本发明属于散热膜领域，尤其涉及一种复合结构散热膜及其制造工艺。
背景技术：
随着电子设备不断将更强大的功能集成到更小组件中，温度的升高会导致设备运行速度减慢、器件工作中途出故障、尺寸空间限制以及其它很多性能方面的问题。因此温度控制已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单位功率所产生的更多热量。
散热膜的出现在一定程度上可以解决上述问题，但现有散热膜的散热性能依然难以让人满意。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合结构散热膜及其制造工艺，本发明提供的复合结构散热膜具有良好的散热性能。
本发明提供了一种复合结构散热膜，包括依次接触的第一离型膜层、第一散热胶层、第二散热胶层、第三散热胶层和第二离型膜层；
所述第一散热胶层由第一散热胶层胶液固化形成，所述第一散热层胶液包括有机硅压敏胶和sic；
所述第二散热胶层由第二散热胶层胶液固化形成，所述第二散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和碳纤维；
所述第三散热胶层由第三散热胶层胶液固化形成，所述第三散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和铜铝合金粉。
优选的，所述有机硅压敏胶和sic的质量比为(60～80)：(80～90)。
优选的，第二散热胶层胶液中，所述丙烯酸树脂胶水与碳纤维的质量比为(85～90)：(70～90)。
优选的，第三散热胶层胶液中，所述丙烯酸树脂胶水与铜铝合金粉的质量比为(85～90)：(65～80)。
优选的，所述碳纤维的直径为50～150nm，长度为10～30μm。
优选的，所述铜铝合金粉的铜含量为30～50wt％。
本发明提供了一种上述技术方案所述复合结构散热膜的制备方法，包括以下步骤：
a)、第二散热胶层胶液经涂布后进行固化，得到第二散热胶层；
b)、在所述第二散热胶层的一侧涂布第一散热胶层胶液，进行固化，得到第一散热胶层；之后在所述第一散热胶层上覆第一离型膜层；
c)、在第二离型膜层的一侧涂布第三散热胶层胶液，进行固化，得到第三散热胶层；
d)、将所述第二散热胶层的另一侧与第三散热胶层覆合，得到复合结构散热膜。
优选的，步骤a)中，采用led灯对第二散热胶层胶液进行固化；所述led灯的功率为50～300w，输出波长为360～400nm。
优选的，步骤b)中，所述固化的方式为热固化；所述热固化的温度为170～200℃。
优选的，步骤c)中，采用led灯对第三散热胶层胶液进行固化；所述led灯的功率为50～300w，输出波长为360～400nm。
与现有技术相比，本发明提供了一种复合结构散热膜及其制造工艺。本发明提供的复合结构散热膜包括依次接触的第一离型膜层、第一散热胶层、第二散热胶层、第三散热胶层和第二离型膜层；所述第一散热胶层由第一散热胶层胶液固化形成，所述第一散热层胶液包括有机硅压敏胶和sic；所述第二散热胶层由第二散热胶层胶液固化形成，所述第二散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和碳纤维；所述第三散热胶层由第三散热胶层胶液固化形成，所述第三散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和铜铝合金粉。本发明提供的散热膜设置有3层成分不同的散热层，通过3层散热层的相互搭配，使本发明提供的散热膜表现出良好的散热效果。同时，该散热膜还具有较高的拉伸强度和良好的粘性。实验结果表明：本发明提供的复合结构散热膜的垂直导热系数为8～16w/(m·k)，水平导热系数为400～650w/(m·k)，拉伸强度达到20～28n/mm2，贴合180度剥离力为1500～2100gf/25mm。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的复合结构散热膜的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种复合结构散热膜，包括依次接触的第一离型膜层、第一散热胶层、第二散热胶层、第三散热胶层和第二离型膜层；
所述第一散热胶层由第一散热胶层胶液固化形成，所述第一散热层胶液包括有机硅压敏胶和sic；
所述第二散热胶层由第二散热胶层胶液固化形成，所述第二散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和碳纤维；
所述第三散热胶层由第三散热胶层胶液固化形成，所述第三散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和铜铝合金粉。
参见图1，图1是本发明实施例提供的复合结构散热膜的结构示意图。
本发明提供的复合结构散热膜包括依次接触的第一离型膜层、第一散热胶层、第二散热胶层、第三散热胶层和第二离型膜层。其中，第一离型膜层和第二离型膜层是本发明散热膜的保护层，第一散热胶层、第二散热胶层和第三散热胶层组成发明散热膜的使用层。
