1.本技术涉及导热界面材料技术领域，特别是涉及一种高回弹取向导热界面的制备工艺及及使用的取向模具。
背景技术：2.随着半导体技术的发展，伴随着半导体芯片设备的功率增强，对于设置于半导体芯片上的导热材料的散热性能的要求也不断提高，而现有的导热材料的导热性能已经无法满足芯片的散热需求。
3.导热材料的散热性能主要由导热纤维提供，而导热纤维通常仅在特定的方向上具有良好的导热性能。因此，提升导热纤维在特定方向上的取向性能够进一步提高导热材料的散热性能。
4.现有技术中提升导热纤维的取向性主要依靠将取向模具的排嘴内径减小，通过降低排嘴内径提升导热材料在流动中的向心作用，达到提升导热纤维取向性的效果。然而，降低排嘴内径也会导致单次挤出的导热材料流量减小，需要多次反复移动取向模具才能将导热材料挤出并堆叠形成三维的导热胚体，使得该方法会极大地降低生产效率。同时，在单次挤出的导热材料在堆叠过程中，每次挤出形成的导热胶条彼此之间产生的间隔距离存在波动误差，导致导热胶条之间形成缝隙，最终在导热材料产品中产生空洞，严重影响导热性能。
技术实现要素：5.基于此，有必要针对现有的导热界面材料的制备工艺无法同时满足导热纤维的高取向性与导热产品的高生产效率的要求，提供一种具有高取向性导热界面材料的制备工艺。
6.一种高取向性导热界面材料的制备工艺，包括：提供混合基料，所述混合基料包括碳纤维、多种填充剂及粘接剂；将所述混合基料压入取向模具，所述取向模具包括取向模具主体及取向排嘴，模具主体内设置有多级分流通道,多级所述分流通道连通于所述取向排嘴，所述取向排嘴内设置有多个紧密排列的取向槽，所述混合基料沿多级所述分流通道流动且受挤压以定向排列所述碳纤维，所述混合基料从所述分流通道内流动至所述取向排嘴内，并从多个所述取向槽内挤出，以连续导出膜片状的导热胶层；基于所述取向模具在xy区域中x轴向反复移动的方式，z轴向逐层堆叠所述导热胶层，后加热固化以形成导热胚体；yz面裁切加工所述导热胚体，以形成导热产品。
7.通过采用上述技术方案，能够将混合基料从一个入口分散至多个分流通道中，然后经过取向排嘴将混合基料形成整体的导热胶层，由于取向排嘴内取向槽的内径显然是要小于分流通道入口的内径，因此从取向槽中挤出的混合基料自然形成厚度方向上较薄。同
时多个取向槽又是紧密排列的，混合基料在宽度方向相互粘合，从而形成宽度较长的导热胶层。此时移动取向模具，导热胶层沿移动方向成型并进行堆叠。
8.相较于传统工艺中直接将混合基料从分流通道中挤出形成导热胶条进行堆叠，预先将混合基料黏合成导热胶层后再堆叠，由于取向槽在开模时设计的彼此之间的间隔为固定值，能够避免导热胶条在堆叠过程中任意相邻两条导热胶条之间产生的空隙不一致，在后期堆叠时无法填盖所有空隙，从而减少由于空隙包裹空气而产生的空洞。同时，取向槽的内径也远小于传统的取向排嘴的内径，使得取向槽内挤出的混合基料具有更好的流体向心性，以提升导热纤维的取向性，进而提高最终成型的导热产品的导热系数。最后，相较于传统的导热胶条需要先来回移动挤出模具以铺满第一层，再同样铺设第二层的工艺，利用模具形成的导热胶层可以通过一次移动取向模具形成一层导热胶层，第二次移动形成第二层导热胶层，仅需要数次移动取向模具即可形成导热胚体，生产效率也远高于传统工艺。
9.在其中一个实施例中，每一所述分流通道上设置有流量调节件，在将所述混合基料压入取向模具的步骤中，基于所述流量调节件，控制所述分流通道中的流量，以保持所有所述分流通道内所述混合基料的流量相同以及保持所述导热胶层的挤出成型。
10.通过采用上述技术方案，通过调节分流通道中的流量，能够保证导热胶条在取向排嘴内黏合的导热胶层厚度均匀一致。传统工艺中，由于混合基料是在同一个模具内形成单独的导热胶条，因此只要保持流量不变，导热胶条的尺寸始终是一致的。而本技术由于采用了同时设置多级分流通道成型导热胶层，可能存在每个分流通道内流量不同，导致不同取向槽内混合基料的流量也不同，使得导热胶层部分区域厚度增大引起后期堆叠产生产品空洞，同时对周边位置形成挤压破坏碳纤维一致性影响产品导热性能，由此需要控制分流通道内的流量。并且，直接形成导热胶层所需要的流量较大，当流量过大而混合基料粘度较低时，需要控制导热胶层的成型速度以与取向模具的移动速度相匹配，避免混合基料挤出过多无法形成单层的导热胶层。
11.在其中一个实施例中，多个所述取向槽相互连通，在将所述混合基料压入取向模具的步骤中，所述混合基料在所述取向槽内相互粘合以形成所述导热胶层。
12.通过采用上述技术方案，多个取向槽相互连通，使得混合基料在取向槽内即可实现互相粘合，形成导热胶层，避免混合基料在挤出后才因为紧密排列相互粘合，从而由于粘合时间不够而产生断裂。同时，相互连通的取向槽意味着取向槽之间存在连通部分，连通部分能够降低相邻取向槽之间产生的缝隙高度，从而降低最终产品中产生的空洞。
