CN103545273B

CN103545273B - 一种储能散热片及其制备方法

Info

Publication number: CN103545273B
Application number: CN201310465860.8A
Authority: CN
Inventors: 谢佑南
Original assignee: SHENZHEN HFC SHIELDING PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: Shenzhen hongfucheng New Material Co.,Ltd.
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103545273A

Abstract

本发明公开了一种储能散热片，包括金属层，在金属层的一个侧面上涂覆有导热硅胶层，在金属层的另一个侧面上涂覆有相变材料层。一种储能散热片的制备方法，包括以下步骤：先将金属层刮涂上一层导热硅胶，隧道炉完全硫化后，在金属层的另外一面热刮涂上一层相变材料，冷却后即得到储能散热片。本发明所述的储能散热片结合金属的优异导热性、导热硅胶的优异柔韧性和可压缩性、相变材料的相变储能特性，使得其能有效的运用界面接触，获得优异的导热、散热性能，同时在元器件高速运转时，能够将产生的大量热先储存起来，不至于影响芯片的工作。

Description

一种储能散热片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种散热片，具体涉及一种储能散热片及其制备方法。

背景技术

随着微电子集成技术和高密度印制板组装技术的迅速发展，组装密度迅速提高，电子元件、逻辑电路体积成千上万倍地缩小，电子仪器及设备日益朝轻、薄、短、小的方向发展。在高频工作频率下，半导体工作热环境向高温方向迅速移动，此时，电子元器件产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下，要使电子元器件仍能高可靠性地正常工作，及时散热能力成为影响其使用寿命的关键限制因素。为保障元器件运行可靠性，需使用高可靠性、高导热性能等综合性能优异的材料，迅速、及时地将发热元件积聚的热量传递给散热设备，保障电子设备正常运行，现有技术中大都采用金属散热片和石墨散热片，金属散热片虽然本身导热系数高，但是界面性质很差，与热源接触时有很大的接触热阻，不能很好的将热量从热源传递到金属，从而影响散热。而石墨散热片在纵向的导热系数很低，并且其界面性质也比较差，也不能很好地将热量从热源传递出来。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种储能散热片，该储能散热片结合金属的优异导热性、导热硅胶的优异柔韧性和可压缩性、相变材料的相变储能特性，使得其能有效的运用界面接触，获得优异的导热、散热性能，同时在元器件高速运转时，能够将产生的大量热先储存起来，不至于影响芯片的工作。

本发明的第二个目的是为了提供供一种储能散热片的制备方法。

实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种储能散热片，其特征在于，包括金属层，在金属层的一个侧面上涂覆有导热硅胶层，在金属层的另一个侧面上涂覆有相变材料层。

优选的，所述金属层为铜箔或者铝箔，其厚度为0.01-0.05mm。

优选的，所述导热硅胶层由按重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶 4-6份、乙烯基硅胶 14-16份、二甲基硅油 19-21份、球形氧化铝粉190-200份、含氢硅油 0.5-1.5份、铂金催化剂 0.5-1份。

优选的，所述导热硅胶层的导热系数为2-3w/mk，导热硅胶层的厚度为0.01-0.1mm。

优选的，所述相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯14-16份、切片石蜡9-11份、球形氧化铝粉73-75份、偶联剂0.5-1份、分散剂0.5-1份。所述聚异丁烯优选高粘度聚异丁烯。

优选的，所述相变材料层的导热系数为1.5-2.0w/mk，相变温度为45-60℃，相变材料层的厚度为0.01-0.1mm。

优选的，所述的金属层、导热硅胶层和相变材料层的总厚度小于0.2mm。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种储能散热片的制备方法，其依次包括以下工艺步骤:

1）准备原料：a、取一块铜箔或者铝箔；b、取导热硅胶基料；c、取相变材料基料;

2)将步骤1）中的导热硅胶基料均匀涂覆于金属层的一侧的外表面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成导热硅胶层；

3) 将步骤1）中的相变材料基料均匀热涂覆于金属层的另一侧的外表面上，控制热涂覆的温度为60-80℃，形成相变材料层；从而最终得到储能散热片。

优选的，在步骤1）中，导热硅胶基料由4-6重量份的甲基乙烯基硅橡胶、14-16重量份的乙烯基硅胶、19-21重量份的二甲基硅油、190-200重量份的球形氧化铝粉、0.5-1.5重量份的含氢硅油、0.5-1重量份的铂金催化剂混合制备而成。

