石墨製品的製作方（fāng）法

石墨製品的製作方法（fǎ）

石墨製品的製作方法
【專利說明】石（shí）墨製品
[0001 ]本申請要（yào）求2013年11月5日提交的第61/899，998號美國臨時申請的（de）優先權。特此根（gēn）據至少美國法典第35篇第365條要（yào）求上述申請的優先權益。
[0002]本文（wén）所述的製（zhì）品大體上涉及石墨製品的領域，具體地說涉及可用於熱管理係統的石（shí）墨製品的（de）領域。
技術背景
[0003]石墨製（zhì）品已在（zài）各種裝置的熱管理中（zhōng）使（shǐ）用。石墨的這些現有（yǒu）用途包括在z方向上遠（yuǎn）離熱源（yuán）消散熱量或者在χ-y方向上遠離熱源（yuán）上顯示的熱點傳播熱量。
[0004]就在z方向（xiàng）上（shàng）消散（sàn）熱量而言，常規（guī）認知為（wéi）使熱源與熱消散元（yuán）件（jiàn）之間的距離最（zuì）小（xiǎo）化。這通過使石墨製（zhì）品厚度最（zuì）小化並根據常規認知（zhī）由此使製品的通體熱阻抗最小（xiǎo）化來（lái）實現。
[0005]簡（jiǎn）述
[0006]本文（wén）所包括的一個實施方案（àn）為一種石墨（mò）製品，所述石墨製品可在10KPa或更小的接觸壓力（lì）下被壓縮超過百分之三(3%)而不會損壞所述石墨製品，從而（ér）減小所述製品所展示的熱阻抗。
[0007]另一個實施方案包括一種包含（hán）石墨化聚（jù）合物的石墨製品，所（suǒ）述石墨製品具有至少50微米的厚度。優選地，所（suǒ）述石墨具有（yǒu）小（xiǎo）於1.50g/cc的密（mì）度和在10KPa的接觸壓力下超過3%的壓縮率。所述製品還具有大致片狀的形狀。
[0008]應了解，以上簡述與以下詳述二者均提供本公開的實施方案並且意圖提供對所要求保護的本發明的性質和特征的理解的綜述或框（kuàng）架。
【附圖說明（míng）】
[0009]圖1為本文所述（shù）的製品的頂視圖。
[0010]圖2為沿著圖1的線A-A的沿箭頭B旋轉的橫截（jié）麵視圖。
[0011]圖3為圖（tú）2的替代實施方案的沿著（zhe）圖1的線A-A的沿箭頭B旋轉的橫截麵視圖。
[0012]圖4為（wéi）本文所述的另（lìng）一個製品的側視圖。
[0013]圖（tú）5_5(c)為包括本文所公（gōng）開的石墨製品的熱管理係統的不（bú）同（tóng）實施方案的示意圖。
[0014]圖6為包括石墨製品的熱管理係統的另一個實施方案的示意圖（tú）。
[0015]詳述
[0016]本文所（suǒ）公開的製品包（bāo）括大（dà）致為（wéi）片狀形狀的石墨製品。所述製品包含石墨化聚合物，其厚度為至（zhì）少50微米（mǐ）、優選地至少75微米。製品的厚（hòu）度範圍可高達300微米。任選的示例性厚度可包括至少75微米、至少100微米、至少150微米（mǐ）、至少（shǎo）200微米、至少250微米或任何其他所需厚度。石墨的（de）密度（dù）通常小於1.50g/cc ο對於所述（shù）製品的任何給定實施方案，根據最終應用需要，密度（dù）範圍可為（wéi）小（xiǎo）於1.25g/cc至（zhì）約0.3g/cc。應理（lǐ）解，這些範圍端點之間的所有密度均為本文所公開的並且為可能的。示例（lì）性密度包括小於0.4g/cc、小於0.5g/cc、小於0.6g/cc、小於（yú）0.7g/cc、小於0.85g/cc、小（xiǎo）於1.0g/cc和小（xiǎo）於1.25g/cc。
