一种热熔导热膜、含热熔导热膜的导热衬垫及其制备方法和制备装置

摘要

本发明涉及导热散热装置及其制备方法和制备装置技术领域，尤其一种热熔导热膜、含热熔导热膜的导热衬垫及其制备方法和制备装置，热熔导热膜包括导热层，所述导热层的一面设有粘胶层，所述导热层的另一面设有热熔胶层，所述粘胶层上设有薄膜层，结构简单，导热散热效果好；导热衬垫包括热熔导热膜及支撑基材，以散热面接触点热源，提高了散热效率；制备方法包括初步成型、加热成型、冷却定型及拉料切割得到成品，方法简单，提高了生产效率，降低了生产成本；制备装置包括控制箱及依次设于一条流水线上的料架、初步成型治具、加热成型模具、冷却定型模具、自动拉料器、计数器及切割装置，一个人可以操作一条流水线，节省了人力物力。

说明书

技术领域

本发明涉及导热散热装置及其制备方法和制备装置技术领域，尤其一种热 熔导热膜、含热熔导热膜的导热衬垫及其制备方法和制备装置。

背景技术

随着电子产品处理速度的提高，电子器件尺寸做得越来越小，且功能越来 越多，产生的多余热量会严重影响整个系统的性能、可靠性和使用寿命。

目前通常使用导热硅胶片作为散热材料，其导热系数在5W/mk以内，且受 厚度规格的限制，0.5mm以内或者5mm以上的导热系数有技术制约，且硅胶容 易老化，长时间使用会产生硅氧烷，且压缩复原力弱，接触性不好，性能单一。

为了解决上述问题，研发人员发现石墨是一种性能优于的导热散热材料， 由于其特有的低密度、高导热散热系数及低热阻，成为导热散热的首选材料。 石墨散热片不仅可以沿水平方向导热，还可以沿垂直方向方向散热，而且沿着 水平方向导热系数远远高于沿着垂直方向导热系数，可以达到150倍以上。然 而目前使用石墨作为散热材料，往往是通过若干层石墨散热片简单叠加的方式 来增加其厚度，然后多层叠加的石墨散热片不仅不具有弹性，起不到缓冲的作 用；而且叠加的层数，散热性能越差。

中国发明专利CN103533806A公开了一种“石墨导热泡棉”，包括石墨层和 泡棉层，所述石墨层设于泡棉层外部并与泡棉层成型为一体。由此，可以具有 增加弹性、填补机构之间的空隙的效果。由于石墨层直接设于泡棉层外部，使 用过程中会有粉末洒落，且石墨片易碎，生产过程中易碎易折断，难以实现自 动化生产，不能实现大规模工业化应用。

中国发明专利CN103826425A公开了“一种高导热泡棉及其制备方法和应 用”，其中一种高导热泡棉，其包括PU主体材料和复合层，复合层设置于PU 主体材料的外部；所述复合层包括PET薄膜和石墨纸，这样的结构难以实现自 动化生产，不能实现大规模工业化应用。

因此，急需提供一种热熔导热膜、含热熔导热膜的导热衬垫及其制备方法 和制备装置，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种热熔导热膜，导热系数达到300-1500W/mk, 快速均匀地传导热量，且热熔导热膜还具有绝缘、导电、抗EMI吸波、抗静电、 耐高温、耐电压等技术性能，结构简单，可以实现自动化生产。

本发明的另一目的是提供一种含上述热熔导热膜的导热衬垫，快速均匀地 传导热量，在不增大体积的条件下增大散热面积，中心发泡体压缩复原力好， 不受厚度空间限制，可操作性强，环保无污染，并可更换不同的材料自合来满 足用途的不同性能需求。

本发明的又一目的是提供一种含热熔导热膜的导热衬垫的制备方法，步骤 简单，整个过程完全自动化，实现抽条式批量生产，生产效率高。

本发明的又一目的是提供一种含述热熔导热膜的导热衬垫的制备装置，结 构简单，可以实现大批量快速生产，整个过程完全自动化，可以大大降低生产 成本。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种热熔导热膜，包括导热层，所述导热层的一面设有粘胶层，所述导热 层的另一面设有热熔胶层，所述粘胶层上设有薄膜层。

