CN111432606A - 一种复合散热片，其制备方法以及电子设备终端 - Google Patents

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刘永强
刘晓阳
谢毅
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Abstract

本发明公开了一种复合散热片，包括依次层叠设置的第一基层、第二基层和第三基层，第一基层为纳米金属箔，其上设置有图案化沟槽；第二基层为相变储热功能层，其是由相变储热浆料填充于图案化沟槽中固化后形成的；第三基层为热辐射层，其是由热辐射浆料涂布于相变储热功能层上固化后形成的；所述相变储热浆料的主体材料是相变微胶囊和基体树脂，或形状记忆聚氨酯材料，所述热辐射浆料的主体材料是石墨、石墨烯中的一种或两种。本发明还公开了所述复合散热片的制备方法，以及包含所述复合散热片的电子设备终端。本发明的复合散热片，通过有机组合材料自身的传导、储热和辐射等特性，提升复合散热片的3D散热效果。

Description

一种复合散热片，其制备方法以及电子设备终端
技术领域
本发明涉及散热材料技术领域，具体涉及一种复合散热片，其制备方法以及包含所述复合散热片的电子设备终端。
背景技术
随着5G时代的来临，各种电子智能产品终端都在不断更新换代，轻薄化、智能化和多功能化使得电子设备的功耗越来越高，热量也越来越大。散热正成为5G智能终端设备急需改善和解决的问题。目前，在电子设备终端中，常用的导热/散热材料主要为石墨片和导热界面材料如导热凝胶、导热片等以及金属基散热片。但是大部分导热界面材料只能填充在热源和散热器之间，仅仅起到传导散热的效果。同时，石墨片和金属基散热片也只能依靠自身的高导热系数将热量传导，起到散热降温的效果；而对于狭窄封闭空间的电子设备散热，或者无散热器等辅助散热设备的终端，高效散热降温仍然是目前的一个技术难点。
现有技术中，石墨片为主体的导热片虽然平面内导热系数很高，但是其性脆易碎的缺陷使得其出现问题的同时容易导致电子设备被污染；此外，导热界面材料如导热凝胶和导热胶等产品虽然可以填充发热源和散热器之间的间隙起到良好传导导热，但是其只有和辅助散热设备如散热器等搭配使用才可以最大程度地发挥其导热散热的作用；因此，以上导热散热材料都是单一地采用材料自身的传导或热辐射等特性起到导热散热的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合散热片，通过有机组合材料自身的传导、储热和辐射等特性，提升复合散热片的3D散热效果。。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下所述的技术方案：
本发明第一方面提供了一种复合散热片，包括依次层叠设置的第一基层、第二基层和第三基层，所述第一基层为纳米金属箔，所述纳米金属箔上设置有图案化沟槽；所述第二基层为相变储热功能层，其是由相变储热浆料填充于所述图案化沟槽中固化后形成的；所述第三基层为热辐射层，其是由热辐射浆料涂布于所述相变储热功能层上固化后形成的；所述相变储热浆料的主体材料是相变微胶囊和基体树脂，或形状记忆聚氨酯材料，所述热辐射浆料的主体材料是石墨、石墨烯中的一种或两种。
进一步地，所述相变储热浆料包括按质量百分比计的以下组分：6～12％的基体树脂、10～35％相变微胶囊、55～78％有机溶剂、0.5～1％分散剂、1～2％消泡剂以及0.1～1％防沉降剂。
进一步地，所述热辐射浆料包括按质量百分比计的以下组分：4～12％的石墨和/或石墨烯、85～95％水性清漆、0.1～1％分散剂、0.1～1％消泡剂、0.1～0.5％防沉降剂以及0.1～0.5％基材润湿剂。
进一步地，所述纳米金属箔优选为导热性能好的铜箔或铝箔。
进一步地，所述图案化沟槽为连续规律性分布的六方蜂窝状沟槽或圆形沟槽。
进一步地，所述图案化沟槽是采用物理刻蚀、化学刻蚀或压印技术制作得到的。进一步地，所述压印技术包括热压印和紫外压印。
进一步地，所述相变储热功能层的相变温度为20～100℃。
进一步地，所述基体树脂为热塑性树脂或热固性树脂；更进一步地，所述基体树脂选自聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂和其他改性聚酯树脂中的任意一种或多种。
进一步地，所述相变微胶囊的粒径为5～50um，相变焓为180～230J/g；更进一步地，所述相变微胶囊为壁材为无机物的微胶囊和壁材为高分子的微胶囊中的一种或多种的组合。
进一步地，所述有机溶剂选自苯甲醇、正己烷、甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇和环己烷中的一种或多种的组合。
进一步地，第一基层的厚度为30-150um，所述第二基层的厚度为20-100um，所述第三基层的厚度为10-40um。
本发明第二方面提供了第一方面所述的复合散热片的制备方法，包括：
在纳米金属箔层的上表面制作图形化沟槽；
将相变储热浆料填充至图形化沟槽中，干燥固化后形成所述储热功能层；
采用涂布工艺在所述储热储热层的上表面涂覆热辐射浆料，干燥固化后形成所述热辐射层。
进一步地，采用涂布技术或喷墨打印技术将相变储热浆料填充至图形化沟槽中。
本发明第三方面提供了一种包含第一方面所述的复合散热片的电子设备终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的复合散热片，引入了相变储热功能层，其采用相变储热材料制成，其作为过渡层，能够吸收存储传导结构层(纳米金属箔)传导的热量，在缓解传导层的热量累积、延缓温升的同时通过热辐射层的辐射散热，可以大幅度地提升复合散热片的导热散热效果，显著地缓解热源的温度升高。
