[发明专利]基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法

权利要求书

1.一种基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

将粒径为5～50微米的铜粉放置于一定形状的石英模具中；通过化学气相沉积方法，通入反应气体，在一定温度下生长石墨烯；

生长后借助刻蚀手段去除铜框架，得到石墨烯互连网络结构；然后通过灌胶工艺形成石墨烯/聚合物复合材料；最后切除表面部分使石墨烯裸露出来从而得到热界面材料。

2.根据权利要求1所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：铜粉主要用于石墨烯的生长，且作为互连网络结构的骨架，其粒径具有多样化选择，铜粉的粒径为5微米，以提高生长的石墨烯的致密性。

3.根据权利要求1所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：一定形状石英模具主要被用于使铜粉烧结成实际所需的固定形状的泡沫铜块体。

4.根据权利要求1所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：化学气相沉积过程为石墨烯在铜粉上的生长过程，反应气体为甲烷、氢气、氩气，一定温度及压强为1000～1020℃和600～800Pa。

5.根据权利要求1所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：刻蚀手段主要为湿法刻蚀，即通过刻蚀液化学刻蚀，刻蚀液可以为硫酸和过氧化氢的混合溶液，也可以为氯化铁溶液或过硫酸铵溶液。

6.根据权利要求1所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：用于灌胶工艺的聚合物主要是为了增强热界面材料的机械性能，聚合物为聚二甲基硅氧烷。

7.根据权利要求1～6所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤1：将尺寸5微米的细小铜粉添加到所定制的上方开口的矩形石英模具中；

步骤2：通过化学气相沉积设备对铜粉进行预先的烧结固形以及还原，其工艺条件为：在一小时内将温度上升到1020℃，升温阶段通入200sccm：60sccm的氩气：氢气混合气；

步骤3：升温结束后，在40sccm甲烷、160sccm氢气以及280sccm氩气的生长气氛下，于铜粉表面生长石墨烯，生长时间2小时，生长温度1020℃，生长压强800Pa，并在该过程中进一步烧结铜粉，提高其堆积致密性；

步骤4：生长结束后，关闭其他气源，通入280sccm氩气作为保护，并快速冷却，得到生长有石墨烯的泡沫铜块体；

步骤5：将生长有石墨烯的泡沫铜块体放置于所配置的铜刻蚀液中，铜刻蚀液为0.5mol/L的氯化铁溶液，以充分刻蚀去除铜框架，得到海绵状石墨烯互连网络结构的致密骨架；

步骤6：将聚二甲基硅氧烷前驱体与其固化剂按10：1的比例，进行搅拌混合配置，并在真空环境下去除气泡；

步骤7：将步骤五得到的海绵状石墨烯放入配置好的聚二甲基硅氧烷中，浸泡2小时后取出，然后放入恒温箱中在105℃下加热固化30分钟，完成聚合物的灌胶加工工艺；

步骤8：通过工艺切割，直接切除表面多余的、不包含有石墨烯骨架的PDMS部分，以使石墨烯骨架能够于表面裸露出来，便于其同接触界面形成良好的热传导网络通路。

8.根据权利要求7所述的基于高密度石墨烯互连网络结构的热界面材料制备方法，其特征在于：

所述步骤5中铜刻蚀液包括但不限于这种浓度的氯化铁溶液，可以是其他成分的刻蚀液，只要能实现铜粉刻蚀即可。

所述步骤6中真空环境的真空度无特别要求，只要能较快速帮助除去溶液内气泡即可。