DE112012006195T5

DE112012006195T5 - Stark wärmeleitfähiges Klebeband aus Metallfolie

Info

Publication number: DE112012006195T5
Application number: DE112012006195.0T
Authority: DE
Inventors: Xiaoning Wu
Original assignee: JONES TECH PLC
Current assignee: JONES TECH PLC
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2014-12-24
Also published as: WO2013149420A1; CN103107147A; DE112012006196T5; WO2013149446A1

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein hoch wärmeleitfähiges Klebeband aus Metallfolie offenbart. Die Metallfolie umfasst einen Metallfolienträger, einen Graphen-Dünnfilm, der auf eine Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist, und eine Klebefläche, die auf die andere Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist. Mittels der extrem hohen Wärmeleitfähigkeit des Graphens ermöglicht das hoch wärmeleitfähige Klebeband aus Metallfolie, das in der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, dass sich Wärme schnell über die Oberfläche des Graphens ausbreitet und schließlich ein thermisches Gleichgewicht innerhalb eines Wärme ableitenden Gerätes erreicht. Damit wird der Temperaturgradient auf dem Wärmeleitweg reduziert oder beseitigt, wodurch die Wärmeableitungseffizienz des Wärme ableitenden Gerätes stark verbessert wird, die Temperatur des Gerätes reduziert wird, die Hotspotbereiche innerhalb einer Apparatur beseitigt werden, wo die Temperaturen unausgeglichen sind, und die Gesamtzuverlässigkeit des Gerätes und der Apparatur sowie ihre Fähigkeit erhöht wird, über lange Zeiträume zu arbeiten. Außerdem eignet sich das hoch wärmeleitfähige Klebeband aus Metallfolie, das in der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, zum Tragen und Verwenden, hat eine hohe Wärmeleitgeschwindigkeit, hohe mechanische Festigkeit, eignet sich für verschiedene Umgebungen und Anforderungen, und überwindet das Problem des Temperaturgradienten innerhalb des Wärme ableitenden Gerätes, der durch Geräte mit hoher Wärmeerzeugung und mehrere Wärme erzeugende Geräte verursacht wird, und verkürzt die Länge des effektiven Wärmeleitweges.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeleiter, insbesondere betrifft sie ein stark leitfähiges Metallfolienband, das mit Graphenfilm auf der Oberfläche beschichtet ist.
STAND DER TECHNIK
Thermal Design als eine Spezialdisziplin untersucht Wärmeübertragungs- oder Wärmedämmungsprobleme in Geräten. Bei der Wärmeübertragungskonstruktion ist oft eine vernünftige Wahl des Wärmeübertragungsmediums erforderlich, nicht nur, um die Wärmeleitungseffizienz und die Wärmeübertragungskapazität der Wärmesenke zu berücksichtigen, sondern auch die Optimierung seiner Abmessungen, die äußere Oberfläche und andere Faktoren zu berücksichtigen, um die Gesamtwärmeeffizienz des Wärmeübertragungssystems zu verbessern.
Während die Technologie voranschreitet, werden mittlerweile elektronische und optoelektronische Produkte so entwickelt, dass sie leichter, dünner, kürzer, kleiner sind und eine höhere Leistung besitzen, und daher wird die Wärmedichte der elektronischen und optoelektronischen Produkte erhöht, was zu einem höheren Energieverlust führt. Daher gibt es eine wachsende Nachfrage nach Wärmeableitung für die elektronischen und optoelektronischen Produkte.
