌以使用。上述一种或多种碳基填料的混合比如上所示例。
(1b)制备第一分散溶液
在上述步骤(1b)中，将所述碳基填料加入到溶剂混合物中，搅拌该溶剂混合物得到第一分散溶液。
该溶剂混合物为醋酸酯溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的混合物。上述溶剂的溶剂混合物不仅用作填料的溶剂，还提供了填料在其中具有良好分散性的导热组合物。
具体地，醋酸酯溶剂的例子可包括乙酸乙酯，乙酸丁酯，丙二醇甲醚乙酸酯等。
此外，芳烃溶剂的例子可包括甲苯，吡啶，喹啉，茴香醚，均三甲苯，二甲苯等。
此外，脂环族酮溶剂的例子可包括1-甲基-2-吡咯烷酮，环己酮，异佛尔酮等。
作为溶剂混合物，醋酸酯溶剂，芳烃溶剂和脂环族酮溶剂可以以1：1-2：3-7的重量比混合。当优选的溶剂是以在上述优选范围内的量混合时，可以进一步改善填料的分散性。
在该步骤中，可以进一步使用分散剂，并且本文使用的分散剂的具体例子如上所示例。优选地，该步骤中的搅拌包括在真空下搅拌。更优选地，该搅拌包括在20至60rpm下真空搅拌1至5小时。甚至更优选地，该搅拌包括在30至40rpm下真空搅拌1至3小时。
(1c)制备第二分散溶液
在上述步骤(1c)中，将金属填料加入到第一分散溶液中，对其搅拌，得到第一分散溶液。优选地，该步骤中的搅拌包括在大气压下正向搅拌，然后反向搅拌。
具体地，所述正向搅拌可以在大气压下在10至50rpm的条件进行5至30分钟。更优选地，所述正向搅拌可以在大气压下在20至40rpm的条件进行10至20分钟。
具体地，所述反向搅拌可以在大气压下在1至20rpm的条件进行10至30分钟。更优选地，所述反向搅拌可以在大气压下在5至15rpm的条件进行15至25分钟。
(1d)制备导热组合物
在上述步骤(1d)中，将粘合剂树脂加入到第二分散溶液中，对其搅拌，得到一组合物。优选地，该步骤中的搅拌包括真空下正向搅拌，以及随后在大气压下反向搅拌。
具体地，所述正向搅拌可以在真空下在10至40rpm的条件下进行30分钟至3小时。更优选地，所述正向搅拌可以在真空下在20至30rpm的条件下进行1至2小时。
具体地，所述反向搅拌可以在在大气压下在1至10rpm的条件下进行10至30分钟。更优选地，所述反向搅拌可以在大气压下在5至15rpm的条件进行3至7分钟。
在搅拌后，可以进一步对该组合物进行超声波处理。优选地，超声波处理可以在80至200kHz的频率下进行10至30分钟。这样的超声波处理增强了填料之间的分散性，从而进一步改善了分子间排列。
上述步骤(1)中制得的导热组合物可以是液体组合物。
作为一个示例，所述导热组合物包括：(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，(b)粘合剂树脂，以及(e)醋酸酯溶剂，芳烃溶剂和脂环族酮溶剂的溶剂混合物。
在这种情况下，该溶剂混合物(e)的含量可以是每100重量份的复合填料(a)对应300至500重量份的溶剂混合物(e)。更具体地，溶剂混合物(e)的含量可以为每100重量份的复合填料(a)对应350至450重量份的溶剂混合物(e)。
该导热组合物的特征在于：所述复合填料均匀地分散在该液体组合物中。优选地，该导热组合物在pH为5-8下具有zeta电位范围为20-100mV的分散分布，更优选具有zeta电位范围为70-100mV的分散分布。
石墨粉具有低润湿性、优异的机械性能和高导电性，而由于通过范德华力作为分子间力对凝结的亲和力，它具有低分散性、高再凝固性和高粘度，使得难以生产出均匀的复合材料。因此，当石墨粉末与粘合剂树脂一起分散在有机溶剂中以提供包覆组合物时，由于石墨颗粒的特性，存在石墨颗粒彼此凝聚而没有均匀分散的困难。相反，根据本发明，由于上述提及的溶剂的组合，该导热组合物可以改善石墨粉末的分散性。
另外，在本发明中，通过添加用于分散填料的分散剂并采用各种分散步骤(例如超声处理和搅拌)，可以进一步提高分散性。
