CN104981138A - 一种电磁屏蔽散热膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁屏蔽散热膜及其制造方法。该电磁屏蔽散热膜包括散热膜层，屏蔽膜层和吸波膜层，其中的散热膜层为合成石墨膜，屏蔽膜层为金属膜，吸波膜层为混有软磁性材料粉末的有机粘结剂薄膜。制造该电磁屏蔽散热膜的步骤为：步骤1，将散热膜贴覆在平滑的耐高温膜层上形成散热膜层，步骤2，将金属膜通过气相法或液相法或两者结合方法沉积在散热膜表面形成屏蔽膜层，步骤3，将混有软磁性材料粉末的有机粘结剂涂覆在沉积有金属膜散热膜表面并在高温或催化剂的作用下固化，步骤4，剥离散热膜表面的耐高温膜层得到本发明所述电磁屏蔽散热膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁屏蔽散热膜及其制造方法，具有电磁屏蔽和散热功能的电磁屏蔽散热膜，用于电机和电子工业中的电磁屏蔽及电磁噪声的抑制。
背景技术
随着电子技术的飞速发展, 拥有各种个性化娱乐功能的电子产品的日益普及，也使电子产品迅速向智能化、集成化、轻薄化、多功能化等方向发展。
但是，由于数据传输的速度和频率以及电路板集成度的增加，对改善电磁干扰的环境以降低相邻部件的干扰提出了越来越高的要求。另外智能设备在工作时，会不断往外发射电磁波,最大功率可以达到2w, 这对周围环境的影响是很大的。因此,为避免其在工作时相互间及对周围环境的干扰,必须对一些不必要的辐射进行限制。因此，使用可以吸收并损耗磁能的吸波材料可以避免这方面的问题，如在专利EP0667643B1中提出的将磁性材料与橡胶共混形成吸波膜层。
吸波材料屏蔽电磁波的原理是将吸收的电磁波转化为热能，这会造成电子器件温度的升高，不仅会降低吸波膜的吸波效果，还会降低电子器件的功耗和稳定性。
合成石墨膜（JP1985181129A）由于其超高的导热率（800-2000 W/m·k）和轻薄的特点（10-50um），逐渐成为导热材料中的热点。但因为其比重小（<2g/cm3）,造成其热容量和热通量受限，不能及时将热量传导出去。因此，提高合成石墨膜的热容量并与吸波材料稳定的结合在，可以有效解决吸波材料发热问题并增加其加工的可靠性。
本发明提供了一种电磁屏蔽散热膜，其导热层为合成石墨膜，提供了非常高的热扩散率，在其上通过沉积法设置有金属屏蔽层，有效地增加了石墨膜层的热容量，并且因为金属层直接沉积在石墨层表面，极大的降低了两层之间的热阻。在金属屏蔽层表面设置有吸波膜层，在使用过程中，穿透吸波层而没有被吸收的电磁波部分会被金属层反射从而二次通过吸波层，从而被二次吸收，有效的增加电磁波吸收效果。
发明内容
本发明是针对目前电子产品在电磁屏蔽和散热上存在的技术问题，提供了一种同时具有优异电磁屏蔽效能和散热功能的综合解决方案，电磁屏蔽散热膜。所述的电磁屏蔽散热膜可以方便的贴覆在电子器件上，在满足超薄的尺寸要求的同时，起到散热和电磁屏蔽的功能。
本发明所述电磁屏蔽散热膜包括散热膜层，屏蔽膜层和吸波膜层，其中的散热膜层为石墨膜层，屏蔽膜层为金属膜，吸波膜层为混有软磁性材料粉末的有机粘结剂薄膜。
优选地,根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的电磁屏蔽散热膜的散热膜一侧附有保护膜，在吸波膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将吸波膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧附有保护膜，在散热膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将散热膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧和散热膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜贴合在电子器件表面，而外表面可以通过双面胶粘贴其他功能部件。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的散热膜层为合成石墨膜，其厚度为10um-50um,导热率为800-2000W/m·k。合成石墨膜的高导热率可以是电子器件在发热点上的散发出来的热量迅速扩散至整个石墨膜上，从而通过增加发热面积来实现其高效散热性能。