三维导热散热垫片的制造方法及垫片.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310470753.8(22)申请日 2023.04.26(71)申请人 深圳稀导技术有限公司地址 518000 广东省深圳市福海街道和平社区福园一路高新建工业园厂房6栋301(72)发明人 古栋根吴红(74)专利代理机构 北京清诚知识产权代理有限公司 11691专利代理师 宋红艳(51)Int.Cl.C09J 7/29(2018.01)C09J 7/40(2018.01)H05K 7/20(2006.01)(54)发明名称一种三维导热散热垫片的制造方法及垫片(57)摘要本发明提供一种三维导。

2、热散热垫片的制造方法及垫片，涉及导热散热材料技术领域，所述三维导热散热垫片的制造方法包括：将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层；在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层；通过粘结层粘结托底层和所述绝缘保护层。本发明将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层，使导热垫片具备水平导热特性的同时，利用泡棉的高压缩比，消除应力作用，避免对电子产品的变形影响。权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 116496713 A2023.07.28CN 116496713 A1.一。

3、种三维导热散热垫片的制造方法，其特征在于，所述方法包括：将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层；在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层；通过粘结层粘结托底层和所述绝缘保护层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层，包括：将热熔胶与石墨烯薄膜覆合，生成覆合层；将覆合层包裹泡棉，并在预定压力下加热至预定温度，使覆合层与泡棉覆合，持续28s后，冷却成型，得到三维立体导热层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定。

4、压力为0.10.4MPa，所述预定温度为135165。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘保护层为聚酰亚胺薄膜，在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层包括：在所述三维立体导热层上包裹双面胶层并覆合；根据需求裁剪覆合有双面胶层的三维立体导热层；将聚酰亚胺薄膜包裹于双面胶层上。6.一种三维导热散热垫片，其特征在于，包括：三维立体导热层，包裹于所述三维立体导热层四周的绝缘保护层，所述绝缘保护层外表面通过粘结层与托底层结合；其中：所述三维立体导热层由水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜。

5、与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合形成。7.根据权利要求6所述的三维立体导热散热垫片，其特征在于，所述三维立体导热层包括：压缩比大于200的泡棉，包裹于泡棉四周的覆合层，所述覆合层包括热熔胶层和水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜。8.根据权利要求7所述的三维立体导热散热垫片，其特征在于，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。权利要求书1/1 页2CN 116496713 A2一种三维导热散热垫片的制造方法及垫片技术领域0001本发明涉及导热散热材料技术领域，特别是涉及一种三维导热散热垫片的制造方法及垫片。背景技术0002随着微电子器件的集成化越来越高，其废热问。

6、题愈发成为制约行业发展的关键问题。电子器件的废热造成器件温度升高，会降低系统稳定性，影响器件性能，缩短器件使用寿命。导热硅胶垫片作为一种用于提高热源与冷源之间导热系数的器件，被广泛应用于电子电工领域，解决电子器件的废热问题。0003而在实际应用过程中，导热硅胶垫片只在垂直方向导热、其水平导热性能差，遇到多热源时只能单个拼接做成大片覆盖多个热源的形式，造成导热效果差，成本高昂、体积大且重的问题。同时，导热硅胶垫片的压缩比小，压力过大会造成应力，对电子产品有变形影响。发明内容0004本发明旨在提出一种三维导热散热垫片的制造方法及垫片，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。0005为解决上述技。

7、术问题，本发明第一方面提供一种三维导热散热垫片的制造方法，包括：0006将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层；0007在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层；0008通过粘结层粘结托底层和所述绝缘保护层。0009根据本发明一种优选实施方式，所述将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层，包括：0010将热熔胶与石墨烯薄膜覆合，生成覆合层；0011将覆合层包裹泡棉，并在预定压力下加热至预定温度，使覆合层与泡棉覆合，持续28s后，冷却成型，得到三维立体导热层。0012。

8、根据本发明一种优选实施方式，所述预定压力为0.10.4MPa，所述预定温度为135165。0013根据本发明一种优选实施方式，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。0014根据本发明一种优选实施方式，所述绝缘保护层为聚酰亚胺薄膜，在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层包括：0015在所述三维立体导热层上包裹双面胶层并覆合；0016根据需求裁剪覆合有双面胶层的三维立体导热层；说明书1/5 页3CN 116496713 A30017将聚酰亚胺薄膜包裹于双面胶层上。0018为解决上述技术问题，本发明第二方面提供一种三维导热散热垫片，包括：三维立体导热层，包裹于所述三维立体导热层四周的。

