CN213029050U

CN213029050U - 一种复合散热膜

Info

Publication number: CN213029050U
Application number: CN202022150992.XU
Authority: CN
Inventors: 郑永德; 郑凯晨
Original assignee: Hongqing Electrics Co ltd
Current assignee: Hongqing Electrics Co ltd
Priority date: 2020-09-27
Filing date: 2020-09-27
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2030-09-27

Abstract

本实用新型公开了一种复合散热膜，包括依次连接的导热层、导热接着层、3D结构金属层、导热胶粘层、保护膜层。本实用新型的复合散热膜的使用石墨烯片材和金属层进行散热，而且对金属层进行气相物理沉积、等离子、化学蚀刻和化学镀等方法进行处理，使金属层表面“长出”突刺结构，使得原来表面光滑的金属表面粗糙，由原来光滑的平面结构变成立体的3D粗糙结构，而突刺结构能够嵌入石墨烯导热层，使金属层和石墨烯层更好的嵌合，结合紧密的同时大大提升散热效果及屏蔽功能。本实用新型的复合散热膜将散热与屏蔽有机集成，使得制成产品兼具高散热性能及屏蔽功能，适用于散热、电磁屏蔽、覆铜板、柔性电路板(FPC)、显示、通讯等方面或领域。

Description

一种复合散热膜

技术领域

本实用新型属于显示、电子元器件、通信领域，涉及一种散热膜，特别涉及一种5G通讯、电子元器件的复合散热膜，用作导电胶膜、FPC、显示等功能膜。

背景技术

信息技术的快速发展使得电子元器件的芯片功耗显著增大，散热成为其中重要的一环。研制具有高导热能力的散热薄膜是实现电子设备和仪器集成化、高密度化和小型化条件下高效率散热的有效手段。当前手机内部散热方式以石墨片散热为主。人工石墨片散热膜采用的是聚酰亚胺(PI)薄膜经碳化和高温石墨化后形成的人造石墨膜，虽然XY方向导热性能优异，但Z方向(纵向)导热性能欠佳，而且屏蔽效果不理想，无法满足5G时代电磁波高频高速传输屏蔽需求。

当前，解决石墨Z方向(纵向)散热不足的主要做法是把石墨材料和金属材料进行叠加，制成复合材料。例如公开号为CN 109334155A、CN 110283551 A、CN 106079693 A的发明专利申请、公告好为CN 209643237 U、CN 208218753 U、CN 207172907 U、CN 205033658U、CN 204466141 U、CN207310703 U和CN 208292912 U的实用新型专利均直接利用现成铜箔或铝箔等金属材料或压合、或粘接的方式进行叠加，现有直接利用现成金属箔的叠加方式受制于金属箔的厚度(至少5μm以上)，无法做成超薄散热膜，很难满足精细线路薄、密、细的要求；而实用新型专利CN 205510635 U、CN 206870511 U虽然则采用化学气相沉积的方法，把石墨烯材料沉积在金属箔表面，可制备出超薄的散热膜，但散热层厚度不足，热通量小、散热效果未知，而且石墨烯和金属箔的结合力也没有保障；而专利号CN 206350292 U和CN 206349356 U仅仅描述了结构设计，没有给出具体的制作方法；另外，专利号CN110718516 A与本实用新型同时使用3D的字眼，但其3D结构是指石墨烯膜的形貌，与本实用新型的3D概念不同。

本实用新型产品使用石墨烯片材复合3D结构金属层，采用气相物理沉积技术(PVD)和精密复合技术，制备出了兼具高散热功能、优秀的屏蔽功能的复合散热屏蔽膜，厚度从25μm到400μm皆可实现，而且金属层和散热层结合紧密、牢固。作为一种独创的集成功能膜，复合散热屏蔽膜散热效率高，并具有优良的屏蔽功能。

发明内容

本实用新型的目的是提升现有散热膜散热性能，解决石墨及石墨烯片材Z方向(纵向)导热差、散热效果不佳的技术问题，提供一种集成散热、屏蔽功能的复合散热屏蔽膜；散热膜层和3D结构金属层合理叠加；同时采用本实用新型方法制备的具有3D金属结构层的复合散热膜简捷轻薄、使用方便，可批量生产，适用于各种电子产品和通信设备；本实用新型的复合散热屏蔽膜由散热层和3D结构金属层制成，有效解决了现有散热膜Z向散热欠佳和屏蔽功能不足的问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型一方面提供一种具有3D结构金属层的复合散热膜，包括依次紧密叠合的导热层、导热接着层、3D结构金属层、导热胶粘层、保护膜层。

