包含高密度壓縮和膨脹石墨顆粒的復(fù)合石墨絕熱材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容涉及用于制備石墨基散熱材料的技術(shù)，更具體地涉及包含具有高密度 的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒的復(fù)合石墨散熱材料以及制備所述散熱材料的方法。
[0002] 本申請要求于2013年5月29日在大韓民國提交的韓國專利申請 No. 10-2013-0061217的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 集成電路或發(fā)光顯示器已被用于包括計算機、筆記本、平板PC、手機和顯示面板的 各種電子產(chǎn)品，并且在其工作期間產(chǎn)生大量的熱。
[0004] 這樣的熱應(yīng)通過合適的散發(fā)方式散發(fā)至外部。否則，電子產(chǎn)品可能因溫度過度升 高而經(jīng)歷可靠性和耐久性劣化。
[0005] 作為散熱材料，已使用具有良好熱導(dǎo)率的金屬或石墨。其中，石墨作為用于多種產(chǎn) 品的散熱材料在輕量化和成本節(jié)約方面是有利的。
[0006] 通常，包含石墨的散熱材料通過使膨脹的天然石墨自身壓制成型以片材或墊 (gasket)的形式獲得。
[0007] 然而，由于壓縮的天然石墨具有各向異性，所以其在其平面方向上具有非常高的 熱導(dǎo)率，但在其厚度方向上表現(xiàn)出不足的熱導(dǎo)率。
[0008] 韓國專利No. 10-0755014(2007年8月28日登記）公開了涂覆有導(dǎo)熱粘合劑的散 熱石墨片材及其制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 摶術(shù)問題
[0010] 本公開內(nèi)容是為了解決相關(guān)技術(shù)的問題而設(shè)計的，因此本公開內(nèi)容涉及提供這樣 的石墨基散熱材料：所述石墨基散熱材料在厚度方向上具有提高的熱導(dǎo)率并且在平面方向 上同樣具有高熱導(dǎo)率，從而表現(xiàn)出熱導(dǎo)率特征的整體提升。
[0011] 摶術(shù)方案
[0012] 在本公開的一個方面中，提供了用于制備散熱材料的復(fù)合石墨，其中將膨脹石墨 與具有0. lg/cm3或更高的高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒混合。
[0013] 在復(fù)合石墨中，經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒的密度為0. lg/cm3至2. 2g/cm3。
[0014] 另外，在復(fù)合石墨中，高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒以基于膨脹石墨和高密度 的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒的總重量5重量％至50重量％的量存在。
[0015] 此外，在復(fù)合石墨中，高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒直徑為0. 01 ym至0. 2 μπι。
[0016] 在本公開內(nèi)容的另一個方面中，還提供了用于制備復(fù)合石墨散熱材料的方法，其 包括：(a)壓縮膨脹石墨以獲得密度為0. lg/cm3或更高的高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆 粒；(b)將另外的膨脹石墨與高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒混合以獲得復(fù)合石墨；以及 (C)使所述復(fù)合石墨壓制成型。所述壓制成型可通過滾壓進行。
[0017] 在本公開內(nèi)容的又一個方面中，還提供了復(fù)合石墨散熱材料，其包含：在厚度方 向上被壓縮的膨脹石墨的基體；以及填充到基體的孔隙中并且具有高密度（0. lg/cm3或更 高）的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒。
[0018] 在本公開內(nèi)容的再一個方面中，還提供了復(fù)合石墨散熱材料，其包含：在厚度方向 上被壓縮的膨脹石墨的基體；以及填充到基體的孔隙中并且密度為〇. lg/cm3至2. 2g/cm3的 高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒，其中所述高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒以基于膨脹石 墨基體和高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒的總重量5重量％至50重量％的量存在。