13.在其中一个实施例中，在逐层堆叠所述导热胶层的步骤中，基于所述导热胶层的堆叠高度，同步调整所述取向排嘴的高度，以始终保持所述取向排嘴的高度与所述导热胶层的堆叠高度相同。
14.通过采用上述技术方案，由于不断堆叠导热胶层，取向排嘴的高度位置也需要相应地调整，以避免挤出的导热胶层在堆叠过程中由于高度方向上的挤压影响碳纤维的取向性。
15.在其中一个实施例中，所述导热胶层的上下表面各形成有被取向槽限定形成的相对应取向凹痕，所述取向凹痕为x轴向,在逐层堆叠所述导热胶层的步骤中，基于所述导热胶层的水平位置，沿y轴方向微幅调整所述取向排嘴的位置，使高度方向上相邻的所述导热胶层之间的取向凹痕错位堆叠。
16.通过采用上述技术方案，将相邻的导热胶层错位设置，使得导热胶层表面上由于圆柱形取向槽产生的弧形凹处缝隙，被相邻的导热胶层表面上的弧形凸起填补，从而进一步降低最终成型的导热产品中的空洞，提高导热产品的导热性能。
17.在其中一个实施例中，在逐层堆叠所述导热胶层的步骤中，将所述导热胶层设置于堆叠模具内，所述堆叠模具包括多个堆叠框架，多个所述堆叠框架沿高度方向可拆卸地连接以形成所述堆叠模具的侧壁。
18.通过采用上述技术方案，传统的堆叠模具为整体式模具，形成的固化的导热胚体后拆卸导热胚体时，需要用刮刀切断导热胚体与堆叠模具内壁的连接，并将导热胚体从堆叠模具内铲出，在铲出导热胚体的过程中对导热胚体产生破坏。而沿高度方向逐层设置的堆叠框架，在形成导热胚体时，可以根据产品需要设置不同数量的堆叠框架以限定导热胚体的高度。在拆卸导热胚体时，只需要逐层拆卸堆叠框架，无需使用刮刀从模具内铲出导热胚体，避免了拆卸过程中对导热胚体的破坏。
19.在其中一个实施例中，在逐层堆叠所述导热胶层的步骤之前，铺设第一分离膜于所述堆叠模具的底层；以及在逐层堆叠所述导热胶层的步骤之后，铺设第二分离膜于所述堆叠模具的顶层。
20.通过采用上述技术方案，在堆叠模具的底层和顶层分别设置分离膜，能够避免在拆卸导热胚体的过程中，由于导热胚体与堆叠模具的顶板和底板黏附产生的拆卸问题，从而提高拆卸导热胚体的速度，提高生产效率。
21.一种取向模具，包括取向模具主体与取向排嘴，取向模具主体内部设置有多级分流通道。取向排嘴卡接于所述取向模具主体，所述取向排嘴与多个所述分流通道连通，所述取向排嘴内设置有多个紧密排列的取向槽，混合基料沿多级所述分流通道流动至所述取向排嘴内，并所述取向槽挤出以定向排列所述混合基料中的导热纤维，以连续导出膜片状的导热胶层。
22.通过采用上述技术方案，取向排嘴内紧密排列的多个取向槽能够将混合基料挤压形成导热胶层直接进行堆叠，以提高堆叠效率。同时，导热胶层表面上由于取向槽形成的凹凸缝隙较小，且间距固定，更加容易在后期进行堆叠时进行填补处理，以避免导热产品中产生空洞。
23.一种高取向性导热界面材料，包含以重量份计的50-140份碳纤维、180-200份填充剂、45-50份粘接剂、11-150份复配粉、2-2.2份硫化剂、0.1份抑制剂、1.5份催化剂以及0.5-2份填充助剂，且所述碳纤维占总质量之比不超过27％。
24.通过采用上述技术方案，传统的导热界面材料，碳纤维占总分量的比例更低，虽然采用更多的碳纤维能够显著提高产品的导热系数，但是碳纤维填充过多会导致混合基料干燥松散，挤出阻力变大，导致碳纤维无法定向排列，取向性较差，反而降低了导热系数。而采用本技术工艺的导热界面材料配方可以使用相对分量更高的碳纤维，突破了传统工艺所能使用的最大碳纤维重量比，能够通过管径更小的分流通道提供更高的挤出压力以克服挤出阻力，使得含有更多碳纤维的材料具备更高的导热性能。同时，通过多个分流通道保持或提高挤出总量不变，提高生产效率。
25.综上所述，本技术的高取向性导热界面材料至少具有以下一种有益技术效果：1.将混合基料形成整块的导热胶层进行堆叠，提升生产效率。
26.2.采用多级分流通道配合取向排嘴的结构，提高管道压力以克服挤出阻力，使得能够采用碳纤维占比更高的配方，提高产品导热性能。
27.3.紧密排列的取向槽中挤出的导热胶层，能够减少并固定导热胶层表面的缝隙距离，从而在后期堆叠过程中，减小不同层之间的导热胶层产生的空隙尺寸，也方便填补空隙尺寸，以避免成型的导热产品中出现空洞降低导热性能。
28.4.分体式的堆叠模具相较于传统的整体式堆叠模具，在拆卸导热胚体时，无需使用工具对导热胚体进行作业，只需要拆卸外层的堆叠模具，从而避免了对导热胚体的破坏，提供了导热产品的质量。
29.5.突破了传统工艺所能使用的最大碳纤维重量比的配方，通过管径更小的分流通道和取向槽提供更高的挤出压力以克服挤出阻力，使得含有更多碳纤维的材料具备更高的导热性能。
附图说明