其中，所述导热层为石墨烯片材层、石墨片材层、或由含有石墨烯或高导热的碳纳米管的导热涂层制成的膜层，优选为石墨烯片材层。

特别是，所述导热层厚度为5-300μm，优选为17-100μm，进一步优选为17μm。

其中，所述导热接着层的表面凹凸不平；具有三维不规则的表面形貌。导热接着层内含有颗粒状的导热粒子，导热粒子导致导热接着层表面凹凸不平，具有不规则的立体表面结构。

特别是，导热接着层由导热接着浆料涂覆在所述导热层表面，干燥而成，其中导热接着浆料包括接着层树脂、导热粒子、接着层稀释剂。

特别是，导热接着层厚度为5-20μm，优选10μm。

其中，所述接着层树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或其改性树脂，优选为丙烯酸树脂；所述导热粒子为石墨烯、氧化铝、氮化硅或碳纳米管中的一种或多种，优选为氧化铝和石墨烯；所述接着层稀释剂为水、丁酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种。

特别是，所述导热粒子的粒径为5-20μm，优选10μm。导热粒子呈颗粒状态，涂覆、干燥后，在导热层石墨烯片材表面形成凹凸不平的三维(即3D)立体表面结构形态。

尤其是，所述导热接着层中接着层树脂与导热粒子的重量份配比为(30-90):(10-70)，优选(30-80):(15-70)，进一步优选为60:25。

特别是，所述导热接着层中接着层树脂为丙烯酸树脂；所述导热粒子为氧化铝和石墨烯。

尤其是，所述导热接着层中丙烯酸树脂、氧化铝、石墨烯的重量份配比为：丙烯酸树脂60：氧化铝20：石墨烯5。

特别是，导热粒子中氧化铝与石墨烯的重量份配比为(3-5):1，优选为4:1。

尤其是，所述导热接着浆料的涂覆方式包括刮涂、网辊、微凹、狭缝、刮刀、辊涂、网纹、涂布、辊压、喷涂方式等，优选微凹涂布方式。

导热接着浆料在导热层的表面干燥后制成具有三维立体表面结构或凹凸不规则表面结构的导热接着层。

导热接着层为由导热接着浆料涂覆在导热层表面，干燥后形成的膜层。

导热接着层还可以是采用导热胶/或双面胶层，经过辊轮、辊压方式，在导热胶/或双面胶层的表面压出不规则的立体结构，形成表面凹凸不平，具有三维立体表面形貌的导热接着层。导热胶/或双面胶采用本领域中现有的、已知导热胶/或双面胶材料。

其中，所述3D结构金属层的金属选择金、银、铜、镍、铝中的一种或任意两种金属的合金，优选为金、银、铜、镍、铝、镍银、镍铜，进一步优选为铜。

特别是，所述3D结构金属层厚度为1-100μm。

尤其是，所述3D结构金属层为表面凹凸不平的金属膜，其表面凹凸不平，具有三维不规则立体形貌。3D结构金属层具有与导热接着层相同的表面形貌。

特别是，所述3D结构金属层包括基础金属层和加厚金属层，其中，所述基础金属层为在导热接着层的具有三维立体表面结构或凹凸不规则表面结构表面形成，保持导热接着层的表面结构，再在基础金属层表面加厚，保持基础金属层的表面结构。

尤其是，所述基础金属层为采用真空镀膜方式实现，基础金属层厚度为0.05-0.5μm，优选为0.1-0.3μm。所述加厚金属层为采用化学电镀方式实现，加厚金属层厚度为1-20μm，优选为8-20μm。

基础金属层为通过真空电镀方式沉积在导热接着层表面，由于导热接着层内的导热粒子呈颗粒状态，其表面为三维立体表面结构或凹凸不规则表面结构，通过真空镀膜法沉积在导热接着层表面的基材金属层也具有三维立体结构；加厚金属层为通过化学电镀法在基材金属层表面沉积金属，会产生尖峰效应，凹凸不平表面的凸处和凹处沉积金属的速度不同，凸处沉积快过凹处，从而使得本来就是凹凸的导热接着层表面，经过电镀沉积后，凸处更凸，长出尖峰状。

其中，所述3D结构金属层按照如下方法制备而成：依次采用真空镀膜法、化学电镀法在所述导热接着层的表面形成具有三维结构层或不规则立体表面结构的金属膜层。

特别是，采用真空镀膜法在导热接着层的表面形成具有三维结构层或不规则立体表面结构的基础金属层；采用化学电镀法在基材金属层的表面形成具有三维结构层或不规则立体表面结构的加厚金属层。

其中，所述真空镀膜法选择真空蒸发镀、磁控溅射镀、真空离子镀或真空束流沉积，优选为磁控溅射镀法；所述化学电镀选择碱性电镀或酸性电镀方式，优选酸性电镀。

特别是，所述磁控溅射，采用普通电源或射频电源实现，优选采用射频电源。

尤其是，所述磁控溅射过程中控制真空度10^-1—10^-5Pa，电流5-30A。

特别是，所述化学酸性电镀工艺为：CuSO₄ 70-90g/l；H₂SO₄ 180-220g/l；HCl40-80ppm；镀铜添加剂SCC-100-2B 5-15ml/l；温度20-24℃；阴极电流密度10-40ASF。根据电流等参数控制镀膜厚度。

