[发明专利]高热传导散热复合膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高热传导散热复合膜及其制备方法，包含：制备包含多个氧化石墨烯的氧化石墨烯溶液；制备包含多个纳米初始复合结构的纳米颗粒溶液，纳米初始复合结构包含多个聚多巴胺层包覆的纳米钻石；提供混合作业，将氧化石墨烯溶液与纳米颗粒溶液混合为混合溶液；提供预备膜成型作业，抽滤混合溶液，保留混合的氧化石墨烯及纳米初始复合结构形成预备膜；提供热处理作业，加热预备膜使氧化石墨烯还原为多个还原石墨烯，使纳米初始复合结构的聚多巴胺层变为多个碳层，藉此形成高热传导散热复合膜，以使高热传导散热复合膜具有良好的垂直方向及水平方向导热性。

技术领域

本发明是有关于一种高热传导散热复合膜及其制备方法，且尤其是有关一种具有石墨烯的高热传导散热复合膜及其制备方法。

背景技术

半导体制程技术的进度及高功率的需求，使电子元件逐渐朝微型化、轻量化及高速化的趋势发展，然而过多废热的产生及残留使电子元件发生热当机现象，进而导致功效下降或耗损，故散热技术的改善一直都是3C产业的重要的议题。

石墨烯由sp²混成轨域组成，且以σ键作为骨架形成六角形蜂巢状晶格，而通过离域π电子在平面结构上下方形成π键，因此石墨烯具有良好的机械强度及光学性质。此外，石墨烯在导电性及导热性方面亦具有优良的表现，故兴起了石墨烯纳米材料研究的热潮，并将石墨烯做为散热涂料、散热片或热介面材料，藉此提升电子元件的散热效能。

然而，由于石墨烯在垂直方向(through-plane)及平面方向(in-plane)上的键结方式相去甚远，而使得其在热传导方面的表现上也有很大的差异性。再者，石墨烯在平面方向热传导系数较在垂直方向高出甚多，因此也导致其在应用上受到限制。

有鉴于此，如何有效的改善石墨烯于垂直方向上的热传导性能，制作出具有较高垂直方向热传导系数的高热传导散热复合膜，遂成相关业者努力的目标。

发明内容

本发明提供一种高热传导散热复合膜及其制备方法，通过将聚多巴胺层包覆的纳米钻石与氧化石墨烯混合，再利用高温热处理使其分别转化为碳层包覆的纳米钻石及还原石墨烯，而可得到具有良好垂直方向及水平方向导热性能的高热传导散热复合膜。

依据本发明的一实施方式提供一种高热传导散热复合膜，其包含多个还原石墨烯及多个纳米复合结构，各纳米复合结构与还原石墨烯混合且包含一纳米钻石及一碳层，碳层包覆纳米钻石。

藉此，声子可通过纳米复合结构及还原石墨烯传导热量，而能提升高热传导散热复合膜垂直方向的热传导性能。

依据前述的高热传导散热复合膜，其中多个还原石墨烯层状堆叠成多个石墨烯层，纳米复合结构可以混置于石墨烯层之间；或前述高热传导散热复合膜垂直方向热传导系数(through-plane thermal conductivity)可大于或等于0.5W/m.K；或前述高热传导散热复合膜水平方向热传导系数(in-plane thermal conductivity)大于或等于400W/m.K。

依据本发明的另一实施方式提供一种制备方法，用以制备一高热传导散热复合膜，制备方法包含下列步骤。制备一氧化石墨烯溶液，且氧化石墨烯溶液包含多个氧化石墨烯；制备一纳米颗粒溶液，且纳米颗粒溶液包含多个纳米初始复合结构，纳米初始复合结构包含一纳米钻石及包覆纳米钻石的一聚多巴胺层；提供一混合作业，将氧化石墨烯溶液与纳米颗粒溶液混合为一混合溶液；提供一预备膜成型作业，抽滤混合溶液，保留混合的氧化石墨烯及纳米初始复合结构，以形成一预备膜；提供一热处理作业，加热预备膜，使氧化石墨烯还原为多个还原石墨烯，且多个聚多巴胺层转变为多个碳层，以使多个纳米初始复合结构转化为多个纳米复合结构，藉此形成高热传导散热复合膜。