30.图1为本技术一实施例中高取向性导热界面材料的制备工艺流程图；图2为本技术一实施例中高取向性导热界面材料制备工艺的场景示意图；图3为本技术一实施例中取向模具的第一视角的结构示意图；图4为本技术一实施例中取向模具的第一视角的结构爆炸图；图5为本技术一实施例中取向模具的第二视角的剖面结构示意图；图6为图4中b处的结构放大示意图；图7为图2中a处的结构放大示意图；图8为图3中c处的结构放大示意图；图9为本技术一实施例中取向排嘴的第一视角的结构示意图；图10为本技术一实施例中堆叠导热胶片的第二视角的场景示意图。
31.附图标记说明：1、取向模具；10a、取向模具主体；10b、取向模具盖板；10c、限位孔；11、分流通道；11a、一级分流通道；11b、二级分流通道；11c、三级分流通道；12、流量调节件；13、取向排嘴；13a、第一取向排嘴；13b、第二取向排嘴；13c、取向槽；13d、卡扣；13e、卡槽；13f、过渡面；14、转接头；15、分流坝；3、堆叠模具；31、底座；32、堆叠框架；2、胶桶；11、导热胚体；11、导热胶层；111、取向凸起；112、取向凹痕。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.首先，由于本技术涉及导热材料，需要先对背景及相关概念进行介绍。
39.导热材料中包含导热纤维，导热纤维贡献导热材料中主要的导热性能。导热纤维可以是金属、陶瓷或者其他复合材料。而复合材料中为了实现定向导热，通常采用碳纤维作为主要导热纤维。碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物。由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此碳纤维沿纤维轴方向具有较高的强度和模量。同时碳纤维的密度较小，因此比强度和比模量高。
40.碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。在目前的传统导热软垫片产品中，其导热系数至多达到15w/(m
·
k)即达到瓶颈，具有更高导热系数的导热软垫片则需要采用特殊的材质与各项异性的方式实现。
41.现有的导热碳纤维取向技术主要包含两种，一种是采用流体的自然流动的向心、趋肤效应取向，另一种是利用碳纤维的抗磁特性，放置于强磁场中可进行取向。
42.目前，常规的取向方式通常是利用挤出机等设备产生挤出推力，将材料通过特定口模挤出成料条，在后续工位中进行堆叠，继而形成取向三维体，再通过纵向切割后形成导热界面片材。此种生产方式中的堆叠工序麻烦，并且多条堆叠还会形成中间的堆叠空隙，空隙容易包覆空气，继而给成品生产带来大量空洞，影响产品导热效果。
43.在现有的碳纤维取向作业流程中，通常使用挤出机进行作业，挤出机是一种较为容易获得的生产设备，可以有效地利用混合体的挤出特性而生产具有一定取向度的料条。
44.但是为了配合挤出机的挤出生产方式，材料需要制备得比较干燥才能形成半固态的螺杆形状产生前进推力，因此过于干燥的初始预混材料在固化成型后又无法实现高回弹性的材料，导致材料在应用端产生极大限制。而如果采用较为湿润的材料，材料取向作业流程的工艺又必然发生改变，同时较为湿润的材料在后续进行堆叠作业也会面临堆叠包覆空气的问题存在。
45.请参阅图1及图2，图1示出了本技术一实施例中的高取向性导热界面材料的工艺流程图，图2为本技术一实施例中高取向性导热界面材料制备工艺中的场景示意图。
46.本技术一实施例提供的高取向性导热界面材料的制备工艺，包括以下步骤：s1、提供混合基料；s2、将混合基料压入取向模具1以形成导热胶层110；s3、逐层堆叠导热胶层110以形成导热胚体100；s4、裁切加工导热胚体100以形成导热产品。通过该工艺方法，能够直接在取向模具1中形成整块的导热胶层110，导热胶层110相较于多条独立的导热胶条进行堆叠，能够减少导热胶条之间在堆叠过程中产生的空隙，从而减少成型的导热产品中存在的空洞，提高导热产品的导热系数。
47.下面按生产工艺中的流程步骤对涉及的工艺参数、配方比例以及相关设备进行介绍。
48.s1、提供混合基料。其中，混合基料包括碳纤维、多种填充剂以及粘接剂等。具体地，碳纤维为配方中的主要导热材料，碳纤维由于其独特的晶体结构，使得其晶体在轴向方向上具有优异的导热性能。进一步地，利用碳纤维在轴向方向上的导热性能，使得所有碳纤维沿同一个方向排列，最终的导热产品能够具有特定方向上优异的导热性能。
49.提升导热产品中碳纤维的填充量以提供更多的导热通道，同样能够提高最终导热产品的导热系数。然而，在传统工艺中，碳纤维在混合基料中所占的比例越大，混合基料就越干燥松散，在取向模具1中挤出形成导热胶条的阻力就越大。当碳纤维的填充量达到一定比例时，取向模具1无法将混合基料挤出形成导热胶条，或是挤出的导热胶条由于外力过大，导致碳纤维排列的取向性受到影响，反而降低了导热产品的导热系数。同时，直接在混合基料中填充过多的碳纤维也会降低最终成型的导热产品的力学性能。
