CN105325067A - 导电散热片及包括导电散热片的电气部件和电子产品 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种导电散热片及包括导电散热片的电气部件和电子产品，所述导电散热片包括：使用金属材料形成的热扩散层；设置在热扩散层的一个表面或两个表面上并且使用包含选自金属氧化物和合金中的至少一种材料的无机材料形成的热传导层；以及设置在热传导层的一个表面或两个表面上的粘合剂层。

Description

导电散热片及包括导电散热片的电气部件和电子产品
技术领域
本发明涉及导电散热片以及包括该导电散热片的电气部件和电子产品，并且更具体地，涉及还包括由无机材料形成的热传导层的导电散热片，由此提供除了电磁波屏蔽性能和导电性之外的提高的散热特性。
背景技术
近来，根据电子设备的薄型化和简单化，电子部件和电气部件变得小型化，根据电子设备的高性能，电子部件和电气部件产生了大量的热。大量的热引起了电子部件和电气部件的错误操作、寿命缩短等。
因此，使用了有效吸收由电子部件和电气部件产生的热并将所吸收的热传递到外部的导电散热片。
导电散热片包括将由电子部件和电气部件产生的热排出到外部的热扩散层，以及将热扩散层附接至电子部件和电气部件的粘合层。金属例如铜主要用作热扩散层的材料。
有机聚合物主要用作粘合剂层的材料。有机聚合物通常具有低的导热性。因此，包括粘合剂层的导电散热片的热扩散性能劣化。
为了改善粘合剂层的低导热性，添加了热传导颗粒，但是通过添加热传导颗粒使得弹性增加，粘附层的粘合性降低。
因此，已经需要提供优异的热扩散性能和粘合性两者的导电散热片。
发明内容
技术问题
在本发明的一个方面，本发明提供了一种具有新型结构的导电散热片/传导散热片。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种包括导电散热片的电气部件。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种包括导电散热片的电子产品。
技术解决方案
本发明的一个示例性实施方案提供了一种导电散热片，所述导电散热片包括：
由金属材料形成的热扩散层；
以及设置在热扩散层的一个表面或两个表面上并且由包含选自无机金属、金属氧化物和合金中的一种或更多种的无机材料形成的热传导层。
本发明的另一示例性实施方案提供了一种电子部件，所述电子部件包括：
发热体；以及
设置在发热体的一个表面或两个表面上的导电散热片。
本发明的又一示例性实施方案提供了一种包括导电散热片的电子产品。
有益效果
根据本发明的一个方面，包括具有新型组成的热传导层，使得能够在不降低粘合剂层的粘合性的情况下获得具有优异的热扩散性能和电磁波屏蔽性能两者的导电散热片。
附图说明
图1是示出根据一个示例性实施方案的导电散热片的示意图。
图2是示出根据另一示例性实施方案的导电散热片的示意图。
图3是示出根据另一示例性实施方案的导电散热片的示意图。
图4是示出根据另一示例性实施方案的导电散热片的示意图。
图5是示出根据另一示例性实施方案的导电散热片的示意图。
图6是示出根据另一示例性实施方案的导电散热片的示意图。
<附图标记的描述>
(100)：散热片(001)：粘合剂层
(002)：热传导层(003)：热扩散层
(004)：无机金属层(005)：离型层
具体实施方式
下文中，将对根据示例性实施方案的导电散热片，以及包括所述导电散热片的电气部件和电子产品进行更详细地描述。
根据一个示例性实施方案的导电散热片包括：由金属材料形成的热扩散层；以及设置在热扩散层的一个表面或两个表面上并且由包括选自无机金属、金属氧化物和合金中的一种或更多种的无机材料形成的热传导层。金属材料没有具体的限制，但可以是例如铜和铝。无机金属是与形成热扩散层的金属材料不同的金属。例如，无机金属可以是铁、锌和镍。
导电散热片还可以包括设置在热传导层的一个表面或两个表面上的保护层。保护层可以包含聚合物。保护层包含聚合物，使得保护层可以通过加热熔融，并且附接至基底材料等，或聚合物本身具有粘合性，使得保护层可以附接至基底材料等。在保护层中使用的聚合物没有特别的限制，并且可以是通过加热熔融的热塑性聚合物或具有粘合性的粘合剂聚合物。
例如，保护层可以是包含粘合剂聚合物的粘合剂层。
与此同时，在相关技术中的一般的导电散热片中，粘合层包括热传导颗粒，使得粘合层的热导率提高，但粘合性劣化。相比之下，在本发明的导电散热片中，热传导颗粒形成在单独的热传导层中，使得能够防止导电散热片的热扩散性能劣化并且能够提高粘合层的粘合性。
在导电散热片中的粘合层不包括热传导颗粒或包括比相关技术中的导电散热片的热传导颗粒的含量少的热传导颗粒，使得能够提供与相关技术中的导电散热片的热扩散性能相似的热扩散性能。
在导电散热片中，金属氧化物可以是黑色氧化物。金属氧化物可以通过黑色氧化物根据导电散热片的温度变化有效地抑制劣化。另外，热传导层与粘合层之间的粘合性可以更加提高。另外，热传导层基本上具有黑色，由此提供优异的外观，并且更有效地屏蔽电磁波，由此减少电子设备内电磁波的干扰。例如，黑色氧化物可以是一种或多种过渡金属的氧化物。例如，黑色氧化物可以是包括铜、镍和钴的氧化物。与此同时，金属氧化物可以是铜氧化物。
在导电散热片中，无机材料可以另外包括选自合金和碳基材料中的一种或更多种。
