一种导热膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于导电新材料技术领域，涉及一种导热膜。
【背景技术】
[0002] 不论是机构组建或电气装置，过高的使用温度常常会造成功能变差甚至失效，此 外还会缩短使用年限，因此需要不同的散热装置或机制，以避免工作温度高于临界值。
[0003] 随着电子器件以及产品向高集成度、高运算领域的发展，它的发热量随之增加，另 一方面体积越来越小，发热更加集中。传统散热器的材质一般为铝或铜，目前无论是芯片封 装还是产品系统散热，无外乎都是这两种材料直接散热或配合硅胶、风扇形成散热系统，无 法满足高端电子元件的散热需求，而且对于一些有导电线路的电子元器件因金属类导热膜 无法避免导电性事故而不可使用，并且容易有折伤和压痕。而有些大功率高效散热技术，比 如致冷器、水循环等需要动用额外的电力才能发挥散热效果，不符合今日逐渐讲宄的节能 理念，也不适用于对于现下越来越注重节电与轻便的移动终端。
[0004] 目前在电子器件领域，常见的热导管散热方式和导热膜方式。
[0005] 热导管基本上是一内含工质流体的封闭腔体，利用相变进行换热。一般来说温差 (或者说温度梯度）越大，交换的热量越多，热管的一个很大的优点就是在于其有很好的恒 温性，即不需要在温差很大的条件下而达到很好的换热效果。这其中的原因就在于利用热 管中工质的气-液相变来交换大量的热量，在物质发生相变的时候，温度是基本不变的而 工质汽化（液化）的时候会需要吸收（释放）大量的潜热。于是热管的工作过程简单描述 就是这样：热管里面的工质在一端从外界吸收大量的热量，由液态变化成气态，在气压的驱 使下，流动到另外一端，冷凝成液体，释放出大量的汽化潜热，液体又在某种驱动力的驱使 下（重力，多孔材料吸液芯的毛细作用等等）又回到另外一端吸热，如此循环。在这个过程 中，热阻是非常小的。
[0006] 理论上热导管的制造工程包括从机械加工到检验的十二道工序，然而实际制造的 时候往往能达到二十甚至上百道工序，且对工艺要求极高，相应的成本也极其高昂。基于热 导管的散热器是由底座、热管、鳍片、以及风扇组成，体积较大，而且不同的热源器件需要定 制不同的散热器结构，应用上有一定的局限性。
[0007] 目前市面上的导热膜材料有天然石墨导热膜，人工石墨导热膜，纳米碳导热膜，高 导热的材料碳纳米管和石墨烯也可做成导热膜，但原材料价格高，且技术不成熟。
[0008] 以上所述的各种散热片和导热膜，都具有导电性能，这对于一些有导电线路的电 子元器件使用中会导电，易造成短路现象，而价格动辄几千元一平方米，少则几百元一平 米，无法惠及一般大众产品，只有少数高单价的产品用得起此类导热膜。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种导热膜，以克服现有技术存在的不 足。
[0010] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
[0011] 一种导热膜，从下到上依次为柔性基材的底层、结构层和柔性基材的表层，其特 征在于：所述结构层由有突出分布在底层表面的几何块构成，相邻几何块之间形成贯通的 沟槽，所述结构层的厚度为30-50微米，所述沟槽的宽度为0. 5-3微米，所述沟槽内灌装 有充满沟槽的压力工质，所述导热膜四周的沟槽口被封堵，所述压力工质在沟槽的压力为 0.5 _2MPa〇
[0012] 所述结构层和表层之间通过胶粘层连接。
[0013] 所述几何块优选正六边形形状从而形成蜂窝状的沟槽。
[0014] 所述柔性基材为PI或者PET。所述底层的厚度为50-200微米，表层的厚度为 100ym，所述压力工质为水或二氧化碳。
[0015] 在实用新型的一实施例中，所述结构层为与底层呈一体结构的柔性基材。
[0016] 在本实用新型的还有一实施方式中，所述结构层为结构胶。
[0017] 在本实用新型的还有一实施方式中，所述结构层为PET或金属薄膜。
[0018] 另外，实用新型还提供一种导热膜的制作方法，其特征在于，包含如下步骤：
[0019] A、在柔性膜的底层上制作出突出底层表面分布的几何块的结构层，相邻几何块相 互间隔形成贯通的沟槽，结构层的厚度为30-50微米，槽的宽度为0. 5-3微米；
[0020] B、将柔性膜与结构层表面相粘连，封闭沟槽形成管道；
[0021] C、向沟槽内灌装压力工质，压力工质充满沟槽，压力工质充满后的压力为 0? 5_2MPa;
[0022] D、封堵导热膜四周的沟槽口。
[0023] 所述表层通过胶粘层与结构层进行连接。
[0024] 在本实用新型的一实施例中，所述步骤A是利用具有连续分布的凸起结构的模版 在柔性薄膜材料表面压印，形成底层、结构层以及沟槽。
[0025] 在本实用新型的另一实施例中，所述步骤A是在在底层表面印刷几何块图案的结 构胶。
[0026] 在本实用新型的再一实施例中，所述步骤A中，先将结构层与底层进行复合，并在 结构层上涂抹光刻胶，再利用带有几何网状结构的掩膜对结构层进行蚀刻，直至蚀刻到底 层表面停止。
[0027] 采用上述技术方案，本实用新型的导热膜中就形成网状结构的细微管道，每一条 形成的管道都有至少两条以上的相邻管道，一侧薄膜通过热传导方式从热源吸收的热量可 以迅速扩散进而均匀分布在薄膜各管道中的压力工质中，压力工质再通过热传导的方式将 热量传导至与之贴合的另一侧柔性材料薄膜中。柔性材料薄膜可以通过贴合金属外壳或者 对流散热等方式进行散热。如此形成一个动态平衡，将热源的温度保持在一定的范围之内， 而所使用的柔性材料薄膜具备电气绝缘性，适用于具有导电线路的电子元件。