50.而在本技术实施例中，由于采用了独特的制造工艺与模具(容后文详述)，混合基料的配方也能够相应地调整，从而突破传统工艺配方中由于碳纤维添加过多导致的产品的导热系数与力学性能的下降的问题。
51.具体到本技术实施例中，混合基料的配方包括碳纤维、氧化铝、胶体、复配粉、硫化剂、反应抑制剂、固化催化剂以及粉体填充剂。
52.其中，碳纤维以沥青基制备，碳纤维的长度范围为11至250um，碳纤维的直径长度呈正态分布，期望均值为5um。氧化铝为气相法制备的球形氧化铝，其平均粒径为1um，用于填充产品以及辅助导热。复配粉为粒径大小不一致的金属粉状材料，用于进一步地填充球形氧化铝分子与长条形的碳纤维分子之间存在空隙，其主要作用为填充产品以及辅助导热。胶体为不同粘度的乙烯基硅橡胶，用于将碳纤维、氧化铝以及复配粉等材料黏合形成具有一定粘度的流体。其余硫化剂、反应抑制剂、固化催化剂以及粉体填充剂均为导热材料领域内常用的配方，本领域技术人员能够根据本领域的公知常识，结合实际需求的选择具体的产品及型号。
53.基于上述对高取向性导热界面材料的配方中各组分介绍，本技术提供多个组分比
例不同的实施例，具体如下表1所示：表1：实施例与对比例的配方组分实施例胶体碳纤维氧化铝复配粉硫化剂抑制剂催化剂填充剂实施例1505020015020.11.50.5实施例2507520015020.11.50.5实施例3501120015020.11.50.5实施例45012018015020.11.50.5对比例1505020015020.11.50.5对比例2507520015020.11.50.5对比例3501120015020.11.50.5对比例45012018015020.11.50.5其中，实施例1-4为采用本技术实施例工艺制备的导热产品，对比例1-3为采用传统工艺制备的导热产品，其导热性能测试结果与力学性能测试结果分别如下表2和表3所示：表2：实施例与对比例导热性能测试结果表3：实施例与对比例力学性能测试结果由上表2可知，从实施例1至4的互相对比中，随着碳纤维比重的不断提高，导热系
数随之增加，热阻随之降低，证明碳纤维的填充量与产品的导热性能在一定范围内正相关。由上表3可知，随着碳纤维比重的不断提高，回弹率、延伸率、硬度、密度等力学性能上随之降低，符合一般物理规律。
54.同样由上表2和表3可知，采用本技术制备工艺得到的实施例1至3相较于传统制备工艺得到的对比例1至3，在相同的组分配比下，采用本技术实施例中的制备工艺所得到的实施例在导热系数以及热阻等导热性能优于采用传统工艺的对比例的导热性能参数，在瞬间压缩应力、回弹率、延伸率以及硬度等力学性能上也优于采用传统工艺的对比例的力学性能参数。由此可以证明，除了配方影响之外，本技术实施例的制备工艺能够有效提高导热产品的导热性能以及力学性能。
55.需要说明的是，在实施例4与对比例4的对比中，相同组分配方的实施例4能够成型并获得较好的导热系数以及相应的力学性能，而采用传统工艺制备的对比例4，由于碳纤维填充过多无法成型。由此可以证明，本技术实施例所采用的工艺能够突破传统工艺中碳纤维的填充率上限，从而使得制备的产品达到更高的导热系数。
56.进一步地，为探究本技术实施例所采用的工艺所能够达到的导热产品的碳纤维填充率上限，还设置有一系列实施例以进行证明，具体请参阅下表4和表5，表4用于展示本技术设置不同碳纤维填充率实施例的配方组分，表5用于展示本技术设置不同碳纤维填充率实施例的测试结果。
57.表4：不同碳纤维填充率实施例的配方组分实施例胶体碳纤维氧化铝复配粉硫化剂抑制剂催化剂填充剂实施例55012020015020.11.50.5实施例65014020015020.11.50.5实施例75015020015020.11.50.5表5：不同碳纤维填充率实施例的测试结果由表4和表5可知，通过实施例5与实施例6的对比，当碳纤维的质量份数达到120时，继续提高碳纤维的填充率，导热系数反而略微降低，回弹率、延伸率、硬度等系数也相应降低。通过计算实施例5与实施例6中碳纤维的填充质量比，可以认为当碳纤维的质量填充率在23％至26％之间时，采用本技术实施例的制备工艺已经达到了该工艺所支持的最优导热性能。
58.继续对比实施例6与实施例7，当碳纤维的质量份数达到150时，此时碳纤维的质量填充率约为27％，以该配方调制的混合基料无法成型得到符合标准的导热胚体100，即证明了本技术实施例的制备工艺所支持的碳纤维的质量填充率最高不能超过27％。通过对比例4与实施例7的对比，对比例4中碳纤维质量填充率为24％，由此可以证明采用本技术实施例的制备工艺，能够将传统工艺中碳纤维质量填充率从24％提升至27％。
59.需要说明的是，本技术实施例所得到的配方是基于本技术实施例所提供的制备工艺所得到的，脱离本技术实施例中所介绍的制备工艺采用该配方并不能得到本技术实施例中具有相应导热性能和力学性能参数的导热产品。