在本发明中，所述第一离型膜层的材质优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称：pet)；所述第一离型膜层的透光率优选＞92％；所述第一离型膜的雾都优选＜1％，更优选为0；所述第一离型膜层的厚度优选为23～75μm，具体可为23μm、24μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm或75μm。
在本发明中，所述第一散热胶层由第一散热胶层胶液固化形成，所述第一散热层胶液包括有机硅压敏胶和sic。其中，所述有机硅压敏胶的在25℃下的粘度优选为5000～20000c.p.s，具体可为5000c.p.s、5500c.p.s、6000c.p.s、6500c.p.s、7000c.p.s、7500c.p.s、8000c.p.s、8500c.p.s、9000c.p.s、9500c.p.s、10000c.p.s、10500c.p.s、11000c.p.s、11500c.p.s、12000c.p.s、12500c.p.s、13000c.p.s、13500c.p.s、14000c.p.s、14500c.p.s、15000c.p.s、15500c.p.s、16000c.p.s、16500c.p.s、17000c.p.s、17500c.p.s、18000c.p.s、18500c.p.s、19000c.p.s、19500c.p.s或20000c.p.s。在本发明中，所述有机硅压敏胶和sic的质量比优选为(60～80)：(80～90)，更优选为70：(80～90)，具体可为70：85。在本发明中，所述第一散热胶层的厚度优选为10～15μm，具体可为10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm。
在本发明中，所述第二散热胶层由第二散热胶层胶液固化形成，所述第二散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和碳纤维。其中，所述丙烯酸树脂胶水中包含丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂包括但不限于由丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯或n-羟甲基丙烯酰胺聚合而成的均聚物，或由他们中的几种共聚而成的共聚物。在本发明提供的一个实施例中，所述丙烯酸树脂按照以下方法制备得到：将丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、n-羟甲基丙烯酰胺和偶氮二异丁腈混合后在氮气气氛中进行反应，得到丙烯酸树脂。其中，所述丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯和n-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比优选为(5～7)：(0.5～2)：(3～5)：(0.5～2)，具体可为6:1:4:1；所述丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯和n-羟甲基丙烯酰胺的总质量与偶氮二异丁腈的比优选为10：(0.1～0.3)，具体可为10：0.2；所述反应的温度优选为50～60℃，具体可为55℃；所述反应的时间优选为4～6h，具体可为5h。在本发明中，所述丙烯酸树脂胶水中还包括光引发剂；所述光引发剂包括但不限于烷基苯酮类引发剂和/或二苯甲酮类引发剂，具体可为二苯甲酮；丙烯酸树脂胶水中丙烯酸树脂和光引发剂的质量比优选为(85～110)：(0.5～2)，更优选为100：2。在本发明中，所述丙烯酸树脂胶水中还包括偶联剂；所述偶联剂包括但不限于氨烃基偶联剂和/或丙烯酰氧烃基偶联剂；丙烯酸树脂胶水中丙烯酸树脂和偶联剂的质量比优选为(85～110)：(0.005～0.01)，更优选为100：0.005。在本发明中，所述丙烯酸树脂胶水中还包括溶剂；所述溶剂包括但不限于甲苯和/或二甲苯；丙烯酸树脂胶水中丙烯酸树脂和溶剂的质量比优选为(85～110)：(40～60)，更优选为100：50。在本发明中，所述丙烯酸树脂胶水中优选还包括增塑剂；所述增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯中的一种或多种；丙烯酸树脂胶水中丙烯酸树脂和增塑剂的质量比优选为(85～110)：(0.1～2)，更优选为100：1.5。在本发明中，所述丙烯酸树脂胶水中优选还包括稳定剂；所述稳定剂包括但不限于水杨酸脂类稳定剂，优选为水杨酸甲酯；丙烯酸树脂胶水中丙烯酸树脂和稳定剂的质量比优选为(85～110)：(0.05～0.09)，更优选为100：0.05。在本发明中，所述碳纤维的直径优选为50～150nm，具体可为50nm、75nm、100nm、125nm或150nm；所述碳纤维的长度优选为10～30μm，具体可为10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。在本发明中，第二散热胶层胶液中丙烯酸树脂与碳纤维的质量比优选为(85～90)：(70～90)，具体可为85：70、85：80或85：90。在本发明中，所述第二散热胶层的厚度优选为15～25μm，具体可为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm。
