專利名稱：均熱膠帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本涉及散熱領(lǐng)域，尤其涉及一種均熱片。
背景技術(shù)：
如今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)是發(fā)展更輕和更薄的產(chǎn)品。例如，平板電腦和筆記本電腦越來越流行，因?yàn)樗鼈冹`巧的外形。由于這些產(chǎn)品的尺寸變得更小，散熱始終是一個(gè)值得考慮的方面。均熱片是一種在熱源和輔助熱交換器之間傳遞熱的熱交換器，其表面區(qū)域和形狀比起熱源更有利于散熱。通過均熱片，由熱源產(chǎn)生的熱“擴(kuò)散”至輔助熱交換器，這樣得以很好的消除熱源中的熱積蓄。因此，熱源上均熱片和輔助熱交換器的組合有助于這些產(chǎn)品的散熱。基于其高的導(dǎo)熱系數(shù)，石墨是通常用來制作均熱片的一種材料。石墨的傳導(dǎo)率是典型的各向異性的，在X-Y方向(即石墨薄膜的X-Y平面)上的導(dǎo)熱系數(shù)為大約400W/m*K至4，000W/m*K。在Z方向上(即通過石墨薄膜的厚度)的導(dǎo)熱系數(shù)很低，大約為40W/m*K。每當(dāng)用作均熱片時(shí)，石墨膠帶通常被應(yīng)用在(諸如平板電腦或者筆記本電腦的)熱點(diǎn)上以快速移除熱。圖1中顯示了傳統(tǒng)均熱石墨膠帶的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。這種均熱石墨膠帶包括三層:絕緣層1，石墨層2，以及粘合層3。在使用時(shí)，如圖2所示，絕緣層I設(shè)置在熱點(diǎn)8處，中間石墨層2負(fù)責(zé)從熱點(diǎn)8傳遞熱，而粘合層3疊層在平板電腦或者筆記本電腦的外殼上。為了從熱點(diǎn)8快速移除熱，并且同時(shí)防止使用者在他們觸摸外殼9時(shí)感覺到平板電腦或者筆記本電腦的表面是熱的，均熱膠帶通過被布置以將熱傳遞聚集在X-Y方向，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在Z方向上的適當(dāng)?shù)臒帷敖^緣”(參見圖1)。即，如圖1和2中所示的，以順利且有效的方式實(shí)現(xiàn)X方向和Y方向上的熱傳遞，這有助于從熱點(diǎn)8處散熱。抑制在Z方向(即垂直于膠帶的主表面的方向)上的熱傳遞，因?yàn)槭牡偷腪方向上的導(dǎo)熱系數(shù)。高的X-Y方向上的導(dǎo)熱系數(shù)以及低的Z方向上的導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)合導(dǎo)致至外殼9的更低的熱傳遞，并且使用者在他們觸摸外殼9時(shí)不會(huì)感覺到平板電腦或者筆記本電腦的表面是熱的。此外，例如銅的金屬也通常被用作均熱片的材料。因此，理想的是發(fā)展一種具有方向性(即各向異性)的散熱結(jié)構(gòu)(即在X-Y方向上有效散熱而在Z方向(即垂直于膠帶的主表面的方向)上起到熱傳遞屏障的作用)的均熱膠帶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種均熱膠帶，該均熱膠帶具有各向異性散熱結(jié)構(gòu)(即，在X-Y方向上良好散熱而在Z方向(即垂直于膠帶的主表面的方向)上起到熱傳遞屏障的作用)。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種均熱膠帶，包括均熱層和熱絕緣層，所述熱絕緣層粘合貼附至所述均熱層，其中所述熱絕緣層包括至少一個(gè)聚合物區(qū)域和形成在所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域中并且由所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域限定的至少一個(gè)空穴區(qū)域。所述至少一個(gè)空穴區(qū)域適于在熱絕緣層中起到熱傳遞屏障作用。


通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)勢(shì)能更加明顯易懂，在附圖中，圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)中的均熱石墨膠帶的示意圖；圖2是應(yīng)用在平板電腦/筆記本電腦/智能型手機(jī)/電視機(jī)的外殼和熱點(diǎn)之間的該現(xiàn)有技術(shù)中的均熱石墨膠帶的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種均熱膠帶的示意圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種變化的均熱膠帶的示意圖；圖4是應(yīng)用在平板電腦/筆記本電腦/智能型手機(jī)/電視機(jī)的外殼和熱點(diǎn)之間的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種均熱膠帶的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種均熱膠帶的示意圖；圖6a至圖6c示意性顯示可以被用在本發(fā)明的均熱膠帶中的各種熱絕緣層；

