一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法技术

本申请涉及热界面材料的领域，具体公开了一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法。自粘型石墨烯导热垫片包括导热层以及设置在导热层沿厚度方向两侧的粘接层；所述导热层包括多层依次堆叠的石墨烯膜，所述石墨烯膜的叠层方向垂直于导热层的厚度方向，且相邻所述石墨烯膜层间涂覆有粘接剂；所述粘接层附着于导热层表面且具有粘性，用于组装自粘型石墨烯导热垫片时与电子器件粘接。其制备方法为：在叠层制得的石墨烯导热垫片的导热层两侧各喷涂一层胶粘剂，胶粘剂固化后形成粘接层，得到自粘型石墨烯导热垫片。本申请提供的自粘型石墨烯导热垫片表面具有一定的的粘附性，同时保持有优良的导热性能和力学性能。良的导热性能和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法


[0001]本申请涉及热界面材料的领域，更具体地说，它涉及一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随之5G时代的到来，电子芯片工作频率不断升高，电子产品逐步向轻量化、高集成化的方向发展，导致设备的发热量大幅上升，多余的热量若不及时传导出去会极大地影响电子元器件的工作性能，严重时会造成电子器件寿命降低甚至失效。为了提升电子产品的散热性能，将电子器件产生的热量及时传导出去，业界开始采用热界面材料作为导热介质进行散热。热界面材料是用于涂敷在散热器件与发热器件之间，降低它们之间接触热阻所使用的材料的总称。
[0003]石墨烯作为一种由碳原子堆积而成的单层二维蜂窝状晶格结构的新型碳材料，具有优异的导热性能，是制作热界面材料的理性材料之一。石墨烯的理论热导率可以达到5300W/(m
·
K)，是常见金属的几十倍，目前以石墨烯为原料开发的石墨烯导热膜的导热系数最高可达2000W/(m
·
K)，较常规的石墨膜具有更好的导热性能，是一种可以应用于大热流密度的芯片散热领域的新型热界面材料。
[0004]目前应用石墨烯为热界面材料制备得到的石墨烯导热垫片在组装时，由于石墨烯导热垫片的贴合表面通常没有粘性，其与电子器件接触界面的摩擦力较小，组装过程中容易出现错位或移位，不便于组装；而如果在石墨烯导热垫片表面贴合背胶增强其粘性，会给石墨烯导热垫片的热传导效率带来比较大的损失，降低其导热性能。

