本發(fā)明涉散熱膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種卷裝人造石墨散熱膜制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，以及數(shù)碼產(chǎn)品如手機(jī)、平板電腦等對便攜性能的要求越來越高，這使得相關(guān)廠家迫切需要提高電子產(chǎn)品內(nèi)部空間的利用率。但是，運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量不易排出、易于迅速積累而形成高溫。很顯然，高溫會降低電子設(shè)備的性能、可靠性和使用壽命。因此，當(dāng)前電子行業(yè)對于作為熱控系統(tǒng)核心部件的散熱材料提出越來越高的要求，迫切需要一種高效導(dǎo)熱、輕便的材料迅速將熱量傳遞出去，保障電子設(shè)備正常運(yùn)行。
傳統(tǒng)的散熱材料是銅、銀、鋁之類的高導(dǎo)熱的金屬，但是隨著電子元器件發(fā)熱量的提高，已無法滿足產(chǎn)品需要。而天然石墨膜具有更高的導(dǎo)熱性，較低的密度，良好的材料穩(wěn)定性，所以逐步在電子行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。天然石墨膜是以天然鱗片石墨或煤瀝青為原料，將原料酸化后，加熱使得天然石墨層間膨脹，得到蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，然后通過與粘結(jié)材料高溫高壓條件下壓延，得到膜狀的石墨片。
但是天然石墨膜的導(dǎo)熱系數(shù)一般不超過400W(M.K)-1，還有易于掉粉等缺點(diǎn)，所以日益無法滿足當(dāng)前便攜式數(shù)碼產(chǎn)品的散熱要求?，F(xiàn)有技術(shù)中提出了采用以高分子薄膜或相關(guān)單體為原料，通過近3000度高溫處理得到人工合成石墨膜。
在人工合成石墨膜過程中，現(xiàn)有的作業(yè)方式：將原始材料分切成片狀，再然后將片狀的材料用石墨紙進(jìn)行單片隔離，放置在普通雙層治具中。之后將治具固定好，并將治具放置在高溫碳化爐以及高溫石墨化爐中進(jìn)行燒結(jié)，使產(chǎn)品進(jìn)行高溫石墨化，石墨化完成后用壓延機(jī)將產(chǎn)品進(jìn)行壓延后，最終生產(chǎn)出石墨散熱片?，F(xiàn)有的石墨膜制造方法存在以下缺點(diǎn)：
1.產(chǎn)能低，每爐只可以燒結(jié)20平方米；
2.人工成本高，每個工序都需要大量的人力；
3.因為是片狀交貨，下道生產(chǎn)工序(或者系統(tǒng)制造商)在產(chǎn)品使用上耗損在10％左右，使用成本高。
針對上述問題，提出一種能夠解決現(xiàn)有石墨膜制造方法存在的產(chǎn)能低、人工成本高、耗損大的問題的卷裝人造石墨散熱膜制造方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種卷裝人造石墨膜制造方法，能夠解決現(xiàn)有的石墨膜制造方法存在的產(chǎn)能低、人工成本高、耗損大的問題。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種卷裝人造石墨散熱膜制造方法，其包括以下過程：
將原材料膜和石墨紙進(jìn)行貼合，卷繞相互貼合的原材料膜和石墨紙使其形成卷材，形成的卷材的中部為空心結(jié)構(gòu)；
將卷材放入治具內(nèi)，然后將治具放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫石墨化。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，還包括支架，該支架為側(cè)壁具有網(wǎng)格的圓筒狀結(jié)構(gòu)，將相互貼合的原材料沿支架纏繞形成卷材。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，所述原材料膜為聚酰亞胺薄膜。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，將原材料膜和石墨紙分割成條狀，分割成條狀的原材膜和石墨紙的長度和寬度相同。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，將原材料膜分割成條狀，將石墨紙分割成片狀，將多個分割成片狀的石墨紙均勻的粘貼在分割成條狀的原材料膜上。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，在原材料膜和石墨紙進(jìn)行貼合之前，還包括對原材料膜進(jìn)行等離子處理。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，所述卷材在燒結(jié)爐中具體的碳化過程為：
將碳化爐內(nèi)的氣壓控制在0.06～0.45KPa，以每分鐘升高5～25℃的方式升溫至400～600℃；
以每分鐘升高6～9℃的方式繼續(xù)升溫至750～850℃；
以每分鐘升高3～7℃的方式繼續(xù)升溫至1100～1200℃，恒溫半小時；
關(guān)閉碳化爐，自然降溫后，取出石墨紙和原材料膜；
