具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片，用于功率器件與散熱片或外殼之間導(dǎo)熱、絕緣，所述導(dǎo)熱片由基體材料中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱填料構(gòu)成，所述導(dǎo)熱填料具有第一顆粒直徑，所述第一顆粒直徑等于所述導(dǎo)熱片的厚度。本發(fā)明還提供了一種制備上述具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片的方法。本發(fā)明通過其所提供的具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法，可獲得超薄結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱片，無需提高導(dǎo)熱填料的填充量，同時具備優(yōu)異的導(dǎo)熱率。
【專利說明】具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有導(dǎo)熱、絕緣效果的導(dǎo)熱片及其制備方法，所述導(dǎo)熱片用于功 率器件與散熱片或外殼之間導(dǎo)熱、絕緣。特別的，本發(fā)明尤其涉及一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的 導(dǎo)熱片及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電腦、手機、LED照明、通信設(shè)備等有散熱要求的領(lǐng)域，大量采用具有導(dǎo)熱、絕緣效 果的導(dǎo)熱片進行散熱，用于功率器件與散熱片或外殼之間起導(dǎo)熱絕緣作用。一般導(dǎo)熱片通 常由基體材料中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的填料構(gòu)成，常用的導(dǎo)熱填料有氧化鋁、氧化鎂、 氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等；其中，尤以微米級氧化鋁、硅微粉為主體，納米氧化鋁， 氮化物做為高導(dǎo)熱領(lǐng)域的填充粉體。
[0003] 研究表明，導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱率隨填料粒徑增大而增加，在填充量相同時，大粒徑填料 填充所得到的復(fù)合材料導(dǎo)熱率均比小粒徑填料填充的要高。但是，導(dǎo)熱填料經(jīng)過超細微化 處理可以有效提高其自身的導(dǎo)熱性能。例如研究表明，在丁苯橡膠中分別加入納米氧化鋁 和微米氧化鋁得到的聚合物材料的導(dǎo)熱性，在相同填充量下，納米氧化鋁填充丁苯橡膠的 導(dǎo)熱率和物理力學(xué)性能均優(yōu)于微米氧化鋁填充的丁苯橡膠，且丁苯橡膠的導(dǎo)熱率隨著氧化 鋁填充量的增加而增大。
[0004] 現(xiàn)有的導(dǎo)熱片通常采用較小顆粒的導(dǎo)熱填料，一方面這可以顯著提高導(dǎo)熱片的導(dǎo) 熱率以及力學(xué)性能，同時小顆粒的導(dǎo)熱填料的使用便于提高導(dǎo)熱填料的填充量，另一方面， 小顆粒的導(dǎo)熱填料也便于加工更薄的導(dǎo)熱片，以適應(yīng)現(xiàn)有超薄型電子設(shè)備的需要。例如，現(xiàn) 有手機、平板電腦等電子設(shè)備通常以輕薄為時尚，這就要求導(dǎo)熱片的厚度要求越來越薄，小 顆粒導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱片中，導(dǎo)熱填料的顆粒大小對于導(dǎo)熱片的厚度幾乎沒有任何限制，因 此可以盡量提高導(dǎo)熱填料的填充量，以提高超薄導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱率。
[0005] 相反的，雖然導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱率隨填料粒徑增大而增加，但是當(dāng)導(dǎo)熱填料的填充量 很小時，導(dǎo)熱填料之間不能形成真正的接觸和相互作用，從而無法將熱量通過與熱源接觸 的導(dǎo)熱片底層的填料顆粒傳遞到導(dǎo)熱片的頂層，因而起不到提高導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱性能的作 用。而為了使大顆粒的導(dǎo)熱填料發(fā)揮作用，現(xiàn)有的方案只能是提高導(dǎo)熱填料的填充量，這帶 來的困難是難以加工超薄的導(dǎo)熱片。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法， 以減少或避免前面所提到的問題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片，用于功率 器件與散熱片或外殼之間導(dǎo)熱、絕緣，所述導(dǎo)熱片由基體材料中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù) 的導(dǎo)熱填料構(gòu)成，所述導(dǎo)熱填料具有第一顆粒直徑，所述第一顆粒直徑等于所述導(dǎo)熱片的 厚度。
