CN103781338A - 多功能薄层片材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多功能薄层片材及其制备方法。更具体地，本发明涉及具有优良热扩散性能、光屏蔽功能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材及其制备方法，其包括第一电磁屏蔽和热传导金属层；第一热扩散和热辐射消光层，在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成并且包括铜微粒；粘合层，在所述第一热扩散和热辐射消光层的顶部上形成；第二电磁屏蔽和热传导金属层，在所述粘合层的顶部上形成；以及第二热扩散和热辐射消光层，在所述第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成并且包括铜微粒。从而确保优良的振动吸收和冲击吸收功能，以及优良的电力接地功能和热扩散和热辐射功能。

Description

多功能薄层片材及其制备方法

技术领域

本发明涉及具有优良热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，其可以应用于可能具有电磁波和产生的热引起问题的电子产品。

背景技术

如微处理器的“芯片动力危机（chip power crisis）”所表明，关于电子产品热量问题的严重性近来已经加剧。市场对“更小和更快速”的需要加快了安装技术和半导体技术的发展，从而带来了动力消耗密度的增加，并且增加了对于具有降低噪音功能或防止不需要的辐射发射（RE）的环境友好型电子设备的需要。根据现有的技术发展，“低动力消耗”跟不上“高速”。关于无噪音高热辐射材料、低动力设备、用于电子设备的热流分析软件等的问题已经变为重要的问题，其提出（raise）作为热量产生问题的解决方法。相关的特征，例如冷却动力降低或冷却噪音抑制在电子产品中有很大差别。因此，近年的趋势朝着用于热辐射的材料、设备设计或材料发展。

当安装在主面板上的微小设计零件不能有效地传导或消散设计来具有轻量、微小和简单结构的数字通信以及电力和电子产品的内部产生的热量时，在操作中，高科技通信以及数字电力和电子产品通常易受到功能退化、故障和降低的产品有效期。

进一步，由于近来高科技数字产品除了微小设计之外，朝着高性能和高容量的趋势发展，所以其可以看作确定数字产品的性能和可靠性非常重要的因素，确定其是否其具有用于半导体芯片装置、电池安装部件、背光灯（backlight）等等有效的热消散功能。

近年来电信设备快速和广泛的散布导致对电磁波有害作用增加的兴趣和关注。此外，显示电磁波不利地影响人体的研究发现继续呈现。因此，为了保护公众健康，工业前进从而发展电磁屏蔽技术。

通常，用于高科技数字产品的热传导和热辐射的方法涉及使用用于产热设备的吸热器（散热片，heat sink），例如CPU或半导体，或者将热传导垫或热辐射片材涂到产热零件上，例如背光灯或电池，从而传导或消散产生的热量。

在这点上，能够通过使用一般由金属材料，例如铝形成的吸热器，使热辐射区域最大化，使其突出部件在厚度和表面积上最大化，或者使用最近的厚层性陶瓷吸热器。对于大的热辐射区域而言，吸热器是片材类型吸热器，其具有石墨衬箔（graphite foil），或者石墨膏或炭黑的涂层。

根据涉及用于热扩散的片材类型吸热器的现有技术，韩国已公开的专利号2008-0076761公开了热扩散片材，其包括由包含有机聚合物和热传导填充剂的组合物形成的热传导层；由金属材料形成并且施加到热传导层表面的热扩散层；以及由电绝缘材料形成并且施加到热扩散层表面的热绝缘层。

需要此类吸热器以将厚度增加到最大，从而提高热辐射性能，所以在有效地传导或消散以微小、薄和轻量设计的数字式电力和电子设备内部产生的热量上存在限制。

至于制备来克服传统热辐射片材缺点，例如难以应用微小设计，容易发现电力短路，释放颗粒以及易于中断的厚层类型吸热器，存在关于热辐射性能重大退化的问题。

为了解决这个问题，本发明的发明者做出了持久的研究，从而开发了可应用于智能手机、平板电脑和移动设备，例如LCD、OLED、BLU、FPCB等，以及各种电子产品的不同零件的多功能薄层片材，从而确保优良的热扩散性能和电磁屏蔽功能以及装配粘合性、气密性、防水性能、光屏蔽性能和抗震动以及冲击吸收功能，因此完成了本发明。

发明内容

本发明提供了多功能薄层片材，其不仅具有抵抗高频率辐射发射（RE）的电磁屏蔽功能，和保护电路免受静电的电力接地功能，而且具有优良的热传导、热扩散和热辐射功能，和弹性衍生的抗震动和冲击吸收功能。