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的散热膜层的合成石墨膜的合成方法为，将聚酰亚胺薄膜在惰性气体的保护下，以5-20OC/min的速度从室温升至500OC/min并保温1-5个小时，其后以5-10OC/min的速度升温至800-1200OC并保温1-5个小时，进而以5-10OC/min的速度升温至2600-3200OC并保温1-5个小时，冷却后得到石墨膜，将烧制得到的石墨膜通过压延制成具有所需厚度及表面平滑的石墨膜制品。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的屏蔽膜层为金属膜，其材质为金，银，铜，镍，铁，铝，锌，钛，铬，钴或合金。所述的金属膜为单一金属的薄膜或者为两层或两层以上的不同金属形成的金属复合膜，其厚度为5nm-50um。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的屏蔽膜层的金属膜的制作方法为物理气相沉积法（PVD)、化学气相沉积法（CVD)、蒸发镀膜法、磁控溅射法、化学镀、电镀或者其复合工艺形成。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的吸波膜的组成为50-90%的吸波剂和10-40%的有机粘结剂，其厚度为20um-1mm，在1MHz频率的磁导率大于50。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的吸波剂的材料为软磁性合金粉末，包括但不仅限于镍锌铁合金，镍铜铁合金，锌铬铁合金，锰锌铁合金，铌锌铁合金，铁硅铝合金，镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金，铁钴合金，铁铬合金，铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金或锂镉铁合金。
优选地，根据本发明所述的电磁屏蔽散热膜，所述的有机粘结剂为高分子材料，包括但不仅限于酚醛树脂，脲醛树脂，环氧树脂，丙烯酸树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂，醋酸乙烯及其共聚物，有机硅胶类树脂，聚氨酯，橡胶类树脂或它们的聚合物。
本发明还提供了一种电磁屏蔽散热膜的制造方法，该方法包括：
步骤1，将散热膜贴覆在表面光滑的耐高温膜层上；
步骤2，将金属膜通过气相法或液相法又或两者结合方法沉积在步骤1的散热膜表面，
步骤3，将软磁性材料粉末和有机粘结剂混合并高速搅拌混合均匀，通过逆涂，网辊涂布，刮涂，喷涂或狭缝涂布等方式涂覆在步骤2的金属膜表面并在高温或催化剂的作用下固化，
步骤4，剥离散热膜表面的耐高温膜层得到本发明所述电磁屏蔽散热膜。
优选地，根据上述制造方法，耐高温膜的材质为在大于100oC的温度下不变形的材料，如耐高温塑料，玻璃，不锈钢，陶瓷。
本发明所述的电磁屏蔽散热膜，其结构包括石墨散热膜层，金属膜层及吸波膜层，此多层结构不但每层具有其独特的功能，并且各层可以相互协同，增强整体的散热和电磁屏蔽效果。
在散热功能方面，由于金属层具有比较高的密度（如铜8.9g/cm3）,因此热容量比较大，在电子器件发热量比较大的时候作为热沉储存一部分热量来降低温度，并且因为其高导热率（如铜400W/m·k）也可以辅助热传导。而吸波层因为其高达50-90%的合金填充比，使其也可以作为热沉来储存热量。
在电磁屏蔽方面，金属膜和吸波膜都具有电磁屏蔽功能，但其屏蔽的机理并不相同。金属膜属于反射损耗为主的屏蔽材料，吸波膜则是通过磁滞损耗来到达屏蔽电磁波的功能。在将金属膜和吸波膜结合起来后，在应用过程中，电磁波首先通过吸波膜被吸收损耗，未被吸收的部分则穿过吸波膜后通过金属膜的反射损耗来消耗。在被金属膜反射后，剩余的电磁波会再次穿过吸波膜，从而被吸波膜第二次吸收，从而极大的增强电磁屏蔽效果。而石墨本身作为导电材料，也具有一定的电磁屏蔽效果，可以对投射过金属膜的电磁波形成一定的屏蔽效果。
从整体的设计结构来看，金属膜是通过沉积而制作在石墨膜上，在石墨膜与金属膜之间没有双面胶之类的高热阻的粘结物质，保证了热量在石墨膜和金属膜之间快速传导。并且，因为石墨膜的表面分布着纳米尺寸的微孔，通过沉积方法，金属会沉积在这些微孔从而增加与石墨膜的接触面积，其附着效果会比粘贴更加牢靠，不容易因石墨分层而剥落。最后，石墨膜的表面能比较低，不容易在其上涂覆有机粘结剂，而金属膜作为中间层可以有效的增加吸波膜在其上的粘结性能。
附图说明
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。
图1是本发明所述的电磁屏蔽散热膜的一个实施例的结构图。