[0008] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料由氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅之一或 其混合物構(gòu)成。
[0009] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料的直徑為10-30 μ m。
[0010] 優(yōu)選地，所述基體材料為高分子聚合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述高分子聚合物為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、聚乙烯、丁苯橡膠之一或其混 合物。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種制備上述具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片的方法，該制備方法包 括如下步驟：
[0013] 將具有第一顆粒直徑的導(dǎo)熱填料與基體材料均勻混合；
[0014] 提供一個篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)由網(wǎng)框和繃在所述網(wǎng)框上的絲網(wǎng)組成，所述絲網(wǎng)的網(wǎng)孔 可供所述導(dǎo)熱填料穿過；
[0015] 將所述篩網(wǎng)水平放置于一個平板上，使所述絲網(wǎng)所在的平面距離所述平板的高度 等于所述第一顆粒直徑，將所述導(dǎo)熱填料與所述基體材料的混合物放置于所述絲網(wǎng)上，采 用一個刮板沿著所述網(wǎng)框水平刮所述混合物，使所述混合物通過所述絲網(wǎng)的網(wǎng)孔平鋪擠壓 到所述平板上；
[0016] 將所述篩網(wǎng)撤去，使所述平板上平鋪的所述混合物固化形成厚度等于所述第一顆 粒直徑的所述導(dǎo)熱片。
[0017] 優(yōu)選地，所述網(wǎng)框的厚度等于所述第一顆粒直徑，所述絲網(wǎng)位于所述網(wǎng)框的上表 面，所述網(wǎng)框放置到所述平板上之后，所述絲網(wǎng)所在的平面距離所述平板的高度通過所述 網(wǎng)框的厚度控制等于所述第一顆粒直徑。
[0018] 本發(fā)明通過其所提供的具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法，可獲得超薄結(jié) 構(gòu)的導(dǎo)熱片，無需提高導(dǎo)熱填料的填充量，同時具備優(yōu)異的導(dǎo)熱率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0020] 圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的導(dǎo)熱片的截面示意圖；
[0021] 圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的制備導(dǎo)熱片的篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā) 明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。
[0023] 圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的導(dǎo)熱片的截面示意圖，如圖所示， 本發(fā)明的導(dǎo)熱片10具有單層導(dǎo)熱顆粒的結(jié)構(gòu)，其可用于功率器件與散熱片或外殼之間導(dǎo) 熱、絕緣。所述導(dǎo)熱片10由基體材料11中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱填料12構(gòu)成， 其中，所述導(dǎo)熱填料12具有第一顆粒直徑D1，所述第一顆粒直徑D1等于所述導(dǎo)熱片10的 厚度hi。
[0024] 亦即，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同在于，本發(fā)明沒有采用納米氧化鋁等之類的 小顆粒的導(dǎo)熱填料，而是采用了與導(dǎo)熱片10的厚度hi尺寸相同的大直徑的導(dǎo)熱填料12。 圖中可見，本發(fā)明的導(dǎo)熱片10是一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的好處是，當(dāng)導(dǎo) 熱片10參與散熱的時候，導(dǎo)熱片10的導(dǎo)熱填料12的表面可以直接與熱源接觸，使得熱量 可以通過導(dǎo)熱填料12本身直接從一側(cè)傳遞到另一側(cè)，使得導(dǎo)熱片10具備及其優(yōu)異的導(dǎo)熱 率，同時，由于不需要提高導(dǎo)熱填料12的填充量來形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈以散熱，大大節(jié)約了材料， 而且可以制作只有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片10,十分適合制作超薄結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱片，例如，在一 個優(yōu)選實施例中，所述導(dǎo)熱填料12的直徑D1可以達到10-30 μ m，也就是本發(fā)明的技術(shù)方案 可以獲得厚度僅僅為10-30 y m的導(dǎo)熱片，這是現(xiàn)有技術(shù)難以想象的，并且這樣厚度的導(dǎo)熱 片所具備的導(dǎo)熱率也是現(xiàn)有技術(shù)難以達到的。