將石墨紙和原材料膜放入石墨化爐，將石墨化爐抽真空后，通入惰性氣體至內(nèi)壓為1.05～1.15atm，以每分鐘升高6-25℃的方式升溫至1100～1200℃，內(nèi)壓增加至1.2～1.7atm；
以每分鐘升高5-15℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫200℃，溫度震蕩5～30分鐘，振幅為15-30℃，直至升溫至2300～2500℃，降低壓力至1.05～1.2atm；
以每分鐘升高2～5℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫100℃，溫度震蕩5～20分鐘，振幅為5-20℃，直至升溫至2800～3000℃，恒溫20～50分鐘后，自然降溫，得到結(jié)晶性的碳泡沫膜。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，石墨化的原材料膜，降溫后再通過輥壓或?qū)訅?，將碳化的原材料膜加工為表面光滑的石墨?dǎo)熱膜。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，所述治具包括上蓋板、底板和側(cè)板，所述側(cè)板的上端與所述上蓋板固定，所述側(cè)板的下端與所述底板固定，所述底板上放置導(dǎo)熱板，所述卷材放置在導(dǎo)熱板上。
作為上述卷裝人造石墨散熱膜制造方法的一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)熱板為石墨板。
本發(fā)明的有益效果為：將原材料膜和石墨紙纏繞成卷材后再進(jìn)行石墨化，減少了分切工序，不需要大量的人工進(jìn)行切片，降低人工成本，增加每爐的產(chǎn)出，由之前的每爐片狀產(chǎn)出20平方米增加至現(xiàn)在每爐卷裝產(chǎn)出200平方米；因最終產(chǎn)品是卷裝產(chǎn)品，可以做到每卷200M以上，大大降低下道工序(或者系統(tǒng)制造商)的耗損，減少下道工序耗損10％，同時卷材的中部為空心結(jié)構(gòu)可以提高燒結(jié)爐對卷材的加熱效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的卷裝人造石墨散熱膜制造方法中使用的治具的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：
1：上蓋板；2：底板；3：側(cè)板；31：透氣孔；4：導(dǎo)熱板；5：中間板；6：壓板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
本實(shí)施方式提供了一種卷裝人造石墨散熱膜制造方法，其包括以下過程：
將原材料膜和石墨紙進(jìn)行貼合，卷繞相互貼合的原材料膜和石墨紙使其形成卷材，形成的卷材的中部為空心結(jié)構(gòu)，將卷材放入治具內(nèi)，然后將治具放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫石墨化。
將原材料膜和石墨紙纏繞成卷材后再進(jìn)行石墨化，減少了分切工序，不需要大量的人工進(jìn)行切片，降低人工成本，增加每爐的產(chǎn)出，由之前的每爐片狀產(chǎn)出20平方米增加至現(xiàn)在每爐卷裝產(chǎn)出200平方米；因最終產(chǎn)品是卷裝產(chǎn)品，可以做到每卷200M以上，大大降低下道工序(或者系統(tǒng)制造商)的耗損，減少下道工序耗損10％，同時卷材的中部為空心結(jié)構(gòu)可以提高燒結(jié)爐對卷材的加熱效率。
卷材具體的卷繞過程為：還包括支架，該支架為側(cè)壁具有網(wǎng)格的圓筒狀結(jié)構(gòu)，將相互貼合的原材料沿支架纏繞形成卷材。采用側(cè)壁為網(wǎng)格狀的支架，可以便于熱量傳遞至卷材上。
原材料膜為聚酰亞胺薄膜。當(dāng)然也可以是其它等效的高分子膜。
將原材料膜和石墨紙分割成條狀，分割成條狀的原材膜和石墨紙的長度和寬度相同。采用條狀的石墨紙可以提高石墨紙向原材料膜傳遞熱量的效率。
將原材料膜分割成條狀，將石墨紙分割成片狀，將多個分割成片狀的石墨紙均勻的粘貼在分割成條狀的原材料膜上。在條狀的原材料膜上設(shè)置片狀的石墨紙，在提高向原材料膜上傳遞熱量的效率的同時，還可以減少石墨紙的使用。
在原材料膜和石墨紙進(jìn)行貼合之前，還包括對原材料膜進(jìn)行等離子處理。
在本實(shí)施方式中還提供了卷材在燒結(jié)爐中具體的碳化過程為：
將碳化爐內(nèi)的氣壓控制在0.06～0.45KPa，以每分鐘升高5～25℃的方式升溫至400～600℃；
以每分鐘升高6～9℃的方式繼續(xù)升溫至750～850℃；
以每分鐘升高3～7℃的方式繼續(xù)升溫至1100～1200℃，恒溫半小時；
關(guān)閉碳化爐，自然降溫后，取出石墨紙和原材料膜；
將石墨紙和原材料膜放入石墨化爐，將石墨化爐抽真空后，通入惰性氣體至內(nèi)壓為1.05～1.15atm，以每分鐘升高6-25℃的方式升溫至1100～1200℃，內(nèi)壓增加至1.2～1.7atm；
以每分鐘升高5-15℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫200℃，溫度震蕩5～30分鐘，振幅為15-30℃，直至升溫至2300～2500℃，降低壓力至1.05～1.2atm；