Besonders bei der Popularität von ultradünnen Geräten und Geräten für den Außeneinsatz, in den Fällen, wo ein Lüfter nicht zur Direktkühlung verwendet werden kann, wie zum Beispiel drahtlose Kommunikationsstationen für den Außeneinsatz, elektronischen Einheiten im Auto und Smartphones, tendieren die thermischen Auslegungen derselben oft zur einzelnen Wärmesenke, die von mehreren wärmeerzeugenden Geräten geteilt wird. Das verursacht ein ernstes Ungleichgewicht im Temperaturgradienten in der Wärmesenke und beeinträchtigt die Effizienz der Wärmesenke und begrenzt die Geschwindigkeit und Leistungsverbesserung von elektronischen Geräten. Daher besteht ein Bedarf an neuen Lösungen, um diese Herausforderung zu bestehen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein hoch leitfähiges Metallfolienband zum Überwinden der Nachteile des Temperaturgradientenungleichgewichts auf Grund einer einzelnen Wärmesenke zu überwinden, die von einem stark Wärme erzeugenden Gerät oder mehreren Wärme erzeugenden Geräten und niedriger Effizienz der Wärmesenke gemeinsam genutzt wird.
Die Erfindung stellt ein hoch leitfähiges Metallfolienband bereit, das einen Metallfolienträger, einen Graphenfilm, der auf einer Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist, und eine Klebstoffschicht umfasst, die auf die andere Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist.
Der Graphenfilm wird vorzugsweise direkt auf die Oberfläche des Metallfolienträgers unter Verwendung des Verfahrens der chemischen Dampfabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition) aufgetragen.
Der Metallfolienträger wird vorzugsweise mit dem metallischen Material erzeugt, das hohen Temperaturen von mehr als 1000°C widerstehen kann.
Optional wird der Metallfolienträger aus Aluminiumfolie oder Kupferfolie ausgewählt.
Der Metallfolienträger hat vorzugsweise eine Tiefe (Dicke) von 0,01–0,1 mm.
Die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ist vorzugsweise ein Klebeband.
Die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ist vorzugsweise ein Haftklebeband.
Die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ist vorzugsweise wärmeleitfähig.
Das Metallfolienband wird vorzugsweise zum Reduzieren des Temperaturgradienten verwendet, der durch einen oder mehrere Hotspots in der Wärmesenke verursacht wird.
das hoch leitungsfähige Metallfolienband, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, kann Wärme der Wärme erzeugenden Geräte auf der Oberfläche von Graphenfilm durch Verwendung der hohen Wärmeleitfähigkeit von Graphen (ebene Wärmeleitfähigkeit: 3000–5000 W/mK) ableiten. Die Temperatur auf Graphenfilm kann schnell ein thermisches Gleichgewicht erreichen, so dass Wärme gleichmäßig im Metallfolienträger verteilt werden kann, und schließlich ein thermisches Gleichgewicht innerhalb der Wärmesenke erreicht wird.
Dadurch kann der Temperaturgradient auf dem Wärmeleitungsweg reduziert oder beseitigt werden, und die Wärmeableitungseffizienz kann beträchtlich verbessert werden, was die Temperatur des Wärme erzeugenden Gerätes senkt und damit die Hotspots bei dem Temperaturungleichgewicht im Wärme erzeugenden Gerät beseitigen und so die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Geräten und Ausrüstungen verbessern. Außerdem kann das hoch leitfähige Metallfolienband der Erfindung leicht verarbeitet, getragen und verwendet werden, die für die jüngsten Wärmeleitungsanforderungen für Geräte mit einer hohen Wärmeübertragungsrate, Eignung für eine Vielfalt an Umgebungen und Anforderungen, Überwinden des Temperaturgradienten innerhalb der Wärmesenke, der durch ein stark Wärme erzeugendes Gerät und mehrere Wärme erzeugende Geräte verursacht wird, und Verkürzen der effektiven Länge des Wärmeübertragungsweges ausgelegt ist. Es kann dazu verwendet werden, Wärmeerzeugungsprobleme anzugehen, die auftreten können, und nützliche Vorteile für hoch integrierte, ultrakleine und ultraschlanke Dimensionen von Geräten bieten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Ausführungsform des Metallfolienbandes der Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm, das die Verwendung der Ausführungsform des Metallfolienbandes der Erfindung zwischen einem Wärme erzeugenden Gerät und einer Wärmesenke zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Verwendung der Ausführungsform des Metallfolienbandes der Erfindung, wenn eine einzelne Wärmesenke von mehreren Wärme erzeugenden Geräten geteilt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für ein besseres Verständnis der Ziele, technischen Merkmale und Vorteile der Erfindung wird die Erfindung ferner im Detail in Kombination mit den folgenden Beispielen und Zeichnungen beschrieben.
