【模切】导热石墨片模切工艺分析

导热石墨片虽然在各行业中的运用越来越广泛了,但它面临的挑战却越来越多。因为现在的电子产品越做越小,芯片尺寸小了之后,导热难度会变得越来越高。

导热石墨片不仅需要提高导热系数,满足更高的导热需求,还要在尺寸上不断精进,能够加工地越来越小。而尺寸是否能达到标准要求,跟导热石墨片的切膜工艺有关。

导热石墨片的切膜工艺跟其实际的运用有关,目前比较常用的有胶粘切膜和背膜切膜两种。胶粘膜切是指在切割石墨片的时候,对其表面多背胶处理,使石墨片具有一定的粘接性。这种胶粘模切可以让导热石墨片更好地粘合在电路板上,更好地为电子产品进行散热。有的时候,电路板需要的绝缘和散热材料尺寸跟导热石墨片的尺寸不合,就需要对石墨片的表面组背膜处理,使其更符合电子产品。

目前用于导热石墨片切膜的加工工件是石墨切割机,又称为砂线切割机和数控砂线切割机。石墨切割机是采用采用激光切割的原理,可以非常快速地有效地切割导热石墨片。因为目前激光技术的运用已经比较成熟,所以这个石墨切割机可以稳定并且长时间的进行加工作业。不过导热石墨片受到其自身的结构影响,其厚度不能切割地过薄,所以,即使切割机能够达到薄切技术,也不能马上实现石墨片的尺寸更精细,需要专家先提高石墨片的性能。

影响导热石墨片导热性能的因素

导热石墨片是由天然石墨烯加工而成的产品,具有非常良好的导热性能。声子是石墨烯主要的导热形式,当这个导热形式发现变化时,它的导热性能会发生改变。根据人们对导热石墨片的研究发现,石墨烯取向、尺寸、温度、厚度和分散性都会影响它的导热性能,以下是详细描述。

导热石墨片能提供声子沿石墨烯片层方向二维的传播途径,填料与聚合物界面接触较少且界面接触电阻小,从而降低了石墨烯边缘的声子散射函数,有利于有效的导热网络,所以平行于石墨烯层方向的导热系数优于垂直于石墨烯层的方向。由于制备工艺不同,会得到尺寸和厚度不同的导热石墨片。尺寸较大的石墨具有更大的比表面积,可减少边缘声子散射,有利于热传导。石墨厚度越小,比表面积越大,导热性能也越强。但是受到制备工艺的局限,目前我们只能将导热石墨厚度加工到0.1mm的厚度,再薄就无法制作。

当导热石墨片在传导热量时,温度的变化也会影响其导热性能。经过人们的多次试验,发现65℃是一个极限值,低于这个温度时,石墨的导热效率会随着温度的增加而增加;当温度超过65℃时,石墨的导热率会随着温度的增加而降低。不过当导热石墨片中石墨烯含量提高时,导热效率下降的幅度会变慢。人们可以根据散热的需求,选择石墨烯含量不同的石墨片。

导热石墨片特点

导热石墨片是非常流行的散热材料,它被广泛地运用于电子产品中。石墨的化学成为为碳元素,它的分子结构稳定,具有较强的导热导电性能,由其制成的导热石墨片也具有较强的导热性和导电性能。根据人们的检测,市场上石墨片的导热性能在150-1500W/(m·K)之间,远远高于其他导热材料。而石墨的高导电性也被用于电池的制作,只是在导热产品中并不强调它的导电性。

导热石墨片还具有低热阻性、重量轻、耐腐蚀和抗辐射的优点。根据人们的试验检测,石墨的热阻性比金属铝低40%,比金属铜低20%;石墨的重量比金属轻25%,比金属铜轻75%。虽然金属铝和铜的导热系数都超过了2000W/(m·K),远高于石墨,但上述两点性能却较差,并不如石墨适合导热材料。将导热石墨片运用于电子产品时,不用担心其重量对电子产品产生负荷,也不用担心电子元器件产生腐蚀性物质影响其导热性能。

导热石墨片还具有良好压缩性、回弹性和低应力蠕变率,非常适合密封材料。人们根据电子产品散热需求,将石墨制作成厚度和尺寸不同的导热片,它放置在电路板上可以为电子元器件起到一定的防震作用,在导热的同时保护电子元器件不被损坏。正是因为导热石墨片具有这么多的特点,所以成为了现在主流的导热产品,为电子产品性能提升奉献了一份力量。

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