圖7a和7b示意性顯示可以被用在本發(fā)明的均熱膠帶中的可選熱絕緣層；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的一種均熱膠帶的示意圖；圖9顯示可以被用在本發(fā)明的均熱膠帶中的泡棉材料層的示意圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的一種均熱膠帶的示意圖。本發(fā)明的范圍絕不會(huì)限于附圖，各組成部件的數(shù)量、其材料、形狀以及相對(duì)布置等僅作為實(shí)施例中的示例公開。這些附圖并不是按照比例繪制的。在附圖中，類似的標(biāo)號(hào)通常表示相同、功能相似和/或結(jié)構(gòu)類似的元件。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明公開內(nèi)容的一些實(shí)施例，其中相同的標(biāo)號(hào)表不相同的元件。然而，本發(fā)明公開內(nèi)容可以具體化為多種不同的形式并且不應(yīng)該被解釋為受限于這里所描述的實(shí)施例；相反地，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明公開內(nèi)容會(huì)是徹底的和完全的，并且會(huì)向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全表明本發(fā)明公開內(nèi)容的概念。本發(fā)明提供了一種均熱膠帶，包括適于散熱的至少一個(gè)均熱層；和粘合貼附至均熱層的至少一個(gè)熱絕緣層。至少一個(gè)空穴區(qū)域形成在該熱絕緣層中并且適于在該熱絕緣層中起到熱傳遞屏障作用。在一些實(shí)施例中，熱絕緣層可以包括多個(gè)聚合物區(qū)域和/或多個(gè)空穴區(qū)域。(多個(gè))空穴區(qū)域可以含有一種或多種氣體，例如，空氣、氮?dú)?、和二氧化碳?多個(gè))空穴區(qū)域的結(jié)構(gòu)可以包括并且不限于空隙、通道、氣孔、孔洞、凹槽等。(多個(gè))空穴區(qū)域的結(jié)構(gòu)可以包括不同結(jié)構(gòu)(例如凹槽和氣孔)的組合。要理解的是(多個(gè))空穴區(qū)域形成在聚合物區(qū)域中并且由聚合物區(qū)域限定，所以，理想地，聚合物區(qū)域被適當(dāng)?shù)爻尚螢樵谝粋€(gè)結(jié)構(gòu)中包含(多個(gè))空穴區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，均熱膠帶可以還包括貼附至均熱層的保護(hù)層。在一些實(shí)施例中，例如，保護(hù)層可以具體化為電絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，均熱膠帶可以還包括貼附至熱絕緣層的保護(hù)層。在一些實(shí)施例中，例如，保護(hù)層可以具體化為第二熱絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱絕緣層可以包括至少一個(gè)聚合物區(qū)域和形成在聚合物區(qū)域中并且由聚合物區(qū)域限定的至少一個(gè)空穴區(qū)域。優(yōu)選地，提供多個(gè)聚合物區(qū)域和多個(gè)空穴區(qū)域。聚合物區(qū)域可以包括粘合劑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，熱絕緣層可以還包括兩個(gè)粘合片，熱絕緣層的聚合物區(qū)域可以包括位于兩個(gè)粘合片之間并且粘合貼附至這兩個(gè)粘合片的至少一個(gè)非粘合層。參見圖3，均熱膠帶100包括用于支撐和保護(hù)的保護(hù)層10，適于散熱的均熱層20，以及熱絕緣層30。熱絕緣層30可以由諸如粘合劑的聚合材料形成，并且可以通過其自身的粘合性能或者通過任何常規(guī)方式，例如通過額外的粘合劑(未顯示)，被貼附至均熱層20。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱絕緣層30包括形成在熱絕緣層30的聚合物區(qū)域50中并且由聚合物區(qū)域50限定的空穴區(qū)域40?？