本发明专利技术提供一种石墨导热片及其制备方法、及半导体散热装置。所述制备方法包括如下步骤：(1)对石墨片材进行阵列打孔，得到具有阵列孔排布的石墨片材；(2)对步骤(1)得到的具有阵列孔排布的石墨片材进行等离子体处理后，使用含乙烯基的硅烷偶联剂对其进行化学接枝，得到表面包覆有偶联剂层的石墨片材；(3)通过化学气相沉积法在步骤(2)得到的表面包覆偶联剂层的石墨片材的外表面包覆高分子层，得到所述石墨导热片。本发明专利技术提供的石墨导热片具有较好的散热效果、较好的均热性和较好的结构稳定性，适合电子产品内半导体芯片的导热散热。适合电子产品内半导体芯片的导热散热。适合电子产品内半导体芯片的导热散热。
【技术实现步骤摘要】
一种石墨导热片及其制备、及半导体散热装置
[0001]本专利技术属于半导体散热材料
，具体涉及一种石墨导热片及其制备方法、及半导体散热装置。
技术介绍
[0002]目前，随着AI、5G、大数据等的日新月异，高性能的导热片材料的需求越来越大。石墨作为优良的热导体，常作为手机、笔记本电脑、医疗设备、LED屏幕等的导热材料存在。然而石墨导热片因其具有独特的晶粒取向，因此脆性较大，作为导热片使用是会存在局部破碎、掉粉的现象；与此同时，石墨粉具有优良的导电性，存在对电子设备造成短路的风险，因此，在使用前往往需要对石墨片进行包覆，防止其导电和掉粉。
[0003]CN204031699U公开了一种电子产品用石墨导热片。所述石墨导热片包括一石墨片，此石墨片上、下表面均覆有金属层；一离型纸层表面覆有导热胶粘层且与石墨层下表面的金属层粘合，一下表面涂覆有胶粘剂层的聚酯薄膜层贴覆于石墨片上表面，此聚酯薄膜层长度和宽度均大于石墨片的长度和宽度，一离型纸层贴覆于导热胶粘层另一表面，此离型纸层的长度和宽度分别大于石墨片的长度和宽度，且聚酯薄膜层长宽尺寸与离型纸层长宽尺寸相等。该技术方案中通过离型纸层和涂覆有胶粘剂层的聚酯薄膜层设计，使制备得到的石墨导热片既具有较好的绝缘性，又可防止墨片中石墨粉和石墨颗粒的脱落对电子产品电性能的影响，但是，由于离型纸层和聚酯薄膜层的长度和宽度要大于石墨片的长度和宽度，导致制备得到的导热片的包边宽度较大，使石墨片的有效散热面积大幅减小，由此制备得到的石墨导热片的散热效果较差。
[0004]CN207842213U公开了一种由石墨片与金属层复合的导热片。所述导热片包括石墨层、柔性导热层、封边、离型纸、齿槽、铝片和银片，石墨层的下方设置有铜箔，石墨层的上方设置有柔性导热层，柔性导热层的上方设置有离型纸，柔性导热层的内部下方填充有硅橡胶，柔性导热层的内部上方填充有氧化铝，石墨层的左侧设置有封边，封边的内部左侧设置有银片，封边的内部右侧设置有铝片，铝片通过粘合剂与银片固定粘接，封边的外部右侧设置有粘接胶，离型纸的下部设置有齿槽。该技术方案制备得到的导热片绝缘性较差。
[0005]CN103037669A公开了一种石墨导热片。所述石墨导热片包括石墨片层和衬垫层，所述石墨片层与衬垫层通过双面胶层粘接固定，所述石墨片层上表面覆盖有膜层，所述石墨片层、双面胶层和膜层的边缘位置相同。该技术方案虽然可以通过衬底层和膜层的设计，虽然可以避免石墨片层发生掉粉等不良现象，但是由此制备得到的导热片的散热性较差。
[0006]由上述内容可知，目前常规使用单/双面胶对石墨片进行贴合包覆，然而较厚的胶粘层(通常为3～15μm)严重影响石墨片的导热性能，且往往包边宽度较大，导致被包覆后石墨片的有效散热面积大幅减小；同时由于石墨材料较脆，因此制备得到的石墨导热片在使用时，一般是通过背胶与半导体芯片进行贴合，粘合胶一方面是起到绝缘保护作用，另一方面是帮助石墨与热源或其他半导体散热装置之间进行紧密贴合，但是石墨表面本身不平整，具有一定粗糙度，因此在背胶时，内部会存在一定的气泡，界面热阻增大，导致最终制品
的散热能力下降。
[0007]因此，如何提供一种既具有较好散热效果，又具有较好结构稳定性的石墨导热片和散热装置，已成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨导热片及其制备方法、及半导体散热装置。本专利技术中通过阵列冲孔、等离子处理、硅烷偶联剂化学接枝、高分子包覆等一系列过程对石墨片材进行处理，采用了物理结构的扣合与化学共价键结合的双重作用，提高了高分子层对石墨片材的包覆效果，由此制备得到的石墨导热片具有较好的散热效果、较好的均热性和较好的结构稳定性，适合电子产品内半导体芯片的导热散热。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种石墨导热片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0011](1)对石墨片材进行阵列打孔，得到具有阵列孔排布的石墨片材；
[0012](2)对步骤(1)得到的具有阵列孔排布的石墨片材进行等离子体处理后，使用含乙烯基的硅烷偶联剂对其进行化学接枝，得到表面包覆有偶联剂层的石墨片材；
[0013](3)通过化学气相沉积法在步骤(2)得到的表面包覆偶联剂层的石墨片材的外表面包覆高分子层，得到所述石墨导热片。