具体地，所述导热层为天然石墨层、人工合成石墨层、石墨烯层、铜箔层 或者铝箔层中的任意一种或者几种的组合。

具体地，所述薄膜层为绝缘薄膜层、导电薄膜层或者织物层中的任意一种 或者几种的组合。

较优地，所述绝缘薄膜层为耐高温薄膜或者耐电压薄膜层，所述导电膜层 为金属箔膜层、抗EMI吸波薄膜层或者防静电薄膜层，所述织物层为网纱层或 者布层。

较优地，所述薄膜层局部镂空。

一种含上述任一项所述的热熔导热膜的导热衬垫，包括支撑基材及通过热熔 导热膜的热熔胶层粘结于所述支撑基材外层的热熔导热膜。

较优地，所述支撑基材为PU泡棉或者橡胶泡棉。

较优地，所述支撑基材呈方型、U型、L型、Z型、长条型、平板型或者不 规则型。

较优地，所述热熔导热膜的上面、下面、左面或者右面中的任意一个面或者 几个面设有背胶层。

根据上述任一项所述的导热衬垫制备方法，包括以下步骤：

1)初步成型

将热熔导热膜与支撑基材分别置于料架上，热熔导热膜与支撑基材通过初步 成型治具，使热熔导热膜将支撑基材初步包裹成型；

2)加热成型

将经过步骤1包覆成型的产品送入加热成型模具中，在80-200°下加热1-20s, 热熔胶层受热熔化，热熔导热膜和支撑基材通过热熔胶层粘结在一起；

3)冷却定型

经过步骤2加热成型的产品送入冷却定型模具中冷却定型，冷却定型的温 度介于-10-50℃之间；

4)拉料切割得到成品

将经步骤3冷却定型的产品通过自动拉料器，得到抽条式导热衬垫，然后经 过计数器显示所述导热衬垫的长度，最后经过切刀切割得到所述的导热衬垫。

较优地，步骤3)与步骤4之间还设有背胶步骤，将经过步骤3冷却定型的 产品通过背胶治具，在冷却定型的产品的单面、双面背胶或者多面背胶，得到 背胶的导热衬垫。

根据上述任一项所述的导热衬垫的制备装置，包括控制箱及依次设于一条 流水线上的料架、初步成型治具、加热成型模具、冷却定型模具、自动拉料器、 计数器及切割装置。

较优地，所述初步成型模具包括支撑平面以及沿着所述支撑平面的两侧边向 内弯折的倾斜面，且所述倾斜面一端互相接近。

较优地所述初步成型治具安装于流水线的定位座上，且所述初步成型治具 的倾斜面靠近一端与加热成型模具相接。

较优地，所述加热成型模具包括上模和下模，所述冷却定型模具包括上模 和下模。

较优地，所述冷却定型模具和自动拉料器之间还设有背胶治具。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种热熔导热膜，导热系数达到300-1500W/mk,快速均 匀地传导热量，且热熔导热膜还具有绝缘、导电、抗EMI吸波、抗静电、耐高 温、耐电压等技术性能，结构简单，可以实现自动化生产；粘胶层以及热熔胶 层可以避免天然石墨层、人工合成石墨层、石墨烯在使用过程中掉粉，还可以 防止热熔导热膜折断，增加热熔导热膜的实用性以及使用寿命；使用热熔胶层， 便于本发明的导热衬垫的自动化生产。

2、本发明提供了含上述热熔导热膜的导热衬垫，通过散热面与发热点之 间互相连接来达到迅速导热散热的效果，本发明的导热衬垫相当于散热面，而 热源及散热装置相当于发热点，本发明是通过增加散热面的面积，以及通过背 胶来增加导热衬垫与热源及散热装置之间的连接精密度来提高导热散热效果， 背胶可以填充导热衬垫与热源及散热装置之间的微观空隙，增加接触的面积， 也就是增加了散热的面积，最终提高了导热散热效率；使用泡棉作为基材，可 以突破厚度的限制，XY轴的导热系数可以达到300-1500W/mk,且具有30％以内 的压缩复原性能，通过一定范围的压缩，更紧密地与热源及散热装置接触，提 高导热散热效果，可以用于手机、电脑、电视、摄像机等电子设备的导热散热， 用途非常广泛。