昭▍^(qū)域40可以含有空氣并且適于在熱絕緣層30中起到熱傳遞屏障作用。熱絕緣層30通常在聚合物區(qū)域50中包含具有低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，典型地從大約0.05ff/m-K至大約0.2ff/m.Κ。已知空氣具有低導(dǎo)熱系數(shù)，典型地大約為0.023W/m.K。因此，可能包括空氣的空穴區(qū)域40在熱絕緣層30中提供比聚合物區(qū)域50更好的“熱傳遞屏障”?？梢酝ㄟ^采用第二粘合層(未顯示)結(jié)合均熱層20和熱絕緣層30。熱絕緣層可以由粘合劑制成。均熱膠帶100具有沿著均熱層20的表面(即均熱層的X-Y平面)的高導(dǎo)熱系數(shù)，以及通過熱絕緣層30 (即通過膠帶的厚度)的低導(dǎo)熱系數(shù)，原因在于具有空穴區(qū)域40的熱絕緣層30整體低的導(dǎo)熱系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，均熱膠帶100具有在X-Y方向(即X-Y平面)上的高導(dǎo)熱系數(shù)，以及在Z方向(即垂直于膠帶100的主平面的方向)上的低導(dǎo)熱系數(shù)。在一些實(shí)施例中，保護(hù)層10在均熱膠帶100中可以起到支撐層的作用，并且還可以是電絕緣層。在另一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)層10可以集成類似于熱絕緣層30或者與熱絕緣層30相同的熱絕緣層。在一個(gè)可選實(shí)施例中，保護(hù)層可以具有形成在其上的熱絕緣層。例如，在圖3a所示的實(shí)施例中，保護(hù)層10具有在其上形成有空穴區(qū)域40的熱絕緣層30。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱絕緣層30的聚合物區(qū)域50可以選自具有低導(dǎo)熱系數(shù)的材料并且適于粘合結(jié)合至其它層。在一個(gè)方面中，聚合物區(qū)域50可以是粘合劑。粘合劑可以是熱固性粘合劑、壓敏粘合劑、熱塑性彈性粘合劑和熱熔性粘合劑中的至少一種，優(yōu)選是壓敏粘合劑。粘合劑可以包括橡膠粘合劑(例如橡膠壓敏粘合劑)、丙烯酸粘合劑、聚氨酯粘合劑、聚亞酰胺粘合劑、硅氧烷粘合劑、環(huán)氧樹脂粘合劑以及它們的組合中的至少一種。例如，在一些實(shí)施例中，圖3中熱絕緣層30中聚合物區(qū)域50的粘合劑可以是橡膠壓敏粘合劑或丙烯酸壓敏粘合劑。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，如圖9中所示的，熱絕緣層330的聚合物區(qū)域可以包括至少一個(gè)非粘合層350。熱絕緣層330還包括兩個(gè)粘合片3301。非粘合層350位于這兩個(gè)粘合片3301之間并且粘合貼附至這兩個(gè)粘合片3301?？昭▍^(qū)域40形成在非粘合層350中并且可以包括例如空氣的氣體。熱絕緣層330的聚合物區(qū)域的非粘合層350可以由泡棉材料形成。

要注意的是，空穴區(qū)域40的結(jié)構(gòu)可以采用形成在熱絕緣層中的任何可能構(gòu)造，這由聚合物區(qū)域成形和限定。審視圖3和圖9中所示的實(shí)施例，熱絕緣層30的空穴區(qū)域40的結(jié)構(gòu)和非粘合層350的空穴區(qū)域340的結(jié)構(gòu)分別可以包括但不限于空隙、通道、氣孔、孔洞、凹槽等。空穴區(qū)域可以包括例如凹槽和氣孔的這些結(jié)構(gòu)的各種結(jié)合。它們可以通過聚合物區(qū)域提供。而且，根據(jù)本發(fā)明，形成在熱絕緣層中的空穴區(qū)域的總體積(諸如圖3中的熱絕緣層30的空穴區(qū)域40或圖9中的非粘合層350的空穴區(qū)域340)的范圍可以是熱絕緣層的體積的大約22%至大約90%。同時(shí)，相關(guān)的聚合物區(qū)域50的范圍可以是熱絕緣層的體積的大約78%至大約10%。在一些實(shí)施例中，空穴區(qū)域的總體積，例如，熱絕緣層30的空穴區(qū)域40，可以是形成在其所在的層的體積的大約三分之一至大約三分之二。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)采用泡棉材料時(shí)，形成在非粘合層350的空穴區(qū)域340的總體積的范圍可以是聚合物區(qū)域350的大約22%至大約24%。在另一個(gè)實(shí)施例中，空穴區(qū)域440的范圍可以是泡棉材料的總體積百分比的大約60%至大約90%，而聚合物區(qū)域430的范圍可以是大約40%至大約10%。