一种低界面热阻的石墨膜叠层及其制备方法技术

本发明专利技术电子导热材料技术领域，具体公开了一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：石墨膜表层金属化处理；步骤S2：将表层金属化处理后的多层石墨膜焊接；以及采用本制备方法制备的石墨叠层；本发明专利技术通过钎焊实现石墨膜之间的连接，相比胶粘和压接有效的提高了导热性能，使得叠层的界面热阻更低。阻更低。

【技术实现步骤摘要】
一种低界面热阻的石墨膜叠层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子导热材料
，更具体地讲，涉及一种低界面热阻的石墨膜叠层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子行业的飞速发展，微电子系统、高集成电路和大功率电子器件将成为未来发展的一大趋势。产生大量的热量如果不及时传导和散出，电子器件的性能和寿命将受极大影响。
[0003]因此，急需高导热热管理材料以提高散热效率。石墨导热膜由于其较高的性价比和成熟的生产技术，在低功耗消费电子产品中广泛使用。
[0004]当前成熟的导热石墨膜产品，其平面内导热率可以达到1100W/m
·
K以上，但是单层石墨膜的厚度通常很薄，普遍小于100微米，导致单层石墨膜的载热的能力不足，传递热量的水平远远满足不了大功率电子设备的需求。将多层石墨膜叠层加厚，是解决这一问题的有效途径，目前采用的石墨膜叠层方法主要有胶粘剂粘接和金属零件结构压接两种，然而无论是胶粘还是外部金属结构压接，石墨膜与石墨膜之间仍然会存在较大的界面热阻，石墨膜叠层结构集成度不高，整体的导热性能不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种低界面热阻的石墨膜叠层及其制备方法，通过钎焊实现石墨膜之间的连接，相比胶粘和压接有效的提高了导热性能，使得叠层的界面热阻更低。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的解决方案是：
[0007]一方面，
[0008]一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，具体包括以下步骤：/>[0009]步骤S1：石墨膜表层金属化处理；
[0010]步骤S2：将表层金属化处理后的多层石墨膜焊接。
[0011]在一些可能的实施方式中，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0012]步骤S11：对石墨膜表面依次进行去油、碱蚀、酸洗活化；
[0013]步骤S12：对步骤S11处理后的石墨膜表面进行电镀金属层一，并使其表面产生厚度为1.5
‑
3μm的过渡金属层；所述金属层一为铜层、镍层、银层中的任意一种。
[0014]在一些可能的实施方式中，所述步骤S1还包括：
[0015]步骤S13：在所述过渡金属层上进行镀金属层二；所述金属层二为镍层，厚度为7
‑
15μm；
[0016]其中，电镀工艺采用氨基磺酸镍电镀工艺；具体工艺条件为PH值为4.0
‑
4.5、电流密度为0.4
‑
0.8A/dm2、温度为40
‑
50℃、时间为30min。
[0017]在一些可能的实施方式中，所述步骤S11具体包括以下步骤：
[0018]步骤S111：将石墨膜浸泡于含有浓度为20
‑
50g/L的碳酸钠、浓度为30
‑
50g/L的磷酸钠溶液中，进行化学除油去除石墨膜表面油污；其中，温度为70
‑
90℃，时间为30
‑
60s；
[0019]步骤S112：除油后的石墨膜使用浓度为100
‑
150g/L的高温氢氧化钠溶液进行碱蚀；其中，温度为75
‑
95℃，碱蚀时间为10
‑
30s，使石墨膜表面具有亲水性；
[0020]步骤S113：使用体积浓度为5
‑
10％的稀盐酸对石墨膜表面进行酸洗活化，酸洗时间30
‑
60s。
[0021]在一些可能的实施方式中，所述步骤S12包括以下步骤：
[0022]步骤S121：金属层一电镀；
[0023]当金属层一为铜层时，采用无氰碱铜电镀工艺；具体工艺条件为电流密度为0.2
‑
0.5A/dm2，温度为15
‑
25℃，PH值为8.5
‑
9.5，时间为10
‑
20min。
[0024]步骤S122:对电镀有铜层的石墨膜进行夹持固定，并进行高温真空热处理；其中,真空条件10
‑
3Pa，温度1100℃。
