CN111690333A - 一种导热垫片及其制备方法和应用 - Google Patents

一种导热垫片及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导热垫片及其制备方法和应用，所述导热垫片包括导热硅胶垫以及涂布在所述导热硅胶垫一侧的背胶；所述背胶的面积占所述导热硅胶垫面积的10～30％。本发明提供的局部背胶的导热垫片相较于常规的全部背胶导热垫片，热传导率明显升高，热阻降低，导热性优异，基本与无背胶时无差别，同时又达到了导热垫片的固定要求。本发明通过网格转印技术能够一次性将模切组件全部背胶，然后再进行模切得到单个的导热垫片，这种方法可以简化单个产品逐个背胶的工序。

Description

一种导热垫片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及背胶技术领域，尤其涉及一种导热垫片及其制备方法和应用。
背景技术
背胶主要是用于导热硅胶的安装贴合，它可以用于固定散热器，不需要另外设计固定结构，比如不用螺丝钉，降低客户成本。目前背胶的方法通常是导热硅胶垫片在模切前先将双面胶膜覆于整片硅胶垫的一面，然后再依据图纸进行模切，得到背胶的导热垫片成品。
常规的背胶方法虽然简单，但是背胶的覆盖会使得导热硅胶垫片的导热系数和热阻变差，这也是背胶产品给安装带来便利的同时，带来的不可避免的弊端。
CN208719812U公开了一种带有背胶的垫片，旨在提供一种贴合效果好，防脱落以及实用性强的垫片，其技术方案要点是垫片本体包括A面、与A面相对设置的B面以及设置于A面和B面之间的侧面，A面的厚度由A面的中部往A面的周侧方向逐渐减小，且形成外凸结构，B面的厚度由B面的中部往B面的周侧方向逐渐增大，且形成内凹结构，B面上设有背胶，该实用新型适用于垫片技术领域。但是这种背胶方式会是垫片的导热性能大大的降低，难以应用于固定散热器。
CN208368470U公开了一种硅胶导热片背胶一体化生产线，包括分散设备、真空泵、延压设备、玻纤布送料设备，膜牵引设备、烘烤设备、粘胶喷涂组件、离型膜覆膜设备一、牵引组件、裁切设备和收料设备，采用上述设备配合，能够一次性有效地生产出具有强粘结力的硅胶导热片，从而达到大幅降低人工和提高生产效率的目的。该方法得到的硅胶导热垫片的导热性同样也会受到背胶的影响。
CN106218193B公开了一种电子设备用导热石墨片背胶精加工工艺，包括1)原料；2)预粉碎；3)除铁；4)煅烧；5)冷却；6)二次粉碎；7)筛分；8)混合；9)压型与加热；10)高温石墨化；11)背胶；12)切割；该加工工艺步骤科学合理，对现有技术的加工工艺进行改进，对原料进行精细化的处理，使其颗粒度更加均匀一致，提高了成品的合格率，进而提高了导热石墨片的导电性和导热性，而且通过该工艺还能提高其化学稳定性，降低其热膨胀性，并且易加工成型。但是，同样存在背胶降低导热性能的问题，用于电子设备时，会出现安全隐患。
因此，本领域亟待开发一种新型的背胶导热垫片及其制备方法，在带来安装便利的同时保留原垫片优异的导电性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种导热垫片。所述导热垫片具有安装便利的优点，同时具有优异的导热系数和热阻。
为达此目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种导热垫片，所述导热垫片包括导热硅胶垫以及涂布在所述导热硅胶垫一侧的背胶；
所述背胶的面积占所述导热硅胶垫面积的10～30％，例如12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％等。
本发明提供了一种局部背胶的导热垫片，并选择特定的背胶比例，相较于常规的全部背胶导热垫片，本发明的局部背胶导热垫片的热传导率明显升高，热阻降低，导热性优异，基本与无背胶时无差别，同时又达到了导热垫片的固定要求。
优选地，所述背胶分布在所述导热硅胶垫的边缘。示例性地，当导热硅胶垫的形状为圆形时，局部背胶的形状为圆环，且该圆环位于圆形导热硅片的边缘。