根據(jù)本發(fā)明，均熱層可以包括金屬、陶瓷、石墨、石墨烯、由導(dǎo)熱顆粒和聚合物構(gòu)成的合成物、以及它們的組合中的至少一個(gè)。例如，圖3中的均熱層20可以是金屬層，例如金屬箔或者金屬薄膜。在一些實(shí)施例中，均熱層可以是金屬銅層。在另一個(gè)實(shí)施例中，均熱層可以是金屬鋁層。根據(jù)本發(fā)明，均熱膠帶可以包括多個(gè)均熱層和/或多個(gè)熱絕緣層。所述多個(gè)均熱層和/或多個(gè)熱絕緣層彼此交替布置，使得在均熱膠帶中設(shè)置至少一個(gè)熱絕緣層。例如，在圖5所示的實(shí)施例中，均熱膠帶200包括三個(gè)均熱層220和兩個(gè)熱絕緣層230，它們可以彼此粘合地并且交替地布置?？昭▍^(qū)域240分別形成在兩個(gè)熱絕緣層230中。根據(jù)本發(fā)明，均熱膠帶的總厚度是從大約0.0lmm至大約0.4mm。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，均熱膠帶的總厚度具體地是從大約0.05mm至大約0.2mm。以下涉及本發(fā)明的若干具體實(shí)施例。

第一實(shí)施例參見圖3至4，提供均熱膠帶100的第一實(shí)施例。具體地，如圖3中所示的，均熱膠帶100包括用于支撐和保護(hù)的保護(hù)層10，適于散熱的均熱層20，以及熱絕緣層30，其可以采用粘合劑的形式。均熱層20位于熱絕緣層30和保護(hù)層10之間?？昭▍^(qū)域40(其可以是空氣空隙)形成在熱絕緣層30中并且由聚合物區(qū)域50限定。這些空氣空隙在熱絕緣層30中適于起到熱傳遞屏障作用。正如圖3和4中所示的，空穴區(qū)域40是形成在熱絕緣層30中的空氣空隙陣列。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，均熱層20是石墨層，其作為已知的傳統(tǒng)均熱層并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇。正如前面所描述的，石墨在X-Y方向上具有非常好的導(dǎo)熱系數(shù)，從大約400W/m.K至大約4000W/m.K，而在Z方向上具有非常差的導(dǎo)熱系數(shù)，大約40W/m*K0 Z方向穿過石墨層的厚度。在第一實(shí)施例中，空穴區(qū)域40陣列形成在由本發(fā)明提供的熱絕緣層30中。因此，由于因具有相應(yīng)空氣空隙的熱絕緣層引起的熱傳遞屏障，與沒有空氣空隙的熱絕緣層相比，更少的熱會(huì)通過具有空氣空隙陣列的熱絕緣層30傳遞。因此，可以獲得具有各向異性導(dǎo)熱系數(shù)(即在X-Y方向上具有高導(dǎo)熱系數(shù)而在Z方向上具有低導(dǎo)熱系數(shù))的均熱膠帶。保護(hù)層10被提供以賦予其為石墨層的均熱層20以柔性。已知石墨是脆的，因此通常提供保護(hù)層10。保護(hù)層10還可以被選擇用作層疊在均熱層20的石墨上的單個(gè)更薄的膠帶。不限于其它可行的應(yīng)用，圖3至4中的均熱膠帶100優(yōu)選地被用于防止電子裝置的外殼在使用期間變得太熱。在這種應(yīng)用中，熱絕緣層30優(yōu)選粘合貼附至外殼9，如圖4中所示。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)層10是電絕緣層。圖4是顯示應(yīng)用在平板電腦/筆記本電腦/智能型手機(jī)/電視機(jī)的外殼和熱點(diǎn)之間的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的均熱膠帶100的示意圖。在此應(yīng)用中，保護(hù)層10是鄰近熱點(diǎn)8的第一層。因此，平板電腦/筆記本電腦/智能型手機(jī)/電視機(jī)的外殼9，如圖4中所示，可以通過均熱膠帶100而防止變得太熱。圖3a顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種可選示例。在均熱層20和保護(hù)層10之間設(shè)置具有空穴區(qū)域40的額外的熱絕緣層30。此示例給予保護(hù)層10的額外的熱絕緣以及對(duì)(可能由石墨材料制成的)均熱層20的更多柔性。在圖3至4所示的實(shí)施例中，均熱層20可以是商業(yè)上可獲得的具有范圍從大約100 μ m至大約200 μ m的厚度的石墨層。例如，可以采用商業(yè)上可獲得的00S1001型石墨層。保護(hù)層10可以具有從大約5 μ m至大約50 μ m，特別地15-30 μ m,的厚度，并且由粘合膠帶制備?？梢砸匀魏卧趥鹘y(tǒng)的均熱膠帶中已知的方法選擇這兩個(gè)層20和10的材料和厚度。