Graphen ist ein zweidimensionales Wabengitter, das durch die Einzelschicht von Kohlenstoffatomen dicht gepackt ist. Die Ergebnisse zeigen, dass Graphen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Kohlenstoff-Nanoröhrchen hat, konkret haben Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 3000 W/mK, und die Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit sind Silber (429 W/mK), Kupfer (401 W/mK), Gold (317 W/mK), Aluminium (237 W/mk), Graphen aber hat eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 5300 W/mK.
Dementsprechend nutzt die Erfindung vorzugsweise das CVD-Verfahren zum Abscheiden eines Graphenfilms direkt auf einer Seite eines Metallfolienträgers, der mit dem Metallmaterial hergestellt wird, das einer hohen Temperatur von mehr als 1000°C widerstehen kann.
Das hoch leitfähige Metallfolienband der Erfindung umfasst einen Metallfolienträger, einen Graphenfilm, der auf einer Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist, und eine Klebstoffschicht, die auf die andere Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist. Die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ist vorzugsweise ein Klebeband.
Das Klebeband kann vorzugsweise ein Haftklebeband sein.
Die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger kann vorzugsweise wärmeleitfähig sein.
Das Metallfolienband umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Klebe- und Trennfilm, und der Klebstoff wird zum Befestigen des Metallfolienträgers am Trennfilm verwendet, so dass der Metallfolienträger sich auf einer Seite des Klebstoffs befindet und der Trennfilm sich auf der anderen Seite befindet.
Die Form des Klebebandes muss nicht streifenförmig sein, sondern kann jede ebene Form haben, solange der Metallfolienträger an der Oberfläche des Gerätes festgeklebt werden kann.
Mit Bezug auf 1 ist dies ein schematisches Strukturdiagramm des Metallfolienbandes der Erfindung. Das Metallfolienband 4 der Erfindung umfasst einen Metallfolienträger 1, einen Graphenfilm 2, der auf eine Seite des Trägers 1 aufgebracht ist, und ein Klebeband 3, das auf die andere Seite des Trägers 1 aufgebracht ist.
Der Graphenfilm 2 wird direkt auf der Oberfläche des Metallfolienträgers 1 unter Verwendung des CVD-Verfahrens abgeschieden.
Der Metallfolienträger hat vorzugsweise eine Tiefe von 0,01–0,1 mm.
Der Metallfolienträger wird vorzugsweise aus Aluminiumfolie oder Kupferfolie ausgewählt.
Bei Verwendung als thermische Diffusionsschicht der Wärme erzeugenden Geräte wird der Trennfilm auf der Oberfläche des Metallfolienträgers abgezogen und das Metallfolienband 4 wird direkt auf die Oberfläche des Wärme erzeugenden Gerätes aufgeklebt.
Wenn ein Teil des Graphenfilms 2 Wärme vom Wärme erzeugenden Gerät aufnimmt, wird die Wärme schnell transversal im Graphenfilm 2 geleitet, und die Temperatur auf der Oberfläche des Graphenfilms 2 erreicht schnell ein Gleichgewicht, in der Zwischenzeit wird die verteilte Wärme auch in den Metallfolienträger 1 übertragen, um eine Gleichverteilung der Wärme innerhalb des Metallfolienträgers 1 zu erreichen, wodurch die Wärmeübertragungsrate der Wärme erzeugenden Geräte erhöht wird, und schnell ein thermisches Gleichgewicht erreicht wird, um das Temperaturungleichgewicht durch die Hotspots im Wärme erzeugenden Gerät zu beseitigen.