无机材料还包括合金，因而与金属相比合金提供了提高的热导率，使得热传导层可以具有更加提高的热导率。也就是说，热传导层可以实质上充当新的热扩散层。
另外，无机材料还包括碳基材料，使得热传导层的热导率可以得到显著提高。因此，热传导层可以实质上充当新的热扩散层。另外，与由金属材料形成的热扩散层相比，还包括碳基材料的热传导层可以实质上提供更加提高的热扩散性能。例如，包括碳基材料的热传导层可以形成具有如下结构的金属氧化物-碳复合层，在该结构中碳基材料分散在金属氧化物基体中。
与相关技术中的由石墨形成的碳基散热片相比，该复合层没有例如碳基材料的分散性、裂纹和破碎(crushing)的问题，并且不需要利用单独的聚合物膜等进行涂覆，由此实现简单而坚固的结构。因此，复合层可以同时提供优异的热扩散性能和耐久性。
例如，碳基材料可以包括碳基纳米结构。碳基纳米结构是具有纳米尺寸结构的结构。例如，存在一维纳米结构，其中碳基纳米结构的尺寸仅一个维度不受限制，并且剩余的两个维度的尺寸限于1000nm或更小；以及二维纳米结构，其中碳基纳米结构的尺寸仅两个维度不受限制，并且仅剩余的一个维度的尺寸限于1000nm或更小。
一维纳米结构是长度不受限制的纳米结构，并且包括例如碳纳米管和碳纳米纤维。碳纳米管没有特别的限制，如果诸如金属碳纳米管、半导体碳纳米管、单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管的碳纳米管在本技术领域中是可使用的，那么所述碳纳米管可以用作本发明的碳纳米管。碳纳米纤维是直径小于1000nm并且与一般的碳纤维相比具有非常高的热导率的碳纤维。例如，气相生长的碳纳米纤维的热导率可以是500W/m·K或更高。二维纳米结构是面积不受限制的纳米结构，并且包括石墨烯等。如果石墨烯的面积没有具体的限制，那么在本技术领域中可用的任何种类的石墨烯可以用作二维纳米结构。
另外，碳基材料还可以包括选自石墨、膨胀石墨和碳纤维中的一种或更多种。石墨是具有高结晶性的碳基材料，其热导率高并且为350W/m·K至400W/m·K。膨胀石墨是通过利用强酸等处理石墨然后干燥和/或烧结所处理过的石墨，而使表面之间的距离增加的石墨。碳纤维是直径在微米级别的纤维状碳。
形成在热扩散层上的热传导层可以一体化地形成在热扩散层上而不使用诸如粘合剂或胶合剂的有机粘结剂。例如，热传导层可以通过电镀直接形成在热扩散层上。因此，在热扩散层与热传导层之间的界面中的热导率可以不被粘合剂或胶合剂降低。
热传导层中的合金的含量可以是热传导层的总重量的按重量计10％至按重量计90％，但基本上不限于所述范围内，并且可根据需要适当地改变。
热传导层中的碳基材料的含量可以高达热传导层的总重量的按重量计10％。例如，热传导层中的碳基材料的含量可以是热传导层的总重量的按重量计0.01％至按重量计10％。例如，热传导层中的碳基材料的含量可以是热传导层的总重量的按重量计0.1％至按重量计10％。例如，热传导层中的碳基材料的含量可以是热传导层的总重量的按重量计0.5％至按重量计10％。例如，热传导层中的碳基材料的含量可以是热传导层的总重量的按重量计1％至按重量计10％。当热传导层中的碳基材料的含量过高时，包括金属氧化物的热传导层可能具有裂纹。
热传导层可以基本上不包括有机材料。也就是说，热传导层可以不使用诸如聚合物粘结剂的有机材料而仅由选自金属氧化物、合金和碳基材料中的一种或更多种形成。因为热传导层不包括有机粘结剂，所以与包含有机粘结剂的热传导层相比能够提供显著提高的热导率。例如，热传导层可以通过电镀、化学镀等来形成。另外，在不实施严格条件例如高温和/或高压的情况下可以形成热传导层。因此，可以简单经济地制造包括热传导层的导电散热片。
导电散热片中的合金可以为包含选自Cu、Ni、Co、Fe、Zn、Cr、Mo、W、V、Mn、Ti和Sn中的两种或更多种元素的合金。例如，合金可以为Cu和上述剩余金属中的一种或更多种的合金。
导电散热片中的金属氧化物可以包含Cu。例如，金属氧化物可以为铜氧化物。例如，铜氧化物可以为CuO、Cu2O等。
导电散热片中的金属氧化物还可以包含选自Ni、Co、Fe、Zn、Cr、Mo、W、V、Mn、Ti和Sn中的一种或更多种元素。例如，金属氧化物可以包括选自镍氧化物、钴氧化物、铁氧化物、锌氧化物、铬氧化物、钼氧化物、钨氧化物、钒氧化物、锰氧化物、钛氧化物和锡氧化物中的一种或更多种。例如，金属氧化物可以包括氧化物和/或氢氧化物。例如Co3O4、CoO(OH)、CoO、NiO、Ni2O3、Ni(OH)2。
导电散热片中的热传导层的厚度可以是10μm或更小。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是5μm或更小。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是0.1μm至4μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是0.1μm至3μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是0.1μm至2μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是0.1μm至1μm。当热传导层的厚度超过10μm时，热传导层的热阻可能会增加。