(2)制备导热粘合膜
在上述步骤(2)中，将粘合剂与所述导热组合物共混，将其模塑成片状，并经干燥得到导热粘合膜。
(2a)制备粘合剂组合物
根据一优选实施例，步骤(2)包括：(2a)将粘合剂与前一步骤中获得的所述导热组合物混合以制备粘合剂组合物；(2b)将所述粘合剂组合物模塑成片状并将其干燥以制备导热粘合膜。
在上述步骤(2a)中，将粘合剂与前一步骤中获得的组合物进行混合，制得粘合剂组合物。
作为一个示例，可以通过聚合作为单体的丙烯酸类化合物来制备所述粘合剂。此时，重要的是适当调节最终聚合的丙烯酸类聚合物的玻璃化转变温度(Tg)、交联度和聚合均匀性。
或者，可以通过聚合作为单体的烯烃化合物来制备所述粘合剂。
丙烯酸类化合物、烯烃化合物及另外可用的其他单体化合物的具体例子如上所示例。此外，优选的粘合剂的组成(粘合剂中要包含的特定种类的化合物及其共混比)如上所示例。
将粘合剂与导热组合物混合时的温度优选为20至50℃，更具体为20至30℃。粘合剂与导热组合物的混合优选在该温度条件下进行2至4小时，更具体地进行2至3小时。当在上述优选温度范围内进行该混合时，分子可以因加热而呈中间相(meso-phase)，因此它们的排列可以更优异。
此外，粘合剂的添加量如上所示例。
优选通过使用适量的有机溶剂将由此制得的组合物调节至具有100至400cPs的粘度。
(2b)制备导热粘合膜
在上述步骤(2b)中，将在前一步骤中获得的所述粘合剂组合物模塑成片状，并将其干燥以制备导热粘合膜。
所述导热粘合膜可以由单层组成。
或者，所述导热粘合膜可以由两层或更多层组成。例如，导热粘合膜可以设置有聚合物树脂层。
作为一个示例，将在前一步骤中获得的所述粘合剂组合物涂覆到聚合物树脂层上，从而提供在其一侧上具有聚合物树脂层的导热粘合膜。
作为另一个示例，将在前一步骤中获得的所述粘合剂组合物涂覆到聚合物树脂层的两侧上，从而提供具有聚合物树脂层作为芯层的导热粘合膜。
所述聚合物树脂层可以包括聚合物树脂，其具体例子如以上关于导热粘合膜的说明中所示例的。
或者，可以在没有聚合物树脂的情况下制备所述导热粘合膜。
可以将由此制得的导热粘合膜进行热干燥。热干燥可以在例如40至60℃的温度下进行。热干燥可以进行12至96小时，或24至72小时。
(3)形成导热填料层
在步骤(3)中，在不使用粘合剂或粘合剂树脂的情况下，通过在前一步骤中制得的导热粘合膜的两侧上涂覆至少一种固体粉末形式的导热填料而来形成所述导热填料层。
用于形成导热填料层的导热填料可包括碳基填料、金属填料、非金属填料等。
例如，用于制备导热粘合膜的碳基填料、金属填料和非金属填料中的至少一种可用作该导热填料。在这种情况下，可以与制备如上所述的碳基填料、金属填料和非金属填料的相同方式制备该导热填料。
更具体地，用于上述导热粘合膜的复合填料可用作该导热填料。
可以对固体粉末形式的导热填料进行分类，以在涂布步骤之前选择具有所需粒径的颗粒。例如，采用尺寸例如为300以上，或500以上的网将填料分类为所需尺寸的颗粒。更具体地，优选使用尺寸为300至10000的网。例如，使用尺寸为500至2000的网进行3-10次颗粒的分类。
可以使用格栅网作为网的形状。对于网的具体形状，可以使用(i)具有矩形孔的格栅网(参见图3a)，(ii)具有方孔和矩形孔的格栅网(参见图3b)，或者(iii)具有方孔的格栅网(参见图3c)。
可以用这些网中的一种或其组合来进行本发明的导热填料颗粒的分类。
根据一实施例，所述导热填料的分类可以依次包括：(3a)用具有矩形孔的格栅网进行第一次筛分；(3b)用具有矩形孔和方孔的格栅网进行第二次筛分；以及(3c)用具有方孔的格栅网进行第三次筛分。此时，所述矩形孔的长可以为15-30μm，宽为5-10μm。此外，所述方孔的长和宽可以为5-10μm。结果，第一次筛分时导热填料的粒径可以为0.5至30μm，第三次筛分时该填料的粒径可以为0.5至5μm。
