使用高分子膜制成的石墨膜及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种使用高分子膜制成的石墨膜，该膜使用穿透式X光衍射光谱分析该图谱的(100)结晶面讯号的半高宽倒数大于60埃，且(002)及(100)结晶面衍射峰强度比值I

【技术实现步骤摘要】
使用高分子膜制成的石墨膜及其制备方法
本专利技术为关于一种使用高分子膜制成的石墨膜及其制备方法，该石墨膜具有高结晶顺向性，使其热扩散性较优异。
技术介绍
轻薄化的行动装置开发已是目前电子产品的发展趋势，电子组件缩减体积使组件做紧密的堆积，因此芯片、背光模块及电池等的散热问题成为重要的议题。在导热、散热效能要求逐渐严苛时，人造软性石墨膜的问市让这些问题得以有解决方案。人造石墨膜相较于传统金属铜或铝散热材料，具有更好的热传导性、柔软性及较低的密度(轻量化)，让石墨膜在行动装置上被大量地使用。高导热人造石墨膜在制造上是将高芳香结构高分子薄膜经过一串的高温裂解反应与原子重新排列过程而成，这些高温处理过程被称为碳化与石墨化。碳化制程的主要功能为热裂解非碳元素，处理温度约在500-1500℃之间。石墨化的功用则是透过高温来推动碳原子，使碳原子重新排列而形成连续有序的层状结构，在过程中会扮随着发泡的现象，而形成发泡石墨层结构，其操作温度发生在2000-3000℃间。对所得到的发泡石墨膜进行轧延处理后可获得具有柔软性的石墨膜，以适合于电子设备中的散热及电磁波遮蔽层。一般固体材料的导热特性是综合了物质的电子、声子(晶格振动)和光子等作用的总和决定，而石墨膜导热特性则以晶格振动为主要路径。请参阅图1，石墨膜10为许多晶粒12构成，每一晶粒具有许多二维平面碳原子层14，当该等二维平面碳原子层14排列越整齐及尺寸越大则石墨膜导热特性越好，反之，当该等二维平面碳原子层14排列不整齐，其内存在空缺、错位或异原子参杂等缺陷，或该等二维平面碳原子层14尺寸较小代表具有较多的晶界阻碍热能传递，则对导热特性会产生负面影响。石墨膜的晶粒与晶粒之间于a-b方向(膜面方向)排列越规则，则顺向性越佳，代表热扩散效果较佳。请参阅图2与图3，昔知石墨膜结构与热传导性质的关系是利用反射式X光衍射仪(X-raydiffraction)针对石墨晶粒的(002)结晶面13(即二维平面碳原子层14的面)进行分析，可获得(002)层间距d002及晶粒尺寸Lc，借此评价石墨晶粒于c方向(膜厚方向)的结晶程度，但无法清楚获知石墨膜于a-b方向(膜面方向)(100)结晶面15的晶粒尺寸La，以及晶粒与晶粒间排列的顺向性，以致于石墨膜结构对热扩散性的关系无法有效评价。
技术实现思路
本专利技术提出的一种使用高分子膜制成的石墨膜，该石墨膜以穿透式X光衍射分析所得图谱的(100)结晶面15衍射峰讯号的半高宽倒数大于60埃且(002)结晶面13与(100)结晶面15衍射峰的强度比值I002/I100小于0.5，可得知石墨膜于a-b方向(膜面方向)的晶粒结构及晶粒与晶粒间排列的顺向性。该膜具有大于600mm2/sec的热扩散系数。【附图说明】图1是已知石墨膜中晶粒排列的示意图。图2是已知石墨膜中晶粒的(002)结晶面示意图。图3是已知石墨膜中晶粒的(100)结晶面的示意图。图4是本专利技术使用高分子膜烧结的石墨膜的穿透式X光衍射测定示意图。图5是本专利技术使用高分子膜制成的石墨膜的二维散射图谱。图6是本专利技术使用高分子膜制成的石墨膜的一维散射图谱。图7是本专利技术使用高分子膜制成的石墨膜的穿透式X光显微影像的第一示意图。图8是本专利技术使用高分子膜制成的石墨膜的穿透式X光显微影像的第二示意图。其中，石墨膜10晶粒12(002)结晶面13二维平面碳原子层14(100)结晶面15同步辐射X射线光源16铝制载具17散射讯号18二维影像侦检系统20亮度较高部位21亮度较低部位22【具体实施方式】请参阅图1至图3，本专利技术使用高分子膜制成的石墨膜，其是以高分子膜烧结而成，该高分子膜为聚酰亚胺膜，石墨膜10以穿透式X光衍射分析所得图谱的(100)结晶面15衍射峰讯号的半高宽倒数大于60埃且(002)结晶面13与(100)结晶面15衍射峰的强度比值I002/I100小于0.5，可得知石墨膜于a-b方向(膜面方向)的晶粒结构及晶粒与晶粒间排列的顺向性，且该膜具有大于600mm2/sec的热扩散系数。本实施例是以同步辐射高通量光源进行穿透式X光衍射分析。其中穿透式X光衍射测定方式如图4，取得15x15mm的石墨膜10，接着将石墨膜10固定于铝制载具17，使该膜的膜面法线矢量与同步辐射X射线光源16入射方向一致。其中，该同步辐射X射线光源16的储存环电子束能量为1.5GeV(十亿电子伏特)，电流为360mA(毫安)。测定所使用的X射线能量为18KeV(千电子伏特)，并经过直径为0.5毫米(mm)的准直器，以穿透模式进行X光衍射测定。以二维影像侦检系统20(mar345,marXpertsGmbH)收集同步辐射X射线光源16穿透过石墨膜10后产生的散射讯号18，其中石墨膜10与二维影像侦检系统20的距离为282mm，散射讯号的侦检散射角度(2-Theta)范围为9°至40°，以取得二维散射图谱，请参阅图5。将二维散射图谱进行散射讯号积分处理，以取得散射矢量(q)为横轴、散射强度为纵轴的二维散射图谱，请参阅图6，并对一维散射讯号24中出现于散射矢量(q)为1.9埃-1附近的(002)结晶面13的衍射峰强度值及出现于2.9埃-1附近的(100)结晶面15的衍射峰的半高宽倒数值及强度值进行判定。其中，(100)结晶面15的半高宽值倒数大于60埃即具有较大的晶粒尺寸，则其热扩散值较高。其中，将(002)结晶面13及(100)结晶面15的衍射峰强度进行分析，得到一强度比值I，I＝I002/I100。若I值小于0.5则代表该等晶粒的二维平面碳原子层14较趋近平行于膜面方向，则晶粒12的顺向性较佳，因而热扩散值较高，如图7的穿透式X光显微影像所示，其亮度较高部位21代表电子密度高，即结晶性较佳的高顺向性石墨结构。若I值大于0.5则代表该等晶粒的二维平面碳原子层14顺向性较差，如图8的穿透式X光显微影像所示，其亮度较低部位22代表电子密度低，即结晶性较差的低顺向性石墨结构。该穿透式X光显微影像使用同步辐射X射线光源的储存环电子束能量为1.5GeV(亿电子伏特)，电流为360mA(毫安)。测定所使用的X射线能量为8KeV(千电子伏特)，并经过聚焦倍率为10倍的全反射石英毛细管后入射测定面。经过试验片后的穿透X散射射线再经过放大倍率为44倍的波带片以及放大倍率为20倍的光学放大镜后，由电荷耦合侦检器记录影像，实施穿透X射线显微术测定。此配置下的单次显微影像面积范围为15*15um(平方微米)，总放大倍率为880倍。经由数据处理，可将数个显微影像进行数据重合拼接，得到试验片测定面整体显微影像。<热扩散测试>使用雷射闪光热扩散分析仪(NetzschLFA467)对石墨膜进行热扩散系数分析，以in-plane模式下，电压260V，脉冲宽度0.050ms进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用高分子膜烧结的石墨膜，其特征在于，该石墨膜以穿透式X光衍射分析结晶面(100)衍射峰的半高宽倒数大于60埃，且结晶面(002)与结晶面(100)衍射峰强度比值I