关于导热硅胶垫和局部背胶的形状，需要根据实际需要进行选择，无论选择何种形状，均在本发明的保护范围之内。
优选地，所述导热硅胶垫的形状包括长方形、正方形、三角形、圆形、椭圆形或梯形。
优选地，所述背胶的面积占所述导热硅胶垫面积的15～20％。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的导热垫片的制备方法，尤其在于提供一种局部背胶导热垫片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照背胶的目标形状，将背胶胶水通过转印网格转印至离型膜或淋膜纸的离型面上，固化，得到背胶胶膜；
(2)将所述背胶胶膜粘贴在导热硅胶垫上，得到所述导热垫片。
本发明提供了一种新型的制备局部背胶的方法，通过网格转印技术将背胶先转印至离型膜或淋膜纸上，然后再将其粘贴在导热硅胶垫上，这种方法能够更加精准的确定背胶的位置，制得高品质的导热垫片产品。
此外，本发明所使用的转印网格可以根据背胶的目标形状以及导热垫片的模切图纸来进行设计，转印网格与模切图纸匹配后，可以直接在一整块没有模切的导热垫片上进行局部背胶，一次性将模切组件全部背胶，然后再进行模切得到单个的导热垫片，这种方法可以简化单个产品逐个背胶的工序。当然，根据实际情况，也可以选择先模切再背胶的方式，依然在本发明的保护范围之内。
优选地，所述转印网格包括有孔部分和无孔部分。
所述有孔部分指的是胶水可以流过的部分，无孔部分指的是胶水无法流过的部分，如图1所示，点填充的部分为有孔部分，无填充的方框部分为无孔部分。通常，无孔部分可以通过将保护膜覆盖在网格上得到，图1中的无填充正方形即为保护膜，其可以阻挡胶水的透过，保护膜的形状和大小可以根据背胶的目标形状结合产品模切图纸通过电脑设计和成型得到，成型的方法是本领域的常规技术手段，本发明对此不做具体限定。
优选地，所述有孔部分的形状为背胶的目标形状。
优选地，所述有孔部分的网孔大小为200-400目，例如210目、220目、230目、240目、250目、260目、270目、280目、290目、300目、310目、320目、330目、340目、350目、360目、370目、380目、390目等。
本发明优选网孔为200-400目的网格，更易通过胶水，对胶水网印的平整性更易控制。
优选地，所述网格的材质为聚四氟乙烯(Teflon)。选用Teflon材质可避免胶水对网格的腐蚀且根据耐磨性。
优选地，所述转印的方法包括：将转印网格置于离型膜或淋膜纸上并固定，随后将背胶胶水透过转印网格印刷在离型膜或淋膜纸的离型面上。
优选地，步骤(1)中，所述离型膜包括聚乙烯(PE)离型膜或聚酯(PET)离型膜。
优选地，步骤(1)中，所述固化的方法包括热固化和紫外光固化。
优选地，所述热固化的温度为100～150℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃等，优选120℃。
在该固化温度下，得到的胶膜具有较强的粘接效果，温度过高或者过低均会使该性能变差。温度过低，胶水固化不完全，温度过高，会使胶膜硬化，粘性降低。
优选地，所述紫外光的强度为500～1000mj/cm2，例如550mj/cm2、600mj/cm2、650mj/cm2、700mj/cm2、750mj/cm2、800mj/cm2、850mj/cm2、900mj/cm2、950mj/cm2等。
在该强度下，能够进一步提高胶膜的粘结效果，强度过低，水固化不完全，强度过高，会使胶膜硬化，粘性降低。
优选地，步骤(1)还包括：在固化好的背胶胶膜上覆盖一层保护膜。
优选地，所述保护膜包括离型膜或淋膜纸。
优选地，步骤(2)还包括：对所述导热垫片进行模切。
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)按照背胶的目标形状制作转印网格，将所述转印网格置于离型膜或淋膜纸上并固定，随后将背胶胶水透过所述转印网格印刷在离型膜或淋膜纸的离型面上，固化，得到背胶胶膜，并在背胶胶膜上覆盖一层保护膜；