或者，可能使用形状为圆形、三角形、菱形、平行四边形或其组合的网。还可能使用形状为导热填料(球形、片状、混合型等)的网。
作为网的材料，可以使用钢、不锈钢(SUS)、玻璃纤维增强塑料(FRP)或其组合。特别地，其中，从轻重量、硬度、耐久性和经济效率的观点出发，通过混合不饱和的聚酯树脂与玻璃纤维制得的FRP材料是优选的。
然后将由此分类的固体粉末形式的导热填料涂覆到所述导热粘合膜的两侧，以形成导热填料层。
此时，由于导热粘合膜在其表面上具有粘合性，因此即使没有将该导热填料与用于涂覆的粘合剂、粘合剂树脂或溶剂混合，也可以容易地将固体粉末形式的导热填料涂覆到所述导热粘合膜的表面上而形成导热填料层。另外，由于导热填料本身会因填料颗粒之间的静电引力而具有凝结力，因此导热填料可以在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下形成均匀的层。
优选地，如果在涂覆期间向导热粘合膜施加电流，则可以更平滑地进行导热填料的涂覆。例如，当向导热粘合膜施加电流时，导热粘合膜通过分散在其中的导热填料而带电，使得导热填料可以更有效地涂覆在导热粘合膜的表面上。电流的施加可以在1至20A/dm2的电流密度下进行，更具体地在1至10A/dm2的电流密度下进行。
(4)轧制步骤(填料的致密化)
在上述步骤(4)中，将在前一步骤产生的片材进行轧制，以将导热填料的固体颗粒彼此挤压并粘合。
这里，涂覆在导热粘合膜表面上并且仅在轧制之前粘附在其上的导热填料通过轧制被挤压，使得导热填料颗粒之间的粘合力增加，从而形成均匀的薄膜层。
例如，轧制可以通过压辊进行1-5次以进行挤压。可以根据所需的薄片厚度确定挤压条件和轧制的重复次数。
轧制可以使整个薄片更薄，进一步改善所述导热粘合薄膜和导热填料层之间的粘合力，并使填料致密化。此外，轧制可能折中所述导热粘合膜的性能(抗拉强度和导热性)和导热填料层的性能(高导热性)，从而提供具有更多改进性能的导热薄片。
制品和散热方法
本发明的另一个实施方式提供了一种包含该导热薄片的制品。
本发明的又一个实施方式提供了通过采用该导热薄片而从制品散热的方法。
本发明应用到的制品可以是电子设备，电子设备的壳体，照明设备，电池或电池壳体，但不特别限定于此。
所述电子设备可以为手机，台式电脑，笔记本电脑，平板电脑，虚拟现实(VR)设备，机顶盒，掌上游戏机，外置硬盘驱动器，MP3播放器，光束投影仪，电视机，监视器，汽车黑匣子，汽车导航仪，通信设备，电源转换器，电源供应器或医疗电子设备。
此外，所述照明设备为LED照明设备或灯泡。
优选地，所述制品可具有热源，该热源可以通过电气作用，电子作用或化学作用产生热量。例如，所述电子设备可以包括电子元件，电路板或光源。
所述导热薄片可以直接贴合在所述热源的表面，直接贴合在与所述热源紧密接触的散热器表面，或者直接贴合在与所述热源相邻的制品壳体上。
作为一个优选实施例，所述制品为电子设备、照明设备或包括热源的电池，并且所述导热薄片可以直接贴合在热源的表面，直接贴合在与所述热源紧密接触的散热器表面，或者直接贴合在与所述热源相邻的制品壳体上。
图6至12示出了导热薄片用于各种制品的实施例。具体地，图6示出了应用导热薄片的手机的分解图。图7a至7c示出了应用导热薄片的电子设备的剖视图；图8a和8b分别示出了应用导热薄片的直接式和边缘式平板照明设备的平面图；图9a和9b分别示出了应用导热薄片的直接式和边缘式平板照明装置的剖视图；图10示出了应用导热薄片的灯泡型灯；图11示出了应用导热薄片的LED照明设备的剖视图；图12示出了应用导热薄片的电动汽车的立体图，以及安装于其中的电池单元的放大图。
如图6所示，导热薄片(1)可以设置在手机的显示单元(113)或芯片组基板(115)附近。
此外，如图7a至7c所示，导热薄片(1)可以贴合到与电子设备的热源(11)对应的区域中的壳体(13)(参见图7a)，贴合到与热源(11)紧密接触的散热器(12)的表面(参见图7b)，或者直接贴合到与热源(11)的表面(参见图7c)。
