[發明專利]一種石墨烯散熱片的生產設備及厚度可控的石墨烯散熱片的生產工藝

有效

• 申請號: 202110360459.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112940320B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 林怡君;朱海寬;朱夕昀
• 申請（專利權）人: 信驊（上海）器材有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L63/00;C08L61/06;C08K3/04
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 宋艷艷

本發明涉及一種石墨烯散熱片的生產設備及厚度可控的石墨烯散熱片的生產工藝。所述設備包括攪拌釜、壓蓋、分切刀模、圓盤式儲料桶吊鉤、十字鋼軸、圓盤式儲料桶、加熱裝置和工作臺；所述攪拌釜、壓蓋、分切刀模、圓盤式儲料桶吊鉤分別安裝于所述十字鋼軸的四個方向；所述圓盤式儲料桶包括桶壁和底座，所述桶壁和底座可拆卸連接，所述底座中心設置凸起通孔，所述凸起通孔的高度與桶壁高度一致；所述圓盤式儲料桶置于所述加熱裝置內部。所述生產工藝解決生產厚度大于100μm以上的石墨烯散熱片時，需要使用涂布設備單層多次涂布所造成工藝高耗能、耗時、產能低以及反復之程序造成散熱膜之膜面產生具有針孔狀之氣泡型缺陷與不平整問題。

技術領域

本發明屬于散熱材料制造領域，具體涉及一種石墨烯散熱片的生產設備及厚度可控的石墨烯散熱片的生產工藝。

背景技術

隨著微電子集成與組裝技術的飛速發展以及高功率密度器件的集成使用，5G通訊的盛行，除了手機外，云端與資料中心建置、自動駕駛、電動車等新世代產業大趨勢，隨著功率的增加，熱能產生的速度快，發熱量和耗散功率密度變得越來越大，嚴重影響電子元器件的穩定性和使用壽命，溫度提升的上限也越來越高，因此散熱問題變得極其重要。

傳統的導熱材料主要以金屬薄膜、石墨壓延膜、碳化聚酰亞胺膜等為主。金屬薄膜存在質量重、易腐蝕、導熱率不高等缺點，而石墨壓延膜和碳化聚酰亞胺膜質脆，使用過程中易掉粉，不適用于結構復雜、潔凈度要求高的精密儀器管理領域。天然石墨膜制備成型困難，制備出的導熱膜柔韌性較差，不能很好地滿足電子產品的設計要求。對于天然石墨膜，中國專利申請CN102730675A公開了一種高導熱石墨膜及其制備方法，該技術通過將一定比例的天然石墨和復合氧化劑混合，并通過一系列反應，最后將壓延成片的樣品碳化及石墨化制備出天然石墨膜。雖然該產品具有不錯的導熱系數，但是制備出的膜柔韌性較差，邊緣很容易掉粉，進而影響到使用至電子產品上。

目前，石墨散熱片的主要材料是人造石墨片，中國專利申請CN103080005A公開的人造石墨膜及其制造方法，該方法通過高溫碳化及高溫石墨化聚酰亞胺薄膜制備得到人工石墨膜。其先將聚酰亞胺PI(Polyimide)膜送入一熱阻式石墨化爐中，以1100～1300℃的加熱溫度，對該PI膜進行加熱碳化，使該PI膜碳化后形成一PI碳化片；接著，再以2800～3000℃的加熱溫度，對該PI碳化片進行加熱石墨化，使該PI碳化片石墨化后形成一PI石墨散熱片；之后，再將該PI石墨散熱片冷卻，冷卻至室溫后，以一壓延裝置壓延其厚度，使該PI石墨散熱片經壓延后，形成厚度15～30μm的石墨散熱片成品。該導熱膜材料膜厚可設計，散熱效果好，且密度較小，能很好地滿足電子產品輕薄的要求，但是石墨化過程需要消耗大量的時間(加熱時間至少6～10分切刀模h，冷卻時間至少10分切刀模h)和能源(實驗爐能耗至少50～70分切刀模KW/h)，帶來高耗能和高成本。

尤其目前散熱片不斷往高厚度技術發展，以解決高功率電子元器件的高發熱量問題，若能解決z方向熱傳效率，同時兼具優異的xy方向熱傳效率與提升每單位面積熱容量即為最高品質。但以現今已發表技術，若生產厚度大于50μm的石墨散熱片時，需要使用多層石墨片貼合堆疊在一起后，再將角度轉90度后裁成片材，此制造技術成本非常昂貴。且工藝高耗能、耗時、產能低以及反復之工藝流程極易造成散熱膜產生不平整之膜面。