在本发明中，所述第三散热胶层由第三散热胶层胶液固化形成，所述第三散热胶层胶液包括丙烯酸树脂胶水和铜铝合金粉。其中，所述丙烯酸树脂胶水的成分组成和各成分含量可参照上文介绍的第二散热胶层胶液中的丙烯酸树脂胶水，在此不再赘述。在本发明中，所述铜铝合金粉的铜含量优选为30～50wt％，具体可为30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％；所述铜铝合金粉的粒度优选为100～500目，具体可为100目、200目、300目、400目或500目。在本发明中，第三散热胶层胶液中所述丙烯酸树脂胶水与铜铝合金粉的质量优选比为(85～90)：(65～80)，具体可为90：65、90：75或90：80。在本发明中，所述第三散热胶层的厚度优选为15～25μm，具体可为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm。
在本发明中，所述第二离型膜层优选为硅油离型膜层；所述第二离型膜层的离型力优选为35～50gf/25mm，即属于重离型膜层；所述第二离型膜层的残余接着率优选＞90％；所述第二离型膜层的雾度优选＜1％；所述第二离型膜层的透光率优选＞92％。在本发明中，所述第二离型膜层的厚度为75～125μm，具体可为75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm或125μm。
本发明提供的散热膜设置有3层成分不同的散热层，通过3层散热层的相互搭配，使本发明提供的散热膜表现出良好的散热效果。同时，该散热膜还具有较高的拉伸强度和良好的粘性。实验结果表明：本发明提供的复合结构散热膜的垂直导热系数为8～16w/(m·k)，水平导热系数为400～650w/(m·k)拉伸强度达到20～28n/mm2，贴合180度剥离力为1500～2100gf/25mm。
本发明提供了一种权利要求1所述复合结构散热膜的制备方法，包括以下步骤：
a)、第二散热胶层胶液经涂布后进行固化，得到第二散热胶层；
b)、在所述第二散热胶层的一侧涂布第一散热胶层胶液，进行固化，得到第一散热胶层；之后在所述第一散热胶层上覆第一离型膜层；
c)、在第二离型膜层的一侧涂布第三散热胶层胶液，进行固化，得到第三散热胶层；
d)、将所述第二散热胶层的另一侧与第三散热胶层覆合，得到复合结构散热膜。
在本发明提供的制备方法中，首先涂布第二散热胶层胶液。其中，所述涂布的方式优选为逗号式刮刀涂布或者狭缝式涂布涂。在本发明中，优选将第二散热胶层胶液涂布在第三离型膜上，所述第三离型膜优选为离型力为35～50gf/25mm的重离型膜。胶液涂布均匀后，进行固化。在本发明中，优选采用led灯对第二散热胶层胶液进行固化；所述led灯优选设置在胶液涂布面的上方；所述led灯的功率优选为50～300w，具体可为50w、100w、150w、200w、250w或300w；所述led灯的输出波长为360～400nm，具体可为360nm、369nm、370nm、380nm、390nm或400nm；本发明对采用led灯对第二散热胶层胶液进行固化的时间没有特别限定，能够使胶液完全固化即可。固化完毕后，得到第二散热胶层。在本发明中，优选在得到第二散热胶层表面覆第四离型膜，然后收卷。其中，所述第四离型膜层优选为离型力为5～15gf/25mm的轻离型膜。
然后，在所述第二散热胶层的一侧涂布第一散热胶层胶液，进行固化。其中，所述涂布的方式优选为逗号式刮刀涂布或者狭缝式涂布涂。在本发明中，所述固化的方式优选为热固化；所述热固化的温度优选为170～200℃，具体可为170℃、180℃、190℃或200℃；所述热固化优选在烤箱中进行；本发明对所述热固化的时间没有特别限定，能够使胶液完全固化即可。固化完毕后，得到第一散热胶层，在所述第一散热胶层上覆第一离型膜层。在本发明中，优选在覆第一离型膜层后收卷。
接着，、在第二离型膜层的一侧涂布第三散热胶层胶液，进行固化。其中，所述涂布的方式优选为逗号式刮刀涂布或者狭缝式涂布涂。在本发明中，优选采用led灯对第三散热胶层胶液进行固化；所述led灯优选设置在胶液涂布面的上方；所述led灯的功率优选为50～300w，具体可为50w、100w、150w、200w、250w或300w；所述led灯的输出波长为360～400nm，具体可为360nm、369nm、370nm、380nm、390nm或400nm；本发明对采用led灯对第三散热胶层胶液进行固化的时间没有特别限定，能够使胶液完全固化即可。固化完毕后，得到第三散热胶层。
最后，将所述第二散热胶层的另一侧与第三散热胶层覆合，得到复合结构散热膜。在本发明中，优选在覆合后收卷。
本发明提供的制备方法工艺简单，能够制备得到具有高拉伸强度，且散热性和粘性优良的散热膜。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
下述实施例中，所述丙烯酸树脂由丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯和n-羟甲基丙烯酰胺按照6:1:4:1的摩尔比共聚而成，制备方法如下：将上述摩尔比例的单体混合后，按照单体混合物与偶氮二异丁腈10:0.2的质量比加入偶氮二异丁腈，充氮气55℃混合反应5小时，得到丙烯酸树脂。
