CN106079808A - 一种人造石墨散热膜的生产工艺 - Google Patents

一种人造石墨散热膜的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨技术领域，尤其涉及一种人造石墨散热膜的生产工艺。其包括如下步骤：贴合：将卷装原始材料和卷装石墨纸贴合形成卷装的待加工品；烧结：将所述的待加工品按晾晒布匹的方式放置到能够根据设定的温度曲线控制炉内温度的烧结炉中依次进行碳化和石墨化，然后降温形成半成品；二次贴合：半成品与离型纸贴合；压延：将半成品压延形成人造石墨散热膜产品。本发明将卷装原始材料与石墨纸贴合后再烧结，能够防止卷装原始材料单独烧结再去石墨纸贴合时发生破损；减少了原始材料切割的工序，减少了烧结过程中转移工序，从而减少了所需人力，该种生产工艺使碳化后的半成品延展性更佳，压延后得到的石墨散热膜更薄。成品为卷状，便于运输。

Description

一种人造石墨散热膜的生产工艺
技术领域
本发明涉及石墨技术领域，尤其涉及一种人造石墨散热膜的生产工艺。
背景技术
2011年9月16日，小米手机在北京798举行了发布会。会上，小米科技CEO雷军介绍说:由于小米手机使用了双核1.5G处理器和大屏幕，散热问题十分关键。采用石墨散热膜后，用户在使用过程中将几乎不会体会到手机发烫的困扰。石墨散热膜一词由此为众人所知。石墨散热膜，是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。
随着电子产品越做越薄，而石墨材料也将会做到越来越薄，且达到更高效的导电性、散热性等特性。现在电子产品的各项性能不断提高，如智能手机采用双核和四核处理器等来提高性能，这样产品本身产生的温度也随之升高，又要做到越来越薄，所以使用的石墨散热膜的厚度要求也越来越薄。
现有的石墨散热膜在生产时，还存在产能低、人工成本高、损耗和使用成本高的问题。
因此，如何提出一种石墨散热膜生产工艺，能够解决现有技术中石墨散热膜厚度较厚、产能低、人工成本高的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种人造石墨散热膜的生产工艺，能够解决现有技术中石墨散热膜较厚、产能低、人工成本高的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种人造石墨散热膜的生产工艺，其包括如下步骤：
(1)贴合：将卷装原始材料和卷装石墨纸贴合形成卷装的待加工品；
(2)烧结：将所述的待加工品按晾晒布匹的方式放置到能够根据设定的温度曲线控制炉内温度的烧结炉中依次进行碳化和石墨化，然后降温形成半成品；
(3)二次贴合：将半成品与离型纸贴合；
(4)压延：将步骤(3)中的半成品压延形成人造石墨散热膜产品。
作为优选，步骤(2)中，在所述的烧结炉中依次排列设置多个支架，所述的待加工品依次呈弯曲状晾设于所述的支架上。
作为优选，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1300℃时保持8-24小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2800-3200℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
作为优选，所述烧结炉侧壁上设置有多个用于支撑支架的支撑座，所述支撑座对称设置在烧结炉侧壁上。
作为优选，所述卷装原始材料为有机高分子薄膜，步骤(1)之前还包括将有机高分子薄膜进行离子处理。
作为优选，所述有机高分子薄膜材料为聚酰胺或聚酰亚胺中的一种。
作为优选，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃-1300℃时保持8-20小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900-3100℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
作为优选，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1250℃时保持8-16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2950-3150℃进行烧结并保持24-32小时，完成所述的石墨化。
作为优选，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃时保持16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
作为优选，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1250℃时保持10小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3150℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
本实发明有益效果：
本发明中将卷装原始材料与石墨纸贴合后再烧结，能够防止卷装原始材料单独烧结再去石墨纸贴合时发生破损；同时减少了原始材料切割的工序，减少了烧结过程中转移工序，从而减少了所需人力，同时该种生产工艺使碳化后的半成品延展性更佳，压延后得到的石墨散热膜更薄且不会在压延时发生破损。成品为卷状，便于运输。
由于在半成品与离型膜贴合，离型膜提供的离型力可以避免半成品局部受力集中产生褶皱，从而使生产出的石墨散热膜膜表面光滑、平整。
本发明中将待加工品按晾晒布匹的方式放置到能够根据设定的温度曲线控制炉内温度的烧结炉中依次进行碳化和石墨化，该种放置方式能够提高烧结的产品面积。
附图说明
图1是本发明提供的人造石墨散热膜的生产工艺的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例公开了一种人造石墨散热膜的生产工艺，其包括如下步骤：
(1)贴合：将卷装原始材料和卷装石墨纸贴合形成卷装的待加工品；
(2)烧结：将所述的待加工品按晾晒布匹的方式放置到能够根据设定的温度曲线控制炉内温度的烧结炉中依次进行碳化和石墨化，然后降温形成半成品；
(3)二次贴合：将半成品与离型纸贴合；
(4)压延：将步骤(3)中的半成品压延形成人造石墨散热膜产品。
其中步骤(4)中的压延为中间压延。
步骤(2)中，在所述的烧结炉中依次排列设置多个支架，所述的待加工品依次呈弯曲状晾设于所述的支架上。所述烧结炉侧壁上设置有多个用于支撑支架的支撑座，所述支撑座对称设置在烧结炉侧壁上。设置支撑支架的支撑座是为了能够将支架之间的距离进行调节，进而提高烧结产品的面积。
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1300℃时保持8-24小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2800-3200℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
具体地，所述卷装原始材料为有机高分子薄膜，步骤(1)之前还包括将有机高分子薄膜进行离子处理。其中，所述的碳化在真空环境下进行；石墨化在惰性气体环境下进行，惰性气体为氮气、氩气或者氦气中的一种或几种混合物。
有机高分子材料为聚酰胺或聚酰亚胺中的一种。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为14um。