根据本发明的第一优选实施方式，提供了具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，其包括：第一电磁屏蔽和热传导金属层；第一热扩散和热辐射消光层（matt layer），其在第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部形成，并且包含铜微粒；粘合层，其在第一热扩散和热辐射消光层的顶部形成；第二电磁屏蔽和热传导金属层，其在粘合层的顶部形成；以及第二热扩散和热辐射消光层，其在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部形成，并且包含铜微粒。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的聚合物弹性缓冲层。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在聚合物弹性缓冲层底部上形成的离型膜（release film）层。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部和第二热扩散和热辐射消光层的顶部中至少一个上形成的传导压敏粘合层。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，功能的压敏粘合层，其具有耐热性、热传导性能和光屏蔽性能，并且是在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的黑色绝缘钝化薄膜层。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在传导压敏粘合层的顶部上形成的保护膜（移动薄膜，removal film）层，其中传导压敏粘合层是在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的。

根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以进一步包括，在传导压敏粘合层的底部上形成的离型膜层，其中传导压敏粘合层是在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的。

根据实施方式的第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层可以独立地由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔。

根据实施方式的第一和第二热扩散和热辐射消光层可以独立地由其表面有铜微粒突出的铜薄层形成；或者由其表面有铜微粒突出并且在铜薄层上形成陶瓷热辐射薄层的铜薄层形成。

根据实施方式的聚合物弹性缓冲层可以由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：泡沫海绵型聚氨酯、丙烯酸类树脂（acryl resin）、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅酮（硅树脂，silicone）。

根据实施方式的传导压敏粘合层可以由通过将选自由镍、镍-石墨、导电炭黑、铜和银组成的组中的导电金属粉末，分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯（urethane）树脂的至少一种树脂中制备的压敏粘合膏形成。

根据实施方式的功能（functional）压敏粘合层可以由通过将选自镍、镍-石墨、黑色颜料和氧化铝中的功能粉末，分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的压敏粘合膏形成。

根据本发明的第二优选实施方式，提供了制备具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的方法，其包括：（S1）在由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第一热扩散和热辐射消光层，其中第一热扩散和热辐射消光层具有连接到其表面的大量突出的铜微粒；（S2）通过涂布将粘合剂施加到第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层；（S3）在粘合层的顶部上层压第二电磁屏蔽和热传导金属层，其中第二电磁屏蔽和热传导金属层由金属箔形成；以及（S4）在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第二热扩散和热辐射消光层，其中第二热扩散和热辐射消光层具有连接到其表面的大量突出的铜微粒。

根据实施方式的多功能薄层片材可以包括，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部或在热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的聚合物弹性缓冲层。用于具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：在步骤（S1）之前，在聚合物弹性缓冲层的顶部上，层压由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层。

用于根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：通过涂布涂以传导压敏粘合膏，从而在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部和第二热扩散和热辐射消光层的顶部中的至少一个上形成传导压敏粘合层，其中压敏粘合膏是通过将从由镍、镍-石墨、导电炭黑、铜和银组成的群组中选择的导电金属粉末分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中而制备。

用于根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：通过涂布涂以功能压敏粘合膏，从而在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成功能压敏粘合层，其中压敏粘合膏是通过将选自镍、镍-石墨、黑色颜料和氧化铝中的功能粉末分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中而制备。

用于根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成黑色绝缘钝化薄膜层。

用于根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：在传导压敏粘合层的顶部上形成保护膜层，其中传导压敏粘合在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成。

用于根据实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的制备方法可以进一步包括：在传导压敏粘合层的底部上形成离型膜层，其中传导压敏粘合层在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成。

根据本发明的第三优选实施方式，提供了具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的包含多功能薄层片材的数字式电力和电子产品。

根据本发明的第四优选实施方式，提供了具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，其包括：使用包含无机材料的组合物制备的热扩散和热辐射层；电磁屏蔽和热传导金属层；使用选自泡沫海绵型聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅烷的材料制备的聚合物弹性缓冲层；功能压敏粘合层；以及离型膜层。在这点上，使用从由氮化铝、氮化硼、氧化铝、铝氧化物、氢氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硅-锆和硅酸盐化合物组成的群组中选择的至少四种，以及从由氧化铁颜料、炭黑颜料、氧化锰颜料、氧化镁颜料和二氧化钛颜料组成的群组中选择的无机颜料的混合物，制备无机材料，其中无机材料的使用量为相对于组合物总重量的65至85wt%。功能压敏粘合层是通过涂布在离型膜层上涂以压敏粘合膏形成的，并且压敏粘合膏是通过将镍或镍-石墨和导电金属粉末分散在树脂中制备的。

根据实施方式的包含无机材料的组合物可以进一步包含水溶性乙醇基溶剂和分散剂。

根据实施方式的电磁屏蔽和热传导金属层可以由选自其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔组成的群组中的材料而制备。