采用真空镀膜法和化学电镀法制成的3D结构金属层的厚度为1-20μm；采用化学蚀刻法制成的3D结构金属层的厚度为12-100μm。

在已有金属箔的表面进行化学蚀刻，形成三维金属表面结构或不规则立体表面结构以及微孔型状层。

其中，所述3D结构金属层的另外一种制备方法如下：在已有金属箔的表面进行化学蚀刻处理，形成不规则立体表面结构或微孔结构的膜层。

在现有的金属箔的表面经化学蚀刻方式，蚀刻出表面不规则结构或微孔。

其中，采用蚀刻方式制备的3D结构金属层的厚度为12-100μm。

特别是，化学蚀刻处理过程中蚀刻压力为2-6kg/cm²；刻蚀处理温度为30-60℃；蚀刻液采有碱性蚀刻液、酸性蚀刻液，优选酸性刻蚀液。

尤其是，采用双面或单面自动型化学蚀刻机对所述金属箔进行所述的化学刻蚀；所述酸性刻蚀液优选为氯化铜蚀刻液。

蚀刻方法为已知的常规蚀刻方法，其他已知的蚀刻方法均适用于本实用新型。

本实用新型的复合散热膜中由于3D结构金属层具有不规则立体表面结构，比表面积增大使得散热面积增加，散热效果大幅提升。另外金属膜层还起到电磁屏蔽作用，特别是对于高频段电磁干扰，屏蔽效能越高，并可以根据不同频段产品设计不同厚度以及不同金属叠层，以达到相应的屏蔽效能。

经过蚀刻处理的3D结构金属层通过复合处理，与导热层、导热接着层整合成一体，在复合处理过程中，经辊压，这种不规则立体表面结构能促使其有效嵌入导热层或导热接着层，即在复合辊压时3D结构金属层的尖峰可以嵌入或刺穿导热接着层，和散热层形成嵌入式结合方式，提高复合散热膜的结合稳定性，提高散热膜的三个维度方向的散热效果，尤其是提高Z方向的散热效果。

所述导热层与3D结构金属层连接为嵌入式连接，也可辅以导热胶粘层嵌入，嵌入方法采用压力状态下辊压、模压、复合等方式。

通过复合、压合等实施过程，使得3D结构金属层表面的凹凸不平的凸起或尖峰嵌入、穿刺到导热接着层，与导热接着层内导热粒子接触，将热量通过传递给导热层，由于金属凸起或尖峰的纵向(即Z向)穿刺，提高了热量在纵向的传递速率；而且导热接着层的导热粒子嵌入、穿刺入导热层层表面，将热量传递至导热层，热量由点扩散成面，散热迅速，显著提高散热效率；并且同样由于导热粒子的纵向(即Z向)嵌入、穿刺，提高了热量在导热层(石墨烯层)纵向的传递速率，显著提高了石墨烯纵向散热效率。

所述导热层与3D结构金属膜层的连接为嵌入式连接：通过实现过程中的复合、压合等使得导热粒子嵌入导热层表面，通过3D结构的金属尖峰嵌入导热层表面，嵌入深度为0.1—6μm。

其中，所述导热胶层为由导热胶水制成的膜层，其中导热胶水包括胶粘层树脂、导热粒子、填料、胶粘稀释剂。

导热胶层由本领域中现有已知的具有导热功能的导热胶制成的膜层。本领域选用的一种的导热胶均适用于本实用新型。

特别是，所述导热胶水中还包括导电粒子。

尤其是，所述导热胶层中导热粒子、填料、导电粒子为粒径低于20μm的颗粒，粒径优选为5-20μm，进一步优选为10μm。

特别是，所述导热胶层的厚度为10-30μm。

其中，所述的导热胶层中胶粘层树脂、导热粒子、填料的重量份配比如下：胶粘层树脂30-90，导热粒子5-50，无机填料4-20。

特别是，还包括重量份配比为5-20的导电粒子。

尤其是，所述胶粘层树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或其改性树脂中的一种或多种，优选为丙烯酸树脂或环氧改性丙烯酸树脂等；所述导热粒子为石墨烯、氧化铝或碳纳米管中的一种或多种；所述无机填料为氢氧化铝或/和氢氧化镁，优选为氢氧化铝；所述胶粘稀释剂为丁酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种；所述导电粒子为金、银、镍、铜、镉、铬、锌、铁等或其合金粒子中的一种或多种。

在3D结构金属层表面以涂覆方式涂覆导热胶水，干燥后，形成导热胶层，其中，所述涂覆方式包括微凹、辊涂、网纹、喷涂、狭缝挤出方式等，优选狭缝挤出、微凹涂布方式。

本领域中现有已知常规使用的导热粒子均适用于本实用新型。除上述导热胶水外，本领域中现有已知的其他导热胶水均适用于本实用新型。

其中，所述保护膜层为PET、PEN、PI、PE或PP膜。

特别是，所述保护膜层的厚度为30-120μm。

保护膜层保护导热胶层不受污染。使用时，经裁切、冲型、模切等过程的防护，贴合时撕去。

本实用新型另一方面提供一种复合散热膜的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)在导热层的表面涂覆导热接着浆料，然后烘干形成导热接着层，制成导热层-导热接着层复合体，其中导热接着层的表面凹凸不平，具有三维不规则的立体表面结构；

