[发明专利]六方氮化硼薄片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六方氮化硼薄片的制造方法，能够展现10至40瓦/米·度(w/m.k)的导热率，这比目前使用的热管理更加显著。

背景技术

增加电路密度且现代电子学的小型化能高效除热并散热，对以往的电子设备及系统更是使其可靠运转的关键。因此，此行业可适用于各种热管理应用的新型导热材料，且具迫切需要。如果这样的材料可具电绝缘性，将更有益，因为它们能够直接应用于电子电路上。

不幸的是，大部分具经济效益且可行的绝缘材料具低导热性，这严重限制了它们的应用，无法作为高效散热器。

已经知道的是，大量的六方氮化硼(hBN)具有其它材料中最高基面的热导率(在室温下高达400瓦/米·度)，并几乎与银相匹配。在六方氮化硼中，最近的兴趣在于研究用于热管理应用的石墨烯电绝缘性。除了优良的介电性能，几个原子层的六方氮化硼晶体表现出大量价值，并预计可超过高导热值。可考虑将具有异常高导热性的六方氮化硼的电绝缘特性罕见的组合，用于最有希望的下一代热管理材料候选材料。然而，将多层的六方晶氮化硼晶体用于实际应用上，需要使导热层具可挠性或共形表面，并在较佳方性的导热通道内具有较小的热结。这些需求可通过获取具有六方氮化硼晶体的多个薄片(最好是单层)，而被实现。之前的石墨烯薄片具有相对高的热导率(高达100瓦/米·度)，证明该石墨烯薄片具完美的涂料特性。不幸的是，这样的石墨烯薄片的潜在热管理应用数量被它们的高导电率限制。另一方面，六方氮化硼薄片可预期提供高导热性及优良的电绝缘性组合，而成为电子工业的典范。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种六方氮化硼薄片的制造方法，能够展现10至40瓦/米·度(w/m.k)的导热率，这比目前使用的热管理更加显著。

本发明的次要目的是提供一种六方氮化硼薄片的制造方法，该六方氮化硼薄片的导热率可随着渐增的质量密度而提升，为开启微调六方氮化硼薄片热性能的方式。

为了获致上述目的，本发明所提供的一种六方氮化硼薄片的制造方法，包括步骤：

a)将10至80重量百分比的电介质聚合物溶解在溶剂中；

b)混合20至90重量百分比的六方氮化硼粉末，以形成良好混合的六方氮化硼涂布浆料；

c)将所述浆料涂布于多个基材上，并在摄氏100至150度下进行干燥，在此处理步骤后，可获得一层的六方氮化硼薄片；

d-1)对于单一的六方氮化硼膜片，通过滚压处理，将介电聚合物层由水批中的基材上剥离；

d-2)对于多个基材上的六方氮化硼膜片，在摄氏100至250度下对所述多个基材及多个六方氮化硼薄片进行热压，用以形成多层基材。

有关本发明的具体实施方式及其技术特点和功效，下文将配合图式说明如下。

附图说明

图1A是六方氮化硼薄片的光学影像示意图，其中，对比度的垂直变化是源于充电及1微米的比例尺；

图1B是六方氮化硼薄片的光学影像剖视图，其中，比例尺为1微米；

图2显示出不同质量密度值ρ的六方氮化硼薄片，在温度函数T下被测量的热导率κ；

图3显示出六方氮化硼薄片的热导率κ对应密度函数，在摄氏80度温度下进行测量，其中，颜色灰阶由图上左至右深浅不同的个别曲线代表在不同数值下接触热导率的模拟结果；

图4为低密度样本A及高密度样本B用于数值仿真的薄片模型示意图，其中，一单一六方氮化硼薄片为一具横向尺寸1微米×1微米，且厚度为10纳米的固体块。

具体实施方式

本发明一较佳实施例的一种六方氮化硼薄片的制造方法，包括步骤：

a)将10至80重量百分比的电介质聚合物溶解在溶剂中。较佳的 是，所述电介质聚合物为下列聚合物的至少一种，包括聚对苯二甲酸乙酯(PETP)，聚苯硫醚(PPS)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酮(PEK)，聚酰亚胺(PI)，聚偏二氟乙烯乙烯(PVDF)，酚醛树脂或丙烯酸树脂。

b)混合20至90重量百分比的六方氮化硼(hBN)粉末，以形成良好混合的六方氮化硼涂布浆料。较佳的是，所述六方氮化硼粉末的厚度为1至500纳米，且其尺寸为0.1至100微米。

c)将所述浆料涂布于多个基材上，并在摄氏100至150度下进行干燥，在此处理步骤后，可获得一层的六方氮化硼薄片。

d-1)对于单一的六方氮化硼薄片，通过滚压处理，将介电聚合物层由基材上剥离。