本发明中将卷装原始材料与石墨纸贴合后再烧结，能够防止卷装原始材料单独烧结再去石墨纸贴合时发生破损；同时减少了原始材料切割的工序，减少了烧结过程中转移工序，从而减少了所需人力，同时该种生产工艺使碳化后的半成品延展性更佳，压延后得到的石墨散热膜更薄。成品为卷状，便于运输。
由于在半成品与离型膜贴合，离型膜提供的离型力可以避免半成品局部受力集中产生褶皱，从而使生产出的石墨散热膜膜表面光滑、平整。
实施例2
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与实施例1中的不同：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃-1300℃时保持8-20小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900-3100℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
本实施例中得到的石墨散热膜的厚度为15um。
实施例3
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1250℃时保持8-16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2950-3150℃进行烧结并保持24-32小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为13um。
实施例4
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃时保持16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900℃进行烧结并保持32小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为14um。
实施例5
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1250℃时保持10小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3150℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为12um。
实施例6
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1150℃时保持9小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3100℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为15um。
实施例7
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1280℃时保持15小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3200℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为14um。
实施例8
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1190℃时保持10小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900℃进行烧结并保持32小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为15um。
实施例9
本实施例中碳化时间温度，石墨化时间温度与其他实施例中的不同在于：
步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1250℃时保持10小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3850℃进行烧结并保持48小时，完成所述的石墨化。
上述生产工艺得到的石墨散热膜的厚度为13um。
注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)贴合：将卷装原始材料和卷装石墨纸贴合形成卷装的待加工品；
(2)烧结：将所述的待加工品按晾晒布匹的方式放置到能够根据设定的温度曲线控制炉内温度的烧结炉中依次进行碳化和石墨化，然后降温形成半成品；
(3)二次贴合：半成品与离型纸贴合；
(4)压延：将步骤(3)中的半成品压延形成人造石墨散热膜产品。
2.根据权利要求1所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，在所述的烧结炉中依次排列设置多个支架，所述的待加工品依次呈弯曲状晾设于所述的支架上。
3.根据权利要求1所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1300℃时保持8-24小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2800-3200℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
4.根据权利要求2所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，所述烧结炉侧壁上设置有多个用于支撑支架的支撑座，所述支撑座对称设置在烧结炉侧壁上。
5.根据权利要求1所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，所述卷装原始材料为有机高分子薄膜，步骤(1)之前还包括将有机高分子薄膜进行离子处理。
6.根据权利要求5所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，所述有机高分子薄膜材料为聚酰胺或聚酰亚胺中的一种。
7.根据权利要求3所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃-1300℃时保持8-20小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900-3100℃进行烧结并保持24-48小时，完成所述的石墨化。
8.根据权利要求3所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1100℃-1250℃时保持8-16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2950-3150℃进行烧结并保持24-32小时，完成所述的石墨化。
9.根据权利要求7所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1200℃时保持16小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至2900℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
10.根据权利要求8所述的人造石墨散热膜的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，进行所述的碳化时，待所述的烧结炉中的温度升至1250℃时保持10小时，完成所述的碳化；所述的碳化完成后降温至1000℃时将所述的烧结炉内抽真空再升温至3150℃进行烧结并保持24小时，完成所述的石墨化。
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