[0017]所述製品具有在10KPa的接觸壓力（lì）下超過3%的壓縮率。給定實施方案的示例性壓縮率範圍可為超過3%至高達75%。壓縮率（lǜ）的具體實例包括超過5%、超過10%、超過20%、超過25%、超過30%和（hé）高（gāo）達65%。為提供壓縮率數值的含義的非限製性實例，如果（guǒ）壓縮的厚度為（wéi）原始厚（hòu）度的35%，則所（suǒ）述製品展（zhǎn）示（shì）65%的壓縮率。
[0018]所述製品的壓縮率的測試不限於（yú）任（rèn）何特定的方（fāng）法或裝置（zhì）。可用（yòng）於測試壓縮率的示例性裝置包括Greening型號1140壓縮率測試機和Test Machine Inc.( “TMI”)壓縮試驗機型號（hào）17-76或17-77。這種厚度減小可以是製品未破裂或無其（qí）他破壞情況下的永久性厚度減（jiǎn）小。在通（tōng）過測量製（zhì）品（pǐn）厚度變化來測量（liàng）壓縮（suō）率的情況下，可使（shǐ）用Mahr Extreme厚（hòu）度（dù）測試儀。
[0019]任選地，所述製品可（kě）包含一種或多種（zhǒng）摻雜物。一種這樣的摻雜（zá）物可以是（shì）導電聚合物（wù），另一種摻雜（zá）物可包括EMI調節劑。EMI摻雜物的實例包括鎳、銅、μ磁性合金（jīn）(mu-metal)及其組合。μ磁性（xìng）合金為具有高磁導率的鎳-鐵合金。導電聚合物也可具有在製品表（biǎo）麵上潤濕的有益特性。所述聚合物的非限製性實例可包括油或（huò）填充有導電材料的聚合物。其他摻雜物包括（kuò）相變材料或介電材料。在製品包含油、油脂或相變材料(非限（xiàn）製性實例為蠟（là）)的情況下，優選（xuǎn）的（de）是所述製品包含足夠量的油、油脂或相變材料以減小所述製品在作為一個或多（duō）個（gè）熱（rè）源與熱消散元件（jiàn）之間（jiān）的熱界麵的應（yīng）用（yòng）中（zhōng）所展示（shì）的接觸阻（zǔ）抗。摻（chān）雜物可以是（shì）液體、顆粒、粉末（mò）或細絲的形式。非限製性示例性實施方案在於所述製品包含至少5重量％的摻雜物。當所述製品（pǐn）包（bāo）含摻雜物時，構成所述製（zhì）品的石（shí）墨的一個或多個表麵可包括穿孔、凹口、切（qiē）口及其組合。這可稱為間隔。優選地，所述間隔被設定尺寸、形狀和位置以輔助在石墨中機械夾（jiá）雜摻雜物。間隔的功（gōng）能的（de）實例包括它們可（kě）用於以摻雜物浸漬整個製品或者兩個間隔將摻（chān）雜物定位（wèi）在製品的一個或多個表麵上。在圖4中不出製品（pǐn）10，其具有在製（zhì）品10的主表（biǎo）麵24上（shàng）的多個（gè）切口（kǒu） 22。如所示（shì）的，切口具有大致燕尾形的（de）構型（xíng）。本文所涵蓋的切口不限於任何特定的取向。
[0020]再次當用（yòng）於熱界麵（miàn）應（yīng）用時，所述製品可展示出在至少200KPa的接觸壓力下小於0.019°C/W的熱阻率。合適的熱阻率的實例包括小於0.015°C/W、小於0.010°C/W和小於0.08°C/W，如在符合（hé）ASTM D5470標準測試方法的（de）要求的裝置上測量的。
[0021]在至少700KPa的接觸壓力下，石（shí）墨製品展示出不超過0.25cm2°C/W、優（yōu）選不超過
0.20cm2°C/W的總（zǒng）熱阻（zǔ）抗。總熱阻抗為製品所展（zhǎn）示的接觸阻抗和（hé）通體（tǐ）阻抗的量度。