此外，如图8a和9a所示，导热薄片(1)可以贴合到直接式平板照明设备的LED元件(20)的后表面，或者贴合到与LED元件紧密接触的散热器(12)的后表面。如图8b和9b所示，导热薄片(1)可以贴合到与边缘式平板照明设备的边缘相邻的位置，在该位置处设置LED元件(20)，即，壳体的侧面。
此外，如图10所示，导热薄片可以贴合到灯泡型灯的壳体(13)的内壁。
此外，图11示出了典型的LED照明设备的剖视图。导热薄片(1)可以贴合到设置有LED元件(20)的基板(50)的一个表面并且贴合到散热器(12)的一个表面。
此外，如图12所示，导热薄片(1)可以贴合到安装在电动汽车中的电池单元(60)的表面上，以保护该电池单元不受高温影响。
图13a至15d更详细地示出了导热薄片应用于各种制品的例子。
如图13a所示，导热薄片(1)可以贴合到电池(111)的前侧(F)或后侧(B)，电池(111)是手机(110)中产生热量最多的部件之一；或者贴合到机(110)的电池盖(112)的前侧(F)或后侧(B)上以散热。
另外，如图13b所示，除了手机主体之外，导热薄片(1)可以贴合到手机外壳上以从手机散热。例如，导热薄片(1)可以贴合到开放式手机壳体(120)的前侧(F)或后侧(B)；贴合到折叠式手机壳体(130)的盖单元(131)的前侧(F)或后侧(B)；或者贴合到折叠式手机壳体(130)中用于容纳手机(110)的壳体单元(132)的前侧(F)或后侧(B)，以便散热。
开放式手机壳体(120)和折叠式手机壳体(130)可以包括选自由聚合物树脂，天然皮革，合成皮革，金属，橡胶，立方氧化锆构成的组中的一种材料及其组合。
此外，导热薄片(1)可以应用于除手机之外的移动设备。例如，它可以贴合到平板电脑(200)的后侧(B)(参见图14a)；贴合到笔记本电脑(300)的显示单元(301)的后侧(B)，或贴合到键盘单元(302)的前侧或后侧(参见图14b)；贴合到掌上游戏机(400)的后侧(B)(参见图14c)；或者贴合到MP3播放器(500)的后侧(B)(参见图14d)，以便散热。
此外，可以将导热薄片(1)应用于除上述所示例的电子设备之外的其他各种电子设备，并且可以贴合到外置硬盘驱动器(600)的前侧(F)或后侧(B)(见图15a)；贴合到机顶盒(700)的顶部(U)，底部(L)或侧面(S)(见图15b)；光束投射仪(800)的顶部(U)或底部(L)(见图15c)；或者贴合到汽车黑匣子(900)的前侧(F)或后侧(B)(见图15d)，以便散热。
根据本发明的制品包括所述导热薄片，从而有效地消散在制品使用过程中产生的热量。特别地，应用于本发明的制品的导热薄片具有导热填料层，其形成在具有复合填料的导热粘合膜的两侧。因此，它具有高填料填充率并且具有优异的抗拉强度和柔韧性，从而使其易于处理。因此，该导热薄片可用于各种制品，例如电子设备和照明设备，其中采用诸如LED或OLED的发光源或高度集成IC芯片，从而有效地消散在使用过程中产生的热量。
本发明的方式
在下文中，将更详细地描述制备导热薄片并将其应用于制品的实施例。
实施例1：制备导热薄片
步骤(1)：制备导热组合物
(1a)制备第一分散溶液
将粒径为5-10μm的鳞片状石墨粉末与粒径为1-20μm的炭黑混合以制备碳基填料。这里，碳基填料中的炭黑含量为5重量％。将有机溶剂和分散剂添加到上面获得的碳基填料中以制备第一分散溶液。重量比为2：3：3：3的丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA：CAS No.108-65-6)、环己酮(CAS No.108-94-1)、芳烃溶剂(CAS No.64742-95-6)和3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮(异佛尔酮：CAS No.78-59-1)的混合物用作所述有机溶剂。使用pH为6.5的迪斯毕克-160作为所述分散剂。将碳基填料、有机溶剂混合物和分散剂以20：80：5的重量比放入搅拌器中，逐渐增加搅拌器的转数以分散它们。在真空下将转数升至40rpm，并将混合物搅拌2小时以制备第一分散溶液。
