CN110734706A - 散热膜及其制作方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了散热膜及其制作方法、电子设备。该散热膜包括：石墨烯层，该石墨烯层有第一表面和第一侧面，第一侧面环绕第一表面设置；第一网格胶层，该第一网格胶层设置在第一表面上；包边膜，该包边膜覆盖第一网格胶层远离第一表面的表面和第一侧面。本发明所提出的散热膜，在石墨烯层的第一表面贴附网格胶层，可降低散热膜厚度方向的热传导，解决石墨烯层在厚度方向导热性能较高的问题，从而避免散热膜将热源的温度很快传至电子设备外壳的情况。

Description

散热膜及其制作方法、电子设备
技术领域
本发明涉及散热技术领域，具体的，本发明涉及散热膜及其制作方法、电子设备。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，成为世上电阻率最小的材料。所以，利用石墨烯的高导热性能，可以制作出石墨烯散热膜。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于提出一种在石墨烯层第一表面增设网格胶层的散热膜以及该散热膜的制作方法，以实现降低Z方向热传导同时不影响XY方向导热的散热膜。
在本发明实施例的第一方面，提出了一种散热膜。
根据本发明的实施例，所述散热膜包括：石墨烯层，所述石墨烯层有第一表面和第一侧面，所述第一侧面环绕所述第一表面设置；第一网格胶层，所述第一网格胶层设置在所述第一表面上；包边膜，所述包边膜覆盖所述第一网格胶层远离所述第一表面的表面和所述第一侧面。
本发明实施例的散热膜，在石墨烯层的第一表面贴附网格胶层，可降低散热膜厚度方向的热传导，解决石墨烯层在厚度方向导热性能较高的问题，从而避免散热膜将热源的温度很快传至电子设备外壳的情况。
在本发明的第二方面，提出了一种制作散热膜的方法。
根据本发明的实施例，所述方法包括：提供第一网格胶层；将所述第一网格胶层与所述包边膜贴合；将石墨烯层的第一表面贴合到所述第一网格胶层远离所述包边膜的表面，并使包边膜覆盖所述石墨烯层的第一侧面。
采用本发明实施例的制作方法，在石墨烯层表面贴附网格胶之后再进行包边处理，可以获得厚度方向热传导较低而水平方向热传导高的散热膜，并且，该制作方法的贴合工艺简便且制作成本更低。
在本发明的第三方面，提出了一种电子设备。
根据本发明的实施例，所述电子设备包括：壳体；上述的散热膜，所述散热膜的第一网格胶层设置在所述散热膜的石墨烯层远离所述壳体的表面；热源，所述热源设置在所述散热膜远离所述壳体的一侧。
本发明实施例的电子设备，其散热膜在厚度方向上的热传递明显小于水平方向，从而可有效地避免热源的温度很快传递至电子设备的壳体。本领域技术人员能够理解的是，前面针对散热膜所描述的特征和优点，仍适用于该电子设备，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的散热膜的截面结构示意图；
图2是本发明一个实施例的第一网格胶层的截面结构示意图；
图3是本发明一个实施例的网格面的三种俯视结构示意图；
图4是本发明另一个实施例的散热膜的截面结构示意图；
图5是本发明另一个实施例的散热膜的截面结构示意图；
图6是本发明另一个实施例的散热膜的截面结构示意图；
图7是本发明一个实施例的制作散热膜的方法流程示意图；
图8是本发明一个实施例的电子设备的外观图。
附图标记
100 石墨烯层
101 第一表面
102 第一侧面
200 第一网格胶层
201 网格面
202 非网格面
300 包边膜
400 双面胶
500 第二网格胶层
10 壳体
20 散热膜
30 热源
1 电子设备
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。
在本发明实施例的一个方面，提出了一种散热膜。
根据本发明的实施例，参考图1，散热膜包括石墨烯层100、第一网格胶层200和包边膜300；其中，石墨烯层100有第一表面101和第一侧面102，第一侧面102环绕第一表面101设置；第一网格胶层200设置在第一表面101上；而包边膜300覆盖第一网格胶层200远离第一表面100的表面和第一侧面102。需要说明的是，石墨烯层100的第一表面101可以是远离热源且靠近壳体的表面。需要说明的是，第一表面101可以是石墨烯层100的上表面，而第一侧面102是石墨烯层100的侧面。