Mit Bezug auf 2 ist dies ein schematisches Diagramm, das die Verwendung des Metallfolienbandes der Erfindung zwischen dem Wärme erzeugenden Gerät und der Wärmesenke zeigt. Das Metallfolienband 4 wird auf die Oberfläche des Wärme erzeugenden Gerät 5 oder die Wärmesenke 6 aufgeklebt, und das Wärme erzeugende Gerät 5 und die Wärmesenke 6 sind eng durch das Metallfolienband 4 miteinander verbunden.
Wenn ein Teil des Graphenfilms 2 Wärme vom Wärme erzeugenden Gerät 5 aufnimmt, wird die Wärme schnell transversal auf dem Graphenfilm 2 geleitet, und der ganze Graphenfilm 2 überträgt Wärme auf die Wärmesenke 6, wodurch die Wärmeübertragungsrate vom Wärme erzeugenden Gerät 5 auf die Wärmesenke 6 verbessert wird.
Wenn es außerdem erforderlich ist, Wärme zwischen zwei Geräten zu übertragen, ohne dass sie einander kontaktieren, braucht man nur den Trennfilm des Metallfolienbandes 4 abzuziehen und auf beide Geräte aufzukleben. Wärme wird von einem Gerät auf das andere durch den Graphenfilm 2 auf der Oberfläche des Metallfolienbandes 4 übertragen, um einen schnellen Wärmeübertragungsprozess zu erreichen.
Wenn Wärme zwischen mehr als zwei Geräten übertragen werden soll, ohne dass sie einander kontaktieren, kann natürlich das Metallfolienband 4 in ähnlicher Weise auf die jeweiligen Geräte aufgeklebt werden, um Wärme schnell zwischen den Geräten zu überragen.
Es ist zu beachten, dass die Art des Beschichtens des Klebebandes 3 auf der anderen Seite des Metallfolienträgers 1 spezifisch ist. Es kann ein handelsübliches doppelseitiges Band zum Aufkleben auf die andere Seite des Trägers 1 verwendet werden. Alternativ kann Klebstoff auf die andere Seite des Trägers 1 aufgetragen werden, und dann kann ein Trennfilm auf den Klebstoff aufgebracht werden.
Das hoch leitfähige Metallfolienband ist also sehr leicht und einfach zu verwenden. Beim Gebrauch muss man nur den Trennfilm auf dem Klebeband 3 abziehen und das Metallfolienband 4 auf die Oberfläche eines gewünschten Gerätes aufkleben, welches Kühlung oder die Wärmesenke braucht, so dass Wärme schnell über die Metallfolie mit hoher Wärmeleitfähigkeit übertragen wird, wodurch die Hotspots mit Temperaturungleichgewicht in der Wärmesenke beseitigt werden.
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Verwendung der Ausführungsform des Metallfolienbandes der Erfindung, wenn eine einzelne Wärmesenke von mehreren Wärme erzeugenden Geräten geteilt wird. Im Fall von mehreren Wärme erzeugenden Geräten 5, die sich dieselbe Wärmesenke 6 teilen, braucht man nur den Trennfilm vom Klebeband 3 abzuziehen, und das hoch leitfähige Metallfolienband 4 kann auf die Bereiche geklebt werden, die den Hotspots der Wärmesenke 6 entsprechen, so dass das Wärme erzeugende Gerät 5 und die Wärmesenke 6 durch das Metallfolienband 4 durch mechanischen Druck eng miteinander verbunden werden können.
Wenn also ein Teil des Graphenfilms 2 Wärme vom Wärme erzeugenden Gerät 5 aufnimmt, wird die Wärme schnell transversal über den Graphenfilm 2 geleitet. Die verteilte Wärme wird gleichzeitig auf den Metallfolienträger 1 übertragen und dann zur Wärmesenke 6, wodurch der Wärmeleitweg zwischen den Hotspots verkürzt, die Wärmeübertragungseffizienz der Wärmesenke 6 verbessert wird und bewirkt wird, dass das Wärmeübertragungssystem das Gleichgewicht schnell erreicht.