技术实现思路

[0005]为了改善石墨烯导热垫片在组装过程中的错位移位问题，进而提升石墨烯导热垫片的组装效率，本申请提供一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法。
[0006]本申请提供的一种自粘型石墨烯导热垫片及其制备方法采用如下的技术方案：第一方面，本申请提供一种自粘型石墨烯导热垫片，采用如下的技术方案：一种自粘型石墨烯导热垫片，包括导热层以及设置在导热层沿厚度方向两侧的粘接层；所述导热层包括多层依次堆叠的石墨烯膜，所述石墨烯膜的叠层方向垂直于导热层的厚度方向，且相邻所述石墨烯膜层间涂覆有粘接剂；所述粘接层附着于导热层表面且均具有粘性，用于组装自粘型导热垫片时与电子器件粘接。
[0007]通过采用上述技术方案，由多层石墨烯膜堆叠制得的导热层拥有良好的热传导性能，在自粘型石墨烯导热垫片中起主体导热作用，使制得的自粘型石墨烯导热垫片具有优良的导热性能。粘接层设置在导热层沿厚度方向的两侧，在组装时，由于粘接层自身具有一定的粘性，粘接层与电子器件接触可以粘附在电子器件上，可以有效改善石墨烯导热垫片在组装时错位移位的问题。导热层由具有粘性的胶粘剂制成，将胶粘剂涂覆在导热层表面，胶粘剂固化后即附着在导热层上，并且具有一定的粘附性，可以为制得的自粘型石墨烯导
热垫片提供粘性。
[0008]石墨烯膜层间涂覆的粘接剂可选为硅橡胶、丙烯酸树脂、环氧树脂或聚氨酯。进一步优选，所述粘接剂为硅橡胶或丙烯酸树脂。
[0009]本申请提供的一种自粘型石墨烯导热垫片，在石墨烯膜制得的导热层基础上增加粘接层，进而在不损失石墨烯导热垫片的导热性能的基础上增加自粘性，有效改善了石墨烯导热垫片在组装时容易错位移位、不便组装的问题，提高组装效率和产品组装的良品率。
[0010]优选的，粘接层由包含乙烯基硅油的胶粘剂制成，所述胶粘剂的粘度可选为60
‑
150mPa
·
s。
[0011]通过采用上述技术方案，乙烯基硅油胶粘剂与石墨烯导热垫片之间具有较好的粘接力，稳定地附着在石墨烯导热垫片的表面；同时，乙烯基硅油胶粘剂固化成型后热传导效果较好，对制得的自粘型石墨烯导热垫片的导热性能的影响较小。选用粘度在60
‑
150mPa
·
s范围内的胶粘剂，容易涂覆，厚度易控制。
[0012]可选的，所述粘接层包括多条交错排布的胶线，所述胶线粘附在导热层表面。交错排布的胶线在导热层表面形成网格状的粘接层。
[0013]通过采用上述技术方案，交错排布的胶线在导热层的表面形成网格状的粘接层，相较于整面的胶粘剂固化制成的粘接层，设置为网格状后，在保持粘接层的粘接效果的基础上，可以减少自粘型石墨烯导热垫片与电子器件的贴合界面胶粘剂用量，进而降低胶粘剂对自粘型石墨烯导热垫片热传导效果的影响，进一步提升自粘型石墨烯导热垫片的导热性能。
[0014]可选的，所述粘接层的厚度为2
‑
10μm。
[0015]通过采用上述技术方案，粘接层的厚度会影响自粘型石墨烯导热垫片的粘接性能和导热性能。具体而言，粘接层的厚度过厚时，自粘型石墨烯导热垫片的粘接性能会有一定的提升，但同时，贴合界面过厚的胶粘剂也会使自粘型石墨烯导热垫片的导热性能有一定的损失；反之，当粘接层的厚度过薄是，自粘型石墨烯导热垫片可以保持良好的导热性能，但由于胶粘剂的用量过少无法达到较优的粘附效果，难以起到有效改善石墨烯导热垫片组装时错位移位问题的效果。经试验发现，当粘接层的厚度在2
‑
10μm的范围内时，可以兼顾高导热性能和较好的粘附性能。
[0016]可选的，所述导热层上开设有若干贯穿石墨烯膜两侧的通孔，所述通孔沿石墨烯膜的叠层方向，且所述通孔中填充有导热填料。
[0017]通过采用上述技术方案，石墨烯导热垫片的导热性能具有各向异性，其在石墨烯膜层内方向上的热传导性能十分优异，在垂直于石墨烯膜平面的方向（即石墨烯膜叠层的层间方向）上的导热性能较差。在导热层上开设沿石墨烯膜叠层方向的通孔并在通孔中填充导热填料，由于导热填料具有良好的导热性能，通过通孔中的导热填料将自粘型石墨烯导热垫片在石墨烯膜的层间方向上导通，使制得的自粘型石墨烯导热垫片的在层间方向上的导热性能有效提升，进一步提升自粘型石墨烯导热垫片的整体导热性能。
[0018]可选的，所述导热填料为碳纤维丝或者液态金属。
[0019]通过采用上述技术方案，碳纤维丝和液态金属均具有优异的导热性能，将其填充于通孔中后可以起到良好的热传导效果，进而提升自粘型石墨烯导热垫片在石墨烯膜层间方向上的导热性能。液态金属是一种具有良好导热性能的低熔点合金，可以在较低的温度
下熔融成液态，提供优异的热传导效果。优选的，所述液态金属为镓铟合金、镓锡合金或锡铋合金中的一种。进一步优选，所述液态金属为镓铟合金；所述液态金属的熔点优选为60
‑
80℃。
[0020]第二方面，本申请提供一种自粘型石墨烯导热垫片的制备方法，采用如下的技术方案：一种自粘型石墨烯导热垫的制备方法，包括以下步骤：S1.在第一层石墨烯膜上涂覆一层粘接剂，然后将第二层石墨烯膜放置在第一层石墨烯膜上，并在第二层石墨烯膜上继续涂覆一层粘接剂并叠放第三层石墨烯膜，以此往复，不断重复叠层直至目标高度，粘接剂固化后得到石墨烯膜块体；S2.在石墨烯膜块体上开设贯穿石墨烯膜块体两侧的通孔，所述通孔沿石墨烯膜的叠层方向；S3.将导热填料填充在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：包括导热层(1)以及设置在导热层(1)沿厚度方向两侧的粘接层(2)；所述导热层(1)包括多层依次堆叠的石墨烯膜(11)，所述石墨烯膜(11)的叠层方向垂直于导热层(1)的厚度方向，且相邻所述石墨烯膜(11)层间涂覆有粘接剂(12)；所述粘接层(2)附着于导热层(1)表面且具有粘性，用于组装自粘型石墨烯导热垫片时与电子器件粘接。2.根据权利要求1所述的一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：所述粘接层(2)包括多条交错排布的胶线，所述胶线粘附在导热层(1)表面。3.根据权利要求2所述的一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：所述粘接层(2)的厚度为2
‑
10μm。4.根据权利要求3所述的一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：所述粘接层(2)由包含乙烯基硅油的胶粘剂制成，所述胶粘剂的粘度为60
‑
150mPa
·
s。5.根据权利要求1所述的一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：所述导热层(1)上开设有若干贯穿所有石墨烯膜(11)两侧的通孔(3)，所述通孔(3)沿石墨烯膜(11)的叠层方向，且所述通孔(3)中填充有导热填料。6.根据权利要求5所述的一种自粘型石墨烯导热垫片，其特征在于：所述导热填料为碳纤维丝或液态金属。7.权利要求1
‑
6任一项所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇，孙爱祥，羊尚强，窦兰月，周晓燕，贺西昌，方晓，
申请(专利权)人：深圳市鸿富诚新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：