根据本发明的第五优选实施方式，提供了使用多功能薄层片材的电子产品。

具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材允许安装在主面板上的各种微小设计零件，有效地扩散和消散具有轻量、微小和简单结构的数字通信以及电力和电子产品内部产生的热量。进一步，多功能薄层片材可应用于智能手机、平板电脑和移动设备，和显示设备，例如LCD、OLED、BLU、FPCB、窗户面板等的零件，从而实现装配粘合性、气密性、防水性能、光屏蔽性能以及消振和冲击吸收性能，非常适合于高科技移动设备作为超薄多功能产品，并且在制造工艺方面可以大规模生产，结果具有良好的价格竞争力。

附图说明

图1是显示根据本发明一个实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的示意横截面图。

图2是显示根据本发明另一个实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的示意横截面图。

图3是显示根据本发明另一个实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的示意横截面图。

图4是显示根据本发明另一个实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的示意横截面图。

图5是显示根据本发明另一个实施方式的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的示意横截面图。

图6是显示本发明的多功能薄层片材作为电磁频率功能的电磁屏蔽效能的图。

具体实施方式

下文中，将详细地描述本发明。

本发明涉及具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，其包括：第一电磁屏蔽和热传导金属层；第一热扩散和热辐射消光层，其在第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部形成，并且包含铜微粒；粘合层，其在第一热扩散和热辐射消光层的顶部形成；第二电磁屏蔽和热传导金属层，其在粘合层的顶部形成；以及第二热扩散和热辐射消光层，其在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部形成，并且包含铜微粒。

根据本发明的一个实施方式，具有热扩散和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以具有如图1所说明的结构，其包括离型膜层50；聚合物弹性缓冲层40；传导压敏粘合层60；第一电磁屏蔽和热传导金属层10；第一热扩散和热辐射消光层30；粘合层20；第二电磁屏蔽和热传导金属层11；第二热扩散和热辐射消光层31；传导粘合层60；以及保护膜层90。

根据本发明的另一个实施方式，具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以具有如图2所说明的结构，其包括离型膜层50；聚合物弹性缓冲层40；功能压敏粘合层70；第一电磁屏蔽和热传导金属层10；第一热扩散和热辐射消光层30；粘合层20；第二电磁屏蔽和热传导金属层11；第二热扩散和热辐射消光层31；以及黑色绝缘钝化薄膜层80。

根据本发明的另一个实施方式，具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以具有如图3所说明的结构，其包括离型膜层50；传导压敏粘合层60；第一电磁屏蔽和热传导金属层10；第一热扩散和热辐射消光层30；粘合层20；第二电磁屏蔽和热传导金属层11；第二热扩散和热辐射消光层31；传导粘合层60；以及保护膜层90。

根据本发明的另一个实施例，具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材可以具有如图5所说明的结构，其包括离型膜层50；传导压敏粘合层60；第一电磁屏蔽和热传导金属层10；作为第一热扩散和热辐射消光层的无机热辐射涂布层32；聚合物弹性层40；传导压敏粘合层60；以及保护膜层90。

另一方面，上面描述的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材能够由制造方法制备，其包括：（S1）在由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第一热扩散和热辐射消光层，其中大量突出的铜微粒连接到第一热扩散和热辐射消光层的表面上；（S2）通过涂布将粘合剂施加到第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层；（S3）在粘合层的顶部上层压第二电磁屏蔽和热传导金属层，其中第二电磁屏蔽和热传导金属层由金属箔形成；以及（S4）在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第二热扩散和热辐射消光层，其中大量突出的铜微粒连接到第二热扩散和热辐射消光层的表面上。

下文中，按照组成本发明的多功能薄层片材的各部件（component）给出了详细的说明。

[第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层]

在本发明中，第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层独立地由具有高导电性的金属箔制备，例如由铜、铝、锡等制备。在这点上，金属箔不仅起阻挡有害电磁波的作用，还能够提供抗静电功能和电力接地功能。

更具体地，第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层可以独立地由从选自由以下各项所组成的组中的材料制备：其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔。

优选地，第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层是由电解的铜箔，或者经化学蚀刻或阳极氧化，产生不光滑侧的铝箔制成，从而当涂布热扩散和热辐射层时，提高其热绝缘作用以及涂布层的粘合特征。在这点上，化学蚀刻是指浸渍在包含10至30wt%氢氧化钠（NaOH）的溶液中，洗涤然后干燥。

[第一和第二热扩散和热辐射消光层]

在本发明中，第一和第二热扩散和热辐射消光层使用来有效地扩散和消散各种数字式电器和电子设备或各种零件内部产生的热量。

本文中使用的术语“消光”指暗淡（钝化，dull）和粗糙的涂层。

第一和第二热扩散和热辐射消光层可以独立地由具有突出在表面上的铜微粒的铜薄层形成。在这点上，考虑到适于消光层的热扩散和热辐射功能，铜微粒的突出高度可以为2至6μm。