优选的，在步骤1）中，相变材料基料由14-16重量份的聚异丁烯、9-11重量份的切片石蜡、73-75重量份的球形氧化铝粉、0.5-1重量份的偶联剂、0.5-1重量份的分散剂混合制备而成。

优选的，在步骤2）中，硫化的过程依次经过四个温度区进行硫化，分别为：120℃、130℃、130℃、140℃，每个温度区的硫化时间均为2分钟。经过此步骤，能够让导热硅胶固化成型，同时使得导热硅胶能够在固化过程中与金属层牢牢的贴覆在一起。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所述储能散热片具有优异的散热性：由于金属层为金属铜箔或者铝箔，均具有全方位导热性能。铜的导热系数达到380w/mk，铝的导热系数也达到270 w/mk，具有强大的散热功能。这点保持了金属的高导热性能，具有很好的散热性。

2、本发明所述储能散热片具有优异的散热性及可压缩性：由于金属层表面附着有导热硅胶层，导热硅胶层为弹性体，具有很好的柔韧性和可压缩性，其最大压缩比可到达70%;使得材料与热源界面接触的时候，大大减小了材料与热源的接触热阻，能将热量很好的从热源端传递到金属表面。

3、本发明所述储能散热片具有储能性:金属层表面附着的相变材料层具有从固相到液相的相转变过程，在相变过程中将产生吸收大量的潜热，能够较好地解决短时、周期性工作的大功率设备或受周期性好热流密度影响设备的温度控制问题。相变材料的相变过程并不说由固体变成液态，而是固体材料在受热的过程中有一个软化的过程，软化过程中会吸收大量的热。材料软化的状态是类似于硅脂状或者胶黏状态，还是会牢牢附着于金属表面，如果没有很大外界力的作用的话，它是不会从金属表面脱落的。

综上所述，本发明结合金属的优异导热性、导热硅胶的优异柔韧性和可压缩性、相变材料的相变储能特性，使得其能有效的运用界面接触，获得优异的导热、散热性能，同时在元器件高速运转时，能够将产生的大量热先储存起来，不至于影响芯片的工作。它可以广泛应用于智能手机、平板电脑等的芯片和外壳散热器之间散热，也可运用于手机后背外壳和金属手机套之间的散热。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、金属层; 2、导热硅胶层；3、相变材料层。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1：

参照图1，一种储能散热片，包括金属层1，在金属层1的一个侧面上涂覆有导热硅胶层2，在金属层1的另一个侧面上涂覆有相变材料层3。金属层1为铜箔。

一种储能散热片的制备方法，其依次包括以下工艺步骤:

1）准备原料：a、取一块0.05mm厚的铜箔；b、取导热硅胶基料；c、取相变材料基料; 其中，导热硅胶基料由5重量份的甲基乙烯基硅橡胶、15重量份的乙烯基硅胶、20重量份的二甲基硅油、200重量份的球形氧化铝粉、1重量份的含氢硅油、0.5重量份的铂金催化剂混合制备而成。相变材料基料由15重量份的聚异丁烯、10重量份的切片石蜡、74重量份的球形氧化铝粉、0.5重量份的偶联剂、0.5重量份的分散剂混合制备而成。

2)将步骤1）中的导热硅胶基料均匀涂覆于金属层的一侧的外表面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成导热硅胶层；其中，硫化的过程依次经过四个温度区进行硫化，分别为：120℃、130℃、130℃、140℃，每个温度区的硫化时间均为2分钟。导热硅胶层的厚度为0.08mm。

3) 将步骤1）中的相变材料基料均匀热涂覆于金属层的另一侧的外表面上，控制热涂覆的温度为70℃，形成相变材料层；从而最终得到储能散热片。相变材料的厚度为0.05mm。

经检测：本实施例中，所述铜的导热系数达到380w/mk。所述导热硅胶层的导热系数为3w/mk; 其最大压缩比为70%。所述相变材料层的导热系数为1.8w/mk，相变温度为50℃, 储热量为220J/g。