图2是本发明所述的电磁屏蔽散热膜的另一个实施例的结构图。
图3是本发明所述的电磁屏蔽散热膜的又一个实施例的结构图。
图4是实施例1的电磁屏蔽效能图。
图5是实施例2的电磁屏蔽效能图。
图6是本发明所述的电磁屏蔽散热膜的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1： 如图1所示，电磁屏蔽散热膜包括散热膜层11，屏蔽膜层12和吸波膜层13，其中的散热膜层11为25um的石墨膜，其导热率为1600 W/m·k，屏蔽膜层12为铜箔，厚度为20um，吸波膜13为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂的薄膜，厚度为50mm，磁导率在1MHz为120。
实施例2： 如图1所示，电磁屏蔽散热膜中的散热膜层11为10um的石墨膜，其导热率为1900 W/m·k，屏蔽膜层12为铝箔，厚度为40um，吸波膜13为含有70%重量比的铁镍合金粉末和30%重量比的环氧树脂胶黏剂的薄膜，厚度为30mm，磁导率在1MHz为90。
实施例3： 如图2所示，电磁屏蔽散热膜包括散热膜层11，屏蔽膜层12和吸波膜层13，其中的散热膜层11为25um的石墨膜，其导热率为1600 W/m·k，屏蔽膜层12为铜箔，厚度为20um，吸波膜13为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂的薄膜，厚度为50mm，磁导率在1MHz为120。在吸波膜13上附有25um的PET保护薄膜14（聚对苯二甲酸乙二醇酯），在石墨膜11表面附有10um丙烯酸胶黏剂双面胶15和接触面涂有硅油的PET离型膜层16，厚度为50um。
实施例4： 如图3所示，电磁屏蔽散热膜包括散热膜层11，屏蔽膜层12和吸波膜层13，其中的散热膜层11为25um的石墨膜，其导热率为1600 W/m·k，屏蔽膜层12为铜箔，厚度为20um，吸波膜13为含有80%重量比的铁镍合金粉末和20%重量比的环氧树脂胶黏剂的薄膜，厚度为50mm，磁导率在1MHz为120。在石墨膜11上附有25um的PET保护薄膜14（聚对苯二甲酸乙二醇酯），在吸波膜13表面附有10um厚的丙烯酸胶黏剂双面胶15和接触面涂有硅油的PET离型膜层16，厚度为50um。
屏蔽效能实验： 屏蔽效能（dB）是遵照ASTM-D-4935测试标准通过安捷伦 E5061A矢量网络测试仪，DN1015屏蔽效能测试装置测试的，其结果列于图4和图5。由测试结果可知，在0-1GHz的频率范围内，实施例1的电磁波屏蔽效能为平均96dB, 实施例1的电磁波屏蔽效能为平均85dB。
导热率测试实验： 导热率测试是遵照ASTM-E-1461测试标准通过耐驰 LFA 447导热系数测试仪测试的，其结果列于表1。由测试结果可知，实施例1的导热系数为1605.317 W/m·k,而实施例2的导热系数为1909.385 W/m·k。
屏蔽效能和导热率测试实验结果表明，本发明的高散热吸波复合膜相对于通过粘贴导热膜和吸波膜的复合材料具有显著优异的电磁屏蔽和散热效果。
表1，导热率测试结果
| 样品 | 环境温度（℃） | 模型 | 热扩散系数（mm2/s） | 导热系数（W/m·K） |
| 实施例1 | 25.0 | In Plan，各向同性 | 933.324 | 1605.317 |
| 实施例2 | 25.0 | In Plan，各向同性 | 1110.108 | 1909.385 |
实施例5： 本发明提供了一种电磁屏蔽散热膜的制造方法，如图6所示，该方法包括：
步骤1，使用复合机将散热膜贴覆在表面光滑的不锈钢薄片上，
步骤2，使用化学气相沉积法（CVD）采用铜的二价配合物Cu(II)(hfac)2作为前驱物，以氢气为载气，在250oC常压下在石墨导热膜上沉积10nm的金属铜膜层。 之后，以硫酸铜为电镀液，在以CVD方法形成的铜膜上继续电镀生长铜膜层，直至铜膜的厚度达到25um，
步骤3，将混有80%重量比的铁镍磁性合金粉末与20%重量比的环氧树脂胶黏剂在搅拌罐中混合均匀并使用涂布机涂覆在铜膜层表面并固化形成50umm的吸波膜层。
步骤4，将和石墨膜相接触的不锈钢薄片剥离，得到电磁屏蔽散热膜。
在应用时，可以将双面胶附着于电磁屏蔽散热膜的石墨膜侧或者吸波膜侧，并贴覆在需要散热和电磁屏蔽的电子元件表面，从而达到降低设备温度，防止电磁干扰的作用。