进一步，第一和第二热扩散和热辐射消光层可以独立地由具有突出在表面的铜微粒的铜薄层形成，并且具有层压在铜薄层上的陶瓷热辐射薄层。在这点上，考虑到适于消光层的热扩散和热辐射功能，铜微粒的突出高度可以为2至6μm。类似地，陶瓷的热消散薄层能够具有突出在表面上的陶瓷颗粒。

在本发明中，用于热扩散和热辐射消光层的基本材料是铜，其是导热性优良的金属。热扩散和热辐射消光层是通过连续镀（continuous plating）方法制备的，该方法涉及在填充有硫酸铜的溶液槽中缓慢地旋转作为阳极的巨大的不锈圆筒，从而使铜沉淀并且形成铜薄层。在这点上，接触不锈表面的铜薄层侧变为光滑（glossy）表面，另一侧变为粗糙的不光滑侧，其中具有大量铜微粒。因此获得的铜薄层的厚度在约5至70μm的范围内。在这点上，因为铜薄层是不光滑型铜薄层，其一侧是非常粗糙的，其中具有大量铜微粒，所以将其比表面积最大化，从而确保优良的热辐射作用。

换言之，热扩散和热辐射消光层能够通过包含以下步骤的方法制备：在施镀槽中形成铜箔，其起电磁屏蔽和热传导层的作用，以及在CuSO₄·5H₂O为40至90g/l，H₂SO₄为30至80g/l，温度范围为30至80℃，电流为5至15A/dm²，依赖铜微粒的大小和密度以及施镀需要特征不同控制时间的条件下，在铜箔上进行燃烧工艺（burnt process），从而形成基础核（basic nucleus），用于获得微粒；在CuSO₄·5H₂O为160至220g/l，H₂SO₄为70至100g/l，温度范围为40至55℃，电流为5至20A/dm²，依赖铜微粒的燃烧情况不同地控制时间的条件下，在燃烧工艺之后获得的铜箔上进行形成胶囊工艺（capsuling process），从而使铜微粒的基础核生长和稳定；完成在燃烧和形成胶囊工艺之后获得的铜箔，从而使铜微粒的大小在0.5至3.0μm，高度为2.0至6.0μm，整个厚度为8.0至40μm。

在本发明中，无机热辐射涂布层能够提供热吸收和热消散功能，并且其是由使用从由氮化铝、氮化硼、氧化铝、铝氧化物、氢氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硅-锆和硅酸盐化合物组成的群组中选择的至少四种，以及从由氧化铁颜料、炭黑颜料、氧化锰颜料、氧化镁颜料和二氧化钛颜料组成的群组中选择的无机颜料的混合物的材料形成。

[粘合层]

粘合层可以通过在第一热扩散和热辐射消光层的顶部上通过涂布施加选自由氨基甲酸乙酯、聚酯和氨基甲酸乙酯-聚酯共聚物组成的组中的粘合剂而形成。

[聚合物弹性缓冲层]

聚合物弹性缓冲层能够通过化学发泡法或机械发泡法制备，以在产生多功能薄层片材时形成均匀的小室，从而为片材提供缓冲性能，因此确保冲击吸收和振动吸收功能、装配粘合性和防水功能。

聚合物弹性缓冲层可以是泡沫海绵类型，并且可以由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅酮。

[离型膜层]

离型膜层是隔离纸或PET离型膜，并且通过涂布起保护在离型膜层的顶部形成的功能压敏粘合层、聚合物弹性缓冲层等等的作用。

[传导压敏粘合层]

传导压敏粘合层是由压敏粘合膏形成的，其是通过将从由镍、镍-石墨、导电炭黑、铜和银组成的组中选择的导电金属粉末，分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的树脂中制备的。例如，当导电压敏粘合层在聚合物弹性缓冲层或离型膜层上形成时，其能够通过在聚合物弹性缓冲层或离型膜层的顶部上涂布压敏粘合膏制备。

传导压敏粘合层不仅具有电力接地（接地线）功能从而保护电路和零件免受电磁波或静电，而且将功能片材或元件固定到模块、框架（case）或设备上。

[功能压敏粘合层]

功能压敏粘合层是具有耐热性和热传导以及光屏蔽性能的层，并且其是由压敏粘合膏形成的，其中压敏粘合膏是通过将选自镍、镍-石墨、黑色颜料和氧化铝的功能粉末分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的。在这点上，如果不是具体地限制，则黑色颜料可以包括纳米碳管、炭黑等。

功能压敏粘合层使用来讲多功能薄层片材固定到某些元件上，允许垂直的（up-and-down）电流流动，并且提供电力接地性能和热传导以及光屏蔽性能。

[绝缘钝化薄膜层]

绝缘钝化薄膜层具有电绝缘特征，并且是由从黑色聚酯薄膜、黑色聚丙烯薄膜、黑色聚酰亚胺薄膜组成的组中选择的材料形成的。绝缘钝化薄膜层用来提高抗磨损性、抗化学性、耐电压性、电绝缘性能和可靠性。