Wenn die Wärme erzeugenden Geräte und die Wärmesenke nicht über das Metallfolienband 4 wegen der räumlichen Positionen derselben eng miteinander verbunden werden können, kann das Metallfolienband 4 auch auf das Wärme erzeugende Gerät bzw. die Wärmesenke aufgeklebt werden, um eine Fernverbindung zwischen dem Wärme erzeugenden Gerät und der Wärmesenke zu erreichen, so dass Wärme gleichzeitig vom Wärme erzeugenden Gerät auf die Wärmesenke durch das Metallfolienband 4 übertragen wird, um schnell ein thermisches Gleichgewicht des Wärmeübertragungssystems zu erreichen.
Kurz gefasst, kann das hoch leitfähige Metallfolienband, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, Wärme der Wärme erzeugenden Geräte auf der Oberfläche des Graphenfilms durch Verwendung der hohen Wärmeleitfähigkeit von Graphen (ebene Wärmeleitfähigkeit: 3000–5000 W/mK) ableiten. Die Temperatur auf dem Graphenfilm kann schnell ein thermisches Gleichgewicht erreichen, so dass die Wärme gleichmäßig im Metallfolienträger verteilt werden kann, und schließlich ein thermisches Gleichgewicht innerhalb der Wärmesenke erreicht wird. Dadurch kann der Temperaturgradient auf dem Wärmeleitungsweg reduziert oder beseitigt werden, und die Wärmeableitungseffizienz kann beträchtlich verbessert werden, was die Temperatur des Wärme erzeugenden Gerätes senkt und damit die Hotspots mit dem Temperaturungleichgewicht im Wärme erzeugenden Gerät beseitigen und so die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Geräten und Ausrüstungen verbessern.
Außerdem kann das hoch leitfähige Metallfolienband der Erfindung leicht verarbeitet, getragen und verwendet werden, die für die jüngsten Wärmeleitungsanforderungen für Geräte mit einer hohen Wärmeübertragungsrate, Eignung für eine Vielfalt an Umgebungen und Anforderungen, Überwinden des Temperaturgradienten innerhalb der Wärmesenke, der durch ein stark Wärme erzeugendes Gerät und mehrere Wärme erzeugende Geräte verursacht wird, und Verkürzen der effektiven Länge des Wärmeübertragungsweges ausgelegt ist. Es kann dazu verwendet werden, Wärmeerzeugungsprobleme anzugehen, die auftreten können, und nützliche Vorteile für hoch integrierte, ultrakleine und ultraschlanke Dimensionen von Geräten bieten.
Fachleute auf diesem Gebiet sollten verstehen, dass bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zu Erläuterungszwecken beschrieben werden und nicht zum Beschränken der Erfindung, und dass Modifizierungen, Ersetzungen und Änderungen im Geist und nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims

Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallfolienband einen Metallfolienträger, einen Graphenfilm, der auf eine Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist, und eine Klebstoffschicht, die auf die andere Seite des Metallfolienträgers aufgebracht ist, aufweist.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Graphenfilm direkt auf die Oberfläche des Metallfolienträgers unter Verwendung des Verfahrens der Chemical Vapor Deposition (CVD) aufgebracht wird.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallfolienträger mit metallischem Material erzeugt wird, das einer hohen Temperatur von mehr als 1000°C widerstehen kann.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallfolienträger aus Aluminiumfolie oder Kupferfolie ausgewählt wird.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallfolienträger eine Tiefe (Dicke) von 0,01–0,1 mm hat.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ein Klebeband ist.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger ein Haftklebeband ist.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht auf dem Metallfolienträger wärmeleitfähig ist.
Hoch wärmeleitfähiges Metallfolienband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallfolienband zum Reduzieren des Temperaturgradienten verwendet wird, der durch einen oder mehrere Hotspots innerhalb der Wärmesenke verursacht wird.