[發(fā)明專利]一種銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511022980.6
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105624747B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉麗蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市莞信企業(yè)管理咨詢有限公司
• 主分類號: C25D5/10
• 分類號: C25D5/10;C25D3/38;C25D9/08;H05K7/20
• 代理公司: 廣東莞信律師事務(wù)所44332
• 代理人: 吳炳賢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于散熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著大規(guī)模集成電路和封裝技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品也向薄、輕、小方向發(fā)展，使得電子產(chǎn)品表面溫度也在不斷升高，而元器件也迫切需要一個相對低溫的環(huán)境才能可靠運行，否則會降低電子元件的壽命，因此電子產(chǎn)品的散熱成為一個很突出的問題。

目前市場部分產(chǎn)品通過金屬類進行導(dǎo)熱散熱，尤其是銅和鋁，雖然銅的導(dǎo)熱系數(shù)為（398W/mK），但是重量大，易氧化等限制了其的應(yīng)用，而鋁的導(dǎo)熱系數(shù)并不高（237W/mK），很難滿足現(xiàn)有產(chǎn)品對導(dǎo)熱散熱的需求。目前已經(jīng)使用的天然石墨材料和人工合成的石墨材料制成的散熱膜對電子產(chǎn)品的散熱有了一定的改善，但石墨散熱膜主要是通過把石墨處理后直接壓延的方法以及高分子炭化、石墨化等方法制成的，表面是石墨的散熱材料其抗拉強度不高，易碎且顆粒粉塵多，不方便安裝和使用。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，導(dǎo)熱系數(shù)高達5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石，使得石墨烯材料在散熱材料領(lǐng)域成為備受矚目的一顆新星。然而石墨烯的導(dǎo)熱效果存在各向異性，它只在二維平面上的散熱效果較佳，在縱向上的導(dǎo)熱性能卻急劇打折，而現(xiàn)有的石墨烯散熱膜均沒有解決這個問題。此外，現(xiàn)有工藝制備的石墨烯散熱膜均為一層散熱結(jié)構(gòu)，散熱效率還有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的散熱膜存在散熱效率低、散熱方向受限等缺點，而提供一種銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案。

一種銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜，主要由石墨烯層、銅層交替疊加而成。

進一步地，所述銅層厚度為0.1～1μm，所述石墨烯層的厚度為0.1～1μm。

進一步地，所述銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜的表層為石墨烯層，中間層為銅層和石墨烯層交替疊加而成，其總厚度為10～50μm。

一種銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜的制備方法，主要包括以下步驟：步驟一，取一片金屬基體，化學(xué)除油；步驟二，在金屬基體上沉積一層氧化石墨烯薄膜；然后利用電化學(xué)法將步驟二中的氧化石墨烯薄膜還原為石墨烯薄膜；步驟三，將表面覆有石墨烯薄膜的金屬基體放入含銅離子的鍍液中，在石墨烯薄膜表面電鍍一層銅；步驟四，依次重復(fù)步驟二、步驟三，從而在金屬基體表面形成由石墨烯層、銅層交替疊加的銅/石墨烯多層結(jié)構(gòu)，清洗晾干；步驟五，用酸液溶解金屬基體，洗凈晾干，得到自支撐的銅/石墨烯復(fù)合多層散熱膜。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，所述金屬基體為鋁、鋅、鐵中的任意一種。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，所述化學(xué)除油的作用是除去金屬基體表面的油污，使其表面具備親水性，其工藝參數(shù)為除油粉10～20g/L，氫氧化鈉2～5g/L，溫度40～50℃，超聲波清洗時間2～10min。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，所述步驟二為（1）首先采用Hummer’s法制備氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯溶于去離子水中，加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%～1%的十二烷基苯磺酸鈉，超聲分散2～5h，配制成0.5～3mg/mL的氧化石墨烯溶液；（2）將所述氧化石墨烯溶液放入電解槽中，以步驟一處理后的金屬基體為正極，Pt片為負極，兩個電極的間距設(shè)在1～5cm，在電極兩端施加1～5V的電壓，反應(yīng)5min～5h，使氧化石墨烯電泳到覆蓋金屬基體表面，取出晾干；（3）將步驟（2）中制得的表面帶氧化石墨烯的金屬基體放入pH值為7～9的PBS緩沖液中，仍以金屬基體為正極，Pt片為負極，調(diào)節(jié)電極電勢為在-2～-3V，反應(yīng)5min～0.5h，使金屬基體表面的氧化石墨烯還原成石墨烯，然后取出洗凈晾干。

優(yōu)選地，所述步驟二為（1）首先采用Hummer’s法制備氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯溶于去離子水中，加入質(zhì)量分數(shù)為0.5%的十二烷基苯磺酸鈉，超聲分散3h，配制成2mg/mL的氧化石墨烯溶液；（2）將所述氧化石墨烯溶液放入電解槽中，以步驟一處理后的金屬基體為正極，Pt片為負極，兩個電極的間距設(shè)在3cm，在電極兩端施加3V的電壓，反應(yīng)0.5h，使氧化石墨烯電泳到覆蓋有鎳的金屬基體表面，取出晾干；（3）將步驟（2）中制得的表面帶氧化石墨烯的金屬基體放入pH值為8的PBS緩沖液中，仍以金屬基體為正極，Pt片為負極，調(diào)節(jié)電極電勢為在-2.3V，反應(yīng)10min，使金屬基體表面的氧化石墨烯還原成石墨烯，然后取出洗凈晾干，所制得的石墨烯膜厚為0.35μm。