[保护膜层]

保护膜层是由选自聚酯薄膜和隔离纸中的至少一种形成的。更具体地，用于保护膜层的聚酯薄膜是透明聚酯薄膜。

保护膜层用来在加工步骤中保护压敏粘合层和片材。

如上面描述的多功能薄层片材具有基本功能，例如抵抗高频率辐射噪音的电磁屏蔽功能，以及保护电路免受静电的电力接地功能，迅速地传导和扩散产热零件局部产生的热量，并且解决热量引起的噪音问题。进一步，多功能薄层片材将产热设备，例如安装在主面板上的CPU和任何类型的半导体IC零件，例如以更微小设计的任何电子设备产生的热量，传导到开放空间中，从而确保优良的热扩散和热辐射功能，而且由于优良的弹性具有消振和冲击吸收功能。

具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材是薄层片材，其包括具有优良导电性和电磁屏蔽特征的金属层，铜箔通过化学结合方法层压在其一侧或两侧，其中铜箔具有不光滑侧，从而提供优良的热辐射和热扩散作用；在金属层的一侧上形成的具有优良消振和冲击吸收功能的薄层类型的聚合物弹性缓冲层；以及在金属层的另一侧上形成的传导压敏粘合层。此类多功能薄层片材能够允许安装在主面板上的各种微小设计的零件，有效地扩散和消散具有轻量、微小和简单结构的数字通信以及电力和电子产品内侧产生的热量。进一步，多功能薄层片材是非常有用的产品，其适用于智能手机、平板电脑、移动设备和显示设备，例如LCD、OLED、BLU、FPCB等的零件上，从而确保装配粘合性、气密性、防水性能、光屏蔽性能和消振以及冲击吸收性能。进一步，多功能薄层片材非常适合于高科技移动设备作为超薄多功能产品，并且在制造工艺方面能够大规模生产，结果具有良好的价格竞争力。

另一方面，上面描述的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材能够由包括以下步骤的方法制备：（S1）在由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第一热扩散和热辐射消光层，其中大量突出的铜微粒连接到第一热扩散和热辐射消光层的表面上；（S2）将粘合剂涂到第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层；（S3）在粘合层的顶部上层压第二电磁屏蔽和热传导金属层，其中第二电磁屏蔽和热传导金属层由金属箔形成；以及（S4）在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，层压第二热扩散和热辐射消光层，其中大量突出的铜微粒连接到第二热扩散和热辐射消光层的表面上。

作为具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，本发明还提供了多功能薄层片材，其包括热扩散和热辐射层；电磁屏蔽和热传导金属层；以及聚合物弹性缓冲层。

用于本发明的多功能薄层片材的热扩散和热辐射层的无机材料具有电绝缘性和热吸收性能，优良的热传导性能、抗化学性、耐热性、抗磨损性、完全的不易燃性以及环境友好型，并且用作具有优良热传导性能的多孔热扩散和热辐射材料。

本发明中使用的无机材料可以包括从由氮化铝、氮化硼、氧化铝、铝氧化物、氢氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硅-锆和硅酸盐化合物组成的组中选择的至少四种；以及无机颜料的混合物。

用作本发明中无机材料的硅酸盐化合物的具体实例可以包括硅酸铝、硅酸钙镁、硅酸镁等。

本发明中使用的无机颜料的具体实例可以包括，但不限于从由氧化铁颜料、炭黑颜料、氧化锌颜料、二氧化锰颜料、氧化镁颜料和二氧化钛颜料组成的组中选择的任何已知无机颜料。

使用溶胶-凝胶工艺，形成用于制备根据本发明的多功能薄层片材的热扩散和热辐射层的无机材料，从而具有此类微小的颗粒以具有高的比表面积，因此增强热辐射和热传导特征。

优选地，本发明中溶胶-凝胶工艺使用的无机材料具有的颗粒大小为1至3μm，比表面积为20至30m²/g。

在本发明中，术语“溶胶-凝胶工艺”指用于无机微粒的制备方法，其包括在合适的pH下水解醇盐化合物作为反应物，从而制备包含大小为1至1,000nm的胶质微粒的分散溶液，然后通过缩合反应浓缩分散的液体，从而聚合合适大小的分散固体分子，因此形成连续的固体网络结构。

相对于组合物的总重量，包含的无机材料的含量为65至85wt%。

在制备根据本发明的多功能薄层片材的热扩散和热辐射层时，无机材料的含量小于65wt%会对实现电绝缘性和热吸收性能、优良的热传导性能、抗化学性、耐热性、抗磨损性、完全的不易燃性和环境友好性具有不明显的作用，然而无机材料的含量高于85wt%不能增强性能，反而会导致生产成本的增加。