3、本发明提供了上述导热衬垫的制备方法，整个过程自动化流水线操作， 步骤简单，实现抽条式批量生产，生产效率高，适合规模推广应用。

4、本发明提供了上述导热衬垫的制备装置，结构简单，可以实现大批量 快速生产，整个过程完全自动化，大大降低了生产成本，适合规模推广应用。

附图说明

用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何 限制。

图1是本发明的热熔导热膜的结构示意图。

图2是本发明的热熔导热膜的另一结构示意图。

图3本发明的不背胶的导热衬垫的结构示意图。

图4是本发明单面背胶的导热衬垫的结构示意图。

图5是本发明双面背胶的导热衬垫的结构示意图。

图6是本发明的导热衬垫的制备方法流程图。

图7是本发明的导热衬垫的制备装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施 例。

实施例1

如图1所示，一种热熔导热膜1，包括导热层2，所述导热层2的一面设有 粘胶层3，所述导热层2的另一面设有热熔胶层4，所述粘胶层3上设有薄膜层 5。所述导热层2为天然石墨层，所述薄膜层5为绝缘薄膜层，绝缘薄膜层可以 是PU薄膜、PET薄膜、或者举一些薄膜、聚四氟乙烯薄膜等，还可以是耐高 温薄膜层或者耐电压薄膜层，除了导热散热快以为，还具有绝缘性能；此外， 还可以具有耐高温或者耐电压的性能；热熔胶层4受热熔融，与基材牢固粘结， 此外，使用热熔胶层4，便于本发明的导热衬垫的自动化生产；当导热层2为 天然石墨层时，粘胶层3以及热熔胶层4可以避免天然石墨层掉粉，还可以防 止热熔导热膜1折断，增加热熔导热膜1的实用性以及使用寿命。

上述熔导热膜1的生产自动贴膜机自动化生产，首先在导热层2上涂覆粘 胶层3，然后在粘胶层3上贴覆薄膜层5；然后在导热层2的另一面涂覆热熔胶 胶层4，得到本发明的热熔导热膜1。

实施例2

如图1所示，一种热熔导热膜1，包括人工合成石墨层2，所述人工合成石 墨层2的一面设有粘胶层3，所述人工合成石墨层2的另一面设有热熔胶层4， 所述粘胶层3上设有导电薄膜层5。导电薄膜层可以金属箔膜层，如铜箔膜层、 铝箔膜层、银箔膜层、金箔膜层、锌箔膜层、铁箔膜层或者铝合金箔膜层，粘 胶层3以及热熔胶层4除了可以避免石墨层掉粉以外，还可以防止热熔导热膜 1折断，增加热熔导热膜1的实用性以及使用寿命。

上述热熔导热膜1，除了导热散热快以为，还具有导电性能，热熔胶层4 受热熔融，与基材牢固粘结，此外，使用热熔胶层4，便于本发明的导热衬垫 的自动化生产。

实施例3

如图1所示，一种热熔导热膜1，包括石墨烯层2，所述石墨烯层2的一面 设有粘胶层3，所述石墨烯层2的另一面设有热熔胶层4，所述粘胶层3上设有 防静电薄膜层或者抗EMI薄膜层5。除了导热散热快以为，还具有抗静电或者 抗电磁波的性能；热熔胶层4受热熔融，与基材牢固粘结，粘胶层3以及热熔 胶层4可以避免石墨烯层2掉粉，还可以防止热熔导热膜1折断，增加热熔导 热膜1的实用性以及使用寿命。此外，使用热熔胶层4，便于本发明的导热衬 垫的自动化生产。

实施例4

如图1所示，一种热熔导热膜1，包括铜箔层2，所述铜箔层2的一面设有 粘胶层3，所述铜箔层2的另一面设有热熔胶层4，所述粘胶层3上设有织物层 5。织物层5可以是导电网纱层或者绝缘网纱层，也可以是导电布层或者是绝缘 布层。由于织物层5具有由于的接触性能，可以更加紧密地与热源或者散热装 置接触。热熔胶层4受热熔融，与基材牢固粘结，粘胶层3以及热熔胶层4比 较柔软且有一定的韧性，可以防止热熔导热膜1折断，增加热熔导热膜1的实 用性以及使用寿命。此外，使用热熔胶层4，便于本发明的导热衬垫的自动化 生产。

实施例5

如图2所示，一种热熔导热膜1，包括导热层2，所述导热层2的一面设有 粘胶层3，所述导热层2的另一面设有热熔胶层4，所述粘胶层3上设有薄膜层 5。薄膜层5局部镂空，镂空部分直接与热源或者散热装置直接接触，可以满足 一些高发热的热源导热散热的需求，迅速将热量传导出去。

所述导热层2为天然石墨层，所述薄膜层5为绝缘薄膜层，绝缘薄膜层可 以是PU薄膜、PET薄膜、或者举一些薄膜、聚四氟乙烯薄膜等，还可以是耐 高温薄膜层或者耐电压薄膜层，除了导热散热快以为，还具有绝缘性能；