熱絕緣層30可以具有從大約2 μ m至大約200 μ m的厚度，取決于具體應(yīng)用和用來制備熱絕緣層30的材料(將會(huì)在后面解釋)的需求。然而，各個(gè)層的厚度的上述范圍是基于應(yīng)用需求的，沒有打算要限制選擇具體應(yīng)用所需的每個(gè)層的更大或更小的厚度。保護(hù)層10、均熱層20和熱絕緣層30中的每個(gè)層疊在一起以形成均熱膠帶100。均熱膠帶100可以通過粘合結(jié)合在一起，這個(gè)過程本質(zhì)上可以是用于傳統(tǒng)均熱膠帶的已知方法。熱絕緣層30可以由具有低導(dǎo)熱系數(shù)的粘合劑材料制備，以形成其聚合物區(qū)域50。粘合劑可以是熱固性粘合劑、壓敏粘合劑、熱塑性彈性粘合劑、和熱熔性粘合劑中的至少一種，優(yōu)選是壓敏粘合劑。例如，粘合劑可以包括橡膠粘合劑(例如橡膠壓敏粘合劑)、丙烯酸粘合劑、聚氨酯粘合劑、聚亞酰胺粘合劑、硅氧烷粘合劑、環(huán)氧樹脂粘合劑、以及它們的組合中的至少一個(gè)。這些材料可以用來制備熱絕緣層30并形成聚合物區(qū)域50。在一個(gè)示例中，從St.Paul, Minnesota的3M公司可商業(yè)獲得的8003型聚合物丙烯酸粘合膠帶可以用來制備熱絕緣層30，具體地，形成聚合物區(qū)域50。還可以獲得如上面所討論的其它可選選擇。保護(hù)層10可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且商業(yè)上可獲得的材料制備，諸如丙烯酸粘合膠帶。例如，其可以由從St.Paul,Minnesota的3M公司可商業(yè)獲得的12T16型膠帶制備。在此情況下，所制備的保護(hù)層10典型地可以具有范圍從大約15 μ m至大約25 μ m的厚度。然而，業(yè)界公知的其它適宜聚合物材料和/或粘合膠帶可以用于制備保護(hù)層10。具體地，保護(hù)層可以由具有電絕緣特性的單面粘合膠帶制備。形成在熱絕緣層30中的空穴區(qū)域40的結(jié)構(gòu)，如圖3至4所示，可以是由聚合物區(qū)域50限定的多種形狀和尺寸。聚合物區(qū)域50可以根據(jù)需要具有任何適于形成空穴區(qū)域40的結(jié)構(gòu)。例如，空穴區(qū)域40的結(jié)構(gòu)可以是空隙、通道、氣孔、孔洞、凹槽等，并且它們可以填充有諸如空氣、氮?dú)饣蚨趸嫉臍怏w。例如，如果通孔可以作為空穴區(qū)域40形成，那么可以通過對(duì)聚合物區(qū)域50采用打孔工藝形成?？蛇x地，空穴區(qū)域40和聚合物區(qū)域50兩者可以形成并行的區(qū)域并且 空穴區(qū)域40可以是貫通的通道?？昭▍^(qū)域的寬度或直徑可以從大約0.5mm至大約5mm,而通孔或者通道的高度可以是從大約2 μ m至大約200 μ m,并且其中相應(yīng)地形成空穴區(qū)域40。在上面所述的一個(gè)示例中，當(dāng)從3M公司獲得的8003型聚合物丙烯酸粘合膠帶用來制備帶作為空穴區(qū)域的通孔的熱絕緣層30時(shí)，熱絕緣層30的厚度可以是大約30 μ m并且空穴區(qū)域40和聚合物區(qū)域50兩者可以具有類似的厚度。要理解的是，當(dāng)選擇不同材料制備熱絕緣層30時(shí)，厚度可以變化。還有，根據(jù)本發(fā)明，形成在熱絕緣層中的空穴區(qū)域的總體積，諸如形成在熱絕緣層30中的空穴區(qū)域40的總體積的范圍可以是熱絕緣層的體積的大約25%至大約85%，這意味著剩余部分可以是聚合物區(qū)域50?？昭▍^(qū)域40的總體積可以是熱絕緣層30的體積的大約三分之一而該體積的三分之二可以是聚合物區(qū)域50?？昭▍^(qū)域40的總體積可以根據(jù)它的尺寸進(jìn)行變化。在一個(gè)實(shí)施例中，空穴區(qū)域40可以是具有與聚合物區(qū)域50的厚度類似的高度并且與聚合物區(qū)域50并排的凹槽。本示例中是凹槽的空穴區(qū)域40可以具有與聚合物區(qū)域50相同的寬度?？蛇x地，空穴區(qū)域40的寬度與聚合物區(qū)域50的寬度之比的范圍可以是從大約1: 2至大約2: 1，因此，空穴區(qū)域40的總體積的范圍相應(yīng)地可以是熱絕緣層30的體積的大約33.3%至大約66.6%。還有，凹槽的寬度或者諸如空穴區(qū)域40的孔徑的其它尺寸不需要是均勻的，S卩，在熱絕緣層30中可以布置不同尺寸的空穴區(qū)域40?？梢岳斫鉃?，空穴區(qū)域40實(shí)際上是由聚合物區(qū)域50圍繞形成和限定的，所以，應(yīng)該相應(yīng)地制備后者以提供理想的空穴區(qū)域40。因此，空穴區(qū)域40的描述也可以解釋聚合物區(qū)域50的形狀、體積和結(jié)構(gòu)。