用于制备本发明中热扩散和热辐射层的组合物可以由无机材料、醇基溶剂（基于醇的溶剂，alcohol-based solvent）和分散剂组成。

本发明中使用的醇基溶剂的具体实例可以包括，但不限于乙醇、异丙醇等；并且本发明中使用的分散剂的具体实例可以包括，但不限于二氧化硅气凝胶（aero silica gel）、沸石等。

本发明的热扩散和热辐射层可以经刮刀滚筒式涂布（comma rollercoating）、微凹版涂布（micro Gravure coating）、丝网印刷技术通过涂布组合物形成。

在本发明的一个实施方式中，本发明的组合物可以通过添加65至86wt%硅酸盐化合物作为无机材料、0.1至0.5wt%的纳米碳管、0.1至0.5wt%的石墨、0.01至0.05wt%的无机颜料、0.5至5.0wt%的乙基纤维素作为增稠有机聚合物材料、0.5至5.0wt%的乙基硝化纤维素、15至30wt%的水溶性醇基溶剂，和0.1至0.5wt%的分散剂而制备。

在上面描述的热扩散和热辐射层的一侧上形成电磁屏蔽和热传导金属层，其能够屏蔽有害的电磁波。

在本发明中，电磁屏蔽和热传导金属层是由具有良好导电性的金属箔形成的，例如铜箔、铝箔、锡箔等。金属箔不仅起屏蔽电磁波的作用，而且提供了抗静电功能和电力接地功能。

在本发明的一个实施方式中，如果并非明确地限制，电磁屏蔽和热传导金属层能够由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔。

在涂布本发明的热扩散和热辐射层时，具有形成的不光滑侧的电解铜箔或其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔优选地用作电磁屏蔽层，从而使涂布层的优良热辐射作用和粘合性能最大化。

在上面描述的电磁屏蔽和热传导金属层的一侧上形成聚合物弹性缓冲层，其具有装配粘合性（assembly adhesion）、气密性、防水性和振动吸收以及冲击吸收功能。

在本发明中，聚合物弹性缓冲层可以由选自由聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅酮所组成的组中的材料制备。

在本发明的一个实施方式中，聚合物弹性缓冲层能够是泡沫海绵类型。

在本发明中，聚合物弹性缓冲层是通过化学发泡法或机械发泡法制备的，从而在产生多功能薄层片材时形成均匀的小室，以为片材提供缓冲性能，因此确保振动吸收和冲击吸收功能、装配粘合性和防水功能。

参考图4，本发明的多功能薄层片材具有该结构，其依次包括热扩散和热辐射层1、电磁屏蔽和热传导金属层2、聚合物弹性缓冲层3、功能压敏粘合层4，以及离型膜层5。

优选地，形成的本发明的多功能薄层厚度为0.1至1.0mm。

如图4所示，除了热扩散和热辐射层1、电磁屏蔽和热传导金属层2和聚合物弹性缓冲层3之外，本发明的多功能薄层片材进一步包括功能压敏粘合层4和离型膜层5。

功能压敏粘合层是通过将导电金属粉末，例如镍、镍-石墨、铜-银等分散在丙烯醛或氨基甲酸乙酯树脂中，从而制备压敏粘合膏，通过刮刀滚筒式涂布将压敏粘合膏涂在离型膜层，例如隔离纸或PET离型膜上，然后将所得到的层层压在电磁屏蔽金属层上。功能压敏粘合层用来将功能片材固定到某些元件上，允许垂直的电流流动，并且提供电力接地功能。另一方面，离型膜层用来保护功能压敏粘合层。

下文中，将给出进一步详细的描述，从而参考优选的实施方式呈现本发明，其作为本发明的实例是为了说明的目的而提供，并且不意味着限制本发明的保护范围。并且本领域内技术人员应该明白，在本发明的保护范围内可以做出各种改变和修改。

在下面的实施例中，其一侧消光处理的铜箔用作第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层，从而使比表面积最大化，因此提高热辐射和热扩散作用，细小铜微粒突出在表面上的铜箔用作第一和第二热扩散和热辐射消光层。

实施例1

通过涂布，将聚氨酯树脂涂在PET离型膜的顶部上，从而形成聚合物弹性缓冲层。在形成聚合物弹性缓冲层时，利用机械发泡技术从而形成均匀小室。

通过将镍金属粉末和导电炭黑分散在丙烯酸类树脂中制备的传导压敏粘合膏，通过涂布施加在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上，从而形成传导压敏粘合层。然后，将传导压敏粘合层层压在聚合物弹性缓冲层的顶部上。

随后，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第一热扩散和热辐射消光层。

通过涂布将氨基甲酸乙酯基粘合剂施加在第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层。

将第二电磁屏蔽和热传导金属层层压在粘合层的顶部上，并且在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第二热扩散和热辐射消光层。