[0025] 在一個優(yōu)選實施例中，所述導(dǎo)熱填料12可由氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮 化硼、碳化硅之一或其混合物構(gòu)成。
[0026] 在一個優(yōu)選實施例中，所述基體材料11為高分子聚合物。更優(yōu)選地，所述高分子 聚合物為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、聚乙烯、丁苯橡膠之一或其混合物。
[0027] 為了獲得上述實施例所描述的具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片10,本發(fā)明還提供了一 種特別設(shè)計的制備方法，同樣的，該制備方法所獲得的導(dǎo)熱片10可用于功率器件與散熱片 或外殼之間導(dǎo)熱、絕緣，所述導(dǎo)熱片10由基體材料11中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱填 料12。
[0028] 在本發(fā)明的一個具體實施例中，本發(fā)明的導(dǎo)熱片10的制備方法具體包含如下步 驟：
[0029] 首先，將具有第一顆粒直徑D1的導(dǎo)熱填料12與基體材料11均勻混合。其中，導(dǎo) 熱填料12可由氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅之一或其混合物構(gòu)成；基體 材料11可以為高分子聚合物，例如，所述高分子聚合物為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、聚乙烯、丁 苯橡膠之一或其混合物。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，此時的高分子聚合物之類的基體 材料11應(yīng)當(dāng)是固化之前、具備相當(dāng)流動性和粘性的一種狀態(tài)，導(dǎo)熱填料12可以由氮化鋁之 類的陶瓷材料粉碎、過篩獲得所需粒徑的顆粒狀材料。
[0030] 然后提供一個篩網(wǎng)20,如圖2所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的 制備導(dǎo)熱片10的篩網(wǎng)20的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述篩網(wǎng)20由網(wǎng)框21和繃在網(wǎng)框21 上的絲網(wǎng)22組成，絲網(wǎng)22的網(wǎng)孔23可供所述導(dǎo)熱填料12穿過。網(wǎng)孔23的大小如果僅僅 可以使一個導(dǎo)熱填料12的顆粒通過的話可能是最優(yōu)的一種選項，當(dāng)然，網(wǎng)孔23的尺寸數(shù)倍 或10倍于導(dǎo)熱填料12的直徑大小也是可行的，雖然這會導(dǎo)致穿過網(wǎng)孔23中的導(dǎo)熱填料12 的數(shù)量不均勻，但是并不影響垂直于導(dǎo)熱片10方向上的導(dǎo)熱填料12是單層顆粒的，因而導(dǎo) 熱效果還是很優(yōu)異的。
[0031] 之后，利用篩網(wǎng)20進行操作，將篩網(wǎng)20水平放置于一個平板（圖中未示出）上， 使所述絲網(wǎng)22所在的平面距離所述平板的高度h2恰好等于所述第一顆粒直徑D1，將導(dǎo)熱 填料12與基體材料11的混合物放置于絲網(wǎng)22上，采用一個刮板（圖中未示出）沿著網(wǎng)框 21水平刮所述混合物，使所述混合物通過所述絲網(wǎng)22的網(wǎng)孔23平鋪擠壓到所述平板上。 在這種操作過程中，由于絲網(wǎng)22的平面到平板之間的高度h2恰好等于所述第一顆粒直徑 D1，因而經(jīng)過刮板的操作，只能允許單層厚度的導(dǎo)熱填料落入到絲網(wǎng)22的下方。
[0032] 最后，將篩網(wǎng)20撤去，絲網(wǎng)22上方殘留的少量混合物會粘在絲網(wǎng)22的網(wǎng)線上一 同被去除，只剩下絲網(wǎng)22下方的一薄層單層顆粒的混合物，然后使所述平板上平鋪的所述 混合物固化，即可形成厚度hi等于所述第一顆粒直徑D1的所述導(dǎo)熱片10。
[0033] 優(yōu)選的是，網(wǎng)框21的厚度恰好等于第一顆粒直徑D1，絲網(wǎng)22位于網(wǎng)框21的上表 面（參見圖2)，網(wǎng)框21放置到平板上之后，絲網(wǎng)22所在的平面距離平板的高度h2就正好 通過網(wǎng)框21的厚度控制等于第一顆粒直徑D1 了。
[0034] 綜上所述，本發(fā)明通過其所提供的具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片及其制備方法，可 獲得超薄結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱片，無需提高導(dǎo)熱填料的填充量，同時具備優(yōu)異的導(dǎo)熱率。