本发明的发明人在研究过程中发现，石墨烯层在厚度方向(Z方向)上的导热性能较高，大于5W/(k·m)，所以，将包边处理的石墨烯层贴在热源位置，温度很快就会传到外壳的表面。但是，电子产品期望水平方向(XY方向)实现高导热性能的同时Z方向的导热反而低，从而可以避免外壳温度较高。虽然可以采用气凝胶隔热膜与石墨烯层贴合的方式，去降低Z方向的热传导，但是气凝胶厚度较厚(大于100微米)，且成本非常高。所以，发明人在石墨烯层100的表面上设置第一网格胶层200，可以降低散热膜厚度方向的热传导，解决石墨烯层100在厚度方向导热性能较高的问题，并且，网格胶的成本远远低于气凝胶。
根据本发明的实施例，形成第一网格胶层200的材料可以包括丙烯酸，如此，采用丙烯酸类压敏胶材料形成的第一网格胶层200，可以快速地将石墨烯层100与包边膜300粘附住，不仅起到粘结和隔热的作用，还可以解决石墨烯模切过程易产生的分层问题，从而使散热膜的良品率更高。
在本发明的一些实施例中，形成第一网格胶层200的材料的导热系数小于0.15W/(k·m)，如此，采用导热系数远远小于石墨烯Z方向上导热系数的材料，可以更好地阻隔散热膜在厚度方向上的导热性，从而有效解决散热膜将热源的温度很快传至外壳的问题。
在本发明的一些实施例中，第一网格胶层200的厚度可以小于25微米，如此，在实现散热膜在厚度方向上低导热性的同时，保持水平方向上的高导热性，还不会显著增加散热膜的总厚度，并且，与100微米以上厚度的气凝胶相比，成本更低且厚度更小，更节省空间。
在本发明的一些实施例中，参考图2，第一网格胶层远离石墨烯层的网格面201具有多个凸起，且参考图3，多个凸起可以呈阵列排布的点状(例如图3的(a))、平行的条状(例如图3的(b))、平行交叉的网格状(例如图3的(c))或蜂窝状。如此，可以将第一网格胶层的网格面201上排布有点状、条状、格子形或六边形的胶水，从而有效等增加网格面201的表面积，进而更有效地降低散热膜在厚度方向上的热传导。
在一些具体示例中，参考图2，网格面201上多个凸起的占空比为0.3～0.7，即整个网格面201上所有凸起的上表面积a之和与凸起之间空隙的底面积b之和的比值在0.3～0.7之间，如此，利用凸起之间空隙中空气的导热系数仅有0.0275W/(k·m)，可以进一步降低散热膜在厚度方向上的热传导；并且，如果网格面201的占空比小于0.3，则第一网格胶层200的粘结力会显著下降，如果网格面201的占空比大于0.7，则散热膜在厚度方向上的热传导降低不明显。而且，第一网格胶层200在凸起处的厚度可以小于25微米，而在凸起之间间隙处的厚度可以小于8微米，如此，较深的间隙可以填充更多的空气，从而更进一步降低散热膜在厚度方向上的热传导。
根据本发明的实施例，散热膜可以采用全包覆或半包覆的方式，如此，利用绝缘高分子材料的弹性和韧性，包边膜可以将石墨烯层100的下表面完全包覆住或半包覆住，从而防止粉尘掉落进去而造成产品短路问题。
在本发明的一些实施例中，参考图4，散热膜可以采用半包覆的方式，即包边膜300只覆盖住第一网格胶层200的第二侧面和石墨烯层100的第一侧面，如此，在石墨烯层100远离第一网格胶层200的表面可以用双面胶400封边，从而在组装时将双面胶400远离石墨烯层100的表面上的离型纸剥离后，再将散热膜贴附到热源位置上。
并且，一般石墨烯是由多层石墨烯单层压合而成(比如0.1mm石墨烯是将三层33微米厚的石墨烯压合)，层与层之间没有粘结剂，而靠分子间范德华力和机械咬合力结合，这种力比较弱。如果在模切过程中，双面胶带先与石墨烯贴合，再剥离胶带表面的离型纸，然后与绝缘高分子膜贴合，在离型膜剥离的过程中，离型力比较强，会将石墨烯层间剥离；不过，网格胶层的粘性大的一面(即非网格面)且已与石墨烯结合，粘性弱的一面(网格面)与离型膜分离时结合力较弱，不易造成石墨烯分层。