9、绝缘保护层，所述绝缘保护层外表面通过粘结层与托底层结合；其中：所述三维立体导热层由水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合形成。0019根据本发明一种优选实施方式，所述三维立体导热层包括：压缩比大于200的泡棉，包裹于泡棉四周的覆合层，所述覆合层包括热熔胶层和水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜。0020根据本发明一种优选实施方式，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。0021综上所述，本发明的三维导热散热垫片的制造方法及垫片，将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立。

10、体导热层，使导热垫片具备水平导热特性的同时，利用泡棉的高压缩比，消除应力作用，避免对电子产品的变形影响。相较于现有的导热硅胶垫片，本发明至少具有如下有益效果：00221、可实现三维高导热散热特征，经测试：垂直方向的综合导热率高达1030W/mK，单侧材料导热性可达1000W/mK以上。00232、采用高压缩比泡棉，使其被压缩时不产生对电子产品的应力作用，避免对电子产品的变形影响，产品应用场景灵活广泛，共用性强；00243、可同时具备高导热和高散热特性，可取代现有散热片+导热硅胶垫片的组合方案。00254、采用泡棉及薄膜材料，具有重量轻便、柔性高、弹性高的特性，可应用于狭小空隙、覆盖不平整表面等。

11、特殊场景。附图说明0026图1是本发明实施例一提供的一种三维导热散热垫片的制造方法的流程示意图；0027图2是本发明实施例二提供的一种三维导热散热垫片的结构示意图。具体实施方式0028下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。0029需要说明的是，在本文中，诸如。

12、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括”限定的要素，并不排除在包括说明书2/5 页4CN 116496713 A4所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。0030实施例一0031本发明实施例一提供一种三维导热。

13、散热垫片的制造方法，如图1所示，该方法包括：0032S1、将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层；0033本发明采用超高导热石墨烯薄膜(水平导热系数大于1000W/mK)与高压缩比(压缩比200)泡棉材料通过热熔工艺相结合，形成三维立体导热层。从而在水平方向和垂直方向均具有良好的导热特性，同时，高压缩比的泡棉，能够避免被压缩时对电子产品产生应力。经测试，当泡棉的厚度为15mm可以适用814mm的结构间隙范围，且不产生应力。优选的，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。0034本实施例中，泡棉可以根据压缩比要求。

14、在市面上购买。超高导热石墨烯薄膜可以通过如下方式制备：0035(1)在化学气相沉积法制备的生长基底及石墨烯的表面覆盖一层小分子有机化合物，之后旋涂PMMA，烘烤固胶，得到包含生长基底、石墨烯、小分子缓冲层和PMMA的第一复合结构；0036(2)采用湿法刻蚀方法刻蚀第一复合结构中的生长基底，将第一复合结构中的“石墨烯、小分子缓冲层、PMMA”薄膜与生长基底分离，并使用去离子水洗涤石墨烯表面，得到包含石墨烯、小分子缓冲层、PMMA的第二复合薄膜。0037(3)将第二复合薄膜转移到目标基底上得到包含目标基底、石墨烯、小分子缓冲层、PMMA的第三复合结构；0038(4)将第三复合结构经过自然干燥、烘烤。

15、后使用有机溶剂进行除胶，得到晶圆级无损、洁净的石墨烯薄膜(包含目标基底和石墨烯)。0039其中：PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯，英文全称为：poly methylmethacrylate。小分子缓冲层包含冰片且由小分子组成，不含聚合物；通过缓冲层的引入，构筑了“石墨烯、小分子(冰片)、PMMA”的分层结构，其中小分子与石墨烯的相互作用力弱且容易除去，缓冲层的引入避免了PMMA对石墨烯的直接污染。同时，最外层的PMMA用于支撑石墨烯，以防止石墨烯薄膜在转移过程中发生卷曲和破损，有助于实现石墨烯大面积(例如四英寸)的无损转移。基底层可以是蓝宝石/金属薄膜，也可以是金属箔材。目标基底可以为硅片、含氧化层。

16、硅片(SiO2/Si)、蓝宝石、石英、氮化镓或玻璃等晶圆基底。除去缓冲层和PMMA的有机溶剂可以包括丙酮、乙醇、异丙醇、香蕉水、N甲基吡咯烷酮中的一种或多种。0040在一种具体实施方式中，本步骤可以包括：0041S11、将热熔胶与石墨烯薄膜覆合，生成覆合层；0042本实施例中，覆合指使用粘合剂将两种或多种材料结合在一起，以获得新的性能或改进原有性能的工艺。热熔胶是一种不需溶剂、不含水分100的固体可熔性聚合物；它在常温下为固体，加热熔融到一定温度变为能流动，且有一定粘性的液体。0043本步骤中可以将热溶胶加热至一定温度后，将石墨烯薄膜覆盖于热熔胶上，得到覆合层。0044S12、将覆合层包裹泡棉。

