层状复合热界面材料及其制备方法与流程

本申请涉及热管理材料，尤其涉及一种层状复合热界面材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子器件向高集成度、高功率密度方向发展，热界面材料在芯片与散热器之间承担着降低界面热阻、提高传热效率的重要作用。石墨膜因具有优异的导热性能、柔韧性和轻量化特点，被广泛应用于电子器件热管理领域。

2、相关技术中，通过层状堆叠、树脂复合及界面改性等方式构建石墨膜复合热界面材料，以提高热界面材料的整体导热性能和结构稳定性。石墨膜复合热界面材料多采用聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺等聚合物作为层间粘结相，通过溶液浸渍、涂覆或原位固化等方式实现石墨膜层间结合。

3、然而，相关技术的聚合物涂覆工艺存在涂层厚度及分布可控性差的问题，易出现树脂局部富集或缺失，导致导热性能不均；同时固化后力学性能不足，复合材料加工及长期使用时易发生层间剥离、结构失稳，难以同时兼顾导热增强和结构增强的需求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种层状复合热界面材料及其制备方法，目的是解决易出现树脂局部富集或缺失而造成导热不均、固化后力学性能不足易发生层间剥离、结构失稳，难以兼顾导热增强与结构增强的需求的问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请提供了一种层状复合热界面材料的制备方法，包括：提供多张石墨膜和多张半固化片，其中，半固化片包括树脂体系和增强材料，以半固化片总质量为基准，增强材料的质量百分含量为5%～60wt%，树脂体系的质量百分含量为40%～95wt%；对石墨膜中用于与半固化片接触的表面进行表面改性处理；将表面改性处理后的石墨膜与半固化片交替堆叠，使相邻两张石墨膜之间设置有一张半固化片，形成层状预制体；对层状预制体进行热压固化和冷却定型，得到层状复合热界面材料。

4、在本申请的一些实施例中，石墨膜的厚度为10～200μm，石墨膜的层数为2-500层，半固化片的厚度为0.01～0.10mm。

5、在本申请的一些实施例中，多张半固化片包括第一半固化片和第二半固化片，第一半固化片和第二半固化片分别设置于不同的石墨膜层间，且二者在树脂体系和增强材料的种类和质量配比中的至少一项不同。

6、在本申请的一些实施例中，树脂体系包括环氧树脂体系、双马来酰亚胺树脂体系、氰酸酯树脂体系和聚酰亚胺树脂体系中的一种或多种。

7、在本申请的一些实施例中，增强材料包括玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维、玄武岩纤维和无纺布中的一种或多种。

8、在本申请的一些实施例中，表面改性处理包括等离子体处理、氧化处理、多巴胺改性处理和粗化处理中的至少一种。

9、在本申请的一些实施例中，对石墨膜中用于与半固化片接触的表面进行表面改性处理，包括：将石墨膜与含多巴胺的碱性溶液接触，使多巴胺在石墨膜的表面发生自聚合，以形成聚多巴胺改性层；采用去离子水洗涤聚多巴胺改性层，除去未反应物质并干燥。

10、在本申请的一些实施例中，对层状预制体进行热压固化和冷却定型，得到层状复合热界面材料，包括：将层状预制体在130℃和5mpa的条件下保温保压30min；在热压结束后，将层状预制体冷却至室温。

11、在本申请的一些实施例中，层状复合热界面材料的制备方法还包括：对热压固化和冷却定型得到的层状复合热界面材料进行切割、模切、冲压、钻孔、打磨和机械加工中的至少一种。

12、第二方面，本申请提供了一种层状复合热界面材料，由经表面改性处理的多层石墨膜与多张半固化片交替堆叠并经热压固化和冷却定型形成，相邻两层石墨膜之间设置有一张半固化片；其中，半固化片包括树脂体系和增强材料，以半固化片总质量为基准，增强材料的质量百分含量为5%～60wt%，树脂体系的质量百分含量为40%～95wt%；石墨膜层的层数为50～300层，每层石墨膜层的厚度为10～200μm，每层半固化片的厚度为0.03～0.10mm。

13、根据本申请提供的层状复合热界面材料及其制备方法，通过石墨膜构建高效导热通路，半固化片作为层间功能层，在热压过程中树脂发生流动并渗入石墨膜表面及层间孔隙，固化后形成稳定的界面连接结构，从而增强层间结合强度并降低界面热阻，且，该半固化片的树脂体系和增强材料的种类和含量可根据应用需求进行调控，实现复合材料层间结构及整体厚度的精准控制，避免传统涂覆工艺中因树脂分布不均导致的性能波动，提高产品一致性和批次稳定性，实现导热性能、力学性能、电绝缘性能及耐热性能的协同优化。

1.一种层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述石墨膜的厚度为10～200μm，所述石墨膜的层数为2-500层，所述半固化片的厚度为0.01～0.10mm。

3.根据权利要求2所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述多张半固化片包括第一半固化片和第二半固化片，所述第一半固化片和所述第二半固化片分别设置于不同的石墨膜层间，且二者在所述树脂体系和所述增强材料的种类和质量配比中的至少一项不同。

4.根据权利要求1所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述树脂体系包括环氧树脂体系、双马来酰亚胺树脂体系、氰酸酯树脂体系和聚酰亚胺树脂体系中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述增强材料包括玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维、玄武岩纤维和无纺布中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述表面改性处理包括等离子体处理、氧化处理、多巴胺改性处理和粗化处理中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述对所述石墨膜中用于与所述半固化片接触的表面进行表面改性处理，包括：

8.根据权利要求1所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述对所述层状预制体进行热压固化和冷却定型，得到所述层状复合热界面材料，包括：

9.根据权利要求8所述的层状复合热界面材料的制备方法，其特征在于，还包括：

10.一种层状复合热界面材料，其特征在于，由经表面改性处理的多层石墨膜与多张半固化片交替堆叠并经热压固化和冷却定型形成，相邻两层所述石墨膜之间设置有一张所述半固化片；