一种自粘型石墨烯导热垫片的制作方法

1.本技术涉及导热垫片的领域，尤其是涉及一种自粘型石墨烯导热垫片。


背景技术：

2.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。
3.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，其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。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，目前以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，进而影响产品组装的效率。


技术实现要素：

5.为了改善石墨烯导热垫片在组装过程中的错位或移位问题，进而提升石墨烯导热垫片的组装效率，本技术提供一种自粘型石墨烯导热垫片。
6.本技术提供的一种自粘型石墨烯导热垫片采用如下的技术方案：
7.一种自粘型石墨烯导热垫片，包括导热层以及设置在导热层上沿厚度方向两侧的粘接层；
8.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的层间涂覆有粘接剂；
9.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。
10.通过采用上述技术方案，石墨烯膜具有超高导热性能，通过多层石墨烯膜叠层制得的导热层，在其厚度方向上具有良好的热传导效果，进而为自粘型石墨烯导热垫片提供优良的导热性能。在导热层上沿其厚度方向的两侧各设置一层粘接层，粘接层具有自粘性，在组装自粘型石墨烯导热垫片时可以与电子器件之间产生一定的粘附力，进而改善组装过程中的错位移位问题，提升产品的组装效率。
11.本技术中，粘接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
固化后稳定附着在粘接层上并形成具有粘性的粘接层。
12.可选的，所述粘接层包括多条交错排列的胶线，所述胶线粘附于导热层表面并形成网格状的粘接层。
13.通过采用上述技术方案，将粘接层设置为由多条交错排列的胶线组成的网格状，一方面，可以在减少粘接层的用胶量的同时使粘接层保持有效的粘性；另一方面，将粘接层设置为网格状，可以减少自粘型石墨烯导热垫片与电子器件贴合界面之间的存胶量，降低贴合界面因胶粘剂带来的热阻，进一步提升自粘型石墨烯导热垫片的导热性能。
14.可选的，所述粘接层包括多个阵列排布的胶点，所述胶点粘附于粘接层表面并形成点阵状的粘接层。
15.通过采用上述技术方案，将粘接层设置为点阵状，在粘接层保持有效的粘性的基础上，可以减少用胶量，进一步，可以降低自粘型石墨烯导热垫片与电子器件贴合界面的热阻，提升自粘型石墨烯导热垫片的导热性能。
16.可选的，所述粘接层的厚度为2-10μm。
17.通过采用上述技术方案，粘接层主要起到在组装时粘附于电子器件的表面、避免错位移位的作用。因此，粘接层具有一定的粘性即可，当粘接层的厚度过薄时不能与电子器件很好地贴附，难以达到较好的粘接效果；而粘接层过厚时会增加自粘型石墨烯导热垫片与电子器件贴合界面的热阻，降低自粘型石墨烯导热垫片的导热性能。经试验，当粘接层的厚度在2-10μm范围内时，自粘型石墨烯导热垫片兼具粘良好的粘性和较高的导热性能。
18.可选的，所述导热层的厚度为0.1-5
㎜
。
19.通过采用上述技术方案，导热层主要起到热传导的作用，导热层的厚度过薄时会导致自粘型石墨烯导热垫片整体的力学性能较弱，组装时容易破裂；而导热层的厚度过厚时会影响组装后产品的整体厚度。
20.可选的，所述粘接剂的厚度为20-80μm。
21.通过采用上述技术方案，粘接剂涂覆在相邻的两层石墨烯膜之间用于粘接两层石墨烯膜，避免粘接层散开。粘接剂的厚度过薄时不能起到很好的粘接效果，石墨烯膜容易分层散开；而粘接剂的厚度过厚时会使得导热层整体的热阻升高，影响自粘型石墨烯导热垫片的导热性能。
22.可选的，所述导热层上开设有若干贯穿所有石墨烯膜的通孔，所述通孔沿石墨烯膜叠层的方向，且所述通孔中填充有导热填料。
23.通过采用上述技术方案，石墨烯膜的热传导性能具有各向异性，其在石墨烯膜层内平面方向上的导热性能较高，而在垂直于石墨烯膜平面方向上的导热性能较差。基于此，通过多层石墨烯膜叠层制成的导热层在厚度方向（即石墨烯膜的层内平面方向）上具有良好的导热性能，而在石墨烯膜叠层的方向上的导热性能较差。通过在导热层上贯穿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，可以通过导热填料将导热层在石墨烯膜的叠层方向连通，在石墨烯膜的叠层方向上通过导热填料增强热传导能力，可以进一步提升自粘型石墨烯导热垫片整体的导热性能。