熱阻抗評(píng)估為了比較現(xiàn)有技術(shù)中的均熱石墨膠帶和根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的均熱膠帶100的熱阻抗，實(shí)施熱阻抗評(píng)估測(cè)試。在此評(píng)估中，如圖3所示的具有包括開孔的空穴區(qū)域的均熱石墨膠帶100是示例I而沒有空穴區(qū)域的傳統(tǒng)均熱石墨膠帶是比較示例I。具體地，示例I和比較示例I均具有I英寸X I英寸(2.54cm x2.54cm)的相同尺寸，而示例I具有在其粘合層中的空氣空隙。在此測(cè)試中，從臺(tái)灣的Long Win科學(xué)技術(shù)公司可獲得的ASTM5470熱阻抗測(cè)量儀用來評(píng)估這些樣品的熱阻抗。測(cè)量儀處于65psi以及80°C的溫度下20分鐘。表I顯示此測(cè)試中示例I和比較示例I之間的熱阻抗比較的結(jié)果。表I`
總厚度(μηι)Z方向的熱阻抗
___(°C *cm2/ W)_
示例 I__OO__5.127_
比較示例I_ 130_ 4.946_由上可知，可以看出，示例I的熱阻抗高于比較示例I的熱阻抗。第二實(shí)施例參見圖5至7b，提供根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種均熱膠帶200。均熱膠帶200具有多層構(gòu)造。具體地，均熱膠帶200包括(i)用于支撐和保護(hù)的保護(hù)層210，(ii)三個(gè)均熱層220，其可以是適于散熱的金屬，例如金屬銅，(iii)兩個(gè)熱絕緣層230，其可以包括粘合劑，其包括聚合物區(qū)域250和由聚合物區(qū)域250限定的空穴區(qū)域240，并且適于作為熱傳遞屏障并且用于粘合結(jié)合，以及(iv)，粘合層2100，其可以是雙面涂層粘合膠帶，適于將均熱膠帶200貼附至熱點(diǎn)8。如圖5中所示，三個(gè)均熱層220和兩個(gè)熱絕緣層230彼此交替布置?？昭▍^(qū)域240形成在兩個(gè)熱絕緣層230中，由聚合物區(qū)域250限定并且起到沿?zé)峤^緣層230的Z方向的熱傳遞屏障作用。如圖5至7b所示，空穴區(qū)域240可以是形成在形成熱絕緣層230的例如粘合劑的聚合物材料中的空氣空隙陣列。換言之，熱絕緣層230的聚合物區(qū)域250可以形成提供用于空穴區(qū)域240的空氣空隙的結(jié)構(gòu)。在沒有限制可行應(yīng)用的情況下，圖5中的均熱膠帶200可以用來貼附至熱點(diǎn)8，用于散熱。在此應(yīng)用中，粘合層2100可以貼附至熱點(diǎn)8。在一個(gè)示例中，保護(hù)層210是用于實(shí)現(xiàn)更佳的保護(hù)的電絕緣和熱絕緣層。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，均熱層220可以包括金屬銅。正如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，金屬銅具有大約386W/m.Κ的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，在使用期間，當(dāng)熱流過具有可能是空氣空隙的空穴區(qū)域240的熱絕緣層230時(shí)，熱不會(huì)輕易傳遞至下一個(gè)均熱層220，這樣與現(xiàn)有技術(shù)中的均熱石墨膠帶相比，使用者會(huì)感覺到更少的熱。在一個(gè)可選實(shí)施例中，可以采用僅一個(gè)均熱層，例如金屬銅。均熱膠帶200的第二實(shí)施例具有一些優(yōu)勢(shì)。第一，如果金屬銅用作均熱層220，那么均熱膠帶200比其中石墨被用作均熱層的膠帶更加柔性。第二，銅比石墨更便宜。此外，銅的導(dǎo)熱系數(shù)足夠高以提供好的散熱?？梢詫?duì)如圖5所示的均熱膠帶200進(jìn)行多種變化。例如，均熱膠帶200可以具有僅一個(gè)均熱層220和一個(gè)熱絕緣層230，其中均熱層是金屬層并且用來散熱，其中，熱絕緣層是用作熱傳遞屏障和粘合劑的聚合物粘合層。

此外，圖6a至圖6c示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的均熱膠帶200中由聚合物區(qū)域250限定的空穴區(qū)域240的多種布局。圖6a示意性顯示熱絕緣層230中具有典型空氣空隙形樣式的空穴區(qū)域240，空隙是并排的。圖6b示意性顯示熱絕緣層230中類似的空氣空隙布局，空氣空隙以大約45°的角度傾斜。而且，圖6c顯示布置在熱絕緣層230中的空氣空隙的另一款樣式。在這些布局中，聚合物區(qū)域250和空穴區(qū)域240可以具有不同尺寸以提供不同空氣空隙。例如，聚合物區(qū)域250或空穴區(qū)域240可以具有范圍從大約100 μ m至大約200 μ m的典型寬度。