2)依次采用真空镀膜法、化学电镀法在导热层-导热接着层复合体的导热接着层的表面镀膜形成3D结构金属层，其中3D结构金属层的表面凹凸不平，具有三维结构或不规则立体表面形貌；

3)在3D结构金属层的表面涂覆导热胶水，烘干后形成导热胶层；

4)在导热胶层的表面贴附保护膜层，即得。

其中，步骤1)中所述导热层为石墨烯片材层、石墨片材层、或由含有石墨烯或高导热的碳纳米管的导热涂层制成的膜层，优选为石墨烯片材层。

特别是，所述导热层厚度为5-300μm，优选为17-100μm，进一步优选为17μm；所述导热接着层厚度为5-20μm，优选10μm。

其中，步骤1)中所述导热接着浆料包括接着层树脂、导热粒子、接着层稀释剂。

特别是，所述导热接着层中接着层树脂与导热粒子的重量份配比为(30-90):(10-70)，优选(30-80):(15-70)，进一步优选为60:25。

尤其是，所述接着层树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或其改性树脂，优选为丙烯酸树脂；所述导热粒子为石墨烯、氧化铝、氮化硅或碳纳米管中的一种或多种，优选为氧化铝和石墨烯；所述接着层稀释剂为水、丁酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种。

其中，步骤2)中采用真空镀膜法在所述导热接着层表面形成具有三维结构层或不规则立体表面结构的基础金属层；采用化学电镀法在基材金属层的表面形成具有三维结构层或不规则立体表面结构的加厚金属层。

特别是，所述基础金属层厚度为0.05-0.5μm，优选为0.1-0.3μm。所述加厚金属层厚度为1-20μm，优选为8-20μm。

尤其是，所述真空镀膜法选择真空蒸发镀、磁控溅射镀、真空离子镀或真空束流沉积，优选为磁控溅射镀法；所述化学电镀选择碱性电镀或酸性电镀方式，优选酸性电镀。

其中，步骤3)中所述导热胶水包括胶粘层树脂、导热粒子、填料、胶粘稀释剂。

特别是，所述导热胶水中还包括导电粒子。

特别是，还包括重量份配比为5-20的导电粒子。

本实用新型再一方面提供一种复合散热膜的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：

A)在已有金属箔的表面进行化学蚀刻处理，制成3D结构金属层，其中所述3D结构金属层的表面凹凸不平，具有不规则立体表面形貌或微孔结构；

B)将导热接着浆料涂覆在3D结构金属层的表面，然后烘干形成导热接着层，制成导热接着层-金属层复合体；

C)将导热接着层-金属层复合体与石墨烯片材置于复合机内，经复合机将导热接着层-金属层复合体的接着层与石墨烯片材散热层表面贴合在一起，形成散热层-接着层-金属层的复合体；

D)散热层-接着层-金属层的复合体的3D结构金属层的表面涂覆导热胶水，烘干后形成导热胶层；

E)在导热胶层的表面贴附保护膜层，即得。

其中，步骤A)中采用蚀刻方式制备的3D结构金属层的厚度为12-100μm。

其中，步骤B)中如果3D结构金属层的两面均进行蚀刻处理，则选择在其中一面涂覆所述的接着浆料；如果3D结构金属层的一面进行蚀刻处理，则选择在未经过蚀刻处理的一面上涂覆接着浆料。

本实用新型方法制成的具有3D结构金属层的复合散热膜由依次叠加呈一体的导热层、导热接着层、3D结构金属层、导热胶粘层、保护膜层组成。使用时，经裁切、冲型后，将保护膜层撕下，把导热胶粘层贴合在如FPC(柔性电路板)上或其他被贴物上，导热胶粘层可以将工件吸收传导的热量通过3D结构金属膜及导热粒子传递到导热层表面，达到散热的效果。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和效果：

1、本实用新型的具有3D结构金属膜的复合散热膜，同时具有散热、屏蔽功能和便利的加工性能，散热和屏蔽效果好。

2、本实用新型的3D结构金属膜的复合散热膜有效地克服了现有散热膜传热及屏蔽功能不足的技术问题，本实用新型的散热膜有效解决了石墨Z方向(纵向)散热不足的缺陷。

3、本实用新型的复合散热膜具有3D结构金属层，相对常规使用的散热片，具有散热效率高、拉伸强度大的优点。

4、本实用新型的复合散热膜适用范围广,适用于定制化生产。

5、本实用新型复合散热膜的制备方法简单、操作简便、安全便捷，适宜工业化推广，膜层轻薄均匀致密，柔软可弯折，抗拉性能优异。

附图说明

图1为本实用新型的复合散热膜的结构示意图；

图2为本实用新型的3D结构金属层的结构示意图。

附图标记说明

1、导热层；2、导热接着层；3、3D结构金属层；31、基础金属层；32、加厚金属层；4、导热胶粘层；5、保护膜层；

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

如图1、2，本实用新型的一种复合散热膜，其包括依次紧密叠合的导热层1、接着层2、3D结构金属层3、导热胶粘层4、保护膜层5，其中3D结构金属层包括基础金属层31和加厚金属层32。

