一種導熱膜及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種導熱膜及其制作方法，該導熱膜從下到上依次為柔性基材的底層、結構層和柔性基材的表層，所述結構層由有突出分布在底層表面的幾何塊構成，相鄰幾何塊之間形成貫通的溝槽，所述結構層的厚度為30?50微米，所述溝槽的寬度為0.5?3微米，所述溝槽內灌裝有充滿溝槽的壓力工質，所述導熱膜四周的溝槽口被封堵，所述壓力工質在溝槽的壓力為0.5?2MPa。本發明的該導熱膜具有導熱性、絕緣性、適用領域廣、制作成本低等一系列優點。
【專利說明】
一種導熱膜及其制作方法
技術領域
[0001] 本發明屬于導電新材料技術領域，涉及一種導熱膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 不論是機構組建或電氣裝置，過高的使用溫度常常會造成功能變差甚至失效，此 外還會縮短使用年限，因此需要不同的散熱裝置或機制，以避免工作溫度高于臨界值。
[0003] 隨著電子器件以及產品向高集成度、高運算領域的發展，它的發熱量隨之增加，另 一方面體積越來越小，發熱更加集中。傳統散熱器的材質一般為鋁或銅，目前無論是芯片封 裝還是產品系統散熱，無外乎都是這兩種材料直接散熱或配合硅膠、風扇形成散熱系統，無 法滿足高端電子元件的散熱需求，而且對于一些有導電線路的電子元器件因金屬類導熱膜 無法避免導電性事故而不可使用，并且容易有折傷和壓痕。而有些大功率高效散熱技術，比 如致冷器、水循環等需要動用額外的電力才能發揮散熱效果，不符合今日逐漸講究的節能 理念，也不適用于對于現下越來越注重節電與輕便的移動終端。
[0004] 目前在電子器件領域，常見的熱導管散熱方式和導熱膜方式。
[0005] 熱導管基本上是一內含工質流體的封閉腔體，利用相變進行換熱。一般來說溫差 (或者說溫度梯度）越大，交換的熱量越多，熱管的一個很大的優點就是在于其有很好的恒 溫性，即不需要在溫差很大的條件下而達到很好的換熱效果。這其中的原因就在于利用熱 管中工質的氣-液相變來交換大量的熱量，在物質發生相變的時候，溫度是基本不變的而 工質汽化（液化）的時候會需要吸收（釋放）大量的潛熱。于是熱管的工作過程簡單描述 就是這樣：熱管里面的工質在一端從外界吸收大量的熱量，由液態變化成氣態，在氣壓的驅 使下，流動到另外一端，冷凝成液體，釋放出大量的汽化潛熱，液體又在某種驅動力的驅使 下（重力，多孔材料吸液芯的毛細作用等等）又回到另外一端吸熱，如此循環。在這個過程 中，熱阻是非常小的。
[0006] 理論上熱導管的制造工程包括從機械加工到檢驗的十二道工序，然而實際制造的 時候往往能達到二十甚至上百道工序，且對工藝要求極高，相應的成本也極其高昂。基于熱 導管的散熱器是由底座、熱管、鰭片、以及風扇組成，體積較大，而且不同的熱源器件需要定 制不同的散熱器結構，應用上有一定的局限性。
[0007] 目前市面上的導熱膜材料有天然石墨導熱膜，人工石墨導熱膜，納米碳導熱膜，高 導熱的材料碳納米管和石墨烯也可做成導熱膜，但原材料價格高，且技術不成熟。
[0008] 以上所述的各種散熱片和導熱膜，都具有導電性能，這對于一些有導電線路的電 子元器件使用中會導電，易造成短路現象，而價格動輒幾千元一平方米，少則幾百元一平 米，無法惠及一般大眾產品，只有少數高單價的產品用得起此類導熱膜。

【發明內容】

[0009] 本發明所要解決的技術問題是提供一種導熱膜，以克服現有技術存在的不足。 [0010] 為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：
[0011] -種導熱膜，從下到上依次為柔性基材的底層、結構層和柔性基材的表層，其特 征在于：所述結構層由有突出分布在底層表面的幾何塊構成，相鄰幾何塊之間形成貫通的 溝槽，所述結構層的厚度為30-50微米，所述溝槽的寬度為0. 5-3微米，所述溝槽內灌裝 有充滿溝槽的壓力工質，所述導熱膜四周的溝槽口被封堵，所述壓力工質在溝槽的壓力為 0.5 _2MPa〇
[0012] 所述結構層和表層之間通過膠粘層連接。
[0013] 所述幾何塊優選正六邊形形狀從而形成蜂窩狀的溝槽。
