散熱薄膜、和其制造方法以及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及為了將從筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板終端、便攜式電話等小 型的電子設(shè)備中的電子部件等產(chǎn)生的熱高效率地散熱到外部而使用的散熱薄膜、和其制造 方法以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高性能化以及多功能化進(jìn)步的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板終端、便攜 式電話等小型的電子設(shè)備中，由于不得不密集安裝微處理器、圖像處理芯片、存儲(chǔ)器等的電 子部件，因此，為了防止熱所引起的故障，這些電子部件的散熱變得日益重要。
[0003] 在電子部件的散熱用途中，過(guò)去提出石墨散熱薄片。例如，JP特開2006-306068號(hào) 公開了一種熱傳導(dǎo)薄片，至少包含石墨薄膜和粘著性樹脂組成物，粘著性樹脂組成物是反 應(yīng)硬化型乙烯系聚合體。石墨薄膜是（a)通過(guò)膨脹法制作的膨脹石墨、或（b)通過(guò)以2400°C 以上的溫度對(duì)聚酰亞胺薄膜等進(jìn)行熱處理而得到的石墨薄膜。將石墨浸漬在硫酸等的酸中 來(lái)制作石墨層間化合物，通過(guò)熱處理使之發(fā)泡來(lái)剝離石墨層間，將得到的石墨粉末洗凈來(lái) 除去酸，對(duì)得到的薄膜狀的石墨粉末進(jìn)行輥壓延，由此得到由膨脹石墨構(gòu)成的石墨薄膜。但 是，由膨脹石墨構(gòu)成的石墨薄膜的膜強(qiáng)度不充分。另外，通過(guò)聚酰亞胺薄膜等的熱處理得到 的石墨薄膜雖然有高的散熱性，但高價(jià)。
[0004] JP特開2012-211259號(hào)公開了一種熱傳導(dǎo)薄片，是含有石墨片的熱傳導(dǎo)薄片，石 墨片由將熱分解石墨薄片細(xì)長(zhǎng)地切斷而得到的多個(gè)第一石墨片、和比第一石墨片的短邊長(zhǎng) 度小的第二石墨片構(gòu)成，至少第一石墨片將熱傳導(dǎo)薄片的兩面連結(jié)。在例如丙烯酸系聚合 物以及溶媒的混合物中混合第一以及第二石墨片，通過(guò)擠出成形得到該熱傳導(dǎo)薄片。但是， 在擠出成形而成的熱傳導(dǎo)薄片中，由于樹脂的體積分?jǐn)?shù)較大，因此得不到充分的散熱性。
[0005] JP特開2012-140308號(hào)公開了一種石墨烯膜的轉(zhuǎn)印方法，具有：用揮發(fā)成分的含 有量不足1重量％且具有粘著性的樹脂層來(lái)粘合形成在第一基板（例如在銅基板上形成鎳 催化劑層的基板）上的一層或多層的石墨烯膜和第二基板（塑料等）的工序；和除去上述 第一基板的工序。但是，石墨烯膜通過(guò)CVD法形成，為了成為充分的膜厚需要花費(fèi)非常多的 時(shí)間。其結(jié)果，石墨烯膜不得不變得高價(jià)。
[0006] 雖然由石墨烯微粒構(gòu)成的傳熱層有良好的熱傳導(dǎo)率，但存在耐彎折斷裂性（彎折 時(shí)不易出現(xiàn)裂紋或斷裂的性質(zhì)）差的問(wèn)題。碳納米管由于具有細(xì)長(zhǎng)的形狀，因此作為提升 樹脂的機(jī)械強(qiáng)度的添加材料使用，但在作為碳納米管分散液進(jìn)行涂布的情況下，由于微細(xì) 而無(wú)論如何都會(huì)在涂膜中出現(xiàn)凝集。為此，用碳納米管形成傳熱層的嘗試未獲成功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的第一目的在于，提供配置在小型的電子設(shè)備內(nèi)時(shí)能發(fā)揮卓越的散 熱性能、并且具有良好的耐彎折斷裂性的廉價(jià)的散熱薄膜。