本实用新型的另一种复合散热膜，其包括依次紧密叠合的导热层1、导热接着层2、3D结构金属层3、导热胶粘层4、保护膜层5。

导热层为石墨烯片材层、石墨片材层、或由含有石墨烯或高导热碳纳米管材料的导热填料制成的膜层，导热层的厚度为5-300μm(优选为17-100μm)。

本实用新型具体实施方式中导热层1以厚度为17μm，宽度140mm的石墨烯片材为例，除了石墨烯片材之外，石墨片材、或由含有石墨烯或高导热碳纳米管等材料制成导热涂层后再制成的高导热膜层、其他含有石墨烯的片材均适用于本实用新型，例如含有石墨烯和石墨的片材；石墨烯和碳纳米管的片材；石墨烯和石墨、碳纳米管的片材等。本实用新型具体实施方式中以石墨烯片材为例。

导热接着层2是在导热层的表面涂覆导热接着浆料，干燥形成的一面具有三维立体表面结构或凹凸不规则表面结构的膜层，导热接着层厚度为5-20μm；导热接着层的表面凹凸不平，具有三维不规则、立体表面形貌结构。

导热接着浆料包括接着层树脂、导热粒子、接着层稀释剂剂，其中，接着层树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或其改性树脂，优选为丙烯酸树脂；导热粒子为石墨烯、氧化铝、氮化硅或碳纳米管中的一种或多种，优选为氧化铝和石墨烯；接着层稀释剂为水、丁酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种。

导热接着层中接着层树脂与导热粒子的重量份配比为(30-90):(10-70)，优选(30-80):(15-70)，进一步优选为60:25。

接着层中导热粒子为粒径为5-20μm的颗粒状态，涂覆在导热层表面上干燥后，在导热层石墨烯片材上形成厚度为5-20μm的、由于导热粒子呈颗粒状态，形成的导热接着层表面凹凸不平，具有三维(即3D)立体不规则表面结构形态。

导热接着浆料的涂覆方式为微凹、刮涂、狭缝、网辊、喷涂等涂布方式或复合转移方式，优选微凹的涂布方式。

导热接着层浆料中接着层树脂为丙烯酸树脂；导热粒子为石墨烯和氧化铝，接着层树脂与导热粒子的重量配比为60:25，其中石墨烯与氧化铝的重量配比为20:5(即4:1)。

导热接着浆料为接着层树脂、导热粒子与适量接着层稀释剂混合均匀而成，通常接着层树脂和导热粒子的总重量与接着层稀释剂的重量之比为(50-70)：(30-50)，优选为70:30。

除了上述配比的接着浆料之外，本领域中现有的已知的接着浆料均适用于本实用新型的导热接着层。

导热接着层2还可以是在导热层的表面贴合的导热胶/或双面胶，在导热胶/或双面胶的表面经过辊轮、辊压方式，压出不规则的立体结构，形成表面凹凸不平，具有三维立体表面形貌的导热接着层。导热胶/或双面胶采用本领域中现有的、已知导热胶/或双面胶材料。

3D结构金属层3为由金、银、铜、镍、铝、镍银、镍铜或其合金制成的金属膜层，厚度为1-100μm。金属膜层紧密贴合在导热接着层的表面，金属层的表面凹凸不平，形成3D不规则表面结构。

(1)3D结构金属层的第一种制备方法

具有3D表面结构的金属层按照如下方法制备而成：采用真空镀膜(通常为真空蒸发镀、磁控溅射镀、真空离子镀或真空束流沉积，优选为磁控真空溅射镀膜)的方式在导热接着层的表面镀附金属薄膜层，即在导热接着层表面叠加基础金属层；然后采用化学电镀法(通常为碱性镀、酸镀，优选酸性镀)在基础金属层的表面镀附金属薄膜层，即叠加加厚金属层；

由于基础金属层是在导热接着层表面紧密贴合的金属薄层，由于接着层内的导热粒子的颗粒状态，接着层的表面为不规则的形状，表面呈凹凸不平的形貌。在接着层表面进行真空镀膜处理，所形成金属薄膜表面复制接着层表面形状，形成具有凹凸不平结构的金属基膜面，提高膜层间结合力，形成具有3D表面结构的基础金属层。

在化学电镀形成加厚金属层的过程中金属叠加在复制了接着层表面结构形状的基础金属层上，形成加厚金属层，所形成加厚金属层表面复制基础金属层的凹凸不平结构膜表面形状，形成具有3D表面结构的加厚金属层。