导电散热片中的热传导层可以具有柔性。与相关技术中的一般的热传导层相比，热传导层可以具有柔性。具体地，即使热传导层是包括碳基材料的复合层，不像相关技术中包括碳基材料的热传导层(其很容易破裂)，所述热传导层也能够具有柔性，使得热传导层具有相当高的耐久性并且可以用于各种目的。
导电散热片中的热扩散层的金属材料可以是铜或铝。铜和铝的热导率是200W/mK或更高。因此，该金属材料可以将从发热体接收的同时穿过粘合剂层和热传导层的热有效地扩散至外部。例如，热扩散层可以是铜箔。
导电散热片中的热扩散层的厚度可以为4μm至100μm。在热扩散层的厚度为4μm或更小的情况下，当由发热体发出的热量大时热扩散层的热容量可能饱和。在热扩散层的厚度超过100μm的情况下，热扩散层的热扩散特性可能得不到提高。例如，热扩散层的厚度可以是10μm至60μm。例如，热扩散层的厚度可以是20μm至50μm。例如，热扩散层的厚度可以是30μm至45μm。
导电散热片还可以包括金属层，设置在热扩散层的一个表面或两个表面上的所述金属层包含选自铁、锌和镍中的金属。铁金属层、锌金属层和/或镍金属层还被包括在热扩散层的一个表面或两个表面上，由此防止热扩散层劣化。
导电散热片中的粘合剂层的厚度可以为50μm或更小。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是1μm至40μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是5μm至30μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是10μm至20μm。例如，导电散热片中的热传导层的厚度可以是15μm至20μm。
导电散热片中的粘合剂层可以包含有机基聚合物。如果有机基聚合物提供粘合性，那么有机基聚合物没有特别的限制，并且可以包括，例如，丙烯酸基聚合物、苯乙烯基聚合物、聚氨酯基聚合物和酯基聚合物。
另外，导电散热片中的粘合剂层可以不包括热传导材料。然而，为了进一步提高导电散热片的热导率，还可以包括颗粒形式的热传导材料。
可以使用无机氮化物颗粒、金属氢氧化物颗粒、金属氧化物颗粒、金属颗粒、碳颗粒等作为热传导材料。例如，可以使用氮化硼颗粒、氮化铝颗粒、氮化硅颗粒和氮化镓颗粒作为无机氮化物颗粒。其中，因为氮化硼颗粒更优异的热导率和优异的电绝缘性能可以使用氮化硼颗粒。也就是说，至少氮化硼颗粒可以用作无机氮化物颗粒。例如，可以使用氢氧化铝和氢氧化镁中的每一种颗粒作为金属氢氧化物颗粒。其中，因为氢氧化铝颗粒更优异的热导率和优异的电绝缘性能可以使用氢氧化铝颗粒作为金属氢氧化物颗粒。可以使用铝氧化物、钛氧化物、锌氧化物、锡氧化物、铜氧化物、镍氧化物和掺杂锑的锡氧化物作为金属氧化物颗粒。其中，因为铝氧化物颗粒更优异的热导率和优异的电绝缘性能可以使用铝氧化物颗粒作为金属氧化物颗粒。
可以使用碳化硅、二氧化硅、碳酸钙、钛酸钡、铜、银、金、镍、铝、铂、碳黑、碳管(碳纳米管)、碳纤维和金刚石中的每一种颗粒作为热传导材料。
可以单独使用各种颗粒中的一种，或者可以组合并且使用各种颗粒中的两种或更多种作为热传导材料。热传导颗粒的形状没有具体的限制，并且例如可以是球形、针形或板形。
当热传导颗粒具有球形时，热传导颗粒的初级平均粒径可以为0.1μm至1000μm，优选为1μm至100μm，更优选为2μm至20μm。当初级平均粒径为1000μm或更小时，热传导颗粒的尺寸与热传导粘合剂层的厚度的比率可以减小，使得在热传导粘合剂层的厚度方面不容易产生偏差。
另外，当热传导颗粒具有针形或板形时，热传导颗粒的最大长度可以为0.1μm至1000μm，优选地，1μm至100μm，更优选地，2μm至20μm。当最大长度为1000μm或更小时，可能热传导颗粒难以凝聚，使得容易处理热传导颗粒。
另外，当热传导颗粒具有针形时由长轴长度/短轴长度或长轴长度/厚度表示的纵横比，或当热传导颗粒具有板形时由对角线长度/厚度或长边长度/厚度表示的纵横比，可以为1至10000，更优选地，10至1000。
可以使用市场上的一般商品作为热传导颗粒。名称为“HP-40”(MiZshimaKokintez公司)的产品，名称为“PT620”(Momentive公司)的产品等可以用作氮化硼的颗粒，名称为“HeidilightH-32”和“HeidilightH-42”(ShowaDenko公司)的产品等可以用作氢氧化铝颗粒，名称为“KISUMA5A”(KowaKakaguKogyo公司)的产品等可以用作氢氧化镁颗粒，名称为“SN-100S”、“SN-100P”和“SN-100D(水分散体产品)”(IshiharaSangyo公司)的产品等可以用作掺杂锑的硅氧化物颗粒，名称为“TTO系列”(IshiharaSangyo公司)的产品等可以用作钛氧化物的颗粒，以及名称为“SnO-310”、“SnO-350”和“SnO-410”(SumimotoOsaka水泥公司)的产品等可以用作锌氧化物颗粒。
相对于100重量份的有机聚合物组分，可以使用的热传导颗粒为10重量份至1000重量份，例如，50重量份至500重量份，或100重量份至400重量份。相对于100重量份的聚合物组分，所使用的热传导颗粒为10重量份或更多重量份，使得在进一步提高热传导粘合层的热导率方面存在优势，并且所使用的热传导颗粒为1000重量份或更少重量份，使得在进一步提高热传导粘合剂层的柔性方面存在优势，并且热传导粘合层的粘合力变得优异。
