[发明专利]一种硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法，该方法包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，将其与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，将所得石墨高温膨胀处理，压延，得到所述天然石墨散热膜。本发明提供一种热导率较高且成本低、工艺简单的天然石墨膜的制造方法，本发明通过采用硼掺杂天然石墨散热膜的制备，能有效提高天然石墨膜的热导率，且成本低，工艺简单，实用价值高。

技术领域

本发明涉及散热膜领域，特别是涉及一种硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法。

背景技术

随着集成电路技术和组装技术的不断发展，各种电子产品不断地走向微型化、轻型化、集成化、多功能化，其性能也不断的得到提升。但其在工作过程中，单位面积上的发热量却越来越高，从而累积大量热量，热量如果不能及时散出则会严重影响设备的寿命和可靠度，因此对散热管理材料提出了更高的要求。

目前常用的导热硅脂、导热胶、金属导热管以及搭载散热器等散热方式，由于其热膨胀系数高、热导率低、密度大以及空间组装和空间限制等问题，越来越难以满足集成电路的散热需求。因此，为了解决产品器件散热和发展需要，迫切需要研制出一种热膨胀系数小、热导率高、密度较低的高导热材料。

石墨材料沿晶面的热导率可达2000W/(m﹒K)以上，加之良好的机械性能、低热膨胀系数、较低密度、耐温和耐腐蚀性，是理想的具有发展前景的导热材料。此外，石墨材料与传统散热材料相比，其资源丰富、分布广阔且价格低廉。因此研究石墨散热材料对于电子元器件散热具有重要的现实意义。

目前市场上的石墨膜分为人工石墨膜和天然石墨膜。人工石墨膜主要是将聚酰亚胺等高分子聚合物膜经碳化、石墨化处理后再经压延而制得，其面内热导率较高，柔韧性较好，但其制备工艺复杂，能耗高，耗时长以及聚合物前驱体成本较高，导致人工石墨膜售价很高，限制了其使用范围。天然石墨膜是以天然石墨作为原料，通过插层剂插层处理，然后经高温或微波等方式制得膨胀石墨，再通过压延制得天然石墨膜，其面内热导率和力学性能不如人工石墨膜，但其制备工艺简单、成本较低、无需高温高压技术，具有广阔的应用市场。

现有石墨膜导热材料由于片层结构不明显、内部孔隙和褶皱等因素，限制了其导热性能的进一步提升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法，用于解决现有技术中人工石墨膜的成本较高、天然石墨膜热导率较低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法，包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，将其与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，将所得石墨高温膨胀处理，压延，得到所述硼掺杂天然石墨散热膜。通过含碳有机物、盐类包覆硼源高温碳化，可使硼源热解产生活性硼，掺杂到天然石墨中后可改变石墨内部结构，从而提高天然石墨散热膜的热导率。

可选地，所述硼源选自硼单质、氧化硼、硼酸、硼氢化钠中的至少一种。

可选地，所述含碳类有机物选自葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、纤维素、淀粉中的至少一种。

可选地，所述盐类选自钙、镁、钠、锌、铝、铁、锰、钡的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氯化盐、溴化盐中的至少一种。

可选地，所述非氧化气氛选自氮气、氩气、氢气、氨气中的至少一种。

可选地，所述含硼样品中所述硼源与所述含碳有机物、盐类混合物的质量比为(0.1-1)：(10-100)。

可选地，制备所述含硼样品时，碳化温度为800-1200℃。

可选地，制备所述含硼样品时，碳化时间为0.5-5h。

可选地，所述天然石墨原料选自鳞片石墨，含碳量≥99％。