实施例2：

本实施例的特点是：所述金属层1为铝箔；所述导热硅胶基料由4重量份的甲基乙烯基硅橡胶、14重量份的乙烯基硅胶、19重量份的二甲基硅油、190重量份的球形氧化铝粉、0.5重量份的含氢硅油、1重量份的铂金催化剂混合制备而成。相变材料基料由14重量份的聚异丁烯、9重量份的切片石蜡、73重量份的球形氧化铝粉、1重量份的偶联剂、1重量份的分散剂混合制备而成; 金属层1的厚度为0.03；导热硅胶层的厚度为0.05mm。相变材料层的厚度为0.05mm。

经检测：本实施例中，所述铝的导热系数达到270w/mk。所述导热硅胶层的导热系数为2.8w/mk，其最大压缩比为60%。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为55℃, 储热量为180J/g。

其它与具体实施例1相同。

实施例3：

本实施例的特点是：所述金属层为铝箔；导热硅胶基料由6重量份的甲基乙烯基硅橡胶、16重量份的乙烯基硅胶、21重量份的二甲基硅油、195重量份的球形氧化铝粉、1.5重量份的含氢硅油、0.5重量份的铂金催化剂混合制备而成。相变材料基料由16重量份的聚异丁烯、11重量份的切片石蜡、75重量份的球形氧化铝粉、0.5重量份的偶联剂、0.5重量份的分散剂混合制备而成; 金属层的厚度为0.1；导热硅胶层的厚度为0.05mm。相变材料层的厚度为0.05mm。

经检测：本实施例中，所述铝的导热系数达到270w/mk。所述导热硅胶层的导热系数为2.9w/mk，其最大压缩比为65%。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为52℃, 储热量为205J/g。

其他与具体实施例1相同。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种储能散热片，其特征在于，包括金属层，在金属层的一个侧面上涂覆有导热硅胶层，在金属层的另一个侧面上涂覆有相变材料层；所述导热硅胶层由按重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶 4-6份、乙烯基硅胶 14-16份、二甲基硅油 19-21份、球形氧化铝粉190-200份、含氢硅油 0.5-1.5份、铂金催化剂 0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的储能散热片，其特征在于：所述金属层为铜箔或者铝箔，其厚度为0.01-0.05mm。

3.根据权利要求1所述的储能散热片，其特征在于：所述导热硅胶层的导热系数为2-3w/mk，导热硅胶层的厚度为0.01-0.1mm。

4.根据权利要求1所述的储能散热片，其特征在于：所述相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯14-16份、切片石蜡9-11份、球形氧化铝粉73-75份、偶联剂0.5-1份、分散剂0.5-1份。

5.根据权利要求4所述的储能散热片，其特征在于：所述相变材料层的导热系数为1.5-2.0w/mk，相变温度为45-60℃，相变材料层的厚度为0.01-0.1mm。

6.一种储能散热片的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤:

1）准备原料：a、取一块铜箔或者铝箔；b、取导热硅胶基料；c、取相变材料基料; 导热硅胶基料由4-6重量份的甲基乙烯基硅橡胶、14-16重量份的乙烯基硅胶、19-21重量份的二甲基硅油、190-200重量份的球形氧化铝粉、0.5-1.5重量份的含氢硅油、0.5-1重量份的铂金催化剂混合制备而成；

2)将步骤1）中的导热硅胶基料均匀涂覆于铜箔或者铝箔的一侧的外表面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成导热硅胶层；

3) 将步骤1）中的相变材料基料均匀热涂覆于铜箔或者铝箔的另一侧的外表面上，控制热涂覆的温度为60-80℃，形成相变材料层；从而最终得到储能散热片。

7.根据权利要求6所述的储能散热片的制备方法，其特征在于: 在步骤1）中，相变材料基料由14-16重量份的聚异丁烯、9-11重量份的切片石蜡、73-75重量份的球形氧化铝粉、0.5-1重量份的偶联剂、0.5-1重量份的分散剂混合制备而成。

8.根据权利要求6所述的储能散热片的制备方法，其特征在于: 在步骤2）中，硫化的过程依次经过四个温度区进行硫化，分别为：120℃、130℃、130℃、140℃，每个温度区的硫化时间均为2分钟。