[发明专利]导热垫片及其制备方法

说明书

本发明提供一种导热垫片，包含增强纤维、导热膜和粘结剂，其中，增强纤维并排穿插于导热膜中，使导热膜呈现稳定的波浪状结构，所述粘结剂填充于所述波浪状结构中的缝隙中，形成紧密结合的导热垫片。所述导热垫片在纵向上具有良好的导热性能与压缩回弹性。

技术领域

本发明涉及一种导热垫片及其制备方法，更具体而言，涉及纤维/导热膜共同增强的纵向导热垫片及其制备方法，属于导热散热技术领域。

背景技术

随着5G技术的迅猛发展，电子通讯产品中高频率的引入、硬件零部件的升级，以及联网设备和天线数量的成倍增长，导致设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。同时，电子设备集成功能逐渐增加并日趋复杂化，设备体积逐渐缩小，对电子设备的热管理技术提出了更高的要求。在电子产品热管理中，导热垫片因其厚度及柔软度可调、压缩回弹性稳定、导热性能高、可重复使用、操作便捷、减震吸音、无腐蚀无油污等优点，成为了界面材料中的首选。

主流的高导热垫片的技术利用场作用(流体场、磁场、电场等)实现高导热碳纤维在基体中的定向排列，开发出各向异性导热垫片，其纵向导热系数可达25W/(m·K)以上。

石墨烯具有极高的导热系数，单层石墨烯的导热系数可达5300W/(m·K)，商用石墨烯导热膜的导热系数也达到了1500W/(m·K)，高于银、铜、铝、碳纤维、石墨等材料，在导热增强材料方面具有巨大的应用前景。若能将石墨烯导热膜进行排列，制成纵向排列的导热垫片，其导热效果将优于由炭纤维定向排列的导热垫片。

对此，专利文献WO2019235983A1将石墨烯导热膜通过粘结剂层层堆叠粘接后，沿着堆叠方向切割成具有纵向高导热的导热垫片。但是，石墨烯导热膜在垫片中竖直排列，或倾斜一定角度排列，会造成导热垫片的可压缩性变差，会引起应用热阻上升、力学性能下降、应用时易开裂等问题。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，因此，本发明着眼于解决诸如石墨烯高度定向后压缩性较差，导致导热垫片热阻升高、易开裂、成型性差等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种导热垫片，其包含增强纤维、导热膜和粘结剂，其中，增强纤维并排穿插于导热膜中，使导热膜形成波浪状结构，所述粘结剂填充于所述波浪状结构的缝隙中。由于波浪状结构的存在，能够形成稳定且紧密的粘接，并且改善了压缩回弹性，因此导热垫片在纵向上具有良好的导热性能且不易开裂。

根据本发明的一个方面，提供一种制备导热垫片的方法，其包括以下步骤：

(1)将增强纤维并排穿插于导热膜之中，使导热膜形成波浪状结构；

(2)采用粘结剂填充波浪状结构的缝隙形成块体，和/或将多个填充缝隙后的波浪状结构堆叠，并通过粘结剂密粘接形成堆叠体；

(3)沿着与穿插所述导热膜的穿插方向垂直的方向切割所述块体或所述堆叠体，得到导热垫片；

其中，所述增强纤维选自玻璃纤维、炭纤维、石墨纤维、石墨烯纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、纤维素纤维、石英纤维、金属纤维中的至少一种，其中，优选高导热石墨纤维和高导热炭纤维。

其中，所述增强纤维的含量为所述导热垫片的10wt％-60wt％，优选为20wt％-50wt％。

其中，所述增强纤维的直径优选为1-30μm，更优为5-15μm或者10-20μm。

其中，所述导热膜选自石墨烯导热膜、石墨导热膜、氮化硼导热膜中的至少一种，其中优选石墨烯导热膜、石墨导热膜。

其中，所述导热膜的含量为所述导热垫片的30wt％-80wt％，优选为40wt％-70wt％。