接着层表面为凹凸不平的形貌，在接着层表面实现真空镀膜。如需较厚的金属层，则可以在接着层的表面进行真空镀附一层基础金属薄膜后，再进行化学电镀(例如酸性电镀)，以使得金属层达到更厚要求，层层叠加形成复制接着层结构。

按照第一种方法制备的3D结构金属层厚度为1-25μm(优选为8μm-20μm)，其中，如图2，基础金属层31的厚度为0.1-0.5μm(优选为0.1-0.3μm)；加厚金属层32的厚度为1-20μm(优选为8-20μm)。加厚金属层的表面结构不规则，为三维金属表面结构，即3D结构金属层的加厚金属层表面凹凸不平。

(2)3D结构金属层的另一种制备方法

具有3D表面结构的金属层还可以按照如下方法制备而成：在已有金属箔的表面进行化学蚀刻形成不规则立体表面结构或微孔结构的膜层。按照第二种方法制备的3D结构金属层的厚度为12-100μm。

本实用新型实施方式中金属膜层以金属铜为例进行说明，其他金、银、镍、铝或其合金均适用于本实用新型。采用常规的化学蚀刻方法对金属箔进行蚀刻处理。

导热胶粘层厚度为10-30μm，导热胶粘层为由胶粘层树脂、导热粒子、填料、胶粘稀释剂组成的导热胶水，涂覆在3D结构金属层表面后干燥而成。

导热胶粘层中胶粘层树脂、导热粒子、填料的重量份配比如下：胶粘层树脂30-90，导热粒子5-50，无机填料4-20，如果需要导电，则还包括重量份为5-20的导电粒子。导热粒子、填料、导电粒子为粒径低于20μm的颗粒(粒径优选为5-20μm，进一步优选为10μm)。

胶粘层树脂选择为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或其改性树脂中的一种或多种，优选为丙烯酸树脂或环氧改性丙烯酸树脂等；所述导热粒子为石墨烯、氧化铝或碳纳米管等的一种或多种；所述无机填料为氢氧化铝或/和氢氧化镁，优选为氢氧化铝；所述稀释剂溶剂为丁酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种；所述导电粒子为金、银、镍、铜、镉、铬、锌、铁等或其合金粒子中的一种或多种。

导热胶水在3D结构金属层表面的涂覆方式选择微凹、辊涂、网纹或喷涂方式，优选微凹涂布方式。

除了上述配比的导热胶之外，本领域中现有的已知的导热胶均适用于本实用新型的导热胶粘层。

保护膜层为PET膜，厚度为30-120μm。本实用新型中保护膜还可以是PEN、PI、PE或PP膜。

实施例1

如图1、2所示，本实用新型的具有3D结构金属层的复合散热膜包括依次的导热层1、导热接着层2、3D结构金属层3、导热胶粘层4、保护膜层5，其中所述3D结构金属层由基础金属层31、加厚金属层32紧密叠合而成。

1、制备导热层

选择厚度为17μm，宽度140mm的石墨烯片材，作为导热层。

2、制备导热接着层

2A)配制接着浆料

在导热层的表面采用微凹的方式涂覆导热接着浆料，然后烘干，制成表面凹凸不平，具有三维表面结构(3D结构)的导热接着层；接着层厚度为5-20μm，其中所述接着浆料的组成及重量配比为(×10g)：

接着层树脂 60

导热粒子 25

接着层稀释剂适量其中：接着层树脂为丙烯酸树脂；导热粒子为氧化铝和石墨烯，氧化铝与石墨烯的配比为4:1；氧化铝的粒径为10-20μm(通常为5-20μm)；接着层稀释剂为丁酮；

导热接着浆料为接着层树脂、导热粒子与适量接着层稀释剂混合均匀而成，通常接着层树脂和导热粒子的总重量与接着层稀释剂的重量之比为(50-70)：(30-50)，优选为70:30。本实施例中接着层树脂和导热粒子的总重量与接着层稀释剂的重量之比为70:30。

本实用新型实施例中接着层树脂与导热粒子的重量配比以60:25为例进行说明，其他接着层树脂与导热粒子的重量份配比为(30-90):(10-70)，优选(30-80):(15-70)均适用于本实用新型。

本发明具体实施例中接着层树脂以丙烯酸树脂；导热粒子以氧化铝和石墨烯，且氧化铝与石墨烯的配比为4:1为例进行说明。其中氧化铝与石墨烯的配比可以是任一配比，优选为(3-5)：1。

2B)涂覆接着浆料

在导热层表面涂覆或复合导热接着浆料，烘干后，表面形成凹凸不同的形貌的表面结构；导热粒子呈颗粒状态，干燥后，在导热层石墨烯片材表面形成凹凸不平的三维(即3D)立体表面结构形态。

