[发明专利]一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法

说明书

本发明提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。本发明通过使用两层以上的层状褶皱结构导热材料上下层叠，经水平压制使褶皱相互嵌套，制备得到导热制品，比单层层状褶皱结构材料经水平压制而成的同样尺寸的导热制品，褶皱之间的缝隙更小，并且嵌套的褶皱结构，可以从空间上相互限制褶皱的移动，避免了由于内部应力在褶皱回弹时形成较大的缝隙，从而降低了界面热阻，提升了导热性能；放置同样时间后，形状和尺寸稳定性更好；在裁切加工时更容易得到目标尺寸和形状。

技术领域

本发明涉及导热制品技术领域，尤其涉及一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法。

背景技术

导热垫是高性能间隙填充导热材料，主要用于发热器件与散热器之间的热传递。传统的高分子基体填充导热陶瓷颗粒的导热垫，随着电子工业的快速发展，已难以满足越来越高的散热要求。

石墨类材料，如石墨烯、膨胀石墨、人工石墨、六方氮化硼等二维层状材料具有很高的热导率，是理想的传统导热垫替代材料。然而，这类二维层状材料的导热性能具有各向异性，使得二维平面面外的热导率较低。目前的解决方法主要是调控二维层状材料在导热垫中垂直排列，从而与热传导的方向接近一致。但制备的导热垫可压缩性能非常差，无法应付多芯片连用时的芯片公差，同时界面热阻较高。

为了使基于高导热二维层状材料的导热垫兼具高热导率和可压缩性，代文等开发了一种由高导热二维层状材料经弯曲褶皱、水平压制和高温处理得到的兼具垂直层状结构和弯曲层状结构的二维层状褶皱结构导热垫(中国专利，申请号为201710324801.7)，其垂直层状结构部分可有效保证导热垫的高导热性能，弯曲层状结构部分可确保导热垫具有优异的可压缩性。

代文等开发的上述由高导热二维层状材料组成的，具有层状褶皱结构的导热垫在成形过程中需先将由高导热二维层状材料组成的层状结构通过模量不匹配原理加工形成褶皱结构，再将褶皱结构进行水平压制。水平压制的压力会使得褶皱结构产生较大的内部应力。若水平压制的压力不大，一旦压力撤除，内部应力会导致褶皱体回弹，褶皱之间出现缝隙，缝隙被大量不良热导体-空气填充。其结果一方面使得上述导热垫的界面热阻增大，热导性能下降；另一方面使得上述导热垫结构不稳定，在较小的外力(剪切力，拉伸力，压缩力等)下其形态尺寸就会发生改变，难以加工成型，同时也造成其导热和可压缩性能不稳定。

虽然可以如专利申请书(中国专利，申请号为201710324801.7)中所述通过填充高分子材料和导热增强材料来排除上述导热垫褶皱之间的空气，增强结构稳定性，但是填充高分子材料和导热增强材料会降低上述导热垫的可压缩性，提高界面热阻。如水平压制的压力足够大使褶皱结构被压实，虽然获得的导热垫可以保持稳定的结构，但是其可压缩性能大幅降低，难以应付多芯片连用时的芯片公差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法，同时具备较高的热导率、稳定性和可压缩性。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。

优选的，所述相互嵌套为导热层上下层叠设置，并水平压制，形成的嵌套结构。

优选的，所述相邻导热层间具有空隙。

优选的，所述空隙大于等于0.1微米，小于等于100微米。

优选的，所述导热层为高导热二维微纳米材料层。

优选的，所述导热层中，褶皱结构的褶曲高度为导热层厚度的1～20倍。

优选的，所述导热制品为导热垫。

本发明提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品的制备方法，包括以下步骤：