导电散热片中的粘合剂层还可以包括阻燃材料。可以使用氢氧化镁和氢氧化铝作为阻燃材料，但阻燃材料实质上不限于此，并且如果某种阻燃材料在本技术领域中是可使用的，那么可使用任何种类的所述阻燃材料。氢氧化镁的粒径可以为0.5μm至5μm，但是由于氢氧化镁的粒径小，所以阻燃材料的性能可以得到提高。
氢氧化镁的含量可以为粘合层的总体积的10体积％至40体积％。当氢氧化镁的含量小于10体积％时，粘合剂层可能难以表现出阻燃性的性能，并且当氢氧化镁的含量超过40体积％时，热导率降低并且弹性增加，使得粘合剂层的粘合性可能降低。
粘合剂层可以通过各种方法涂覆在热传导层上。例如，在热传导层上涂覆粘合层的方法可以选自凹印(Gravure)涂布法、微细凹印(MicroGravure)涂布法、吻式凹印(KissGravure)涂布法、逗号刮刀(CommaKnife)涂布法、辊(Roll)涂法、喷(spray)涂法、迈耶棒(MeyerBar)涂布法、狭缝式(SlotDie)涂布法、反向(Reverser)涂布法、柔性板(印刷)法、以及胶印(offset)法，但本质上不限于此，并且如果一种方法能够形成本领域中的粘合剂层，那么可采用所述方法作为在热传导层上涂覆粘合剂层的方法。
导电散热片还可以包括设置在粘合剂层上的离型层。离型层保护导电散热片，并且可以使用纸、聚合物膜等，并且如果一种离型层在本领域中是可使用的，那么所述离型层可以用作本发明的离型层。例如，聚合物膜可以是PET膜、丙烯酸类物质膜等。
还可以在热扩散层的一个表面或两个表面上设置有绝缘层。绝缘层覆盖热扩散层的表面因而防止由于金属材料特性而具有导电性的热扩散层和导电散热片与其他电子产品内的构件接触，并且提供对于导电散热片的电绝缘。
如果一种电绝缘材料在本领域中是可使用的，那么所述电绝缘材料可以用作绝缘层中所使用的材料。例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、硅树脂和聚氨酯树脂作为电绝缘材料。
优选低热导率的绝缘层。具体地，优选地，热导率为0.5W/m·K，并且更优选地，热导率为0.2W/m·K。PET和PI的热导率为约0.15W/m·K，PP的热导率为约0.12W/m·K，PC的热导率为约0.19W/m·K，PE的热导率为约0.50W/m·K，以及PPS的热导率为约0.29W/m·K。因此，在上述实例中，优选PET、PP、PI和PC。
绝缘层的厚度优选从10μm至100μm。当绝缘层的厚度小于10μm时，热扩散层沿厚度方向的热传导未充分受阻，因此，热扩散层沿表面方向的热导率不能充分增加。当隔热层的厚度超过100μm时，热量积累在热扩散层与绝缘层之间，并且存在热量不能从导电散热片的表面扩散出去的风险。
导电散热片中的热扩散层可以包括多个金属层和设置在所述金属层之间的接合层。也就是说，热扩散层可以由通过接合层连接的多个金属层，也可由一个金属层形成。热扩散层中包括的金属层的数目没有具体的限制，并且可以根据需要适当地选择。
例如，热扩散层可以包括两个金属层和设置在金属层之间的接合层。所述两个金属层的厚度的总和可以是，例如，10μm至60μm。所述两个金属层的厚度的总和可以是，例如，20μm至50μm。所述两个金属层的厚度的总和可以是，例如，30μm至45μm。
例如，热扩散层可以由厚度为15μm至20μm的第一金属层和厚度为13μm至17μm的第二金属层形成。
设置在金属层之间的接合层可以是聚合物树脂。例如，可以使用聚氨酯基树脂、丙烯酸树脂(酰基树脂)、环氧基树脂和脲醛树脂作为聚合物树脂。形成接合层的方法可以与形成粘合剂层的方法相同。
不同地，导电散热片包括由第一金属材料形成的热扩散层，以及设置在热扩散层的一个表面或两个表面上并且包含第二金属材料的热传导层，并且第二金属材料是选自铁、锌和镍中的一种或更多种金属。
第一金属材料可以是铜、铝等，但本质上不限于此，并且如果一种材料可以用作本领域中的热扩散层，那么所述材料可以用作第一金属材料。第二金属材料是与第一金属材料不同的金属，并且第二金属材料可以是铁、锌和镍。包含第二金属材料的热传导层形成在热扩散层上，使得热扩散性能和电磁波屏蔽性能两者可以得到提高。
导电散热片还可以包括设置在热传导层的一个表面或两个表面上的保护层。保护层可以包含聚合物。保护层包含聚合物使得保护层可以通过加热熔融，并且附接至基底基板等，或聚合物本身具有粘合性使得保护层可以附接至基底基板等。在保护层中使用的聚合物没有特别的限制，并且可以是通过加热熔融的热塑性聚合物或具有粘合性的粘合剂聚合物。
导电散热片可以具有例如以下所述的结构。
例如，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上并且由包括金属氧化物的无机材料形成的热传导层002；以及设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001。
例如，如图2所示，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上并且由包括金属氧化物的无机材料形成的热传导层002；设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001；以及设置在热扩散层003的另一表面上的热传导层002。