通过将镍金属粉末和导电炭黑分散在丙烯酸类树脂中制备的传导压敏粘合膏，通过涂布施加在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成传导压敏粘合层。

然后，在传导压敏粘合层的顶部上形成由聚酯薄膜制成的保护膜层，从而完成多功能薄层片材。

实施例2

通过涂布，将聚氨酯树脂施加在PET离型膜的顶部上，从而形成聚合物弹性缓冲层。在形成聚合物弹性缓冲层时，利用机械发泡沫技术从而形成均匀小室。

通过将炭黑作为黑色颜料分散在丙烯酸类树脂中制备的功能压敏粘合膏，通过涂布施加在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上，从而形成功能压敏粘合层。然后，将功能压敏粘合层层压在聚合物弹性缓冲层的顶部上。

随后，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第一热扩散和热辐射消光层。

通过涂布将氨基甲酸乙酯基粘合剂施加在第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层。

将第二电磁屏蔽和热传导金属层层压在粘合层的顶部上，并且在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第二热扩散和热辐射消光层。

通过干燥层压技术，在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成黑色聚酯绝缘钝化薄膜层，从而完成多功能薄层片材。

实施例3

制备PET离型膜作为隔离层。

通过将镍金属粉末和导电炭黑分散在丙烯酸类树脂中制备的传导压敏粘合膏，通过涂布施加在第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上，从而形成传导压敏粘合层。然后，将传导压敏粘合层层压在PET离型膜的顶部上。

随后，在第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第一热扩散和热辐射消光层。

通过涂布将氨基甲酸乙酯基粘合剂施加在第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层。

将第二电磁屏蔽和热传导金属层层压在粘合层的顶部上，并且在第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上形成第二热扩散和热辐射消光层。

通过将镍金属粉末和导电炭黑分散在丙烯酸类树脂中制备的传导压敏粘合膏，通过涂布施加在第二热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成传导压敏粘合层。

然后，在传导压敏粘合层的顶部上形成由聚酯薄膜制成的保护膜层，从而完成多功能薄层片材。

根据以下方法，测量实施例中制备的多功能薄层片材的电磁屏蔽效能。测量结果在表1中给出。

电磁屏蔽效能的测量

根据D4935标准测试方法，使用电磁屏蔽效能测量仪器（SpectrumAnalyzer 4194A，Hurett-Packard），在频率范围为10至1,000MHz下，测量实例1中制备的多功能薄层片材的电磁屏蔽效能。

如图6所示，测量结果表明，在频率范围为10至1,000MHz下，实例1中制备的多功能薄层片材的电磁屏蔽效能平均为76.42dB，该测量值高于各种显示设备上用于电磁屏蔽作用的传统片材的电磁屏蔽效能（通常为55至65dB）。

1：热扩散和热辐射层

2：电磁屏蔽和热传导金属层

3：聚合物弹性缓冲层

4：功能压敏粘合层

5：离型膜层

10：第一电磁屏蔽和热传导金属层

11：第二电磁屏蔽和热传导金属层

20：粘合层

30：第一热扩散和热辐射消光层

31：第二热扩散和热辐射消光层

32：无机热辐射涂布层

40：聚合物弹性缓冲层

50：离型膜层

60：传导压敏粘合层

70：功能压敏粘合层

80：黑色绝缘钝化薄膜层

90：保护膜层。

Claims (25)

1.一种具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材，

所述多功能薄层片材包括：

第一电磁屏蔽和热传导金属层；

第一热扩散和热辐射消光层，形成在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上并且包括铜微粒；

粘合层，形成在所述第一热扩散和热辐射消光层的顶部上；

第二电磁屏蔽和热传导金属层，形成在所述粘合层的顶部上；以及

第二热扩散和热辐射消光层，形成在所述第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上并且包括铜微粒。

2.根据权利要求1所述的多功能薄层片材，进一步包括：

在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的聚合物弹性缓冲层。

3.根据权利要求2所述的多功能薄层片材，进一步包括：

在所述聚合物弹性缓冲层的底部上形成的离型膜层。

4.根据权利要求1或2所述的多功能薄层片材，进一步包括：

传导压敏粘合层，形成在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部和所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部中至少一个上。

5.根据权利要求1或2所述的多功能薄层片材，进一步包括：

具有耐热性、热传导性能和光屏蔽性能，并且在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的功能压敏粘合层。

6.根据权利要求5所述的多功能薄层片材，进一步包括：

在所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的绝缘钝化薄膜层。

7.根据权利要求4所述的多功能薄层片材，进一步包括：

在所述传导压敏粘合层的顶部上形成的保护膜层，其中所述传导压敏粘合层是在所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的。

8.根据权利要求4所述的多功能薄层片材，进一步包括：

在所述传导压敏粘合层的底部上形成的离型膜层，其中所述传导压敏粘合层是在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成的。