[0014] 所述柔性基材為PI或者PET。所述底層的厚度為50-200微米，表層的厚度為 100 μ m，所述壓力工質為水或二氧化碳。
[0015] 在發明的一實施例中，所述結構層為與底層呈一體結構的柔性基材。
[0016] 在本發明的還有一實施方式中，所述結構層為結構膠。
[0017] 在本發明的還有一實施方式中，所述結構層為PET或金屬薄膜。
[0018] 另外，發明還提供一種導熱膜的制作方法，其特征在于，包含如下步驟：
[0019] A、在柔性膜的底層上制作出突出底層表面分布的幾何塊的結構層，相鄰幾何塊相 互間隔形成貫通的溝槽，結構層的厚度為30-50微米，槽的寬度為0. 5-3微米；
[0020] B、將柔性膜與結構層表面相粘連，封閉溝槽形成管道；
[0021] C、向溝槽內灌裝壓力工質，壓力工質充滿溝槽，壓力工質充滿后的壓力為 0· 5_2MPa ;
[0022] D、封堵導熱膜四周的溝槽口。
[0023] 所述表層通過膠粘層與結構層進行連接。
[0024] 在本發明的一實施例中，所述步驟A是利用具有連續分布的凸起結構的模版在柔 性薄膜材料表面壓印，形成底層、結構層以及溝槽。
[0025] 在本發明的另一實施例中，所述步驟A是在在底層表面印刷幾何塊圖案的結構 膠。
[0026] 在本發明的再一實施例中，所述步驟A中，先將結構層與底層進行復合，并在結構 層上涂抹光刻膠，再利用帶有幾何網狀結構的掩膜對結構層進行蝕刻，直至蝕刻到底層表 面停止。
[0027] 采用上述技術方案，本發明的導熱膜中就形成網狀結構的細微管道，每一條形成 的管道都有至少兩條以上的相鄰管道，一側薄膜通過熱傳導方式從熱源吸收的熱量可以迅 速擴散進而均勻分布在薄膜各管道中的壓力工質中，壓力工質再通過熱傳導的方式將熱量 傳導至與之貼合的另一側柔性材料薄膜中。柔性材料薄膜可以通過貼合金屬外殼或者對流 散熱等方式進行散熱。如此形成一個動態平衡，將熱源的溫度保持在一定的范圍之內，而所 使用的柔性材料薄膜具備電氣絕緣性，適用于具有導電線路的電子元件。
[0028] 因此，本發明的導熱膜具有導熱性、絕緣性、適用領域廣、制作成本低等一系列優 點。
【附圖說明】
[0029] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明：
[0030] 圖1為本發明的結構剖面圖；
[0031] 圖2為結構層的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 如圖1所示，本發明的導熱膜，從下到上依次為柔性基材的底層100、結構層200、 膠粘層300和柔性基材的表層400。
[0033] 結合圖2所示，其中，結構層200由有突出分布在底層表面的幾何塊201構成，相 鄰幾何塊201之間形成貫通的溝槽202。溝槽202內灌裝有壓力工質，導熱膜四周的溝槽口 被封堵。
[0034] 底層100的厚度為100微米，結構層的厚度為30-50微米，膠粘層的厚度為20微 米，表層400的厚度為100微米，溝槽的寬度為0. 5-3微米。壓力工質充滿整個溝槽。
[0035] 底層100和表層400的柔性基材選用PET或PI，膠粘層300采用環氧膠。
[0036] 在最佳的實施例中，優選正六邊形的幾何塊形成結構層，這樣的結構層中就形成 了蜂窩狀結構的細微管路，每一條的管路都可以和相鄰的四條管路連通，由于壓力工質在 內部填充時候，具有很大的壓力，達到〇. 5_2MPa，該壓力使得熱源處的熱量能通過壓力波的 形式迅速向末端傳遞，散熱效率高。
[0037] 上述結構的導熱膜在底層100上形成具有貫通溝槽202的結構層200可以分別通 過以下三種工藝制作：
[0038] 1、利用具有連續分布的幾何形通孔的模版在柔性薄膜材料表面壓印，形成底層、 結構層以及溝槽。在該工藝中，底層和結構層為一體結構。
[0039] 2、在底層表面印刷幾何塊圖案的結構膠。該幾何塊圖案之間形成貫通的溝槽。該 結構膠采用高分子材質，例如環氧樹脂，聚丙烯酸酯或聚氨酯。
[0040] 3、先將結構層與底層進行復合，并在結構層上涂抹光刻膠，在利用帶有幾何網狀 結構的掩膜對結構層進行蝕刻，直至蝕刻到底層表面停止。結構層可以為PET層或者金屬 層，金屬層可以是銅，鋁等具有高熱傳導性的材料。
