导热复合材料及其衍生的发光二极管制造技术

本发明专利技术是有关于一种导热复合材料，包括：一基体以及一片状石墨烯。片状石墨烯具有二维平面结构，且片状石墨烯的基面侧向(basal?plane)尺寸是介于0.1纳米至100纳米，使得片状石墨烯具有量子井结构。因此，当辐射热能通过本发明专利技术的导热复合材料时，可通过片状石墨烯的量子井结构，将辐射热能转化成远红外线，而有效导热。本发明专利技术进一步包括该导热复合材料衍生的发光二极管，其可有效达到散热的功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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，上述的散热材料的专利技术，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，专利技术人专利技术了一种导热复合材料。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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专利技术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。在此所述的「石墨化程度(degree of graphitization)」指石墨的比例，其具有理论上相隔3.354埃(angstrom)的石墨平面(graphene plane)，因此，石墨化的程度为1是指100％的石墨具有基面的石墨平面间距(d(0002))为3.354埃的碳原子六角形网状结构。较高的石墨化程度是指较小的石墨平面间距。石墨化程度(G)能利用式1来计算。G＝(3.440-d(0002))/(3.440-3.354)(1)相反地，d(0002)能根据G而使用式2计算而得。d(0002)＝3.354+0.086(1-G)(2)根据式1，3.440埃是非晶碳基面面的层间距离，而3.354埃是纯石墨的层间距离，纯石墨是可通过在3000℃以一延长的时间(如12小时)烧结可石墨化的碳。较高程度的石墨化对应于较大的结晶尺寸，其是通过基面侧向尺寸(La)和层间距离的尺寸(Lc)所表征。需注意尺寸参数是反比于底面的间隔。本文所述的「高度石墨化」是依照所使用的材料，但通常是指石墨化的程度等于或大于约0.8。在本专利技术下述所提到的实施例中，高程度的石墨化是指大于约0.85的石墨化程度。而当辐射能作用于本专利技术的导热复合材料时，由于导热复合材料中所含有的片状石墨烯为一具有sp2键结形成的碳原子蜂巢结构，以及单层片状石墨烯或多层片状石墨烯堆栈形成量子井结构特性，故辐射能由石墨烯的堆栈层距尺寸(Lc)方向(即垂直于基面侧向尺寸(La)的共价键结区域)进入此量子井结构，使辐射射能转换成远红外光(波长5微米至20微米)，再由石墨烯的基面侧向尺寸(La)方向(即石墨烯侧面的)摇摆键结(danpingbonding)区域离开此量子井结构，并同时将热量传送散逸至空气中。辐射能被局限于片状石墨烯的量子井结构中，其欲转换所发出来的光波长需符合片状石墨烯所具有量子井结构的能阶特性，因此，辐射能容易于片状石墨烯所具有量子井结构中转换产生远红外线光。一般而言，金属材料的表面辐射率都在0.10以下，高分子材料的表面辐射率可达到0.80左右，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热复合材料，包括：一基体；以及多个片状石墨烯，具有二维平面结构；其中，该这些片状石墨烯的基面侧向尺寸(La)介于0.1纳米至100纳米，该这些片状石墨烯的该基面具有量子井结构。

【技术特征摘要】
2012.11.12 TW 1011420061.一种导热复合材料，包括：
一基体；以及
多个片状石墨烯，具有二维平面结构；
其中，该这些片状石墨烯的基面侧向尺寸(La)介于0.1纳米至100纳
米，该这些片状石墨烯的该基面具有量子井结构。
2.如权利要求1所述的导热复合材料，其中，该这些片状石墨烯是
一透明片状石墨烯。
3.如权利要求1所述的导热复合材料，其中，该这些片状石墨烯占
总重量的0.1wt％至15wt％调配于该基体。
4.如权利要求1所述的导热复合材料，其中，该这些片状石墨烯是
一单层片状结构或多层片状结构。
5.如权利要求4所述的导热复合材料，其中，该这些多层片状结构
的层数介于2至100层。
6.如权利要求1所述的导热复合材料，其中，该基体是选至少一选
自由有机材料、纤维材料、陶瓷材料、金属材料及其组合所组成的群组。
7.如权利要求6所述的导热复合材料，其中，该有机材料为酚醛树
脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚亚酰胺树脂、聚碳酸树脂、聚
苯乙烯树脂、聚对苯二甲酸、乙二醇酯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、低密

【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，林逸樵，
申请(专利权)人：铼钻科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：