[0014]本专利技术中，通过在石墨片材上进行阵列打孔，使高分子层不仅可以附着在石墨片材正反两面，还可以使位于石墨片材正反两面的高分子层通过石墨片材上的孔连接，形成物理互扣结构，提高了石墨导热片的结构稳定性。
[0015]本专利技术中，通过对石墨片材进行等离子体处理，使石墨片层表面带有羟基官能团，然后通过含乙烯基的硅烷偶联剂与羟基之间的化学反应，将乙烯基引入石墨片层表面，得到表面带有碳碳双键的石墨片层，然后通过气相沉积法，形成高分子层的二聚体在形成高分子层的过程中，首先会发生裂解形成自由基，然后通过自由基与碳碳双键之间的反应，沉积在石墨片层表面，最终形成高分子层。
[0016]本专利技术中，通过在石墨片材表面包覆偶联剂层，进一步通过偶联剂层中的乙烯基，使高分子层与石墨片材通过化学共价键的方法连接，提高了高分子层与石墨片材之间的附着力，进而提高了高分子层对石墨片材的包覆稳定性，使石墨片材不易掉粉。
[0017]本专利技术中，通过阵列冲孔、等离子处理、硅烷偶联剂化学接枝、高分子包覆等一系列过程对石墨导热片进行处理，采用了物理结构的扣合与化学共价键结合的双重作用，提高了高分子包覆石墨片的结构稳定性，避免了石墨片材掉粉问题的发生，由此制备得到的石墨导热片具有较好的散热效果、较好的均热性和较好的结构稳定性。
[0018]需要说明的是，本专利技术中对于孔的形状不做任何特殊限定，示例性地包括但不限于圆柱状。
[0019]以下作为本专利技术的优选技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的目的和有益效果。
[0020]作为本专利技术的优选技术方案，所述石墨片材选自天然单层石墨片材、合成石墨片材、多层复合石墨片、石墨烯片材或发泡石墨片材。
[0021]优选地，所述阵列打孔的方法为激光冲孔法或机械冲孔法。
[0022]优选地，以所述石墨片材的体积为100％计，孔的总体积为0.01～10％，进一步优选为0.01～2.5％(例如可以是0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.3％、0.7％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等)，进一步优选为0.01～2.5％。
[0023]本专利技术中，通过控制孔的总体积在特定的范围内，制备得到的石墨导热片既具有较好的散热性，又具有较好的结构稳定性。若孔的总体积的过大，则制备得到的石墨导热片的均热性较差；若孔的总体积过小，则制备得到的石墨导热片的结构稳定性较差。
[0024]优选地，以所述石墨片材面积为50本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨导热片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)对石墨片材进行阵列打孔，得到具有阵列孔排布的石墨片材；(2)对步骤(1)得到的具有阵列孔排布的石墨片材进行等离子体处理后，使用含乙烯基的硅烷偶联剂对其进行化学接枝，得到表面包覆有偶联剂层的石墨片材；(3)通过化学气相沉积法在步骤(2)得到的表面包覆偶联剂层的石墨片材的外表面包覆高分子层，得到所述石墨导热片。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨片材选自天然单层石墨片材、合成石墨片材、多层复合石墨片、石墨烯片材或发泡石墨片材；优选地，所述阵列打孔的方法为激光冲孔法或机械冲孔法；优选地，以所述石墨片材的体积为100％计，孔的总体积为0.01～10％，进一步优选为0.01～2.5％；优选地，以所述石墨片材面积为50mm
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50mm计，所述石墨片材上孔的个数≥20个。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体处理的功率为50～1500W；优选地，所述等离子体处理的时间为30～60min；优选地，所述等离子体处理时使用的等离子体选自氧气、氦气、氖气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为氧气和氦气的组合或者氧气与氖气的组合；优选地，所述氧气和氦气的组合或者氧气与氖气的组合中氧气的体积百分含量各自独立地选自99～99.5％；优选地，所述氧气和氦气的组合中氦气的体积百分含量为0.5～1％；优选地，所述氧气和氖气的组合中氖气的体积百分含量为0.5～1％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β
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甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴攀，任泽明，王号，计俞伟，廖骁飞，徐丹，
申请(专利权)人：广东思泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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