[0041] 導熱試驗：
[0042] 本導熱試驗采用的導熱膜底層和表層的柔性基材均是采用PET，采用上述第2種 工藝制作而成，結構膠為環氧樹脂，膠粘層采用環氧膠。
[0043] 導熱膜的底層100的厚度為100微米，結構層的幾何塊為正六邊形，厚度為40微 米，膠粘層的厚度為20微米，表層400的厚度為100微米，溝槽的寬度為2微米。溝槽內填 充的壓力工質為水，壓力為IMPa。
[0044] 進行導熱試驗時，分別對熱源和遠離熱源3. 5cm的A點、B點進行測量。其測量結 果如表1所示：
[0045] 表1 :本專利的導熱膜進行導熱試驗（單位：°C )
[0046]
[0047] 以普通鋁箱進行對比導熱試驗
[0048] 也分別對熱源和遠離熱源3. 5cm的A點、B點進行測量。其測量結果如表2所示：
[0049] 表2 :普通鋁箱進行導熱試驗（單位：°C )
[0050]
[0051] 通過上述兩表比較可以發現，采用普通鋁箱，無法將熱源的溫度快速散布，且穩定 溫度很難接近熱源的穩定溫度。而采用本發明的導熱膜，導熱膜上A點和B點的穩定溫度 很接近熱源的穩定溫度，說明本專利的導熱膜導熱快、熱傳導性高。
[0052] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，任何所 屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提出的權利要求的保護范圍內，利用 本發明所揭示的技術內容所作出的局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發明的技 術特征內容，均仍屬本發明技術特征的范圍內。
【主權項】
1. 一種導熱膜，從下到上依次為柔性基材的底層、結構層和柔性基材的表層，其特征在 于：所述結構層由有突出分布在底層表面的幾何塊構成，相鄰幾何塊之間形成貫通的溝槽， 所述結構層的厚度為30-50微米，所述溝槽的寬度為0. 5-3微米，所述溝槽內灌裝有充滿溝 槽的壓力工質，所述導熱膜四周的溝槽口被封堵，所述壓力工質在溝槽的壓力為〇· 5-2MPa。2. 根據權利要求1所述的導熱膜，其特征在于：所述結構層和表層之間通過膠粘層連 接。3. 根據權利要求1所述的導熱膜，其特征在于：所述幾何塊優選正六邊形形狀從而形 成蜂窩狀的溝槽。4. 根據權利要求1所述的導熱膜，其特征在于：所述柔性基材為PI或者PET ;所述底層 的厚度為50-200微米，表層的厚度為100 μ m，所述壓力工質為水或二氧化碳。5. 根據權利要求1所述的導熱膜，其特征在于：所述結構層為與底層呈一體結構的柔 性基材；或者所述結構層為結構膠；或者所述結構層為PET或金屬薄膜。6. -種導熱膜的制作方法，其特征在于，包含如下步驟： A、 在柔性膜的底層上制作出突出底層表面分布的幾何塊的結構層，相鄰幾何塊相互間 隔形成貫通的溝槽，結構層的厚度為30-50微米，槽的寬度為0. 5-3微米； B、 將柔性膜與結構層表面相粘連，封閉溝槽形成管道； C、 向溝槽內灌裝壓力工質，壓力工質充滿溝槽，壓力工質充滿后的壓力為0· 5-2MPa ; D、 封堵導熱膜四周的溝槽口。7. 根據權利要求6所述的導熱膜的制作方法，其特征在于：所述表層通過膠粘層與結 構層進行連接。8. 根據權利要求6所述的導熱膜的制作方法，其特征在于：所述步驟A是利用具有連 續分布的凸起結構的模版在柔性薄膜材料表面壓印，形成底層、結構層以及溝槽。9. 根據權利要求6所述的導熱膜的制作方法，其特征在于：所述步驟A是在在底層表 面印刷幾何塊圖案的結構膠。10. 根據權利要求6所述的導熱膜的制作方法，其特征在于：所述步驟A中，先將結構 層與底層進行復合，并在結構層上涂抹光刻膠，再利用帶有幾何網狀結構的掩膜對結構層 進行蝕刻，直至蝕刻到底層表面停止。11. 根據權利要求9所述的導熱膜的制作方法，其特征在于：所述結構層的材質為銅或 錯。
【文檔編號】H05K7/20GK105990274SQ201510069791
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發明人】平財明, 徐厚嘉, 劉升升
【申請人】上海量子繪景電子股份有限公司