为了获得不同的功能热熔导热膜1，可以根据实际需要选择不同材料的导 热层2，以及与之搭配的薄膜层5，当使用铜箔层或者铝箔层作为导热层2时， 通常选用普通薄膜层、抗EMI吸波薄膜层、耐高温薄膜层、耐电压薄膜层及防 静电薄膜层中的任意一种或者几种的组合作为薄膜层。

事实上，本发明所述的热熔导热膜，核心在于采用了天然石墨层、人工合 成石墨层、石墨烯层、铜层或者铝层作为导热层，优选采用天然石墨层、人工 合成石墨层、石墨烯层作为导热层，导热系数达到300-1500W/mk，快速均匀的 传递热量，增大散热面积，可操作性强，环保无污染，并采用不同的薄膜层满 足用途的不同性能要求；热熔胶层的采用，便于本发明的导热衬垫的自动化生 产。

实施例6

一种含实施例1-5任一项所述的热熔导热膜1的导热衬垫7，包括泡棉6及 通过热熔胶层4粘结于所述泡棉6外层的热熔导热膜1。

如图3所述，泡棉6呈方型，泡棉6为PU泡棉，热熔导热膜1粘结于述 方型泡棉6的外层，这种结构的导热衬垫7可以通过卡合、绑定或者镶嵌等固 定方式安装于热源或者散热装置上，使用方便。泡棉具有优异的压缩复原性， 可以经过30％以内的压缩，让导热衬垫7与散热装置及热源有更紧密的接触。 热熔导热膜1主要是沿着沿X、Y轴导热散热，其沿X、Y轴的热传导系数可 以达到300-1500W/mk，远远超过Z轴的热传导系数，因此本发明的导热衬垫7 可以突破厚度的限制，可以根据散热装置及热源所在空间的大小，使用不同厚 度的泡棉来制备出不同厚度的导热衬垫7，且不会对导热散热性能有任何的影 响。

实施例7

一种含实施例1-5任一项所述的热熔导热膜1的导热衬垫7，包括泡棉6 及通过热熔导热膜1的热熔胶层4粘结于所述泡棉6外层的热熔导热膜1。泡 棉6呈方型，泡棉6为橡胶泡棉，泡棉6除了可以是方型以为，还可以是L型、 W型、Z型或者不规则形状，可以根据实际需要来选择。

如图4所示，所述热熔导热膜1的上面还设于背胶层8，背胶层8用于连 接和固定热源及散热装置并填充微观空隙增强导热衬垫7的导热性能。

实施例8

一种含实施例1-5任一项所述的热熔导热膜1的导热衬垫7，包括泡棉6及通 过热熔导热膜1的热熔胶层4粘结于所述泡棉6外层的热熔导热膜1。泡棉6 呈方型，泡棉6为PU泡棉。

如图5所示，所述热熔导热膜1的上面和下面还设于背胶层8和9，背胶 层8和9用于连接和固定热源及散热装置并填充微观空隙增强导热衬垫7的导 热性能，一个双面背胶的导热衬垫7可以同时连接和固定两个热源及散热装置， 提高了使用的效率，以满足不同场合的应用需求。

除了热熔导热膜1的上面、下面设有背胶层以为，还有在热熔导热膜1的 左面、右面；上面、左面；上面、下面及右面或者上面、下面、左面及右面都 设有背胶层。这可以根据需要任意选择。

从实施例6-8可以看出，本发明的发明核心原理在于：通过散热面与发热 点之间互相连来达到迅速导热散热的效果。本发明的导热衬垫相当于散热面， 而热源及散热装置相当于发热点，本发明是通过增加散热面的面积，以及通过 背胶来增加导热衬垫与热源及散热装置之间的连接精密度来提高导热散热效 果，背胶可以填充导热衬垫与热源及散热装置之间的微观空隙，增加接触的面 积，也就是增加了散热的面积，最终提高了导热散热效率，导热衬垫XY轴的 导热系数可以达到300-1500W/mk,导热散热效果好，用途非常广泛。比如笔记 本电脑、手机、电视、摄像机等电子设备，都可以使用本发明的导热衬垫来彻 底解决导热散热的问题。