(1b)制备第二分散溶液
将金属填料和非金属填料加入到上述步骤(1a)中制得的第一分散溶液中，以制备第二分散溶液。使用具有枝晶结构以及粒径为1-5μm的铜粉(Ronald Britton Ltd)作为金属填料。此外，使用粒径为2-5μm的氧化铝粉末作为非金属填料。将金属填料和非金属填料分别加入到第一分散溶液中，所述金属填料和非金属填料的量为第一分散溶液中每10重量份所含的碳基填料分别对应20重量份的金属填料和非金属填料。具体地，在将施加到含有第一分散溶液的搅拌器的真空释放之后，加入金属填料和非金属填料，并且将混合物在30rpm下进一步搅拌15分钟。然后，将搅拌器的叶轮在10rpm下反向旋转20分钟以进行脱泡，从而获得第二分散溶液。
(1c)制备导热组合物
将粘合剂树脂加入到上述步骤(1b)中制得的第二分散溶液中，得到最终的导热组合物。使用双组分热固性聚氨酯树脂(NFH100，NCC贸易有限公司)作为粘合剂树脂。基于100wt％的最终组合物，粘合剂树脂的加入量约为55wt％。具体地，将粘合剂树脂加入到含有上述步骤(1c)中得到的第二分散溶液的搅拌器中，并逐渐增加搅拌器的转数以使它们分散。首先，在真空下将转数升至25rpm，将混合物搅拌1小时，并释放真空。然后，将搅拌器的叶轮在5rpm下反向旋转10分钟以进行脱泡。对由此获得的组合物进行超声振动处理约20分钟，从而最终获得导热组合物。
步骤(2)：制备导热粘合膜
(2a)制备粘合剂组合物
将粘合剂与上述步骤(1)中获得的导热组合物进行混合，以制备粘合剂组合物。具体地，将粘合剂和导热组合物在20-50℃下共混2至4小时。这里，将丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和乙烯稀释在二甲苯和环己酮中，以用作粘合剂。丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、乙烯、二甲苯和环己酮的重量比为20：20：10：10：5。
(2b)制备导热粘合膜
将上述步骤(2a)中获得的粘合剂组合物涂布在聚合物树脂层(聚酯膜)的两侧。干燥涂覆层以制备导热粘合膜，其具有形成在聚合物树脂层的顶部和底部上的导热粘合剂层。用电子显微镜观察由此制得的导热粘合膜的表面，如图2a所示。
步骤(3)：形成导热填料层
将膨胀石墨粉末、铜粉末和氧化铝粉末以60:20:20的重量比混合，得到导热填料粉末的混合物。
通过FRP材料的格栅网对该导热填料粉末的混合物进行分类。这里，将该混合物首先用具有矩形孔(19×6μm)的筛网进行第一次筛分，用共同具有矩形孔(19×6μm)孔和方孔(6×6μm)的筛网进行第二次筛分，用具有方孔(6×6μm)的筛网进行第三次筛分。结果，最终分类的导热填料粉末的混合物的粒径为0.5至5μm。
将如此分类的粉末涂覆在上述步骤(2)中制得的导热粘合膜的两侧上。此时，在将电流以6-10A/dm2的电流密度施加到导热粘合膜上5-10秒的同时进行涂覆。
结果，获得在导热粘合膜的两侧上形成有导热填料层的片材。图2b是观察步骤(3)中制得的导热填料层表面的电子显微照片。
步骤(4)：轧制
将具有在前一步骤中形成的导热填料层的片材通过辊子滚动1-5次，获得导热薄片。最终获得的导热薄片的总厚度约为30μm，其中导热粘合膜的厚度约为5μm，并且导热填料层的厚度约为25μm。
实施例2：设置有导热薄片的制品
将实施例1中获得的导热薄片应用于手机。具体地，在卸下主体(Galaxy NoteIII，三星电子)之后，将该导热薄片贴合到手机的热源(LCD面板)上。然后，在使用手机期间，从热源产生的热量被消散。
测试实施例1：热扩散率的测量
将实施例1中制得的导热薄片的热扩散率与各种条件下的铜箔片的热扩散率进行比较。