9.根据权利要求1所述的多功能薄层片材，其中所述第一和第二电磁屏蔽和热传导金属层独立地由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔。

10.根据权利要求1所述的多功能薄层片材，其中所述第一和第二热扩散和热辐射消光层独立地由具有突出在其表面上的铜微粒的铜薄层形成；或由铜薄层形成，所述铜薄层具有突出在其表面上的铜微粒并且具有在所述铜薄层上形成的陶瓷热辐射薄层。

11.根据权利要求2所述的多功能薄层片材，其中所述聚合物弹性缓冲层由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：泡沫海绵型聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅酮。

12.根据权利要求4所述的多功能薄层片材，其中所述传导压敏粘合层是由通过将选自由镍、镍-石墨、导电炭黑、铜和银组成的组中的导电金属粉末，分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的压敏粘合膏形成的。

13.根据权利要求5所述的多功能薄层片材，其中所述功能压敏粘合层是由通过将选自镍、镍-石墨、黑色颜料和氧化铝中的功能粉末，分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的压敏粘合膏形成的。

14.一种用于制备具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的方法，

所述方法包括：

（S1）在由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第一热扩散和热辐射消光层，其中所述第一热扩散和热辐射消光层具有附接到其表面的大量突出的铜微粒；

（S2）通过涂布将粘合剂施加到所述第一热扩散和热辐射消光层的顶部上，从而形成粘合层；

（S3）在所述粘合层的顶部上层压第二电磁屏蔽和热传导金属层，其中所述第二电磁屏蔽和热传导金属层由金属箔形成；以及

（S4）在所述第二电磁屏蔽和热传导金属层的顶部上，形成第二热扩散和热辐射消光层，其中所述第二热扩散和热辐射消光层具有附接到其表面的大量突出的铜微粒。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多功能薄层片材进一步包括在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上或在所述热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的聚合物弹性缓冲层，

其中所述方法进一步包括：

在所述步骤（S1）之前，在所述聚合物弹性缓冲层的顶部上，层压由金属箔形成的第一电磁屏蔽和热传导金属层。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

通过涂布施加传导压敏粘合膏，从而在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部和所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部中至少一个上形成传导压敏粘合层，其中所述压敏粘合膏是通过将选自由镍、镍-石墨、导电炭黑、铜和银所组成的组中的导电金属粉末分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的。

17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

通过涂布施加功能压敏粘合膏，从而在所述第一电磁屏蔽和热传导金属层的底部上形成功能压敏粘合层，其中所述压敏粘合膏是通过将选自镍、镍-石墨、黑色颜料和氧化铝的功能粉末分散在选自丙烯酸类树脂和氨基甲酸乙酯树脂的至少一种树脂中制备的。

18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

在所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成黑色绝缘钝化薄膜层。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

在所述传导压敏粘合层的顶部上形成保护膜层，其中所述传导压敏粘合层是在所述第二热扩散和热辐射消光层的顶部上形成的。

20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

在所述传导压敏粘合层的底部上形成离型膜层，其中所述传导压敏粘合层是在所述第一电磁屏蔽和热传导金属的底部上形成的。

21.一种包括如权利要求1所述的具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能的多功能薄层片材的数字式电器和电子产品。

22.一种多功能薄层片材，其具有热扩散性能和电磁屏蔽以及冲击吸收功能，

所述多功能薄层片材包括：

使用包含无机材料的组合物制备的热扩散和热辐射层；电磁屏蔽和热传导金属层；使用选自泡沫海绵型聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和硅酮的材料制备的聚合物弹性缓冲层；功能压敏粘合层；以及离型膜层，

其中所述无机材料是使用选自由氮化铝、氮化硼、氧化铝、铝氧化物、氢氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硅-锆和硅酸盐化合物组成的组中的至少四种，以及选自由氧化铁颜料、炭黑颜料、氧化锰颜料、氧化镁颜料和二氧化钛颜料组成的组中的无机颜料的混合物制备的，其中相对于所述组合物的总量，所述无机材料以65至85wt%的含量使用，

其中所述功能压敏粘合层是通过涂布将压敏粘合膏施加到所述离型膜层上形成的，所述压敏粘合膏是通过将镍或镍-石墨以及导电金属粉末分散在树脂中制备的。

23.根据权利要求22所述的多功能薄层片材，其中包含所述无机材料的所述组合物进一步包含基于水溶性醇的溶剂和分散剂。

24.根据权利要求22所述的多功能薄层片材，其中所述电磁屏蔽和热传导金属层由选自由以下各项所组成的组中的材料制备：其一侧或两侧经化学蚀刻或阳极氧化的铝箔；其一侧或两侧经消光处理的铜箔；和其一侧或两侧经蚀刻的锡箔。

25.一种使用如权利要求22所述的多功能薄层片材的电子产品。

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