例如，如图3所示，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上并且由包括金属氧化物的无机材料形成的热传导层002；设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001；设置在热扩散层003的另一表面上的热传导层002；以及设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001。
例如，如图4所示，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上并且由包括金属氧化物的无机材料形成的热传导层002；设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001；以及设置在热扩散层003的另一表面上的镍层004。
例如，如图5所示，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上的镍层004；设置在镍层004的一个表面上的粘合剂层001；以及设置在热扩散层003的另一表面上的镍层004。例如，如图6所示，导电散热片100可以具有如下结构，该结构包括：由金属材料形成的热扩散层003；设置在热扩散层003的一个表面上并且由包括金属氧化物的无机材料形成的热传导层002；设置在热传导层的一个表面上的离型层005；设置在热扩散层003的另一表面上的热传导层002；设置在热传导层002的一个表面上的粘合剂层001；以及设置在粘合剂层001的一个表面上的离型层005。
另外，虽然在附图中未示出，但是在技术上可行的范围内的构造散热片的各个层可以设置在构造散热片的另一层的两个表面上。
根据另一示例性实施方案的电子部件包括发热体，以及设置在发热体的一个表面或两个表面上的上述导电散热片。发热体没有特别的限制，并且如果发热体产生热量，那么所述发热体适用于作为本发明的发热体。发热体和/或电子部件例如可以是电池、电动机和IC芯片，但不限于此，如果一种发热体和/或电子部件在本技术领域中需要散热，那么所述发热体和/或电子部件可用作本发明的发热体和/或电子部件。
根据另一示例性实施方案的电子产品采用上述导电散热片。
电子产品可以是诸如平板电视的薄膜平板显示设备、诸如智能电话和智能平板电脑的便携式电子设备等，但电子产品不限于此，如果一种电子产品在本领域中需要散热，那么所述电子产品可以用作本发明的电子产品。
例如，电子产品可以是柔性的显示设备，例如柔性电视。导电散热片具有优异的柔性，由此被广泛应用于需要柔性的电子产品中。
根据另一示例性实施方案的制造导电散热片的方法包括：制备金属薄膜；在金属薄膜上形成金属氧化物层；以及在金属氧化物层上形成粘合剂层。
首先，制备金属薄膜。
金属薄膜可以是铜箔或铝箔。例如，可以使用铜箔。铜箔可以是电解铜箔、轧制铜箔等。
铜箔是可生产宽的宽度的并且其厚度可以是4μm至100μm的电解铜箔。例如，铜箔的厚度可以是1μm至35μm。例如，铜箔的厚度可以是6μm至18μm。铜箔的表面粗糙度(Rz：DIN)可以为0.1μm至2.0μm。例如，铜箔的表面粗糙度可以为0.5μm至1.5μm。当铜箔的表面粗糙度小于0.1μm时，接合层的粘合性可能降低。当铜箔的表面粗糙度均大于2.0μm可能无法获得金属氧化物层。
接下来，在金属薄膜上形成金属氧化物层。
金属氧化物层是通过在包括导致黑色的金属的电解镀浴中的负电极处设置铜箔，并且在负电极的铜箔表面上沉积金属氧化物镀层而形成的。被称为导致黑色的金属的金属包括Cu、Cr、Co和Ni。为了使Cu、Co、Ni等的电镀层呈现黑色，金属氧化物层需要通过在极限电流密度附近进行电解电镀以氧化物的形式例如Co3O4、CoO(OH)、CoO、NiO、Ni2O3和Ni(OH)2沉积在铜箔表面上。
金属氧化物层可以通过如下方法获得作为具有均匀外观的金属氧化物镀层：将铵组分添加到包含Cu、Co和Ni的电解镀浴，并且通过所谓的其中作为的配位体的铵键合到中心金属离子Cu、Co和Ni的络合离子镀浴，以形成络合物，并且在铜箔上形成金属氧化物镀层。
在注入第一反应物后到生成最终反应产物的中间反应过程是复杂的，因此，难以准确地看出详细的反应途径，但当Cu、Co和Ni通过络合离子镀浴镀在铜箔上时，Cu、Co和Ni的镀浴变得与相关技术中的镀浴(铵化合物不介入)完全不同，因此，认为防止了相关技术中电镀的非均匀金属氧化物。
具体的电镀过程是例如通过利用Ir电极作为正电极和铜箔作为负电极进行电镀来进行的，并且下面将对电解镀浴的具体组分进行描述。
当Cu、Co和Ni中的每个的浓度小于1g/l时，镀层不具有完全的黑色，而当Cu、Co和Ni中的每个的浓度超过20g/l时，这会涉及到由于组分涂污产生了残留物。因此，在电解镀浴中包含的Cu、Co和Ni中的每个的含量可以为1g/l至20g/l。
与此同时，为了添加热扩散需要的物理特性或机械特性，或提高粘合剂层与热扩散层之间的粘合性，除了Cu、Co和Ni之外，还可以向镀浴中添加Fe、Zn、Cr、Mo、W、V、Mn、Ti和Sn中的一种或更多种组分。