也可以用辊轮、辊压方式，将烘干后的导热接着层压出立体结构，形成接着层表面形貌为三维立体形貌。

本发明具体实施方式制备导热接着层以微凹的方式为例进行说明，其他涂覆方式如喷涂、刮刀、狭缝等均适用于本发明。

选用5节烘道涂布生产线，涂布温度设定：70度90度110度150度80度。车速15米/分。

本发明的导热接着层2还可以是贴合在散热层的表面的导热胶/或双面胶，在导热胶/或双面胶的表面经过辊轮、辊压方式，压出不规则的立体结构，形成表面凹凸不平，具有三维立体表面形貌的导热接着层。导热胶/或双面胶采用本领域中现有的、已知导热胶/或双面胶材料。

3、制备3D结构金属层

3-1)制备基础金属层

采用真空镀膜(真空电镀)方式(本发明具体实施方式中采用真空磁控溅射法)在导热接着层的表面形成厚度为0.20μm(通常为0.1-0.5μm，优选为0.1-0.3μm)金属铜膜层，即在导热接着层的表面叠加基础金属层31；其中：磁控溅射的控制条件如下：真空度10^-1—10^-5Pa，电流5-30A。基础金属层为金属层加厚打下基础，同时复制接着层表面结构，具有不规则立体表面结构，基础金属层具有与导热接着层相同的3D结构形貌。

本实用新型具体实施方式中制备基础金属层以磁控溅射为例进行说明，除了磁控溅射之外，其他真空镀膜方式，例如真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀、真空等离子体镀或真空束流沉积等均适用于本发明；而且镀膜的金属除了铜之外，其他金属如金、银、镍、铝、镍银、镍铜或其合金均适用于本发明，本发明具体实施方式中以铜为例进行说明。

3-2)叠加加厚金属层

采用酸性电镀的方法在基础金属层的表面镀附厚度为10μm(通常为1-20μm，优选为8-20μm)的金属铜膜层，即叠加加厚金属层32，其中酸性电镀的工艺条件如下：CuSO₄ 70-90g/l；H₂SO₄ 180-220g/l；HCl 40-80ppm；镀铜添加剂SCC-100-2B5-15ml/l；温度20-24℃；阴极电流密度10-40ASF；沉积速率为0.45—1um/分钟。加厚金属层复制基础金属层的表面形貌，加厚金属层在基础金属层的表面沉积的一层三维金属表面结构或不规则立体表面结构的膜层，加厚金属层具有与基础金属层、导热接着层相同的3D结构形貌，表面不规则，基础金属层和加厚金属层形成在石墨烯导热层表面的3D结构金属层。

4、叠加导热胶粘层

4A)配制导热胶水

在3D结构金属层的凹凸不平、具有三维立体结构的表面采用狭缝挤出方式涂覆导热胶水，然后烘干处理至表干，形成导热胶粘层；其中，所述的导热胶水的组成及重量配比为(×10g)：

其中，胶粘层树脂选择丙烯酸树脂；导热粒子为石墨烯颗粒；无机填料为氢氧化铝颗粒；胶粘稀释剂为乙酸乙酯；涂料中固体物质(导热粒子、无机填料)均为粉末状，平均粒径20μm(优选为10μm)。

本实用新型具体实施方式中胶粘层树脂以丙烯酸树脂为例进行说明，除了丙烯酸树脂之外，其他聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂或其改性树脂均适用于本发明；导热粒子以石墨烯颗粒为例进行说明，除了石墨烯颗粒之外，其他氧化铝、碳纳米管均适用于本发明；无机填料以氢氧化铝颗粒为例进行说明，除了氢氧化铝颗粒之外，还可以是氢氧化镁等；胶粘稀释剂以乙酸乙酯为例进行说明，除了乙酸乙酯之外，其他丁酮、丙酮、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)等挥发性有机溶剂均适用于本实用新型。

4B)涂覆导热胶水

将按照上述配比原料混合均匀，制成导热胶水，然后将导热胶水涂覆在3D结构金属层的表面。

导热胶粘层厚度为10μm(通常为10-30μm)，烘干温度为150±10℃，烘干至表干时间为(50±5)s，烘道长度24米，涂布车速为10-20m/min。

除了上述配比的导热胶之外，本领域中现有的已知的导热胶均适用于本发明。

本实用新型具体实施方式中导热胶水的涂覆方式以狭缝挤出为例进行说明，除了狭缝挤出之外，其他网辊、网纹、刮刀、微凹等涂覆方式均适用于本实用新型。

5、叠加保护膜层

采用线上、线下复合工艺方法在制备的导热胶粘层的表面附上厚度为50μm(通常为23-120μm)的PET聚酯薄膜作为保护膜层。

保护膜为具有离型作用的已知离型膜。保护膜材质可以是PET、PEN、PI、PE或PP薄膜。

使用时，经裁切、冲型后，将保护膜层撕下，把粘结层贴合在如FPC(柔性电路板)上或其他被贴物上，如粘接层为丙烯酸胶时，可常温贴合。本领域已知的贴合参数均适合本发明。

根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，对按照本发明方法制得的具有3D结构金属层的复合散热膜的屏蔽效能进行测试，测试结果见表1。

表1制备的复合散热膜屏蔽效果测试结果

对按照本发明方法制得的具有3D结构金属层的复合散热膜的散热性能进行测试，测试结果见表2。

本发明中复合散热膜的散热性能的测试的实验方法：在恒温室内25℃测试，选择热源(本测试选择COF软性电路板+一侧IC连接显示屏测试，BOE制作T255)，散热膜及比对样品贴附在工件(COF)另外一面，待发热源温度稳定后(本测试选择10分钟)，利用红外温度测试仪测试工件贴合散热膜处等距离9个点位，取平均值.