实施例1
1)、配制丙烯酸树脂胶水：
将100重量份丙烯酸树脂、2重量份二苯甲酮(光引发剂)、0.005重量份丙烯酰氧烃基偶联剂、1.5重量份邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)、0.05重量份水杨酸甲脂(稳定剂)和50重量份甲苯(溶剂)混合，得到丙烯酸树脂胶水。
2)制备如图1所示结构的复合结构散热膜：
a)在重离型膜采用狭缝式涂布涂85重量份上述丙烯酸树脂胶水与70重量份碳纤维(长度为25μm，直径为100nm)的混合胶水，通过led灯固化，得到第二散热胶层，之后覆轻离型膜收卷。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第二散热胶层厚度15μm。
b)在第二散热胶层一面采用狭缝式涂布涂上70重量份有机硅压敏胶(黏度为15000c.p.s(25℃)与80重量份sic的混合胶水，通过烤箱固化，形成第一散热层，之后覆剥离膜收卷。其中，烤箱温度为180℃，第一散热层厚度为10μm。
c)在重离型膜采用狭缝式涂布涂90重量份上述丙烯酸树脂胶水与65重量份的铜铝合金粉末(铜含量为40wt％，粒度为300目)的混合胶水，通过led灯固化，形成第三散热层，之后覆第二散热层的另一面收卷，得到成品。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第三散热胶层厚度15μm。
对得到的复合结构散热膜的性能进行测试，结果为：邵氏硬度为75a，垂直导热系数为8w/(m·k)，水平导热系数为400w/(m·k)，拉伸强度为22.5n/mm2，180度剥离力为1900gf/25mm。
实施例2
1)、配制丙烯酸树脂胶水：
将100重量份丙烯酸树脂、2重量份二苯甲酮(光引发剂)、0.005重量份丙烯酰氧烃基偶联剂、1.5重量份邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)、0.05重量份水杨酸甲脂(稳定剂)和50重量份甲苯(溶剂)混合，得到丙烯酸树脂胶水。
2)制备如图1所示结构的复合结构散热膜：
a)在重离型膜采用狭缝式涂布涂85重量份上述丙烯酸树脂胶水与80重量份碳纤维(长度为25μm，直径为100nm)的混合胶水，通过led灯固化，得到第二散热胶层，之后覆轻离型膜收卷。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第二散热胶层厚度15μm。
b)在第二散热胶层一面采用狭缝式涂布涂上70重量份有机硅压敏胶(黏度为15000c.p.s(25℃))与85重量份sic的混合胶水，通过烤箱固化，形成第一散热层，之后覆剥离膜收卷。其中，烤箱温度为170℃，第一散热层厚度为10μm。
c)在重离型膜采用狭缝式涂布涂90重量份上述丙烯酸树脂胶水与75重量份的铜铝合金粉末(铜含量为40wt％，粒度为300目)的混合胶水，通过led灯固化，形成第三散热层，之后覆第二散热层的另一面收卷，得到成品。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第三散热胶层厚度15μm。
对得到的复合结构散热膜的性能进行测试，结果为：邵氏硬度为75a，垂直导热系数为11w/(m·k)，水平导热系数为453w/(m·k)，拉伸强度为23n/mm2，180度剥离力为1760gf/25mm。
实施例3
1)、制丙烯酸树脂胶水：
将100重量份丙烯酸树脂、2重量份二苯甲酮(光引发剂)、0.005重量份丙烯酰氧烃基偶联剂、1.5重量份邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)、0.05重量份水杨酸甲脂(稳定剂)和50重量份甲苯(溶剂)混合，得到丙烯酸树脂胶水。
2)制备如图1所示结构的复合结构散热膜：
a)在重离型膜采用狭缝式涂布涂85重量份上述丙烯酸树脂胶水与90重量份碳纤维(长度为25μm，直径为100nm)的混合胶水，通过led灯固化，得到第二散热胶层，之后覆轻离型膜收卷。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第二散热胶层厚度15μm。
b)在第二散热胶层一面采用狭缝式涂布涂上70重量份有机硅压敏胶(黏度为15000c.p.s(25℃))与90重量份sic的混合胶水，通过烤箱固化，形成第一散热层，之后覆剥离膜收卷。其中，烤箱温度为180℃，第一散热层厚度为10μm。
c)在重离型膜采用狭缝式涂布涂90重量份上述丙烯酸树脂胶水与80重量份的铜铝合金粉末(铜含量为40wt％，粒度为300目)的混合胶水，通过led灯固化，形成第三散热层，之后覆第二散热层的另一面收卷，得到成品。其中，采用led灯固化，所用d紫外二极管，功率为300w，输出波长为369nm，led灯安在薄膜上方，第三散热胶层厚度15μm。
对得到的复合结构散热膜的性能进行测试，结果为：邵氏硬度为75a，垂直导热系数为14w/(m·k)，水平导热系数为580w/(m·k)，拉伸强度为24.8n/mm2，180度剥离力为1600gf/25mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。