60.还需要说明的是，本技术所采用的对比例是基于传统挤出机的制备工艺所得到的，在制备流程中的其他参数条件与实施例所采用的参数条件相同。脱离本技术制备流程的参数条件并不能复现本技术实施例与对比例所得到的相同的导热产品的性能测试结果。
61.下面继续对步骤s2进行介绍。
62.请参阅图3，图3为本技术一实施例中取向模具1的第一视角的结构示意图。
63.s2、将混合基料压入取向模具1以形成导热胶层110。具体地，该取向模具1包括多级分流通道11以及取向排嘴13，取向排嘴13连通于分流通道11的尾端。多级分流通道11用于将混合基料同时挤压形成多个定向排列的导热胶条，取向排嘴13用于将从分流通道11中流出的混合基料连接形成整体的导热胶层110。
64.请参阅图4，图4为本技术一实施例中取向模具的第一视角的结构爆炸图。具体到实施例中，取向模具1包括转接头14、取向模具主体10a、多级分流通道11、取向模具盖板10b以及取向排嘴13。多级分流通道11设置于取向模具主体10a内，转接头14内设置有分流槽(图未标)，分流槽用于连通上游的胶桶2内与多级分流通道11，用于将混合基料流动传递至多级分流通道11内。取向模具盖板10b可拆卸地设置于取向模具主体10a上，以合围密闭多级分流通道11，从而能够分别对取向模具主体10a及取向模具盖板10b进行加工，加工后再进行装配，降低取向模具1的加工成本，也便于后期对取向模具主体10a进行内部检修。
65.请参阅图5，图5为本技术一实施例中取向模具的第二视角的剖面结构示意图。具体地，多级分流通道11的截面逐级缩小设计，缩小系数优选为逐级按照10％-30％的截面积进行设计。逐级缩小的分流通道11能够使得混合基料沿多级分流通道11流动时，逐级流动压力增大与逐级流动速度提高，从而对混合基料中的碳纤维形成持续的取向作用。具体到本实施例中，多级分流通道11包括管径依次减小的2个一级分流通道11a、4个二级分流通道11b以及8个三级分流通道11c，一级分流通道11a、二级分流通道11b以及三级分流通道11c依次首尾连通。
66.在其他一些实施例中，分流通道可以是按照对称结构设计，也可以是偶数对称设计，还可以是奇数对称设计，在此不作限定。
67.在本实施例中，相邻的三级分流通道11c之间设置有分流坝15，分流坝15用于隔断并区分界定相邻的三级分流通道11c。
68.可以理解，相邻的二级分流通道11b，以及相邻的一级分流通道11a之间也设置有分流坝15，其作用与三级分流通道11c之间设置的分流坝15相同。
69.混合基料从一级分流通道11a进入后，分流进入两个管径相对较小的二级分流通道11b，穿过二级分流通道11b后再次分流进入两个管径更小的三级分流通道11c。由于管径的不断减小，从而使得混合基料在重力作用下，在分流通道11内还能够持续获得前进的动力以克服管道内壁对混合基料的挤压阻力。
70.同时，由于分流通道11内的混合基料始终沿管道长度方向流动，且管径逐渐减小，流体状的混合基料在自然流动的特性下，碳纤维也逐渐沿混合基料的流动方向，以阻力最小的姿态进行排列，即使碳纤维长度方向与流动方向相平行地排列，从而实现混合基料中
碳纤维地定向排列，提高碳纤维的取向度，进而实现最终导热产品具有较优的导热性能。
71.请结合参阅图4及图5，图5为本技术一实施例中取向模具1的第二视角的剖面结构示意图。在一些实施例中，分流通道11上还设置有流量调节件12，用于调节不同分流通道11内的流量。具体到本实施例中，流量调节件12是设置于三级分流通道11c内的螺丝，通过旋转螺丝在三级分流通道11c内的插入深度实现控制三级分流通道11c内的流量。
72.当混合基料通过分流通道11时，由于流量过小、混合基料粘度过大或者其他机械原因，导致混合基料在各个分流通道11内的流量分布不均匀，导致最终流向取向排嘴13各个位置的流量也不相同。其中，流量较大的位置势必会向周边扩散，挤压周边位置的混合基料。受到单侧挤压的混合基料，内部碳纤维的排列会被打乱，影响最终导热产品的取向度。同时，由于流量分布不均匀也会导致形成的导热胶层110厚度不一致，在堆叠过程中进一步放大导热胶层110的厚度不均匀性，导致最后形成的导热产品存在大量空洞，影响产品质量。
73.请参阅图4，在本实施例中，取向模具13由第一取向模具13a及第二取向模具13b装配形成，第一取向模具13a与第二取向模具13b为镜像对称结构，使用同一套模具加工成型，以降低加工成本。同时装配成型结构相较于整体成型结构，其加工难度更低，加工的精度也更高。
74.需要说明的是，在其他一些实施例中，取向模具13是一体成型的。