由于铵化合物作为配位体，因此可以添加铵盐，例如硫酸铵、氯化铵和乙酸铵，并且也可用以铵的络合物的形式的铵化合物。当镀浴中的铵化合物的浓度超过50g/l时，金属氧化物层不会变成完全黑色，因此铵化合物的浓度可以是50g/l或更小。此外，当铵化合物的浓度小于1g/l时，镀浴的溶液电阻大，使得铵化合物不经济，因此铵化合物的浓度更优选为1g/l至50g/l。
作为用于键合铵与金属离子的络合剂，甘氨酸、柠檬酸(盐)、焦磷酸等是适当的。当络合剂的浓度超过100g/l时，金属氧化物层不会变成完全黑色，并且在铜箔的表面上产生污点，因此络合剂的浓度可以是100g/l或更小。另外，为了使铵化合物与金属离子有效地反应，配位剂的浓度可以为5g/l，因而配位剂的浓度更优选地是5g/l，至100g/l或更小。
镀浴还可以包括碳基材料。碳基材料可以包括选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、超分散金刚石(UDD)、类金刚石碳(UDC)、石墨、膨胀石墨和碳纤维中的一种或更多种。
镀浴中碳基材料的含量可以为1g/l至100g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为1g/l至50g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为1g/l至20g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为1g/l至20g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为2g/l至15g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为3g/l至15g/l。例如，镀浴中碳基材料的含量可以为7g/l至15g/l。
工业上经济型的镀浴的电流密度为0.1A/dm2至60A/dm2，并且具体地，优选，5A/dm2至45A/dm2。当电流密度小于0.1A/dm2时，则无法获得所需的黑色的金属氧化物层，并且当电流密度大于60A/dm2时，则电镀过度，使得产生涂污现象。镀浴的pH值可以为2.5至6.0，并且具体地，优选4.0至5.8。当镀浴的pH值小于2.5时，电镀的黑化层被溶解，并且当镀浴的pH值等于或大于6.0时，相反的表面(未经黑色表面处理的)变色并且镀液析出，使得液体的稳定性下降。
另外，电镀时间可以为1秒至40秒，但是考虑到电流密度、电解液的浓度等，除了1秒至40秒的范围之外的其他范围是可用的。
与此同时，为了降低反射率，并且提高与透明基底基板的粘合性，精细铜颗粒层可以沉积并且附接至铜箔的表面。所沉积的铜颗粒作为锚，使得当铜箔层叠在粘合剂层材料上时可以通过提高剥离强度来提高粘合性。
精细铜颗粒层可以通过使用在铜箔上进行的粗糙化处理而形成。通常，在硫酸铜镀浴中进行粗糙化处理，并且在粗糙化处理期间铜颗粒的附着量可以为0.1g/m2至10g/m2，更优选为0.5g/m2至8g/m2。如上所述，贯穿用于形成精细铜颗粒层和金属氧化物镀层的所有表面处理过程的表面粗糙度需要将Rz(DIN标准)保持在0.1μm至2.0μm。当在所述精细铜颗粒层的形成条件和电镀黑化条件下进行表面处理时，表面粗糙度可以保持在上述范围内。
另外，可以在本发明的铜箔上进行抗腐蚀处理，例如电解铬酸盐处理。另外，当由Ni、Zn、Ni合金或Zn合金形成的电镀膜形成在未黑化镀覆(blackeningplated)的表面上时，能够防止金属氧化物层在加热过程期间被加热变色。
最后，在金属氧化物层上形成粘合剂层。
粘合剂层可以通过将包含丙烯酸(类)聚合物、苯乙烯基聚合物、聚氨酯基聚合物、酯基聚合物等的溶液施加在金属氧化物层上，随后通过干燥而形成。所述溶液可以根据需要选择性地包含热传导颗粒和阻燃颗粒。
保护层膜和/或绝缘膜可以根据需要设置在粘合剂层上。
实施本发明的模式
下文中，将通过实施例对本发明进行更详细地描述。然而，实施例仅用于描述本发明的目的，并且对于本领域技术人员来说明显的是根据本发明的原则问题的本发明的范围不限于以下实施例。
(制造导电散热片)
实施例1：金属氧化物热传导层
(形成热传导层)
将厚度为35μm的电解铜箔(ILJIN材料)浸没在100g/l的硫酸中5秒、酸洗处理，然后用纯水洗涤，接着在以下条件下在铜箔上通常被称为光泽表面的表面上进行金属氧化物的电镀工艺。作为电镀的结果，在铜箔的表面上形成厚度为1μm的包含Cu、Co和Ni的黑化金属氧化物层。
电解浴组成和电镀条件
Cu离子(CuSO4·5H2O)的浓度：4g/l
Co离子(CoSO4·7H2O)的浓度：4g/l
Ni离子(NiSO4·6H2O)的浓度：5g/l
硫酸铵((NH4)2SO4)的浓度：15g/l
柠檬酸钠(C6H5Na3O7·2H2O)的浓度：25g/l
电解液pH：5.4
电解液温度：25℃
电流密度：20A/dm2
电镀时间：8秒
(形成粘合剂层)
通过在黑色金属氧化物层上涂覆丙烯酸类粘合剂(robondPS-61，工业涂料)形成厚度为约10μm的粘合剂层。
实施例2：金属氧化物+碳基材料(CNT)热传导层
除了将浓度为10g/L的碳纳米管另外添加到电解浴之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
实施例3：金属氧化物+碳基材料(碳纳米纤维)热传导层