表2制备的复合散热膜散热效果测试结果

实施例1A

除了步骤4)中导热胶水中还含有导电粒子，且导电粒子的重量配比为15，所述的导电粒子为铜粉，铜粉的平均粒度为10μm之外，其余与实施例1相同。

本实用新型具体实施方式中导电粒子以铜粉为例进行说明，其他导电粒子为镍、铜、银(粉)均适用于本发明。

制备的复合散热膜的散热、屏蔽效果如表1、2所示。

实施例2

如图1所示，本实用新型的具有3D结构金属层的散热屏蔽膜从上至下依次包括导热层1、导热接着层3、3D结构金属层2、导热胶粘层3、保护膜层4。

1、制备导热层

与实施例1的步骤1)相同。

2、制备3D结构金属层

3D结构金属层的制作方法可以按照如下方法制备而成：在已有金属箔的表面进行化学蚀刻形成不规则立体表面结构或微孔结构的膜层。

将厚度为18μm(通常为12-100μm)的铜箔，采用双面自动型化学蚀刻机进行蚀刻处理，其中蚀刻压力在2-6kg/cm²；蚀刻温度30-60℃；蚀刻液为氯化铜溶液，制成厚度为18μm的表面凹凸不平、具有不规则立体表面形貌的3D结构金属层。

本实用新型蚀刻处理除了采用酸性蚀刻之外，碱性蚀刻也适用于本发明；酸性蚀刻液除了氯化铜蚀刻液之外，其他碱性氯化铜、硫化铁、过硫酸铵等也适用于本发明。3D结构金属层可以单面蚀刻，也可以双面蚀刻。

除了上述蚀刻方法之外，本领域现有已知的刻蚀方法均适用于本发明。蚀刻方法为已知的常规蚀刻方法，此法制得3D结构金属层的厚度为12-100μm。

本发明具体实施方式中金属膜层以金属铜为例进行说明，其他金、银、镍、铝或其合金均适用于本实用新型。

3、制备导热接着层

3A)配制接着浆料

与实施例1的步骤2A)相同；

3B)涂覆接着浆料

将配制的接着浆料涂覆在步骤2)中采用化学蚀刻法制备的3D结构金属层的表面，烘干形成导热接着层-金属层复合体；

如果3D结构金属层采用单面蚀刻的话，则在未经过蚀刻处理的金属层上涂覆接着浆料。

4、制备散热层-接着层-3D结构金属层复合体

导热接着层-金属层复合体与石墨烯片材散热层置于复合机内，经复合机将导热接着层-金属层复合体的接着层与石墨烯片材散热层表面贴合在一起，形成散热层-接着层-金属层的复合体。

5、叠加导热胶粘层

与实施例1的步骤4)相同。

6、叠加保护膜层

与实施例1的步骤5)相同。

制备的复合散热膜的散热、屏蔽效果如表1、2所示。

对照例1

以在石墨烯片导热层上直接叠加保护膜层形成的散热膜为对照例1，制备的散热膜的散热、屏蔽效果如表1、2所示。

对照例2

除了步骤2)中铜箔不进行蚀刻处理；步骤3)将接着浆料直接涂覆在铜箔表面之外，其余与实施例2相同。

制备的散热膜的散热、屏蔽效果如表1、2所示。虽然屏蔽效能相同，但散热效果有明显差别。

本实用新型上述实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种复合散热膜，其特征是，包括依次紧密叠合的导热层、导热接着层、3D结构金属层、导热胶层、保护膜层，3D结构金属层直接叠合在导热胶层表面，其中，所述3D结构金属层由基础金属层和加厚金属层紧密叠加呈一体。

2.如权利要求1所述的复合散热膜，其特征是，所述导热层为石墨烯片材层、石墨片材层、或由含有石墨烯或碳纳米管的导热涂层制成的膜层。

3.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述导热接着层的表面凹凸不平；具有三维不规则的表面形貌。

4.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述3D结构金属层的金属选择金、银、铜、镍、铝中的一种或任意两种金属的合金。

5.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述3D结构金属层的表面凹凸不平；具有三维不规则的表面形貌。

6.如权利要求1所述的复合散热膜，其特征是，所述基础金属层的厚度为0.05-0.5μm；加厚金属层为1-20μm。

7.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述保护膜层为PET、PEN、PI、PE或PP膜。

8.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述保护膜层的厚度为30-120μm。

9.如权利要求1或2所述的复合散热膜，其特征是，所述导热胶层的厚度为10-30μm。