75.请结合参阅图6及图7，图6为图4中b处的结构放大示意图，用于展示取向槽13c的结构，图7为图2中a处的结构放大示意图，用于展示导热胶层110的结构。第二取向模具13b内设置有多个取向槽13c，多个取向槽13c沿取向模具13b的宽度方向紧密地排列设置。具体到本实施中，每个取向槽13c的内径为0.9mm，使得混合基料的碳纤维在取向槽13c内的流动宽度更小，而只有取向与流动方向一致的碳纤维不会碰撞到取向槽13c，而碳纤维的其他取向则会不断碰撞取向槽13c的内壁，直到碳纤维的取向被修正为与流动方向一致，从而实现提高碳纤维的取向性，提高产品导热性能。同时，从内径更小的取向槽13c内挤出形成的导热胶层110，在厚度上彼此起伏更小，在不同导热胶层110堆叠过程中，由于导热胶层110表面的起伏凹凸产生的缝隙也更小，从而能够减小后期成型时导热产品中的空洞。
76.当混合基料从三级分流通道11c流动至取向槽13c内时，混合基料从8个流路被分流至120个流路，使得混合基料在每个单独流路中流出的混合基料宽度减小以提高碳纤维排列的取向性的同时，维持挤出的混合基料的总体宽度不变，形成导热胶层进行铺设堆叠，提高堆叠效率。从而克服挤出混合基料的管径越小，碳纤维取向度越高，但堆叠效率越低的技术矛盾。
77.进一步地，多个取向槽13c彼此连通，使得取向槽13c内的混合基料相互黏合，以形成整块的导热胶层110。由此，导热胶层110能够形成一个整体，从而避免在堆叠过程中，由于混合基料在不同取向槽13c内的流动速度不同导致导热胶层110之间出现断裂，影响产品质量。导热胶层110只有形成整体后，才能直接整层地进行堆叠，从而实现高质量地提高堆叠效率，当导热胶层110整层地进行堆叠时，相较于传统工艺中将导热胶条从基板的一端挤到另一端，然后再将取向模具调转方向后，平移一小段距离，直至铺满一层导热胶条，本技术直接堆叠导热胶层110，工艺更为简单，导热胶层彼此起伏间距固定，不会由于平移取向模具的距离不同产生误差，更加容易填补缝隙。
78.需要说明的是，取向槽13c的出口位置可以是平整的矩形出口，根据挤出取向特性需求改变，也可以是带弧形槽的出口。优选为弧形出口，将混合基料以圆柱形结构挤出，从而以提高混合基料内碳纤维的向心作用，提升取向性。
79.由此，采用本技术的取向模具1形成导热胶层110，既实现了细长导热胶条其取向性好的优点，又克服了细长导热胶条生产效率低的缺点，同时还能降低导热胶条堆叠过程中产生的缝隙导致的产品存在空洞的问题。
80.请参阅图8，图8为图3中c处的结构放大示意图，用于展示卡扣13d以及卡槽13f的结构。取向模具主体10a以及取向模具盖板10b合围形成具有凹凸结构的安装槽(图未标)，第一取向排嘴13a以及第二取向排嘴13b则设置有与凹凸结构相适配的卡扣13d与卡槽13f，从而使得取向排嘴13固定卡接于安装槽内，并且使得取向模具1内的三级分流通道11c与取向排嘴13内的取向槽13c相连通，以保证混合基料的流动。在一些实施例中，安装槽上侧还设置有限位孔10c，用于限制取向排嘴13在安装槽的移动。
81.请结合参阅图5及图9，图9为本技术一实施例中取向排嘴1的第一视角的结构示意图。取向排嘴13的底端设置有取向槽13c，取向槽13c靠近三级分流通道11c的一端设置有具有倾角的过渡面13f，第一取向排嘴10a及第二取向排嘴10b上均设置有过渡面13f，两个过渡面13f合围形成漏斗结构，漏斗结构较宽的一侧与三级分流通道11c的内径相适配，连通于三级分流通道11c，以承接从三级分流通道11c中流入的混合基料。漏斗结构较窄的一侧与取向槽13c的内径相适配，连通于取向槽13c，以将混合基料挤入取向槽13c内。具有倾角的过渡面13f形成的漏斗结构，能够实现从三级分流通道11c内流入的混合基料在漏斗结构内拉平流速差距，使得混合基料能够均匀地流入每个取向槽13c内。
82.下面继续对步骤s3进行介绍。
83.请再次参阅图2。s3、逐层堆叠所述导热胶层110以形成固化的导热胚体100。具体地，提供堆叠模具3，堆叠模具3内设置有用于将导热胶层110堆叠形成导热胚体100的内腔，内腔同时限制导热胚体100的成型尺寸及形状。导热胶层110从堆叠模具3的底座31起始，沿高度方向逐层向上堆叠形成导热胚体100，直至封上内腔的顶盖(图未示)。最后加热堆叠模具3以固化堆叠模具3内的导热胚体100，取出成型的导热胚体100。
84.具体到本实施例中，堆叠模具3包括底座31、顶盖以及多个堆叠框架32，多个堆叠框架32沿高度方向可拆卸地连接以形成堆叠模具3的侧壁。在堆叠导热胶层110时，根据最终所需要成型的导热产品的规格尺寸，调整堆叠框架32的数量以控制形成的内腔高度，从而控制导热胚体100的高度尺寸。当导热胶层110在堆叠模具3内堆叠完毕后，封上顶盖以防止后续加热固化导热胚体100时，导热胚体100体积膨胀引起堆叠模具3变形。