除了将浓度为10g/L的碳纳米纤维另外添加到电解浴之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
实施例4：金属氧化物+碳基材料(石墨烯)热传导层
除了将浓度为5g/L的石墨烯另外添加到电解浴之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
实施例5：金属氧化物+碳基材料(膨胀石墨)热传导层
除了另外将浓度为5g/L的膨胀石墨粉末添加到电解浴之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
实施例6：镀镍热传导层
(形成热传导层)
将厚度为35μm的电解铜箔(ILJIN材料)浸没在100g/l的硫酸中5秒、酸洗处理，然后用纯水洗涤，接着在以下条件下在铜箔上的两个表面上进行金属氧化物的电镀工艺。作为电镀的结果，在铜箔的表面上形成厚度为0.21μm的Ni层。
电解浴组成或电镀条件
Ni离子(NiSO4·7H2O)的浓度：200g/l
硫酸(H2SO4)的浓度：100g/l
电解液pH：1.0
电解液温度：30℃
电流密度：10A/dm2
电镀时间：10秒
(形成粘合剂层)
通过在镍层上涂覆丙烯酸类粘合剂(robondPS-61，工业涂料)形成厚度为约10μm的粘合剂层。
实施例7：金属氧化物热传导层+镍金属层
(形成热传导层)
将厚度为35μm的电解铜箔(ILJIN材料)浸没在100g/l的硫酸中5秒、酸洗处理，然后用纯水洗涤，接着在以下条件下在铜箔的两个表面上进行金属氧化物的电镀工艺。作为电镀的结果，在铜箔的表面上形成厚度为1μm的包含Cu、Co和Ni的黑化金属氧化物层。
电解浴组成和电镀条件
Cu离子(CuSO4·5H2O)的浓度：4g/l
Co离子(CoSO4·7H2O)的浓度：4g/l
Ni离子(NiSO4·6H2O)的浓度：5g/l
硫酸铵((NH4)2SO4)的浓度：15g/l
柠檬酸钠(C6H5Na3O7·2H2O)的浓度：25g/l
电解液pH：5.4
电解液温度：25℃
电流密度：20A/dm2
电镀时间：8秒
(形成Ni金属层)
将其上形成有黑色金属氧化物层的铜箔浸没在100g/l的硫酸中5秒、酸洗处理，然后用纯水洗涤，接着在以下条件下在黑色氧化物层的表面上进行金属氧化物的电镀工艺。作为电镀的结果，在黑色氧化物层的表面上形成厚度为0.2μm的Ni层。
电解浴组成或电镀条件
Ni离子(NiSO4·7H2O)的浓度：200g/l
硫酸(H2SO4)的浓度：100g/l
电解液pH：1.0
电解液温度：30℃
电流密度：10A/dm2
电镀时间：10秒
(形成粘合剂层)
通过在镍层上涂覆丙烯酸类粘合剂(robondPS-61，工业涂料)形成厚度为约10μm的粘合剂层。
实施例8：金属氧化物+碳基材料(碳纳米纤维)热传导层
除了另外将浓度为10g/L的碳纳米纤维添加到电解浴用于形成热传导层之外，通过与实施例7的方法相同的方法制造导电散热片。
比较例1：包含碳热传导颗粒的粘合剂层
除了省略形成金属氧化物层的步骤，在铜箔上直接形成粘合剂层，并且以使得包含按重量计5％的方式将平均粒径为1μm的碳颗粒(其为热传导颗粒)添加到粘合剂层之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
比较例2：包含Ni金属热传导颗粒的粘合剂层
除了省略形成金属氧化物层的步骤，在铜箔上直接形成粘合剂层，并且通过将按重量计5％含量的平均粒径为1μm的镍(Ni)金属颗粒(其为热传导颗粒)添加到粘合剂层之外，通过与实施例1的方法相同的方法制造导电散热片。
评价例1：评价热扩散率
通过在ASTME1461下的激光闪光法对通过实施例1至实施例8，以及比较例1和比较例2制造的导电散热片的热扩散率进行评价。所使用的测量设备是MEZSCH的型号LFA447。
在激光闪光法中，光的短暂闪光对试样的前表面进行均匀加热，通过使用红外(IR)传感器检测到试样的后表面的温度随着时间的升高，然后对基于通过使用软件由传感器测量数据所计算的试样的热扩散率(α)进行测量。测量结果中的一些示于以下表1中。
[表1]
热扩散率(α)[W/mk]
实施例1 343
实施例2 351
实施例3 350
实施例4 341
实施例5 337
实施例6 344
实施例7 359
比较例1 332
比较例2 331
作为测量的结果，与比较例1和比较例2的导电散热片相比，实施例1至实施例7的导电散热片呈现出提高的热扩散性能。
即使当在制造实施例1至实施例7的导电散热片期间使用相同厚度的轧制铜箔来替代电解铜箔时，也呈现出基本相同的热扩散性能结果。如果市售轧制铜箔，那么轧制铜箔没有具体的限制。
与实施例7的导电散热片相比，实施例8的导电散热片呈现出提高的电磁波屏蔽特性。
另外，在制造实施例3的导电散热片期间电解浴中的碳纳米管的浓度改变成1g/L、5g/L、20g/L、50g/L的情况下，与碳纳米管的浓度为1g/L和50g/L的情况相比，在碳纳米管的浓度为5g/L、10g/L和20g/L的情况下热扩散率相对增加的多。
评价例2：评价电磁波屏蔽特性