24.可选的，所述通孔的孔径为20-100μm，相邻通孔中心的间距为150-500μm。
25.通过采用上述技术方案，通孔的孔径和间距影响导热层的层间导热性能和力学性能。具体而言，通孔的孔径过小和/或相邻通孔的间距过大时，填充的导热填料的量有限，难
以起到有效的提升层间方向导热性能的作用；通孔的孔径过大和/或相邻通孔的间距过小时，在导热层上开设的通孔的密度过高，会破坏导热层的结构，进而影响自粘型石墨烯导热垫片的力学强度。经试验，通孔的孔径为20-100μm，相邻通孔中心的间距为150-500μm范围内时，导热层兼具高导热性能和良好力学强度。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
27.1.本技术中，通过多层石墨烯膜堆叠制得具有超高导热性能的导热层，并在导热层上沿厚度方向的两侧各设置一层带有粘性的粘接层，制得自带粘性的自粘型石墨烯导热垫片，在具有超高导热性能的同时可以粘附在电子器件的表面，有效改善了石墨烯导热垫片组装时的错位移位问题，提升了石墨烯导热垫片的组装效率；
28.2.本技术中，将粘接层设置为网格状或者点阵状，可以使粘接层保持有效粘性的同时减少用胶量；另外，还可以降低自粘型石墨烯导热垫片与电子器件贴合界面的热阻，提升导热性能；
29.3.本技术中，在导热层上开设通孔并在通孔中填充导热填料，通过导热填料增强导热层在石墨烯膜叠层方向上的热传导能力，进而提升自粘型石墨烯导热垫片的整体导热性能。
附图说明
30.图1是本技术实施例1的整体结构示意图。
31.图2是图1中a部分的放大示意图。
32.图3是本技术实施例2的整体结构示意图。
33.图4是图2中b部分的放大示意图。
34.附图标记说明：1、导热层；11、石墨烯膜；12、粘接剂；2、粘接层；21、胶条；22、胶点；3、通孔。
具体实施方式
35.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
36.本技术实施例公开一种自粘型石墨烯导热垫片。
37.实施例1：
38.参照图1、图2，自粘型石墨烯导热垫片包括导热层1、以及粘附在导热层1上沿厚度方向两侧的粘接层2。
39.参照图1、图2，导热层1包括多层依次堆叠的石墨烯膜11，相邻石墨烯膜11的层间涂覆有粘接剂12，粘接剂12的厚度为20-80μm。通过粘接剂12将相邻的两层石墨烯膜11粘接在一起，避免石墨烯膜11分层散开。本实施例中粘接剂12为丙烯酸树脂，通过喷涂的方式涂覆在石墨烯膜11上。在其它实施例中，粘接剂12还可以为硅橡胶、环氧树脂或聚氨酯。
40.在导热层1上还开设有通孔3，通孔3沿石墨烯膜11的叠层方向并贯穿所有石墨烯膜11，通孔3的孔径为20-100μm；通孔3在石墨烯膜11上阵列分布（附图中通孔3仅示出1排），相邻通孔3中心的间距为150-500μm。在通孔3中还填充有导热填料，导热填料将导热层1在石墨烯膜11叠层方向上连通。通过导热填料增强导热层1在石墨烯膜11叠层方向上的热传导效果，可以进一步提升自粘型石墨烯导热垫片的整体导热性能。
41.在本实施例中，导热填料为碳纤维丝，将碳纤维丝在液体胶粘剂中浸润后再穿设在通孔3中，液体胶粘剂固化后碳纤维丝被固定在通孔3内部。在另一实施例中，导热填料还可以为液态金属或碳纳米管等具有良好导热性能的材料。
42.参照图1、图2，粘接层2包括多条交错排列的胶条21，胶条21粘接在导热层1表面；所有胶条21形成网格状的粘接层2，粘接层2的厚度为2-10μm。在本实施例中，粘接层2由乙烯基硅油胶粘剂制成，通过喷涂的方式，将乙烯基硅油胶粘剂喷涂在导热层1表面，喷涂时控制喷涂机喷制出条状，乙烯基硅油胶粘剂固化后形成网格状、且自带粘性的粘接层2。在另一实施例中，粘接层2还可以由其它固化后带有粘性的胶粘剂材料制成。
43.实施例1的实施原理为：本实施例提供的自粘型石墨烯导热垫片，通过多层石墨烯膜11堆叠制得具有超高导热性能的导热层1，并在导热层1上沿厚度方向的两侧各设置一层带有粘性的粘接层2，制得自带粘性的自粘型石墨烯导热垫片。进一步，将粘接层2设置为网格状，可以使粘接层2在保持有效粘性的同时减少用胶量，还可以降低自粘型石墨烯导热垫片与电子前进贴合界面的热阻，提升导热性能。在组装自粘型石墨烯导热垫片时，粘接层2可以粘附在电子器件表面，阻止自粘型石墨烯导热垫片在电子器件表面滑动，进而可以避免组装时的错位移位问题，提高组装效率。
44.实施例2：
45.参照图3、图4，本实施例与实施例1的区别在于，粘接层2包括粘附在导热层1表面的多个胶点22，所有胶点22在导热层1表面阵列排布形成点阵状的导热层1。本实施例中粘接层2是由乙烯基硅油胶粘剂通过点胶的方式制成。
46.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。