85.在导热胚体100固化成型后，将导热胚体100从堆叠模具3内拆卸时，首先拆除顶盖，然后由顶层至底层逐层拆除堆叠框架32，直至能够将整个堆叠模具3拆卸完毕，固化后的导热胚体100自然可以移动以进行下一步工序。而传统的工艺中，是将导热胚体100从堆叠模具3内拆卸，具体表现为通过工具切断导热胚体100与堆叠模具3的连接，并将导热胚体100从堆叠模具3内捞出。相较于传统工艺中，将导热胚体100从堆叠模具3内拆卸，本技术拆所采用的思路为直接拆卸外侧的堆叠模具3，能够避免使用工具对导热胚体100的破坏，从而提高最终成型的导热产品的质量。
86.具体到本实施例中，堆叠框架32上设置有卡扣结构(图未示)，以相互扣合连接。底
层和顶层的堆叠框架32的厚度与位于中间的堆叠框架32厚度相等。优选地，底层和顶层的堆叠框架32厚度可以设置为5倍于中间的堆叠框架32厚度，以增强固定效果及耐磨损效果。
87.在其他一些实施例中，在堆叠导热胶层110之前，在堆叠模具3的底壁上设置分离膜，以及在最后封上顶盖之前，在堆叠模具3的顶盖上设置同样的分离膜，分离膜使用pet材质制成，以避免导热胚体100与堆叠模具3黏附，导致最后从堆叠模具3上拆卸导热胚体100时对导热胚体100产生破坏。
88.在逐层堆叠导热胶层110的步骤中，将取向模具1的取向排嘴13设置于堆叠模具3上侧，将取向排嘴13中形成的导热胶层110挤出于堆叠模具3的底壁上，同时沿一定方向匀速地移动，使得导热胶层110在挤出过程中逐渐铺满堆叠模具3的底壁。
89.当堆叠模具3的底壁已经被完全铺满时，抬高取向排嘴13的高度，抬高的高度与导热胶层110的厚度相同，以始终保持取向排嘴13的高度与已经堆叠形成的所述导热胚体100的高度相同，从而避免第二层铺设的导热胶层110与第一次铺设的导热胶层110相互挤压产生形变，影响导热胶层110中碳纤维的取向性。
90.请参阅图1，图1为本技术一实施例中堆叠导热胶片的第二视角的场景示意图。在抬高取向排嘴13后，还需要水平移动取向模具1偏移一定距离，以使得在高度方向上相邻的导热胶层110之间形成错位。错位的宽度距离优选为导热胶体凸起宽幅的二分之一距离，由于导热胶层110是由若干圆柱形的取向槽13c内的混合基料挤压而成的，因此导热胶层110表面存在连续交替的弧形取向凹痕112与取向凸起111，通过错位设置相邻的导热胶层110，使得第一层导热胶层110上的取向凹痕112能够对应粘合于第二层导热胶层110上的取向凸起111。同时，由于每层导热胶层110的结构相同，使得导热胶层110上的所有取向凹痕112均能够被相邻的导热胶层110上的取向凸起111填补，从而极大地降低了导热胶层110在堆叠过程中，由于导热胶条产生的取向凹痕112和取向凸起111引起的导热胚体100的空隙问题。
91.可以理解，后续取向模具1以正向和反向相互交替的运动方向移动并挤出导热胶层110，使得挤出的导热胶层110依次堆叠于上一层铺设的导热胶层110上，最终形成导热胚体100。
92.下面继续对步骤s4进行介绍。
93.s4、裁切加工导热胚体100以形成导热产品。固化后的导热胚体100经过拆卸，通过超声波切割等方式将导热胚体100裁切为满足产品设计要求的裁切加工导热胚体100以形成高取向性导热界面材料。
94.本技术采用的高取向性导热界面材料的制备工艺，其实施原理为：通过取向模具1代替传统的挤出机，使得混合基料能够挤压形成更细的导热胶条以提高碳纤维取向性并且减少产品空洞，同时又使多根导热胶条粘合形成导热胶层110，以克服生产效率问题。并且通过该工艺，由于取向模具1的多级分流通道11具有更小的管道截面积，同时辅以流量调节，能够在将混合基料挤出形成导热胶条的过程中克服更大的阻力，从而突破传统工艺中碳纤维填充率上限的技术问题，使得最终成型的导热产品具有更高的导热系数。在堆叠过程中，通过可拆卸的堆叠框架32组成的堆叠模具3，提高拆卸导热胚体100的效率，同时降低在拆卸过程中对导热胚体100的破坏，也能够提高最终成型的导热产品质量。
95.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
96.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，包括：提供混合基料，所述混合基料包括导热纤维、填充剂及粘接剂；将所述混合基料压入取向模具(1)，所述取向模具(1)包括取向模具主体(10a)及取向排嘴(13)，模具主体(10a)内设置有多级分流通道(11),多级所述分流通道(11)连通于所述取向排嘴(13)，所述取向排嘴(13)内设置有多个紧密排列的取向槽(13c)，所述混合基料沿多级所述分流通道(11)流动至所述取向排嘴(13)内，并从多个所述取向槽(13c)内挤出以定向排列所述导热纤维，以连续导出膜片状的导热胶层(110)；基于所述取向模具(1)在xy区域中x轴向反复移动的方式，z轴向逐层堆叠所述导热胶层(110)，后加热固化以形成导热胚体(10)；yz面裁切加工所述导热胚体(10)，以形成膜片状导热产品。2.