聚合物區(qū)域250和空穴區(qū)域240不是必須相同，可以是一個(gè)大于另一個(gè)或者一個(gè)小于另一個(gè)。正如本發(fā)明的實(shí)施例中所解釋的，空穴區(qū)域240的總體積可以根據(jù)它們的尺寸進(jìn)行變化。在一個(gè)示例中，空穴區(qū)域40可以具有與聚合物區(qū)域50相同的寬度?？蛇x地，空穴區(qū)域240的寬度與聚合物區(qū)域250的寬度之比的范圍可以是從大約1: 2至大約2: 1，因此，空穴區(qū)域240的總體積的范圍相應(yīng)地可以是熱絕緣層230的體積的大約33.3%至大約66.6%。傾斜的空隙的角度也可以改變，諸如例如30°或者15°。可選地，聚合物區(qū)域250和空穴區(qū)域240不需要是直線形的和/或連續(xù)地，它們也可以是虛線或者彎曲的(未顯示)。圖7a和7b示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的均熱膠帶200中由聚合物區(qū)域250限定的空穴區(qū)域240的可選布局?？昭▍^(qū)域240可以是由聚合物區(qū)域250的連續(xù)結(jié)構(gòu)提供的單獨(dú)的多個(gè)孔，正如圖7a中的白色圓圈所示，或者可以是由聚合物區(qū)域250的單個(gè)的點(diǎn)結(jié)構(gòu)提供的連續(xù)區(qū)域，正如圖7b中的白色區(qū)域所示。圖7a和圖7b中的黑色區(qū)域顯示熱絕緣層230中的聚合物區(qū)域250。而且，可以理解的是，圖7a和7b中的空穴區(qū)域240和聚合物區(qū)域250可以具有不同尺寸和形狀，諸如圖7a中空穴區(qū)域240的尺寸范圍從大約100 μ m至大約300 μ m的孔和圖7b中聚合物區(qū)域250的尺寸范圍從大約IOOym至大約300 μ m的點(diǎn)?？昭▍^(qū)域240和聚合物區(qū)域250不是必須相同或者具有特定形狀。它們可以是圓形、方形、星形、三角形或其它的形狀。這些示例僅用于易于理解本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明的范圍。空穴區(qū)域和聚合物區(qū)域的體積百分比可以根據(jù)應(yīng)用的需要變化。以空穴區(qū)域?yàn)槔?，通過調(diào)節(jié)空穴區(qū)域的尺寸，諸如孔徑、間隙的寬度等，從而改變?cè)擉w積，因此，空穴區(qū)域240的總體積可以相應(yīng)地變化。熱絕緣層230中空穴區(qū)域240的體積百分比的范圍可以是從熱絕緣層230的體積的大約25%至大約85%，尤其是，大約33.3%至大約66.6%，或者甚至比圖7a和7b中所示的示例中更多或更少。空穴的體積百分比可以是或可以接近50%，正如圖6a中的示例所示的。這可以根據(jù)需要改變。還可以理解的是，相應(yīng)地制備聚合物區(qū)域以提供所需的空穴區(qū)域。因此，聚合物區(qū)域的形狀、體積和結(jié)構(gòu)按空穴區(qū)域的需求決定。而且，本發(fā)明的上面解釋的以及第一和第二實(shí)施例中的空穴區(qū)域的其它特征和變化可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用至本實(shí)施例，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的。例如，空穴區(qū)域240可以形成與熱絕緣層230具有相同的厚度。表2顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的均熱膠帶200的各個(gè)層的示例構(gòu)成。表權(quán)利要求
1.一種均熱膠帶，包括 均熱層；和 第一熱絕緣層，所述第一熱絕緣層粘合貼附至所述均熱層，其中所述第一熱絕緣層包括至少一個(gè)聚合物區(qū)域和至少一個(gè)空穴區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，還包括貼附至所述均熱層的保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2所述的均熱膠帶，其中所述保護(hù)層是電絕緣層。
4.如權(quán)利要求2所述的均熱膠帶，其中所述保護(hù)層為丙烯酸粘合膠帶。
5.如權(quán)利要求2所述的均熱膠帶，其中所述保護(hù)層具有范圍從大約15μπι至大約25 μ m的厚度。
6.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，還包括第二熱絕緣層，所述第二熱絕緣層貼附至所述第一熱絕緣層。
7.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，還包括粘合層，所述粘合層貼附至所述均熱層。
