[发明专利]导热复合材料及其衍生的发光二极管

说明书

技术领域

本发明是关于一种导热复合材料与具有其的发光二极管，尤指一种导热复合材料中可以达到将辐射热能转化成远红外线的导热情形，以及具有其的发光二极管。

背景技术

21世纪起，电子产业的蓬勃发展，电子产品在生活上已经成为不可或缺的一部分，因此企业对于电子产品开发方向以多功能及高效能发展等为主，也开始将发光二极管芯片应用于各种电子产品。其中尤其是可携式电子产品种类日渐众多，电子产品的体积与重量越来越小，因此，电子产品的导热效果成为值得重视的问题之一。

现今经常使用的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)芯片而言，由于发光亮度够高，因此可广泛应用于显示器背光源、小型投影机以及照明等各种电子装置中。然而，目前LED的输入功率中，将近80％的能量会转换成热能，倘若承载LED元件的载板无法有效地导热时，便会使得发光二极管芯片界面温度升高，除了影响发光强度之外，亦可能因热度在发光二极管芯片中累积而造成各层材料受热膨胀，促使结构中受到损伤而对产品寿命产生不良影响。此外，由于发光二极管内所激发的光线是以一放射方式扩散，并非所有光线都会经由发光二极管表面而散射出，故造成出光率不佳，且无法达到最有效的出光率。

据此，若能进一步改善发光二极管的导热效率以及缓和或去除发光二极管受热膨胀的不良影响，且寻求一结构整体上的设计来提升导热率，将更可促使整体电子产业的发展。

石墨烯通常被定义为单一原子厚度具有sp²键结的碳原子的平板，该等碳原子是紧密堆栈成具有蜂巢结晶晶格的苯环的结构。此二维材料在层状结构的平面呈现高电子稳定性以及优异的导热性，于多彼此相互平行堆栈的层状石墨烯是由石墨所组成。目前来说，石墨稀应用于不同的产品以及材料上，已经是必然的趋势。

而如中国台湾专利TW 2012177446揭示一种聚合物树脂组合物，使用聚合物树脂组合物制造的绝缘薄膜及制造该绝缘薄膜的方法，绝缘薄膜包括石墨稀而应用于电子电路板上用以降低热膨胀系数；中国台湾专利TW201220562揭示一种散热基板及制造其的方法及具有该散热基板的发光元件封装构造，散热基板包含高分子树脂以及分散于高分子树脂中的石墨烯，而散热基板将一预定发热元件所产生的热散出至外部；另外，中国台湾专利TW 201145474揭示一种电子/光电元件的散热装置，石墨烯或纳米碳管配合现有半导体元件(如LED光电元件或IC电子元件)作为散热的用，通过石墨烯或纳米碳管高热传导是数以及导热均匀的特点，提高整体的散热效果。

然而，上述的散热材料的发明，仅止于对于热传导方式的解决方法，据此，若能进一步发现一种复合材料其本身可具有除高度热传导特性外，而能具有其它导热路径来达到导热性果，所应用的产品更能降低热因素对于产品本身寿命及效能的影响。因此，发明人发明了一种导热复合材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种导热复合材料，其具有的量子井结构特性，辐射能通过复合材料的过程中的，通过所具有的量子井结构特性，在辐射能转换成远红外光，有效达成导热的效果。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀。

为达成上述目的，本发明的一态样提供一种导热复合材料，包括：一基体以及多个片状石墨烯。该些片状石墨烯具有二维平面结构，其中，片状石墨烯的基面侧向尺寸(La)是介于0.1纳米至100纳米，且片状石墨烯的基面具有量子井结构。

并且，本发明的片状石墨烯的基面侧向尺寸(La)较佳为介于20纳米至70纳米；更佳为，片状石墨烯的基面侧向尺寸(La)较佳为介于30纳米至50纳米。此外，该石墨烯薄片的基面侧向尺寸(La)及堆栈层距尺寸(Lc)的比值为100至1,250,000，较佳为该石墨烯薄片的基面侧向尺寸(La)及堆栈层距尺寸(Lc)的比值为250至50,000。

由于片状石墨烯在本发明需要具有完美的二维平面结构，因此，极佳的片状石墨烯应为仅单单由六方晶体所组成。如任何在片状石墨烯形成的五角形或七角形晶体都会构成缺陷，这种缺陷改变片状石墨烯的基面所具有平坦的性质。例如，单一五角形晶体会使得平板弯曲(warp)成圆椎状，当12个五角形晶体于适当的位置时会产生平坦的富勒烯。同样地，单一的七角形晶体会将平板弯曲成鞍状(saddle-shape)。因此，需要高度石墨化程度的片状石墨烯。