(1)散热材料
-铜箔片：使用市售的铜片(STN2050C，Solueta)。
-导热薄片：使用根据实施例1的导热薄片。
-普通双面胶带：使用市售的双面胶带(CT-010，Chemco有限公司)。
-导热双面胶带：使用市售的导热双面胶带(INP-TDT10，Innopole有限公司)。
(2)样品(括号中的数字代表厚度)
-样品A1：导热薄片(30μm)
-样品A2：导热薄片(40μm)/导热双面胶带(10μm)的层压片
-样品A3：普通双面胶带(10μm)/导热薄片(50μm)/普通双面胶带(10μm)的层压片
-样品B1：铜箔片(16μm)
-样品B2：铜箔片(20μm)/导热双面胶带(10μm)的层压片
-样品B3：普通双面胶带(10μm)/铜箔片(50μm)/普通双面胶带(10μm)的层压片
(3)测试过程
根据ASTM E 1416的激光闪光分析(LFA)方法，使用来自德国NETZSCH的LFA447Nanoflash测量上面制得的样品的热扩散率。
(4)测试结果与评估
在水平方向(平面方向)上测量的样品的热扩散率总结在下表1中。
[表1]
Figure BDA0001905543420000261
如上表1所示，使用实施例1的导热薄片的样品(样品A1至A3)比使用相同层压结构的铜箔片的样品(样品B1至B3)显示出明显更高的热扩散率。
测试实施例2：抗拉强度的测量
测量由实施例1中的步骤(1)至(4)制得的厚度为30μm的导热薄片的抗拉强度，并且还测量厚度为30μm的天然石墨片的抗拉强度。结果如下表2所示。抗拉强度是作为两次测量的平均值而获得。
[表2]
Figure BDA0001905543420000271
如上表2所示，根据实施例1的导热薄片的抗拉强度比天然石墨片的抗拉强度高约10倍。
测试实施例3：评估手机的散热
将实施例1中制得的导热薄片应用于手机，以评估其在各种条件下的散热性能。
(1)散热材料
-铜箔片：使用市售的铜片(STN2050C，Solueta)。
-导热薄片：使用根据实施例1的导热薄片。
-普通双面胶带：使用市售的双面胶带(CT-010，Chemco有限公司)。
-导热双面胶带：使用市售的导热双面胶带(INP-TDT10，Innopole有限公司)。
(2)样品(括号中的数字代表厚度)
-样品C1：导热薄片(30μm)/普通双面胶带(10μm)的层压片
-样品C2：导热薄片(30μm)/导热双面胶带(10μm)的层压片
-样品D1：铜箔片(30μm)/普通双面胶带(10μm)的层压片
-样品D2：铜箔片(30μm)/导热双面胶带(10μm)的层压片
(3)测试过程
在卸下主体后，将样品各自贴合到手机(Galaxy Note III，三星电子)的热源(LCD面板)上。终止手机的所有功能(初始温度：24±0.5℃)。在操作手机的视频记录功能以将温度升高15分钟之后，停止视频记录功能，并将温度降低15分钟。使用红外摄像机(TH9100PWV，NEC)在固定于热源的两个测量点每5分钟测量一次温度。
(4)测试结果与评估
对于每个测量样品来说，每个点的温度总结在下表3至6中。此外，图4a至5b以曲线图示出了测量结果。
[表3]
Figure BDA0001905543420000281
[表4]
Figure BDA0001905543420000282
[表5]
Figure BDA0001905543420000283
[表6]
Figure BDA0001905543420000284
如上表3-6及图4a至5b中所示，采用实施例1的导热薄片的样品(样品C1和C2)比采用铜箔片的样品(样品D1和D2)在手机的热源的每个点处显示出较低的温度。
特别地，采用贴合在导热薄片一侧的导热双面胶带的样品(样品C2)比采用贴合在导热薄片一侧的普通双面胶带的样品(样品C1)在手机的热源的每个点处显示出较低的温度。

Claims (15)

1.一种导热薄片，包括：