根据权利要求1所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，每一所述分流通道(11)上设置有流量调节件(12)，在将所述混合基料压入取向模具(1)的步骤中，基于所述流量调节件(12)，控制所述分流通道(11)中的流量，以保持所有所述分流通道(11)内所述混合基料的流量相同以及保持所述导热胶层(110)的挤出成型。3.根据权利要求1所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，多个所述取向槽(13c)相互连通，在将所述混合基料压入取向模具(1)的步骤中，所述混合基料在所述取向槽(13c)内相互粘合以形成所述导热胶层(110)。4.根据权利要求1所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，在逐层堆叠所述导热胶层(110)的步骤中，基于所述导热胶层(110)的堆叠高度，同步调整所述取向排嘴(13)的高度，以始终保持所述取向排嘴(13)的高度与所述导热胶层(110)的堆叠高度相同。5.根据权利要求1-4所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，所述导热胶层(110)的上下表面各形成有被取向槽(13c)限定形成的相对应取向凹痕(112)，所述取向凹痕(112)为x轴向,在逐层堆叠所述导热胶层(110)的步骤中，基于所述导热胶层（110）的水平位置，沿y轴方向微幅调整所述取向排嘴(13)的位置，使高度方向上相邻的所述导热胶层(110)之间的取向凹痕(112)错位堆叠。6.根据权利要求1中任一项所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，在逐层堆叠所述导热胶层(110)的步骤中，将所述导热胶层(110)设置于堆叠模具(20)内，所述堆叠模具(20)包括多个堆叠框架(32)，多个所述堆叠框架(32)沿高度方向可拆卸地连接以形成所述堆叠模具(20)的侧壁。7.根据权利要求6所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，其特征在于，在逐层堆叠所述导热胶层(110)的步骤之前，铺设第一分离膜于所述堆叠模具(20)的底层；以及在逐层堆叠所述导热胶层(110)的步骤之后，铺设第二分离膜于所述堆叠模具(20)的顶层。8.一种取向模具，其特征在于，包括：取向模具主体(10a)，内部设置有多级分流通道(11)；及取向排嘴(13)，卡接于所述取向模具主体(10a)，所述取向排嘴(13)与多个所述分流通道(11)连通，所述取向排嘴(13)内设置有多个紧密排列的取向槽(13c)，混合基料沿多级所述分流通道(11)流动至所述取向排嘴(13)内，并所述取向槽(13c)挤出以定向排列所述混
合基料中的导热纤维，以连续导出膜片状的导热胶层(110)。9.根据权利要求8所述的高取向性导热界面材料的取向模具，其特征在于，所述取向槽(13c)的上表面及下表面均设置有对称的弧形结构，使得从所述取向槽(13c)内挤出的导热胶层(110)的表面形成取向凸起(111)与取向凹痕(112)，所述导热胶层(110)由所述取向凹痕(112)处形成的厚度最小值，所述导热胶层(110)由所述取向凸起(112)处形成的厚度最大值，所述导热胶层的厚度最小值与厚度最大值的比值范围介于0-0.7。10.一种高取向性导热界面材料，其特征在于，应用于根据权利要求1-8中任一项所述的高取向性导热界面材料的制备工艺，该高取向性导热界面材料包含以重量份计的50-140份碳纤维、180-200份填充剂、45-50份粘接剂、11-150份复配粉、2-2.2份硫化剂、0.1份抑制剂、1.5份催化剂以及0.5-2份填充助剂，所述碳纤维占总质量比上限能超过25%。
技术总结本申请涉及一种高取向性导热界面材料的制备工艺，包括提供混合基料、将混合基料压入取向模具、逐层堆叠导热胶层以及裁切加工导热胚体。取向模具包括多级分流通道以及连通于分流通道的取向排嘴，取向排嘴内设置有多个紧密排列的取向槽，混合基料沿多级分流通道流动且受挤压以定向排列碳纤维，混合基料从分流通道内流动至取向排嘴内，并从多个取向槽内挤出以形成导热胶层。通过采用上述技术方案，将混合基料在取向模具内形成整体的导热胶层，移动取向模具使导热胶层沿模具的移动方向成型并进行堆叠。相较于堆叠导热胶条，直接堆叠导热胶层能够控制导热胶层之间的缝隙宽度，从而更加容易进行填补，同时直接堆叠导热胶层也能够提高堆叠效率。高堆叠效率。高堆叠效率。
技术研发人员：林翠玉 陈肯 曹勇 张海兴 郑家治
受保护的技术使用者：深圳市鸿富诚新材料股份有限公司
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2022/12/16