【技术特征摘要】
1.一种使用高分子膜烧结的石墨膜，其特征在于，该石墨膜以穿透式X光衍射分析结晶面(100)衍射峰的半高宽倒数大于60埃，且结晶面(002)与结晶面(100)衍射峰强度比值I002/I100小于0.5。


2.根据权利要求1所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜以穿透式X光衍射分析结晶面(100)衍射峰的半高宽倒数大于67埃，且结晶面(002)与结晶面(100)衍射峰强度比值I002/I100小于0.43。


3.根据权利要求1或2所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜热扩散系数大于600mm2/sec。


4.根据权利要求3所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜由具有芳香结构的高分子薄膜制备而来。


5.根据权利要求4所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜高分子膜为聚酰亚胺膜。


6.根据权利要求5所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜高分子膜为均苯型聚酰亚胺薄膜或联苯型聚酰亚胺薄膜。


7.根据权利要求5所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜的厚度为10μm～125μm。


8.根据权利要求6或7所述石墨膜，其特征在于，该石墨膜以穿透式X光衍射分析结晶面(100)衍射峰的半高宽倒数为67埃，且结晶面(002)与结晶面(100)衍射峰强度比值I0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家浩，林志维，金进兴，赖昱辰，苏康扬，庄伟综，王建隆，黄彦之，
申请(专利权)人：达迈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71