所述的电磁屏蔽散热膜的散热膜一侧附有保护膜，在吸波膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将吸波膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧附有保护膜，在散热膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将散热膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧和散热膜的一侧均附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜贴合在电子器件表面，而外表面可以通过双面胶粘贴其他功能部件。
Claims (12)
1.一种电磁屏蔽散热膜，其特征在于：该电磁屏蔽散热膜包括散热膜层，屏蔽膜层和吸波膜层，其中的散热膜层为石墨膜层，屏蔽膜层为金属膜，吸波膜层为混有软磁性材料粉末的有机粘结剂薄膜。
2.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的散热膜层为合成石墨膜，其厚度为10um-50um,导热率为800-2000W/m·k。
3.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的屏蔽膜层为金属膜，其材质为金，银，铜，镍，铁，铝，锌或合金，所述的金属膜为单一金属的薄膜或者为两层或两层以上的不同金属形成的金属复合膜，其厚度为5nm-50um。
4.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的吸波膜层的组成为50-90%的吸波剂和10-40%的有机粘结剂，其厚度为20um-1mm，在1MHz频率的磁导率大于50。
5.如权利要求4 所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的吸波剂的材料为软磁性合金粉末，包括但不仅限于镍锌铁合金，镍铜铁合金，锌铬铁合金，锰锌铁合金，铌锌铁合金，铁硅铝合金，镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金，铁钴合金，铁铬合金，铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金或锂镉铁合金。
6.如权利要求4 所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的有机粘结剂为高分子材料，包括但不仅限于酚醛树脂，脲醛树脂，环氧树脂，丙烯酸树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂，醋酸乙烯及其共聚物，有机硅胶类树脂，聚氨酯，橡胶类树脂或它们的聚合物。
7.如权利要求1 所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的电磁屏蔽散热膜一侧或吸波膜一侧附有双面胶以便与电子器件相贴合。
8.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的电磁屏蔽散热膜的散热膜一侧附有保护膜，在吸波膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将吸波膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
9.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧附有保护膜，在散热膜的一侧附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜通过双面胶将散热膜一侧与电子器件相贴合，而保护膜则起到保护膜层和绝缘的功能。
10.如权利要求1所述的电磁屏蔽散热膜，其特征在于：所述的电磁屏蔽散热膜的吸波膜一侧和散热膜的一侧均附有双面胶和离型膜，剥离离型膜后电磁屏蔽散热膜贴合在电子器件表面，而外表面可以通过双面胶粘贴其他功能部件。
11.一种电磁屏蔽散热膜的制造方法，其特征在于其包括步骤：
步骤1，将散热膜贴覆在表面光滑的耐高温膜层上；
步骤2，将金属膜通过气相法或液相法或两者结合方法沉积在步骤1中的散热膜表面，
步骤3，将混有软磁性材料粉末的有机粘结剂涂覆在步骤2中形成的金属膜表面并在高温或催化剂的作用下固化，
步骤4，剥离散热膜表面的耐高温膜层得到电磁屏蔽散热膜。
12. 如权利要求11所述的制造方法，其特征在于：所述耐高温膜的材质为在大于100oC的温度下不变形的材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180615 |