在本发明的另一些实施例中，参考图5，散热膜可以采用全包覆的方式，即包边膜300完全覆盖住第一网格胶层200的第二侧面、石墨烯层100的第一侧面和石墨烯层100远离第一网格胶层200的表面，如此，只需包边膜300即可完成散热膜的封装，且在包边膜300远离石墨烯层100的表面可以设置有双面胶400。
在本发明的另一些实施例中，参考图6，散热膜也可以采用半包覆的方式，且利用第二网格胶层500对石墨烯层100远离第一网格胶层200的表面进行封边，如此，第二网格胶层500不仅起到双面胶的作用，还利用丙烯酸类压敏胶材料的低导热性，进一步降低散热膜在厚度方向上的热传导，而更有利于散热膜在水平方向上的热传导。
综上所述，根据本发明的实施例，提出了一种散热膜，在石墨烯层的第一表面贴附网格胶层，可降低散热膜厚度方向的热传导，解决石墨烯层在厚度方向导热性能较高的问题，从而避免散热膜将热源的温度很快传至外壳的情况。
在本发明实施例的另一个方面，提出了一种制作散热膜的方法。根据本发明的实施例，参考图7，该制作方法包括：
S100：提供第一网格胶层。
在该步骤中，提供第一网格胶层，作为散热膜在厚度方向上的隔热层。根据本发明的实施例，提供第一网格胶层的具体方法不受特别的限制，本领域技术人员可根据第一网格胶层的具体材料进行相应地选择。
在本发明的一些实施例中，对于丙烯酸材料的第一网格胶层，步骤S100包括：在第一网格胶层的网格面形成多个凸起，如此，利用压敏胶的流动性，可以先在离型纸上形成一整层平整的网格胶层，然后在网格胶层的第一表面继续形成多个凸起，从而形成第一网格胶层的网格面。在一些具体示例中，多个凸起可以呈阵列排布的点状、平行的条状、平行交叉的网格状或蜂窝状，如此，可以有效等增加网格面的表面积，进而更有效地降低散热膜在厚度方向上的热传导。
S200：将第一网格胶层与包边膜贴合。
在该步骤中，利用第一网格胶层的粘性，将步骤S200制作的第一网格胶层与包边膜直接贴合。具体的，可以将第一网格胶层远离离型纸的网格面，直接与包边膜粘接在一起。
S300：将石墨烯层的第一表面贴合到第一网格胶层远离包边膜的表面，并使包边膜覆盖石墨烯层的第一侧面。
在该步骤中，将石墨烯层的第一表面贴合到步骤S200的第一网格胶层的非网格面上，并利用包边膜带的背胶，使包边膜贴附到石墨烯层的第一侧面，如此，包边膜可以对石墨烯层进行包覆处理。
在本发明的一些实施例中，散热膜可以采用半包覆的方式，即包边膜只贴附石墨烯层的侧边，如此，可以在石墨烯层远离第一网格胶层的表面，进一步用双面胶封边，从而在组装时将双面胶远离石墨烯层的表面上的离型纸剥离后，方便将散热膜贴附到热源位置上。
在本发明的另一些实施例中，散热膜可以采用全包覆的方式，即包边膜完全贴附住石墨烯层的侧边和石墨烯层远离第一网格胶层的表面，如此，只需包边膜即可完成散热膜的封装，然后进一步在包边膜远离石墨烯层的表面提上双面胶。
在本发明的另一些实施例中，散热膜也可以采用半包覆的方式，且利用第二网格胶层对石墨烯层远离第一网格胶层的表面进行封边，如此，第二网格胶层不仅起到双面胶的作用，还利用丙烯酸类压敏胶材料的低导热性，进一步降低散热膜在厚度方向上的热传导，而更有利于散热膜在水平方向上的热传导。
综上所述，根据本发明的实施例，提出了一种制作方法，在石墨烯层表面贴附网格胶之后再进行包边处理，可以获得厚度方向热传导较低而水平方向热传导高的散热膜，并且，该制作方法的贴合工艺简便且制作成本更低。
在本发明实施例的另一个方面，提出了一种电子设备。
根据本发明的实施例，参考图8，电子设备1包括壳体10、上述的散热膜20和热源30，其中，散热膜20的第一网格胶层设置在散热膜20的石墨烯层远离壳体10的表面，热源30设置在散热膜20远离壳体10的一侧。
综上所述，根据本发明的实施例，提出了一种电子设备，其散热膜在厚度方向上的热传递明显小于水平方向，从而可有效地避免热源的温度很快传递至电子设备的壳体。本领域技术人员能够理解的是，前面针对散热膜所描述的特征和优点，仍适用于该电子设备，在此不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
在该实施例中，制作出含有网格胶层的散热膜。其中，制作步骤如下：