(2)撕掉所述保护膜，将所述背胶胶膜粘贴在导热硅胶垫上，模切，得到所述导热垫片。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的导热垫片的制备方法，所述制备方法包括：按照背胶的目标形状，将背胶胶水通过转印网格转印至导热硅胶垫上，固化形成背胶胶膜，得到所述导热垫片。
本发明提供了另外一种新型的制备局部背胶的方法，通过网格转印技术直接将背胶转印至导热硅胶垫上这种方法能够更加精准的确定背胶的位置，制得高品质的导热垫片产品。
此外，本发明所使用的转印网格可以根据背胶的目标形状以及导热垫片的模切图纸来进行设计，转印网格与模切图纸匹配后，直接在一整块没有模切的导热垫片上进行局部背胶，一次性将模切组件全部背胶，然后再进行模切得到单个的导热垫片，这种方法可以简化单个产品逐个背胶的工序。当然，根据实际情况，也可以选择先模切再背胶的方式，依然在本发明的保护范围之内。
优选地，所述转印网格包括有孔部分和无孔部分。
优选地，所述有孔部分的形状为背胶的目标形状。
优选地，所述有孔部分的网孔大小为200-400目，例如210目、220目、230目、240目、250目、260目、270目、280目、290目、300目、310目、320目、330目、340目、350目、360目、370目、380目、390目等。
优选地，所述网格的材质为聚四氟乙烯。
优选地，所述转印的方法包括：将转印网格置于导热硅胶片上并固定，随后将背胶胶水通过所述转印网格印刷在所述导热硅胶片上。
优选地，所述固化的方法包括热固化和紫外光固化。
优选地，所述热固化的温度为100～150℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃等，优选120℃。
优选地，所述紫外光的强度为500～1000mj/cm2。
优选地，所述制备方法还包括：在所述背胶胶膜上覆盖一层保护膜。
优选地，所述保护膜包括离型膜或淋膜纸。
优选地，在所述转印之后，对所述导热硅胶垫进行模切。
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
按照背胶的目标形状制作转印网格，将所述转印网格置于导热硅胶片上并固定，随后将背胶胶水通过所述转印网格印刷在所述导热硅胶片上，固化形成背胶胶膜，在所述背胶胶膜上覆盖一层保护膜，得到所述导热垫片。
本发明的目的之四在于提供一种目的之一所述的导热垫片的应用，所述导热垫片用于固定散热器。
相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种局部背胶的导热垫片，并选择特定的背胶比例，相较于常规的全部背胶导热垫片，本发明的局部背胶导热垫片的热传导率明显升高(2.0W/mk及以上)，热阻降低(70psi热阻为0.330℃in2/W及以上，100psi热阻为0.292℃in2/W及以上)，导热性优异，基本与无背胶时无差别，同时又达到了导热垫片的固定要求。
(2)本发明通过网格转移技术在导热硅胶垫上进行局部背胶，这种方法能够更加精准的确定背胶的位置，制得高品质的导热垫片产品。此外，可以直接在一整块没有模切的导热垫片上进行局部背胶，一次性将模切组件全部背胶，然后再进行模切得到单个的导热垫片，这种方法可以简化单个产品逐个背胶的工序。
附图说明
图1是本发明中一个具体实施方式中的转印网格结构图。
图2是本发明实施例1中转印网格的结构图。
图3是本发明实施例1得到的导热垫片的结构图；
其中，1-背胶。
图4是本发明实施例1得到的导热垫片的结构拆分示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例和对比例中所使用的导热硅胶片的型号为TIF140-20系列，背胶胶水为A系列胶水。
实施例1
本实施例提供了一种导热垫片的制备方法，具体如下：
(1)根据导热垫片模切图纸和背胶的目标形状(背胶在正方形边缘，宽度为2mm)设计并制作转印网格(如图2所示，正方形部分为无孔部分，其余部分为有孔部分)，网格的有孔部分形状即为目标形状，网格的网孔大小为400目，网格的材质为聚四氟乙烯；
(2)将裁切好的PE离型膜放在网格转印的定位治具上与转印网格固定；
(3)将胶水通过网格印刷在PE离型膜的离型面上，使离型面上覆上局部的胶水；