[0025]在一些可能的实施方式中，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0026]步骤S21：将表层金属化后的石墨膜进行超声清洗；
[0027]步骤S22：在单层石墨膜的表面涂抹或喷涂钎料和助焊剂，形成焊接层；
[0028]步骤S23：将步骤S22中处理的多组单层石墨膜叠放，并安装在钎焊工装之间,形成坯件；
[0029]步骤S24：将坯件置于钎焊设备中进行钎焊，完成制备。
[0030]在一些可能的实施方式中，在步骤23中所述助焊剂为锡基钎料，在进行钎焊时，钎焊温度为255
±
5℃，保温时间为1.5
‑
3min。
[0031]在一些可能的实施方式中，在所述步骤S21中进行超声清洗的溶液为酒精，清洗时间为25
±
5min。
[0032]另一方面，一种低界面热阻的石墨膜叠层，采用以上所述的制备方法进行制备。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0034]本专利技术通过对石墨膜表层进行金属化处理，改变了石墨膜原本焊接性能差的不足；
[0035]本专利技术通过钎焊实现石墨膜之间的连接，相比胶粘和压接有效的提高了导热性能，使得叠层的界面热阻更低；
[0036]本专利技术通过采用电镀铜层作为底层电镀层，并对电镀铜层进行热处理，有效的提高了底层电镀层与石墨膜的结合力、连接强度以及焊接结合力；
[0037]本专利技术通过在电镀铜层上再次镀镍层，这样有效的提高了在进行钎焊时，焊接的可焊性；避免由于电镀层的金属活性较好，造成电镀层氧化，使得可焊性变差；
具体实施方式
[0038]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的层成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而
是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0039]下面对本专利技术进行详细说明：
[0040]一方面，一种低界面热阻的石墨膜叠层，包括至少两层石墨膜、以及设置相邻两层石墨膜相互靠近一侧的焊接层；相邻的两层石墨膜通过钎焊实现连接。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：石墨膜表层金属化处理；步骤S2：将表层金属化处理后的多层石墨膜焊接。2.根据权利要求1所述的一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：步骤S11：对石墨膜表面依次进行去油、碱蚀、酸洗活化；步骤S12：对步骤S11处理后的石墨膜表面进行电镀金属层一，并使其表面产生厚度为1.5
‑
3μm的过渡金属层；所述金属层一为铜层、镍层、银层中的任意一种。3.根据权利要求2所述的一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：步骤S13：在所述过渡金属层上进行镀金属层二；所述金属层二为镍层，厚度为7
‑
15μm；其中，电镀工艺采用氨基磺酸镍电镀工艺；具体工艺条件为PH值为4.0
‑
4.5、电流密度为0.4
‑
0.8A/dm2、温度为40
‑
50℃、时间为30min。4.根据权利要求3所述的一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括以下步骤：步骤S111：将石墨膜浸泡于含有浓度为20
‑
50g/L的碳酸钠、浓度为30
‑
50g/L的磷酸钠溶液中，进行化学除油去除石墨膜表面油污；其中，温度为70
‑
90℃，时间为30
‑
60s；步骤S112：除油后的石墨膜使用浓度为100
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150g/L的高温氢氧化钠溶液进行碱蚀；其中，温度为75
‑
95℃，碱蚀时间为10
‑
30s，使石墨膜表面具有亲水性；步骤S113：使用体积浓度为5
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10％的稀盐酸对石墨膜表面进行酸洗活...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄深荣，徐宁波，祝丽莎，付银辉，王远荣，
申请(专利权)人：成都四威高科技产业园有限公司，
类型：发明
国别省市：