[0008] 本發(fā)明的第二目的在于，提供以低成本制造這種散熱薄膜的方法以及裝置。
[0009] 鑒于上述目的，進(jìn)行潛心研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，若首先使石墨烯微粒 以及碳納米管均勻分散在少量的粘合劑樹脂中而形成復(fù)合層，并在對(duì)復(fù)合層中的粘合劑樹 脂進(jìn)行燒成后進(jìn)行壓制，則能消除燒損的粘合劑樹脂的空間，得到高密度、具有高熱傳導(dǎo)率 并具有良好的耐彎折斷裂性的散熱薄膜，由此想到本發(fā)明。
[0010]即，本發(fā)明的散熱薄膜具有石墨烯微粒以及碳納米管均勻分散而成的傳熱層， 其特征在于，所述碳納米管相對(duì)于所述石墨烯微粒以及所述碳納米管的合計(jì)的質(zhì)量比為 0. 05?0. 2,所述石墨烯微粒在所述傳熱層的面方向上實(shí)質(zhì)平行地排列，且所述傳熱層具 有I. 9g/cm3以上的密度以及600W/mK以上的熱傳導(dǎo)率。
[0011] 優(yōu)選所述傳熱層的厚度為50?250g/m2 (以每Im2的石墨烯微粒以及碳納米管的 合計(jì)重量來(lái)表征）。
[0012] 優(yōu)選所述散熱薄膜的表面電阻為20Ω/ □以下。優(yōu)選所述散熱薄膜的電磁波屏蔽 率（反射率）為90%以上。
[0013] 優(yōu)選所述傳熱層被塑料薄膜包覆。
[0014] 制造上述散熱薄膜的本發(fā)明的方法的特征在于，（1)用一對(duì)第一塑料薄膜夾著混 合物層，形成層疊薄膜，所述混合物層以所述質(zhì)量比含有所述石墨烯微粒以及所述碳納米 管且含有相對(duì)于所述石墨烯微粒以及所述碳納米管的合計(jì)量為0. 01?0. 1的質(zhì)量比的粘 合劑樹脂；（2)通過(guò)對(duì)所述層疊薄膜進(jìn)行熱壓來(lái)使所述混合物層致密化；（3)對(duì)通過(guò)所述第 一塑料薄膜的剝離而露出的所述混合物層進(jìn)行燒成；（4)通過(guò)對(duì)得到的燒成層進(jìn)行壓制來(lái) 得到致密化的傳熱層；(5)用第二塑料薄膜或絕緣性樹脂包覆所述致密化的傳熱層。
[0015] 優(yōu)選在將含有合計(jì)5?25質(zhì)量％的石墨烯微粒以及碳納米管、和0. 05?2. 5質(zhì) 量％的粘合劑樹脂，且粘合劑樹脂八石墨烯微粒+碳納米管）的質(zhì)量比為〇. 01?〇. 1的 有機(jī)溶媒分散液涂布在第一塑料薄膜的一面后進(jìn)行干燥，通過(guò)將該工序反復(fù)多次來(lái)形成所 述混合物層。
[0016] 優(yōu)選將所述分散液的一次的涂布量設(shè)為5?30g/m2 (以每Im2的石墨烯微粒以及 碳納米管的合計(jì)重量來(lái)表征）。
[0017] 優(yōu)選所述粘合劑樹脂是丙烯酸樹脂、聚苯乙烯樹脂或聚乙烯醇。
[0018] 優(yōu)選所述有機(jī)溶媒是從由酮類、芳香族碳?xì)浠衔镱愐约按碱悩?gòu)成的群中選擇的 至少一種。
[0019] 優(yōu)選通過(guò)噴射法來(lái)進(jìn)行所述分散液的涂布。