本发明的复合散热片，通过相变储热功能层的引入，增强了复合散热片的散热机制，传导-辐射和传导-储热-辐射散热机制并行，两种机制协同可以进一步散热降温。
附图说明
图1是本发明的复合散热片的截面示意图；
图2是纳米金属箔上图案化沟槽的示意图；
其中：1、纳米金属箔；2、相变储热功能层；3、热辐射层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
参见图1-2，本实施例公开了一种复合散热片，包括由下向上依次层叠的纳米金属箔1、相变储热功能层2和热辐射层3，其中，纳米金属箔1上设置有图案化沟槽，所述相变储热功能层2是由相变储热浆料填充于所述图案化沟槽中固化后形成的，其相变温度为20～100℃；所述热辐射层3是由热辐射浆料涂布于所述相变储热功能层上固化后形成的。本实施例中，纳米金属箔1为金属铜箔，金属铜箔上的图案化沟槽为连续规律性分布的六方蜂窝状沟槽。纳米金属箔1的厚度为70um，相变储热功能层2的厚度为30um，热辐射层3的厚度为15um。
本实施例中，相变储热浆料的配方为：聚酯树脂10％、相变微胶囊31％(Microtek/PCM-37D)、异丙醇和二甲苯的混合溶剂57.2％、分散剂BYK-90760.5％、消泡剂BYK-0651％、防沉降剂聚酰胺蜡0.3％。
本实施例中，热辐射浆料的配方为：石墨粉8％、水性清漆90％、分散剂BYK-1900.5％、消泡剂810 1％、防沉降剂聚酰胺蜡0.3％、基材润湿剂BYK-3490.2％。
本实施例的复合散热片的制备方法包括以下步骤：
(1)采用热压印技术在金属铜箔的上表面制作图形化沟槽；
(2)采用涂布技术将相变储热浆料填充至图形化沟槽中，干燥固化形成相变储热功能层；
(3)在相变储热层上表面采用涂布工艺涂覆一层热辐射浆料，干燥固化形成热辐射功能层。
经检测，与目前常见的纳米铜碳热扩散片相比，采用本实施例的复合散热片，在电子元器件发热源的散热降温效果可降低3～8℃。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种复合散热片，其特征在于，包括依次层叠设置的第一基层、第二基层和第三基层，所述第一基层为纳米金属箔，所述纳米金属箔上设置有图案化沟槽；所述第二基层为相变储热功能层，其是由相变储热浆料填充于所述图案化沟槽中固化后形成的；所述第三基层为热辐射层，其是由热辐射浆料涂布于所述相变储热功能层上固化后形成的；所述相变储热浆料的主体材料是相变微胶囊和基体树脂，或形状记忆聚氨酯材料，所述热辐射浆料的主体材料是石墨、石墨烯中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，所述相变储热浆料包括按质量百分比计的以下组分：6～12％的基体树脂、10～35％相变微胶囊、55～78％有机溶剂、0.5～1％分散剂、1～2％消泡剂以及0.1～1％防沉降剂；
所述热辐射浆料包括按质量百分比计的以下组分：4～12％的石墨和/或石墨烯、85～95％水性清漆、0.1～1％分散剂、0.1～1％消泡剂、0.1～0.5％防沉降剂以及0.1～0.5％基材润湿剂。
3.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，所述纳米金属箔为铜箔或铝箔。
4.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，所述图案化沟槽是采用物理刻蚀、化学刻蚀或压印技术制作得到的。
5.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，所述相变储热功能层的相变温度为20～100℃。
6.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，所述基体树脂选自聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂中的任意一种或多种；
所述有机溶剂选自苯甲醇、正己烷、甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇和环己烷中的任意一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种复合散热片，其特征在于，第一基层的厚度为30-150um，所述第二基层的厚度为20-100um，所述第三基层的厚度为10-40um。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合散热片的制备方法，其特征在于，包括：
在纳米金属箔的上表面制作图形化沟槽；
将相变储热浆料填充至图形化沟槽中，干燥固化后形成所述储热功能层；
采用涂布工艺在所述储热储热层的上表面涂覆热辐射浆料，干燥固化后形成所述热辐射层。
9.根据权利要求8所述的复合散热片的制备方法，其特征在于，采用涂布技术或喷墨打印技术将相变储热浆料填充至图形化沟槽中。
10.一种包含权利要求1-7任一项所述的复合散热片的电子设备终端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114085652A (zh) * 2021-11-16 2022-02-25 瑞声科技（南京）有限公司 一种导热复合材料及其制备方法

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