(4)通过120℃的热道设备加热使胶水固化，然后覆上保护膜即得到局部背胶胶膜；
(5)将胶膜的保护膜撕掉将背胶胶膜粘贴在同样尺寸的导热垫片片材上，和垫片一起模切即可得到局部背胶的正方形导热垫片(25*25*1.0(T)mm)，背胶面积占导热硅胶垫面积的30％，所述正方形导热垫片的结构如图3所示，导热垫片上涂布有背胶1，该图只为表述导热垫片的构造，实际尺寸以文字部分为准。图4为本实施例得到的导热垫片的结构拆分示意图，由上至下包括离型膜、转印胶、导热垫片和离型膜，最下层的离型膜为导热垫片自带的离型膜。
实施例2
本实施例提供了一种导热垫片的制备方法，具体如下：
(1)将导热硅胶片进行模切，得到正方形导热硅胶片(25*25*1.0(T)mm)；
(2)按照背胶的目标形状(背胶在正方形边缘，宽度为0.7mm)设计并制作转印网格，网格的有孔部分形状即为目标形状，网格的网孔大小为200目，网格的材质为聚四氟乙烯；
(3)将模切好的正方形导热硅胶片放在网格转印的定位治具上与网格固定，使胶水通过转印网格印刷在正方形导热硅胶片的表面，使正方形导热硅胶片涂上局部的胶水；
(4)将垫片上除零件外的边角料摘除，通过120℃的热道设备加热使胶水固化，然后覆上保护膜即得到局部背胶导热垫片产品，其中背胶的面积占导热硅胶片面积的10％。
实施例3
本实施例提供了一种导热垫片的制备方法，具体如下：
(1)按照背胶的目标形状(背胶在正方形边缘，宽度为0.7mm)设计并制作转印网格(与实施例1转印网格的区别仅在于有孔部分的宽度不同)，网格的有孔部分形状即为目标形状，网格的网孔大小为200目，网格的材质为聚四氟乙烯；
(2)将导热硅胶片片材放在网格转印的定位治具上与网格固定，使胶水通过转印网格印刷在导热硅胶片片材的表面，使导热硅胶片片材涂上局部的胶水；
(3)将垫片上除零件外的边角料摘除，通过120℃的热道设备加热使胶水固化，然后覆上保护膜；
(4)将步骤(3)得到的导热硅胶片片材进行模切，得到局部背胶的正方形导热硅胶片(25*25*1.0(T)mm)，其中背胶的面积占导热硅胶片面积的10％。
实施例4
与实施例1的区别在于，固化温度为100℃。
实施例5
与实施例1的区别在于，固化温度为150℃。
实施例6
与实施例1的区别在于，固化温度为80℃。
实施例7
与实施例1的区别在于，固化温度为180℃。
对比例1
本对比例提供了一种导热垫片的制备方法，具体如下：
(1)将胶水满涂在PE离型膜的离型面上，使离型面上覆上胶水；
(2)通过120℃的热道设备加热使胶水固化，然后覆上保护膜即得到背胶胶膜；
(3)将胶膜的保护膜撕掉将背胶胶膜粘贴在同样尺寸的导热垫片片材上，和垫片一起模切即可得到整体背胶的正方形导热垫片(25*25*1.0(T)mm)。
对比例2
与实施例1的区别在于，背胶面积占导热硅胶垫面积的40％。
对比例3
与实施例1的区别在于，背胶面积占导热硅胶垫面积的5％。
对比例4
与实施例1的区别在于，不进行背胶，直接通过模切得到正方形导热垫片(25*25*1.0(T)mm)。
性能测试
对上述实施例和对比例得到的导热垫片进行如下性能测试：
(1)按照标准ASTM5470测试热传导率和热阻测试(70psi热阻和100psi热阻)。
(2)使用寿命测试方法
根据GB/T2423进行-20℃-120℃冷热循环冲击测试1000h。
上述测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002534819730000111
Figure BDA0002534819730000121
由于对比例4未进行背胶，因此不进行1000h冷热循环冲击测试。
由表1可知，本申请提供的局部背胶的导热垫片相较于常规的全部背胶导热垫片(对比例1)，热传导率明显提升，热阻明显降低，导热性与没有背胶的垫片(对比例4)相近，同时又达到了导热垫片的固定要求。此外，本发明可以先对一整块导热垫片片材进行背胶，然后再进行模切得到单个的导热垫片产品，工艺简单，效率高。