[0020] 優(yōu)選所述第一塑料薄膜在涂布所述分散液的面具有脫模層。優(yōu)選所述脫模層為鋁 蒸鍍層。
[0021] 優(yōu)選具有鋁蒸鍍層的所述第一塑料薄膜具有大量的微細(xì)的貫通孔，以具有50秒 以下的透氣度（IOOcc的空氣通過(guò)直徑1英寸的截面所需要的時(shí)間，Gurley式透氣度試驗(yàn) 法 JIS P 8117)。
[0022] 優(yōu)選在30?100°C下進(jìn)行所述干燥工序。
[0023] 優(yōu)選所述層疊薄膜的熱壓通過(guò)使所述層疊薄膜通過(guò)至少一對(duì)加熱輥間來(lái)進(jìn)行。優(yōu) 選熱壓溫度為150?250°C。另外，優(yōu)選熱壓壓力為20MPa以上。
[0024] 優(yōu)選所述混合物層的燒成通過(guò)對(duì)所述混合物層照射火炎來(lái)進(jìn)行，或通過(guò)在大氣 中、真空中或惰性氣體中暴露在500°C以上的高溫下來(lái)進(jìn)行。
[0025] 優(yōu)選燒成層的壓制在拘束所述燒成層的至少一對(duì)對(duì)置邊的金屬模內(nèi)進(jìn)行。
[0026] 優(yōu)選在將所述燒成層載置在下模的空腔內(nèi)后，使具有凸部的上模以所述凸部進(jìn)入 所述空腔內(nèi)的方式卡合于所述下模，使組合后的所述上模以及所述下模多次通過(guò)一對(duì)加壓 輥間，由此使所述燒成層致密化。
[0027] 優(yōu)選一邊使含有所述燒成層的金屬模振動(dòng)一邊進(jìn)行加壓。
[0028] 優(yōu)選使所述第二塑料薄膜薄于所述第一塑料薄膜。優(yōu)選所述傳熱層通過(guò)所述第二 塑料薄膜進(jìn)行的密封是熱封。優(yōu)選進(jìn)行熱封的所述第二塑料薄膜在粘貼在所述傳熱層的一 側(cè)具有密封劑層。
[0029] 優(yōu)選在將所述傳熱層裁斷為所期望的形狀后以所述第二塑料薄膜進(jìn)行密封。
[0030] 制造上述散熱薄膜的本發(fā)明的裝置的特征在于，具備：(a)輸送一對(duì)第一塑料薄 膜的單元；(b)分散液涂布單元，其針對(duì)各第一塑料薄膜被配置至少1個(gè)，以便分多次在所 述第一塑料薄膜上涂布含有石墨烯微粒、碳納米管以及粘合劑樹脂的分散液；（c)使所述 分散液在每次涂布時(shí)干燥的單元；（d)使所述石墨烯微粒、所述碳納米管和所述粘合劑樹 脂的混合物層為內(nèi)側(cè)來(lái)層疊所得到的具有所述混合物層的一對(duì)所述第一塑料薄膜的單元； (e)對(duì)得到的層疊薄膜進(jìn)行熱壓的單元；(f)從所述層疊薄膜剝離所述第一塑料薄膜的單 元；（g)對(duì)露出的所述混合物層進(jìn)行燒成的單元；(h)使得到的燒成層致密化來(lái)得到傳熱層 的壓制單元；和（i)用第二塑料薄膜或絕緣性樹脂來(lái)包覆所述傳熱層的單元。
[0031] 本發(fā)明的裝置優(yōu)選具備沿各第一塑料薄膜的行進(jìn)方向以給定的間隔配置的多個(gè) 分散液涂布單兀。
[0032] 優(yōu)選在腔室內(nèi)配置一對(duì)分散液涂布單元以及層疊用輥，所述腔室具備各第一塑料 薄膜進(jìn)入的第一開口部、設(shè)于所述第一開口部的近鄰的一對(duì)熱風(fēng)供給口、排氣口、和取出所 述層疊薄膜的第二開口部。優(yōu)選在具有多對(duì)分散液涂布單元的情況下，將全部分散液涂布 單元配置在所述腔室內(nèi)。
[0033] 優(yōu)選