[0019] 此外，高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒的直徑為0. 01 ym至0. 2 μπι。
[0020] 有益效果
[0021] 根據(jù)本公開的復(fù)合石墨散熱材料（其中經(jīng)壓縮的膨脹石墨基體中的孔隙填充有 經(jīng)壓縮至高密度的相同的膨脹石墨材料組分）可以出乎意料地提高厚度方向上的熱導(dǎo)率 并最終獲得高水平的散熱特性。
[0022] 因此，本發(fā)明的石墨散熱材料可以將通過電子產(chǎn)品放熱平面?zhèn)鬟f的熱快速地傳導(dǎo) 進入其平面和厚度兩個方向上，從而提供良好的散熱效果。
【附圖說明】
[0023] 參照附圖，根據(jù)下面描述的實施方案，本公開的其他目的和方面將變得明顯，其 中：
[0024] 圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容一個實施方案的復(fù)合石墨散熱材料附接至放熱平面 的情況。
[0025] 圖2示意性地示出了根據(jù)本公開一個實施方案的復(fù)合石墨散熱材料。
[0026] 圖3示出了用于測量實施例1至實施例3和比較例1中制備的復(fù)合石墨的散熱材 料的散熱性能的裝置。
[0027] 圖4是設(shè)置在測試平臺中的熱源的放大視圖。
【具體實施方式】
[0028] 除附圖之外，本公開的優(yōu)點和特征根據(jù)下面描述的實施方案也將變得明顯。然而， 所述實施方案并不旨在限制本發(fā)明，而是僅以舉例說明的方式給出以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員更好地理解本發(fā)明，并且也可對所述實施方案做出其他的等效方案和修改。因此，應(yīng)理 解，本發(fā)明由權(quán)利要求的范圍所限定。在整個說明書中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件。
[0029] 下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本公開內(nèi)容優(yōu)選實施方案的包含高密度的經(jīng) 壓縮加工的膨脹石墨的復(fù)合石墨散熱材料及其制備。
[0030] 圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容一個實施方案的復(fù)合石墨散熱材料連接至放熱平面 的情況。
[0031] 參照圖1，根據(jù)本公開內(nèi)容的復(fù)合石墨散熱材料110是片、墊或三維體的形式，并 且附接至電子產(chǎn)品的放熱平面101。在圖1中，A表示復(fù)合石墨散熱材料的平面方向，并且 B表示其厚度方向。
[0032] 圖2示意性地示出了根據(jù)本公開的一個實施方案的復(fù)合石墨散熱材料。
[0033] 參照圖2,根據(jù)本公開內(nèi)容的復(fù)合石墨散熱材料110包含膨脹石墨基體210以及填 充到膨脹石墨基體210的顆粒之間的孔隙215中的高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒220。
[0034] 通過使密度為約0. 0025g/cm3至0. 0125g/cm3的常規(guī)膨脹石墨以預(yù)定間距排列以 形成基體陣列來獲得膨脹石墨基體210,并且最終在復(fù)合石墨散熱材料110的壓制成型工 藝期間在每個顆粒的厚度方向?qū)ζ溥M行壓縮，如圖2所示。
[0035] 將高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒220填充到膨脹石墨基體210中存在的孔隙 215 中。
[0036] 當(dāng)在厚度上壓縮膨脹石墨基體210時，在構(gòu)成膨脹石墨基體210的膨脹石墨顆粒 之間形成孔隙215,并且所述孔隙變成使厚度方向上的熱導(dǎo)率變差的因素。因此，已知通過 使膨脹石墨壓制成型所形成的常規(guī)散熱材料在平面方向（A)上表現(xiàn)出約230W/mK或更高的 熱導(dǎo)率，但在厚度方向（B)上表現(xiàn)出約5W/mK或更低的熱導(dǎo)率。在本發(fā)明中，膨脹石墨顆粒 220填充膨脹石墨基體210中的孔隙，從而形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述膨脹石墨顆粒220表現(xiàn)出與 膨脹石墨基體的石墨完全相同的物理和化學(xué)特性并且也經(jīng)歷了高密度壓縮。
[0037] 將高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒220填充到膨脹石墨基體210的孔隙215中以 提高厚度方向上的熱導(dǎo)率。特別地，由于高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒220與基體210 的材料是相同的石墨組分，所以其可以提供比填充聚合物或其他碳基顆粒的情況更高的熱 導(dǎo)率。
[0038] 高密度的經(jīng)壓縮的膨脹石墨顆粒220通過將膨脹石墨壓縮約8至400