8.如權(quán)利要求7所述的均熱膠帶，其中所述粘合層具有范圍從大約20μ m至大約150 μ m的厚度。
9.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，還包括貼附至所述第一熱絕緣層的另一個(gè)保護(hù)層。
10.如權(quán)利要求I至9所述的均熱膠帶，其中所述空穴區(qū)域形成在所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域中并且由所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域限定。
11.如權(quán)利要求10所述的均熱膠帶，其中所述空穴區(qū)域含有空氣，或者，空氣和選自空氣、氮?dú)?、和二氧化碳中的一種或多種氣體。
12.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域包括選自熱固性粘合劑、壓敏粘合劑、熱塑性彈性粘合劑和熱熔性粘合劑中的一種粘合劑。
13.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述至少一個(gè)聚合物區(qū)域包括選自橡膠壓敏粘合劑、丙烯酸粘合劑、聚氨酯粘合劑、聚亞酰胺粘合劑、硅氧烷粘合劑、環(huán)氧樹脂粘合劑中的一種粘合劑或其組合。
14.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述空穴區(qū)域可以是空隙、通道、氣孔、孔洞、凹槽以及它們的組合中的至少一種。
15.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述空穴區(qū)域具有大約O.Imm至大約5mm的寬度以及大約2μπι至大約50 μ m的高度。
16.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述第一熱絕緣層包括兩個(gè)粘合片，其中所述聚合物區(qū)域包括位于所述兩個(gè)粘合片之間并且粘合貼附至所述兩個(gè)粘合片的至少一個(gè)非粘合層，并且其中所述空穴區(qū)域形成在所述非粘合層中。
17.如權(quán)利要求16所述的均熱膠帶，其中所述非粘合層是具有多個(gè)空穴區(qū)域的泡棉材料。
18.如權(quán)利要求17所述的均熱膠帶，其中所述泡棉材料中所述多個(gè)空穴區(qū)域的尺寸的范圍從大約2 μ m至大約50 μ m。
19.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中形成在所述第一熱絕緣層中的所述空穴區(qū)域的總體積是所述熱絕緣層的體積的大約22%至大約90%。
20.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中形成在所述第一熱絕緣層中的所述空穴區(qū)域的總體積是所述熱絕緣層的體積的大約三分之一。
21.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述均熱膠帶的總厚度是從大約O.Olmm至大約 O. 4mm.
22.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，還包括多個(gè)所述均熱層和/或多個(gè)所述熱絕緣層，其中所述均熱層和所述熱絕緣層彼此交替布置。
23.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述均熱層包括金屬、陶瓷、石墨、石墨烯、由導(dǎo)熱顆粒和聚合物構(gòu)成的合成物、以及它們的組合中的至少一種。
24.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述均熱層包括金屬銅。
25.如權(quán)利要求I所述的均熱膠帶，其中所述均熱層包括金屬鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種均熱膠帶，包括適于散熱的至少一個(gè)均熱層；和粘合貼附至均熱層的至少一個(gè)熱絕緣層。多個(gè)空穴區(qū)域形成在該至少一個(gè)熱絕緣層中并且適于起到在垂直于均熱膠帶(即膠帶厚度)的主表面的方向上的熱傳遞屏障作用。
文檔編號(hào)C09J7/02GK103254830SQ20131017432
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者田珮, 李美希, 王昭淵, 鐘瀚億, 劉靜怡, 林國川, 陳威佑 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司