[0022]在另一個實施方案中，隨著（zhe）接觸壓（yā）力從10KPa增加至700KPa，石墨製品所展示的總熱阻（zǔ）抗減少因數為至少（shǎo）6、優選至少7、甚至更優選至少8。
[0023]上述石墨製（zhì）品的另一個優點為施加於製品上的（de）接觸壓力可（kě）增加製品的麵內熱導率。例（lì）如，隨著接（jiē）觸壓（yā）力從10KPa增加（jiā）至700KPa，製品所（suǒ）展示的麵內熱導率可增加至少1.25倍、優選至少I.5倍、更優選地多至至少2倍。
[0024]製品可以是單片（piàn）製品（pǐn）；單片在（zài）本文中用於意指所（suǒ）述製品不包括（kuò）多個石墨片來實現所需厚度。換句話說，製品可（kě）基本上由單個石墨片組成。另一種說法為製品可（kě）以沒有超過一（yī）個石墨片。
[0025]在一個不同的實施方案中，製品可包括超過一個上述石墨片。優選地，每個石墨片被定向成使得每（měi）個單獨的（de）石墨片的x-y平麵處於製（zhì）品的水平方向而不（bú）處於製品的垂直方向。各個片可堆疊至任何所需厚（hòu）度。在這個實（shí）施（shī）方案（àn）中，任選地，熱塑性片可設置於相鄰石墨片之間。在包括“N”個數目的石墨片的製品（pǐn）的情況（kuàng）下，所述（shù）製品可包括多至“N-1”個熱（rè）塑性片，其中每（měi）個熱塑性片設置於兩(2)個不同石墨（mò）片之間。
[0026]所述製品不限於僅包含石墨。所述製品可在製品的一個或多個表麵上包含（hán）粘合劑。例如，所述製品可在製品的一個或多（duō）個主表麵上包含粘（zhān）合劑。粘合劑可完全施加在製品的一個主表麵上。或者粘（zhān）合劑可以畫框取向（xiàng）施加，諸如施加於圖1和圖2所示的主表麵的足夠的外周（zhōu）邊部分。如圖1所不，製品1包括具有（yǒu）主表麵14的石墨片12。粘合劑16施加到主表麵14的周邊部分（fèn）。圖2為沿（yán）著圖1的線（xiàn）A-A且在箭頭B的方向上旋轉的橫截麵視圖。在另一個實施方（fāng）案中，粘合劑可施（shī）加到主表麵周邊的三(3)個或更少的（de）邊緣部（bù）分，如圖3所示。如果（guǒ）有此需要，製品10可被設定尺寸以使得熱源可接合粘合劑（jì）16或使得熱源將配合（hé）在粘（zhān）合劑內部以直接接合製品1的外部石墨部分。
[0027]製品（pǐn）可另選地或與粘合劑（jì）組合包括在製品的一個主表麵上的第一熱塑（sù）性層。第二（èr）熱塑性層可處於製品（pǐn）的其他主表（biǎo）麵上。如果有此需要，第一熱塑（sù）性層、第二熱塑性層或兩者可形成製品的外表麵。在製品的一個具體實施方案中，熱塑性層將不（bú）會定（dìng）位在設置成與熱源熱接觸的主表麵上。換句話說，熱塑性（xìng）層可設置在計劃與熱源相反的主表麵上（shàng）。
[0028]在另一個具體實施方案中，如（rú）果有此需要，所（suǒ）述製品可以（yǐ）是由熱塑性塑料密（mì）封的封套。密封的（de）封套可用於描述當熱塑性（xìng）層（céng）延伸超過石墨片的邊緣使得製（zhì）品的石墨片被密閉包封在熱塑性片中時的情況。在一個具體的密（mì）封封套實施方案中，一個或多個（gè）熱塑性片（piàn）可在製品（pǐn）的所需周邊部分周圍形成框架（jià），從而使石墨製品的每個主表（biǎo）麵上的中心部分不被熱塑性（xìng）層覆蓋。任選地，石墨製品的僅一個主表麵可被上（shàng）述框（kuàng）架封套密封