(1)制备第一网格胶层：先形成厚度均匀且厚度为3微米的整层网格胶层，再在网格胶层的第一表面形成多个呈阵列排布的点状胶，点状胶的厚度约为11微米，且网格面上点状胶占50％的面积；
(2)将上述制备好的第一网格胶层与包边膜复合，其中，包边膜为5微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
(3)将石墨烯层的第一表面贴合到第一网格胶层的下表面，并使包边膜贴附住石墨烯层的侧面，其中，石墨烯层的厚度为0.10mm；
(4)在石墨烯层的下表面进行双面胶的封边，其中，双面胶的厚度为10微米，如此，可获得总厚度为0.132mm的散热膜。
对比例1
在该对比例中，制作出不含有网格胶层的散热膜。其中，制作步骤如下：
(1)将包边膜贴附到石墨烯层的第一表面和侧面，其中，包边膜为5微米厚的PET膜，石墨烯层的厚度为0.10mm；
(2)在石墨烯层的下表面进行双面胶的封边，其中，双面胶的厚度为10微米。
该对比例与实施例1的区别仅在不含有第一网格胶层。
实施例2
在该实施例中，对实施例1的含有网格胶层的散热膜和对比例1中的不含有网格胶层的散热膜，进行散热对比试验。具体的，将散热膜贴在热源表面，热源的功率采用3W，同时测试热源温度和散热膜的表面温度，并取3个不同位置的测试点。
在该实施例中，实施例1和对比例1的散热膜的散热测试结果如下表所示。其中，含网格胶的散热膜表面温度，比不含网格胶低约1℃，而热源温度相当。所以，在散热膜中添加网格胶，对降低电子外壳温度有重要意义。
表1
Figure BDA0002236996380000071
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种散热膜，其特征在于，包括：
石墨烯层，所述石墨烯层有第一表面和第一侧面，所述第一侧面环绕所述第一表面设置；
第一网格胶层，所述第一网格胶层设置在所述第一表面上；
包边膜，所述包边膜覆盖所述第一网格胶层远离所述第一表面的表面和所述第一侧面。
2.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，形成所述第一网格胶层的材料包括丙烯酸。
3.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，形成所述第一网格胶层的材料的导热系数小于0.15W/(k·m)。
4.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述第一网格胶层的厚度小于25微米。
5.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述第一网格胶层远离所述石墨烯层的网格面具有多个凸起，所述多个凸起呈阵列排布的点状、平行的条状、平行交叉的网格状或蜂窝状。
6.根据权利要求5所述的散热膜，其特征在于，所述网格面上所述多个凸起的占空比为0.3～0.7。
7.一种制作散热膜的方法，其特征在于，包括：
提供第一网格胶层；
将所述第一网格胶层与所述包边膜贴合；
将石墨烯层的第一表面贴合到所述第一网格胶层远离所述包边膜的表面，并使包边膜覆盖所述石墨烯层的第一侧面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，提供第一网格胶层的步骤包括：
在所述第一网格胶层的网格面形成多个凸起，且形成所述多个凸起的材料包括丙烯酸。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个凸起呈阵列排布的点状、平行的条状、平行交叉的网格状或蜂窝状。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述第一表面贴合到所述第一网格胶层的非网格面。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体；
权利要求1～6中任一项所述的散热膜，所述散热膜的第一网格胶层设置在所述散热膜的石墨烯层远离所述壳体的表面；
热源，所述热源设置在所述散热膜远离所述壳体的一侧。
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