通过对比实施例1和对比例2-3可知，只有将背胶的面积占比控制在10～30％之内，才能够同时实现优异的导热性能以及满足固定的要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种导热垫片，其特征在于，所述导热垫片包括导热硅胶垫以及涂布在所述导热硅胶垫一侧的背胶；
所述背胶的面积占所述导热硅胶垫面积的10～30％。
2.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述背胶分布在所述导热硅胶垫的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的导热垫片，其特征在于，所述导热硅胶垫的形状包括长方形、正方形、三角形、圆形、椭圆形或梯形；
优选地，所述背胶的面积占所述导热硅胶垫面积的15～20％。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照背胶的目标形状，将背胶胶水通过转印网格转印至离型膜或淋膜纸的离型面上，固化，得到背胶胶膜；
(2)将所述背胶胶膜粘贴在导热硅胶垫上，得到所述导热垫片。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述转印网格包括有孔部分和无孔部分；
优选地，所述有孔部分的形状为背胶的目标形状；
优选地，所述有孔部分的网孔大小为200-400目；
优选地，所述网格的材质为聚四氟乙烯；
优选地，所述转印的方法包括：将转印网格置于离型膜或淋膜纸上并固定，随后将背胶胶水透过转印网格印刷在离型膜或淋膜纸的离型面上；
优选地，步骤(1)中，所述离型膜包括聚乙烯离型膜或聚酯离型膜；
优选地，步骤(1)中，所述固化的方法包括热固化和紫外光固化；
优选地，所述热固化的温度为100～150℃，优选120℃；
优选地，所述紫外光的强度为500～1000mj/cm2；
优选地，步骤(1)还包括：在固化好的背胶胶膜上覆盖一层保护膜；
优选地，所述保护膜包括离型膜或淋膜纸；
优选地，步骤(2)还包括：对所述导热垫片进行模切。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)按照背胶的目标形状制作转印网格，将所述转印网格置于离型膜或淋膜纸上并固定，随后将背胶胶水透过所述转印网格印刷在离型膜或淋膜纸的离型面上，固化，得到背胶胶膜，并在背胶胶膜上覆盖一层保护膜；
(2)撕掉所述保护膜，将所述背胶胶膜粘贴在导热硅胶垫上，模切，得到所述导热垫片。
7.一种根据权利要求1-3中任一项所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按照背胶的目标形状，将背胶胶水通过转印网格转印至导热硅胶垫上，固化形成背胶胶膜，得到所述导热垫片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述转印网格包括有孔部分和无孔部分；
优选地，所述有孔部分的形状为背胶的目标形状；
优选地，所述有孔部分的网孔大小为200-400目；
优选地，所述网格的材质为聚四氟乙烯；
优选地，所述转印的方法包括：将转印网格置于导热硅胶片上并固定，随后将背胶胶水通过所述转印网格印刷在所述导热硅胶片上；
优选地，所述固化的方法包括热固化和紫外光固化；
优选地，所述热固化的温度为100～150℃，优选120℃；
优选地，所述紫外光的强度为500～1000mj/cm2；
优选地，所述制备方法还包括：在所述背胶胶膜上覆盖一层保护膜；
优选地，所述保护膜包括离型膜或淋膜纸；
优选地，在所述转印之后，对所述导热硅胶垫进行模切。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
按照背胶的目标形状制作转印网格，将所述转印网格置于导热硅胶片上并固定，随后将背胶胶水通过所述转印网格印刷在所述导热硅胶片上，固化形成背胶胶膜，在所述背胶胶膜上覆盖一层保护膜，得到所述导热垫片。
10.一种根据权利要求1-3中任一项所述的导热垫片的应用，其特征在于，所述导热垫片用于固定散热器。
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