通过使用网络分析器(Agilent，E5701A)对在实施例1至实施例8以及比较例1和比较例2中制造的导电散热片的电磁波屏蔽特性进行测量。通过测量施加在散热片的预定的信号值和从散热片反射出的电信号的值并且使用所述两个测得的信号的比值对电磁波屏蔽效果进行计算。例如，当所施加的信号被完全反射时，屏蔽效果为100％。测量结果中的一些示于以下表2中。
[表2]
屏蔽效果(％)
实施例1 99.9
实施例2 99.8
实施例3 99.8
实施例4 99.8
实施例5 99.8
实施例6 99.9
实施例7 99.9
比较例1 80.3
比较例2 84.1
作为测量的结果，如表2所示，与比较例1和比较例2的导电散热片相比，实施例1至实施例7的导电散热片呈现出提高的电磁波屏蔽特性。
与实施例7的导电散热片相比，实施例8的导电散热片呈现出提高的电磁波屏蔽特性。
即使当在制造实施例1至实施例7的导电散热片期间使用相同厚度的轧制铜箔来替代电解铜箔时，也呈现出基本相同的电磁波屏蔽特性。如果市售轧制铜箔，那么轧制铜箔没有具体的限制。
工业应用
根据本发明的一个方面，包括具有新型组合物的热传导层，使得能够在不降低粘合剂层的粘合性的情况下获得具有优异的热扩散性能和电磁波屏蔽性能两者的导电散热片。

Claims (26)

1.一种导电散热片，包括：
一个或更多个由金属材料形成的热扩散层；以及
热传导层，所述热传导层设置在所述热扩散层的一个表面或两个表面上并且由包含选自无机金属、金属氧化物和合金中的一种或更多种的无机材料形成。
2.根据权利要求1所述的导电散热片，还包括：
设置在所述热传导层的一个表面或两个表面上的保护层。
3.根据权利要求2所述的导电散热片，其中所述保护层包含聚合物。
4.根据权利要求2所述的导电散热片，其中所述保护层是粘合剂层。
5.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述金属氧化物是黑色氧化物。
6.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述无机材料还包括碳基材料。
7.根据权利要求6所述的导电散热片，其中所述碳基材料包括碳基纳米结构。
8.根据权利要求7所述的导电散热片，其中所述碳基纳米结构包括选自碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或更多种。
9.根据权利要求6所述的导电散热片，其中所述碳基材料还包括选自超分散金刚石(UDD)、类金刚石碳(UDC，diamond-likecarbon)、石墨、膨胀石墨和碳纤维中的一种或更多种。
10.根据权利要求6所述的导电散热片，其中所述碳基材料的含量按重量计占所述热传导层的总重量的10％或更少。
11.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述合金包含选自Cu、Ni、Co、Fe、Zn、Cr、Mo、W、V、Mn、Ti和Sn中的两种或更多种元素。
12.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述金属氧化物包含Cu。
13.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述金属氧化物还包含选自Ni、Co、Fe、Zn、Cr、Mo、W、V、Mn、Ti和Sn中的一种或更多种元素。
14.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述热传导层的厚度为10μm或更小。
15.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述热传导层具有柔性。
16.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述金属材料为铜或铝。
17.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述热扩散层为电解铜箔或轧制铜箔。
18.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述热扩散层的厚度为4μm至100μm。
19.根据权利要求1所述的导电散热片，其中所述热传导层一体化地形成在所述热扩散层上。
20.根据权利要求1所述的导电散热片，还包括：
金属层，所述金属层设置在所述热扩散层的一个表面或两个表面上并且由选自铁、锌和镍中的一种或更多种金属形成。
21.根据权利要求4所述的导电散热片，其中所述粘合剂层包括阻燃材料。
22.根据权利要求21所述的导电散热片，还包括：
设置在所述粘合剂层上的离型层。
23.一种导电散热片，包括：
由第一金属材料形成的热扩散层；以及
热传导层，所述热传导层设置在所述热扩散层的一个表面或两个表面上并且包含第二金属材料，
其中所述第二金属材料是选自铁、锌和镍中的一种或更多种金属，并且所述第一金属材料与所述第二金属材料不同。
24.一种电子部件，包括：
发热体；以及
根据权利要求1至23中任一项所述的导电散热片，所述导电散热片设置在所述发热体的一个表面或两个表面上。
25.一种电子产品，其采用根据权利要求1至23中任一项所述的导电散热片。
26.根据权利要求25所述的电子产品，其中所述电子产品是柔性显示装置。
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