实施例9

如图6所示，实施例6所述的导热衬垫制备方法，包括以下步骤：

1)初步成型

将热熔导热膜与支撑基材分别置于料架上，热熔导热膜与支撑基材通过初步 成型治具，使热熔导热膜将支撑基材初步包裹成型；

2)加热成型

将经过步骤1包覆成型的产品送入加热成型模具中，在80°下加热20s,热熔 胶层受热熔化，热熔导热膜和支撑基材通过热熔胶层粘结在一起；

3)冷却定型

经过步骤2加热成型的产品送入冷却定型模具中冷却定型，冷却定型的温 度为-10℃；

4)拉料切割得到成品

将经步骤3冷却定型的产品通过自动拉料器，得到抽条式导热衬垫，然后 经过计数器显示所述导热衬垫的长度，最后经过切刀切割得到所述的导热衬垫。

使用上述导热衬垫制备方法，一个小时可以生产出导热衬垫的长度可以达 到500-2000m，整个过程完全自动化，实现了抽条式批量生产。

实施例10

如图6所示，实施例7-8所述的导热衬垫制备方法，包括以下步骤：

1)初步成型

将热熔导热膜与支撑基材分别置于料架上，热熔导热膜与支撑基材通过初步 成型治具，使热熔导热膜将支撑基材初步包裹成型；

2)加热成型

将经过步骤1包覆成型的产品送入加热成型模具中，在200°下加热1s,热熔 胶层受热熔化，通过加热成型模具上下压合，热熔导热膜和支撑基材通过热熔 胶层粘结在一起；

3)冷却定型

经过步骤2加热成型的产品送入冷却定型模具中冷却定型，冷却定型的温 度为50℃；经过冷却定型的产品通过背胶治具单面、双面或者多面背胶，得到 背胶的导热衬垫；

4)拉料切割得到成品

将经步骤3冷却定型和背胶的产品通过自动拉料器，得到抽条式导热衬垫， 然后经过计数器显示所述导热衬垫的长度，最后经过切刀切割得到所述的导热 衬垫。

使用上述导热衬垫制备方法，一个小时可以生产出导热衬垫的长度可以达到 500-2000m，整个过程完全自动化，实现了抽条式批量生产。

实施例11

如图7所示，实施例6-9所述的导热衬垫制备制备装置，包括控制箱10及 依次设于一条流水线上的料架11、初步成型治具12、加热成型模具13、冷却定 型模具14、自动拉料器15、计数器16及切割装置17。控制箱用于控制上述导 热衬垫制备制备装置的工作，控制箱上设有控制按钮，包括电源开关、应急开 关、拉料速度控制调节按钮、加热开关及加热温度调节按钮、冷却开关及冷却 温度调剂按钮、切刀开关以及拉料计算开关及拉料长度调剂按钮。显示控制非 常清楚，操作非常方便，一个工人就可以操作一条流水线，大大节省了人力物 力，提高了生产效率。

具体地，所述初步成型治具12包括支撑平面18以及沿着所述支撑平面18 的两侧边向内弯折的倾斜面19，且所述倾斜面19一端互相接近。在自动拉料 机的拉动下，置于料架11上的热熔导热膜1进入初步成型治具12，同时，置于 料架11上的支撑基材6在自动拉料器15的拉动下也进入初步成型治具12，且 热熔导热膜1设于支撑基材6的下方，支撑基材6有一定的硬度和韧性，而热 熔导热膜1比较柔软，容易弯折，当热熔导热膜1进入倾斜面19互相接近的一 端时，由于受到倾斜面19的夹持作用，热熔导热膜1会向内弯折将支撑基材6 包覆住，得到初步包覆成型的产品。

具体地，所述初步成型治具12安装于流水线的定位座20上，且所述初步 成型治具12的倾斜面靠近一端与加热成型模具13相接，初步包覆成型的产品 就会进入加热成型模具13，热熔导热膜1的热熔胶受热熔融，所述加热成型模 具13包括上模131和下模132，此时，上模131和下模132趁热互相压合，将 热熔导热膜1与基材6热压成型。

具体地，所述冷却定型模具14包括上模141和下模142，热压完成后的产 品，进入冷却定型模具14，上模141和下模142上设有冷源，将热压完成后的 产品冷却成型。

具体地，冷却定型模具14和自动拉料器15之间还设有背胶治具，背胶治 具未在图中显示，背胶治具包括胶架及设有胶架上的双面胶，自动将双面胶贴 覆于所述热熔导热膜1或者支持基材6上。

本装置结构简单，可以实现导热衬垫的大批量快速生产，整个过程完全自 动化，大大降低了生产成本，适合规模推广应用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本 发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域 的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的实质和范围。