以每分鐘升高2～5℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫100℃，溫度震蕩5～20分鐘，振幅為5-20℃，直至升溫至2800～3000℃，恒溫20～50分鐘后，自然降溫，得到結(jié)晶性的碳泡沫膜。
在本實(shí)施方式中還提供了卷材在燒結(jié)爐中具體的碳化一種具體的碳化過程：
將碳化爐內(nèi)的氣壓控制在0.07KPa，以每分鐘升高12℃的方式升溫至460℃；
以每分鐘升高8℃的方式繼續(xù)升溫至810℃；
以每分鐘升高4℃的方式繼續(xù)升溫至1150℃，恒溫半小時；
關(guān)閉碳化爐，自然降溫后，取出石墨紙和原材料膜；
將石墨紙和原材料膜放入石墨化爐，將石墨化爐抽真空后，通入惰性氣體至內(nèi)壓為1.07atm，以每分鐘升高9℃的方式升溫至1115℃，內(nèi)壓增加至1.6atm；
以每分鐘升高7℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫200℃，溫度震蕩17分鐘，振幅為21℃，直至升溫至2360℃，降低壓力至1.15atm；
以每分鐘升高3℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫100℃，溫度震蕩15分鐘，振幅為16℃，直至升溫至2850℃，恒溫40分鐘后，自然降溫，得到結(jié)晶性的碳泡沫膜。
在本實(shí)施方式中還提供了卷材在燒結(jié)爐中具體的碳化另一種具體的碳化過程：
將碳化爐內(nèi)的氣壓控制在0.08KPa，以每分鐘升高14℃的方式升溫至550℃；
以每分鐘升高8.5℃的方式繼續(xù)升溫至810℃；
以每分鐘升高6.5℃的方式繼續(xù)升溫至1150℃，恒溫半小時；
關(guān)閉碳化爐，自然降溫后，取出石墨紙和原材料膜；
將石墨紙和原材料膜放入石墨化爐，將石墨化爐抽真空后，通入惰性氣體至內(nèi)壓為1.08atm，以每分鐘升高16℃的方式升溫至1160℃，內(nèi)壓增加至1.35atm；
以每分鐘升高8℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫200℃，溫度震蕩16分鐘，振幅為26℃，直至升溫至2350℃，降低壓力至1.25atm；
以每分鐘升高3.5℃的方式繼續(xù)升溫，每升溫100℃，溫度震蕩16分鐘，振幅為18℃，直至升溫至2850℃，恒溫35分鐘后，自然降溫，得到結(jié)晶性的碳泡沫膜。
卷裝人造石墨散熱膜制造方法還包括以下步驟：石墨化的原材料膜，降溫后再通過輥壓或?qū)訅?，將碳化的原材料膜加工為表面光滑的石墨?dǎo)熱膜。
在卷裝人造石墨膜散熱膜制造方法中使用的治具包括上蓋板1、底板2和側(cè)板3，側(cè)板3的上端與上蓋板1固定，側(cè)板3的下端與底板2固定，底板2上放置導(dǎo)熱板4，卷材放置在導(dǎo)熱板4上。為獲得更佳的導(dǎo)熱能力，導(dǎo)熱板4采用石墨板，石墨板不僅導(dǎo)熱能力強(qiáng)，且耐高溫，適合高溫碳化爐的環(huán)境。石墨板的厚度可以為3-6mm，更優(yōu)選的為5mm，薄的石墨板的導(dǎo)熱性能更佳。
側(cè)板3開設(shè)有透氣孔31，聚酰亞胺薄膜在燒結(jié)的過程中，會產(chǎn)生焦油等雜質(zhì)氣體，通過透氣孔31可以順暢的排出，以獲得更好的石墨膜半成品。側(cè)板3的厚度可以為16-20mm，超過20mm時，側(cè)板導(dǎo)熱性能變?nèi)?，因此，不利于聚酰亞胺薄膜的燒結(jié)，太薄的側(cè)板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，因此，16-20mm是優(yōu)選的厚度。
底板2的厚度可以設(shè)置為21-24mm，厚度超過24mm的底板導(dǎo)熱性能下降，不利于聚酰亞胺薄膜的燒結(jié)。
在上蓋板1和底板2之間還橫向設(shè)置有中間板5，中間板5與側(cè)板3固定，將石墨膜燒結(jié)治具分隔為上層燒結(jié)區(qū)域和下層燒結(jié)區(qū)域，提高效率，中間板5的厚度為16-20mm，同理，中間板5的厚度不能太厚或者太薄，超過20mm的中間板的導(dǎo)熱性能不佳，太薄的中間板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠。在中間板5表面也可以設(shè)置有導(dǎo)熱板4，進(jìn)一步提高導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱板4也設(shè)置為石墨板。
在聚酰亞胺薄膜的表面還設(shè)置有壓板6，用于防止聚酰亞胺薄膜表面彎曲，壓板6與聚酰亞胺薄膜之間也可以設(shè)置有石墨紙，壓板6的厚度為10-13mm，，超過13mm的壓板的導(dǎo)熱性能不佳，進(jìn)一步優(yōu)選的為10-11mm。壓板可以包括上壓板和下壓板，分別放置在上層燒結(jié)區(qū)域和下層燒結(jié)區(qū)域。
以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。