[0035] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個實施例的方式進行描述的，但 是并非每個實施例僅包含一個獨立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體加以理解，并將各實施例中所涉及的技術(shù)方案 看作是可以相互組合成不同實施例的方式來理解本發(fā)明的保護范圍。
[0036] 以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合， 均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片（10)，用于功率器件與散熱片或外殼之間導(dǎo)熱、絕 緣，所述導(dǎo)熱片（10)由基體材料（11)中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱填料（12)構(gòu)成， 其特征在于，所述導(dǎo)熱填料（12)具有第一顆粒直徑（D1)，所述第一顆粒直徑（D1)等于所述 導(dǎo)熱片（10)的厚度（hi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱片，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料（12)由氧化鋁、氧化鎂、氧 化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅之一或其混合物構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)熱片，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料（12)的直徑（D1)為 10-30 μ m〇
4. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱片，其特征在于，所述基體材料（11)為高分子聚合物。
5. 如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)熱片，其特征在于，所述高分子聚合物為環(huán)氧樹脂、聚氯乙 烯、聚乙烯、丁苯橡膠之一或其混合物。
6. -種具有單層導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱片的制備方法，所述導(dǎo)熱片（10)用于功率器件與散 熱片或外殼之間導(dǎo)熱、絕緣，所述導(dǎo)熱片（10)由基體材料（11)中添加可增加材料導(dǎo)熱系數(shù) 的導(dǎo)熱填料（12)構(gòu)成，其特征在于，該制備方法包括如下步驟： 將具有第一顆粒直徑（D1)的導(dǎo)熱填料（12)與基體材料（11)均勻混合； 提供一個篩網(wǎng)（20)，所述篩網(wǎng)（20)由網(wǎng)框（21)和繃在所述網(wǎng)框（21)上的絲網(wǎng)（22) 組成，所述絲網(wǎng)（22)的網(wǎng)孔（23)可供所述導(dǎo)熱填料（12)穿過； 將所述篩網(wǎng)（20)水平放置于一個平板上，使所述絲網(wǎng)（22)所在的平面距離所述平板 的高度（h2)等于所述第一顆粒直徑（D1)，將所述導(dǎo)熱填料（12)與所述基體材料（11)的混 合物放置于所述絲網(wǎng)（22)上，采用一個刮板沿著所述網(wǎng)框（21)水平刮所述混合物，使所述 混合物通過所述絲網(wǎng)（22)的網(wǎng)孔（23)平鋪擠壓到所述平板上； 將所述篩網(wǎng)（20)撤去，使所述平板上平鋪的所述混合物固化形成厚度（hi)等于所述 第一顆粒直徑（D1)的所述導(dǎo)熱片（10)。
7. 如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述網(wǎng)框（21)的厚度等于所述第一顆 粒直徑（D1)，所述絲網(wǎng)（22)位于所述網(wǎng)框（21)的上表面，所述網(wǎng)框（21)放置到所述平板 上之后，所述絲網(wǎng)（22)所在的平面距離所述平板的高度通過所述網(wǎng)框（21)的厚度控制等 于所述第一顆粒直徑（D1)。
8. 如權(quán)利要求6-7之一所述的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料（12)由氧化鋁、氧 化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅之一或其混合物構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求6-8之一所述的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料（12)的直徑（D) 為 10-30 μ m。
10. 如權(quán)利要求6-9之一所述的制備方法，其特征在于，所述基體材料（11)由為高分子 聚合物，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、聚乙烯、丁苯橡膠之一或其混合物。
【文檔編號】C08L23/06GK104152118SQ201410440360
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】劉麗梅, 逯平, 霍明, 張文娟, 張?zhí)煨? 鄧毅 申請人:絡(luò)派模切（北京）有限公司, 北京賽樂米克材料科技有限公司