[發(fā)明專利]一種相變石墨烯導(dǎo)熱墊片、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910026603.1
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109729699B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂苗;陳辛夷
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;C09K5/06
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發(fā)明公開了一種相變石墨烯柔性導(dǎo)熱片、制備方法及其應(yīng)用，由膨脹石墨加熱膨脹后壓制成片，浸泡在氧化石墨烯溶液1?3天后，真空干燥4?24小時，壓制緊實后高溫退火做為中間層；以膨脹石墨、氧化石墨烯、高分子相變材料和其余添加劑為原料混合、壓制成片做為上、下兩層，和中間層疊放后一起加熱壓制成片。最終獲得的相變石墨烯柔性導(dǎo)熱片可用做大功率LED電路板、大功率器件與散熱器之間的柔性導(dǎo)熱片。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種相變石墨烯導(dǎo)熱墊片、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

散熱不良導(dǎo)致的芯片溫度過高是導(dǎo)致電子器件失效最主要的原因之一，目前大功率器件與散熱器之間采用導(dǎo)熱膠粘結(jié)，但常見的導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱系數(shù)往往小于10W/mK，遠(yuǎn)低于器件或散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)，成為導(dǎo)熱通路上的瓶頸。

替代導(dǎo)熱膠的方案之一是采用柔性導(dǎo)熱墊片，將柔性導(dǎo)熱墊片置于大功率器件和散熱器之間，通過緊固件鎖緊，但柔性導(dǎo)熱墊片與散熱器、柔性散熱片與器件之間的固-固界面往往難以長期緊密結(jié)合，往往有空氣間隙存在，由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，會造成大功率器件工作時導(dǎo)熱性能不佳。研究表明一種包裹相變材料的密閉空腔式散熱片，其空腔內(nèi)的相變材料在升溫時氣化導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，加強了散熱片與熱源的連接，但該散熱片使用金屬基材，成本較高，并且對散熱器的密封技術(shù)要求較高，與散熱器、功率器件之間仍是固-固接觸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種相變石墨烯導(dǎo)熱墊片、制備方法及其應(yīng)用，解決了上述背景技術(shù)中的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種相變石墨烯導(dǎo)熱墊片的制備方法，包括如下步驟：

(1)中間層的制備：取膨脹石墨，加熱膨脹后壓制成片，浸泡在氧化石墨烯溶液1～3天后，真空干燥4～24小時，壓制緊實后200～800℃高溫退火制得中間層；

(2)包覆層的制備：以膨脹石墨、氧化石墨烯、高分子相變材料和添加劑為原料，混合、壓制成片制成包覆層；

(3)墊片的制備：取兩個包覆層，分別疊放于中間層的上、下兩側(cè)，加熱壓制成片制得墊片成品。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述包覆層的各組分原料的質(zhì)量份數(shù)為石墨基材料20～80份、相變材料10～30份、添加劑5～10份，其中石墨基材料包括膨脹石墨和氧化石墨烯。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述高分子相變材料的固-液相變溫度為40～150℃，包括聚乙二醇、石蠟、高密度聚乙烯，通過選用不同分子量的材料，固-液相變溫度優(yōu)選為40～90℃。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述添加劑為增韌劑，包括POE-g-MAH、PP-g-MAH。

在本發(fā)明一較佳實施例中，退火氣氛采用還原性氣氛，包括高溫水蒸汽、氫氣。

本發(fā)明利用上述方法制備的相變石墨烯導(dǎo)熱墊片，包括由上到下依次設(shè)置的上包覆層、中間層和下包覆層，所述上包覆層、下包覆層工作時部分發(fā)生相變，上包覆層、下包覆層分別與大功率器件、散熱器間形成固-液界面緊密接觸。

在本發(fā)明一較佳實施例中，為柔性導(dǎo)熱墊片。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述中間層的導(dǎo)熱系數(shù)至少為400W/mK。

本發(fā)明還提供了上述制備的相變石墨烯導(dǎo)熱墊片在散熱方面的應(yīng)用。

在本發(fā)明一較佳實施例中，作為大功率LED電路板、大功率器件與散熱器之間的導(dǎo)熱器件。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點：

1.高分子相變材料在大功率器件工作時部分發(fā)生相變，使導(dǎo)熱片與大功率器件、導(dǎo)熱片與散熱器的界面由固-固界面變成固-液界面，實現(xiàn)更緊密的接觸，同時通過相變吸熱，獲得更低的熱阻。