17、，并在预定压力下加热至预定温度，使覆合层与泡棉覆合，说明书3/5 页5CN 116496713 A5持续28s后，冷却成型，得到三维立体导热层。0045其中：预定压力为0.10.4MPa，预定温度为135165。0046在一种优选示例中，将覆合层包裹泡棉，通过热压机施加0.35MPa的压力并加热至145，使覆合层与泡棉覆合，持续5s后，冷却成型，得到三维立体导热层。0047在另一种优选示例中，将覆合层包裹泡棉，通过热压机施加0.2MPa的压力并加热至150，使覆合层与泡棉覆合，持续7s后，冷却成型，得到三维立体导热层。0048本步骤将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于20。

18、0的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层，使导热垫片具备水平导热特性的同时，利用泡棉的高压缩比，消除应力作用，避免对电子产品的变形影响。0049S2、在所述三维立体导热层上包裹绝缘保护层；0050本实施例中，绝缘保护层优选为聚酰亚胺PI薄膜，则在本步骤中，先在所述三维立体导热层上包裹双面胶层并覆合；再根据需求裁剪覆合有双面胶层的三维立体导热层；最后将PI薄膜包裹于双面胶层上。示例性的，可以根据需散热物体的尺寸裁剪覆合有双面胶层的三维立体导热层。0051S3、通过粘结层粘结托底层和所述绝缘保护层。0052其中：粘结层可以采用双面胶，托底层用于对粘结层进行包含，通过托底层内端的凸起将其从粘结层。

19、上揭下，通过粘结层将该三维导热散热垫片粘贴至需要使用的地方。0053经测试，本发明三维导热散热垫片垂直方向的综合导热率高达1030W/mK，单侧(水平)导热率可达1000W/mK以上，实现了三维高导热散热特性。将本发明三维导热散热垫片与同等尺寸规格的导热硅胶片(3W)对比导热性能：在厚度12mm条件下，本发明三维导热散热垫片的导热效果会比导热硅胶片高46，且成本下降至少20；将本发明三维导热散热垫片与同面积散热片+导热硅胶片方案相比，三维导热散热垫片可以与散热片+导热硅胶片的导热散热效果相同，成本下降至少50。此外，本发明的三维导热散热垫片比同规格尺寸的导热硅胶片重量减轻500。0054使用时。

20、，可将本发明的三维导热散热垫片填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙。良好的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面，将热量从高发热器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。0055实施例二0056本发明实施例二提供一种三维导热散热垫片，如图2所述，包括：三维立体导热层，包裹于所述三维立体导热层四周的绝缘保护层2，所述绝缘保护层2外表面通过粘结层3与托底层4结合；其中：所述三维立体导热层由水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合形成。0057在一种具体示例中，所述三维立体导热层包括：压缩比大于200。

21、的泡棉11，包裹于泡棉11四周的覆合层12，所述覆合层12包括热熔胶层和水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜。0058优选的，所述石墨烯薄膜的水平导热系数为10001600W/mK。0059综上所述，本发明的三维导热散热垫片的制造方法及垫片，将水平导热系数大于1000W/mK的石墨烯薄膜与压缩比大于200的泡棉通过热熔工艺结合，形成三维立体导热层，使导热垫片具备水平导热特性的同时，利用泡棉的高压缩比，消除应力作用，避免对说明书4/5 页6CN 116496713 A6电子产品的变形影响。相较于现有的导热硅胶垫片，本发明至少具有如下有益效果：00601、可实现三维高导热散热特征，经测试：。

22、垂直方向的综合导热率高达1030W/mK，单侧材料导热性可达1000W/mK以上。00612、采用高压缩比泡棉，使其被压缩时不产生对电子产品的应力作用，避免对电子产品的变形影响，产品应用场景灵活广泛，共用性强；00623、可同时具备高导热和高散热特性，可取代现有散热片+导热硅胶垫片的组合方案。00634、采用泡棉及薄膜材料，具有重量轻便、柔性高、弹性高的特性，可应用于狭小空隙、覆盖不平整表面等特殊场景。0064需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法。

23、过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。0065还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。0066以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。说明书5/5 页7CN 116496713 A7图1图2说明书附图1/1 页8CN 116496713 A8。