[0028] 因此，本实用新型的导热膜具有导热性、绝缘性、适用领域广、制作成本低等一系 列优点。
【附图说明】
[0029] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明：
[0030] 图1为本实用新型的结构剖面图；
[0031] 图2为结构层的平面示意图。
【具体实施方式】
[0032] 如图1所示，本实用新型的导热膜，从下到上依次为柔性基材的底层100、结构层 200、胶粘层300和柔性基材的表层400。
[0033] 结合图2所示，其中，结构层200由有突出分布在底层表面的几何块201构成，相 邻几何块201之间形成贯通的沟槽202。沟槽202内灌装有压力工质，导热膜四周的沟槽口 被封堵。
[0034] 底层100的厚度为100微米，结构层的厚度为30-50微米，胶粘层的厚度为20微 米，表层400的厚度为100微米，沟槽的宽度为0. 5-3微米。压力工质充满整个沟槽。
[0035] 底层100和表层400的柔性基材选用PET或PI，胶粘层300采用环氧胶。
[0036] 在最佳的实施例中，优选正六边形的几何块形成结构层，这样的结构层中就形成 了蜂窝状结构的细微管路，每一条的管路都可以和相邻的四条管路连通，由于压力工质在 内部填充时候，具有很大的压力，达到〇. 5-2MPa，该压力使得热源处的热量能通过压力波的 形式迅速向末端传递，散热效率高。
[0037] 上述结构的导热膜在底层100上形成具有贯通沟槽202的结构层200可以分别通 过以下三种工艺制作：
[0038] 1、利用具有连续分布的几何形通孔的模版在柔性薄膜材料表面压印，形成底层、 结构层以及沟槽。在该工艺中，底层和结构层为一体结构。
[0039] 2、在底层表面印刷几何块图案的结构胶。该几何块图案之间形成贯通的沟槽。该 结构胶采用高分子材质，例如环氧树脂，聚丙烯酸酯或聚氨酯。
[0040] 3、先将结构层与底层进行复合，并在结构层上涂抹光刻胶，在利用带有几何网状 结构的掩膜对结构层进行蚀刻，直至蚀刻到底层表面停止。结构层可以为PET层或者金属 层，金属层可以是铜，铝等具有高热传导性的材料。导热试验：
[0041] 本导热试验采用的导热膜底层和表层的柔性基材均是采用PET，采用上述第2种 工艺制作而成，结构胶为环氧树脂，胶粘层采用环氧胶。
[0042] 导热膜的底层100的厚度为100微米，结构层的几何块为正六边形，厚度为40微 米，胶粘层的厚度为20微米，表层400的厚度为100微米，沟槽的宽度为2微米。沟槽内填 充的压力工质为水，压力为IMPa。
[0043] 进行导热试验时，分别对热源和远离热源3. 5cm的A点、B点进行测量。其测量结 果如表1所示：
[0044] 表1 :本专利的导热膜进行导热试验（单位：°C)
[0045]
【主权项】
1. 一种导热膜，从下到上依次为柔性基材的底层、结构层和柔性基材的表层，其特征在 于：所述结构层由有突出分布在底层表面的几何块构成，相邻几何块之间形成贯通的沟槽， 所述结构层的厚度为30-50微米，所述沟槽的宽度为0. 5-3微米，所述沟槽内灌装有充满沟 槽的压力工质，所述导热膜四周的沟槽口被封堵，所述压力工质在沟槽的压力为〇? 5-2MPa。
2. 根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于：所述结构层和表层之间通过胶粘层连 接。
3. 根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于：所述几何块优选正六边形形状从而形 成蜂窝状的沟槽。
4. 根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于：所述柔性基材为PI或者PET ;所述底层 的厚度为50-200微米，表层的厚度为100 ym，所述压力工质为水或二氧化碳。
5. 根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于：所述结构层为与底层呈一体结构的柔 性基材；或者所述结构层为结构胶；或者所述结构层为PET或金属薄膜。
【专利摘要】本实用新型公开了一种导热膜，该导热膜从下到上依次为柔性基材的底层、结构层和柔性基材的表层，所述结构层由有突出分布在底层表面的几何块构成，相邻几何块之间形成贯通的沟槽，所述结构层的厚度为30-50微米，所述沟槽的宽度为0.5-3微米，所述沟槽内灌装有充满沟槽的压力工质，所述导热膜四周的沟槽口被封堵，所述压力工质在沟槽的压力为0.5-2MPa。本实用新型的该导热膜具有导热性、绝缘性、适用领域广、制作成本低等一系列优点。
【IPC分类】H01L23-373, H01L23-367, B32B3-24, B32B27-06, H05K7-20
【公开号】CN204577416
【申请号】CN201520095070
【发明人】平财明, 徐厚嘉, 刘升升
【申请人】上海蓝沛新材料科技股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年2月10日