(A)导热粘合膜，所述导热粘合膜包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，(b)粘合剂树脂和(c)粘合剂；以及
(B)形成在所述导热粘合膜两侧的导热填料层，
其中，所述导热填料层是通过在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下挤压至少一种固体粉末形式的导热填料而形成；所述导热薄片的抗拉强度为20-35kg/mm2，填料填充率为40-90wt％；所述填料填充率是指所述导热薄片中所含的所述复合填料和所述导热填料的重量之和占所述导热薄片的总重量的百分比所表示的比率。
2.如权利要求1所述的导热薄片，其特征在于，其总厚度为20-1000μm，填料填充率为50-90wt％；抗拉强度为25-35kg/mm2。
3.如权利要求1所述的导热薄片，其特征在于，其总厚度为25-500μm，填料填充率为60-90wt％；抗拉强度为30-35kg/mm2。
4.如权利要求1所述的导热薄片，其特征在于，所述金属填料为具有枝晶结构的金属颗粒，并含有至少一种金属组分，所述碳基填料为漂浮石墨粉末。
5.一种制造权利要求 1 中所述导热薄片的方法，包括：
(1)制备导热组合物，包括(a)包含碳基填料和金属填料的复合填料，及(b)粘合剂树脂；
(2)将粘合剂与所述导热组合物混合，将所述导热组合物模塑成片状，并干燥所述模塑后的片材以获得导热粘合膜；
(3)在没有粘合剂或粘合剂树脂的情况下，通过在所述导热粘合膜的两侧涂覆至少一种固体粉末形式的导热填料来形成导热填料层；及
(4)轧制所得片材以挤压所述导热填料的固体颗粒以彼此粘合。
6.如权利要求5所述的导热薄片的制造方法，其特征在于，步骤(1)中所述制备导热组合物包括：
(1a)制备碳基填料；
(1b)将所述碳基填料加入到醋酸酯溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的溶剂混合物中并搅拌，得到第一分散溶液；
(1c)向所述第一分散液中加入金属填料并搅拌，得到第二分散液；以及
(1d)向所述第二分散液中加入粘合剂树脂并搅拌，得到液体组合物。
7.如权利要求6所述的导热薄片的制造方法，其特征在于，所述金属填料的用量为每100重量份的所述碳基填料对应20-400重量份的金属填料，所述溶剂混合物的用量为每100重量份的所述碳基填料与所述金属填料之和对应300-500重量份的溶剂混合物，所述粘合剂树脂的用量为每100重量份的所述复合填料对应25-500重量份的粘合剂树脂，其中，所述溶剂混合物为重量比为1∶1-2∶3-7的醋酸酯溶剂、芳烃溶剂和脂环酮溶剂的混合物。
8.如权利要求6所述的导热薄片的制造方法，其特征在于，所述导热组合物在pH为5-8下具有zeta电位范围为20-100mV的分散分布。
9.如权利要求5所述的导热薄片的制造方法，其特征在于，将步骤(3)中的所述导热填料依次进行分类：
(3a)用具有矩形孔的格栅网进行第一次筛分；
(3b)用具有矩形孔和方孔的格栅网进行第二次筛分；以及
(3c)用具有方孔的格栅网进行第三次筛分，
其中，所述矩形孔的长为15-30μm，宽为5-10μm，所述方孔的长和宽均为5-10μm。
10.如权利要求5所述的导热薄片的制造方法，其特征在于，所述导热填料的涂覆是在向所述导热粘合膜施加电流的同时进行。
11.一种制品，包括如权利要求1-4中任一项所述的导热薄片。
12.如权利要求11所述的制品，其特征在于，其为电子设备或照明设备。
13.如权利要求12所述的制品，其特征在于，所述照明设备为LED照明设备。
14.一种通过使用权利要求1-4中任一项所述的导热薄片从制品散热的方法。
15.如权利要求14所述的从制品散热的方法，其特征在于，所述制品为电子设备或照明设备。
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