[发明专利]一种减少石墨膜面内缺陷的改性处理方法

说明书

一种减少石墨膜面内缺陷的改性处理方法，涉及一种石墨膜面的改性处理方法，目的是减小石墨膜表面的无定形碳和C‑O‑C官能团的含量，减小石墨膜褶皱处的缺陷度，并提高石墨膜的石墨化度，从而达到提高石墨膜的热导率的效果。方法：将石墨膜裁剪并放置在溶剂中，将石墨膜平铺并利用丙酮完全润湿，然后进行超声处理，烘干至恒重；进行一次微波处理或进行两次微波处理。本发明能够实现表面处无定形碳含量的减少和石墨膜边缘处附近表面自清洁，并降低石墨膜表面缺陷，改性方法操作简单，改性周期短。

技术领域

本发明涉及一种减少石墨膜面内缺陷的改性处理方法

背景技术

作为电子行业的心脏，半导体行业在近几十年的发展中，一直遵循着摩尔定律向着高性能，小型化和集成化发展，功耗的增加和体积的减小对电子产品的散热问题带来了挑战。因此有效的热量输出是在电子封装设计中无法避免的关键问题。散热技术逐渐成为限制电子技术发展的一个瓶颈问题。

在应用中，热管理材料对热膨胀性能、热导率、加工性能、轻量化等方面的需求日益增加。现今作为热管理材料应用的材料主要有金属，陶瓷和碳材料等，其中金属材料具有较高的热导率，但是其热膨胀系数和密度相对较高；陶瓷材料虽然热膨胀系数较低，但是其脆性较大，因此生产和制备过程较为复杂，成本相对较高。其中碳材料凭借较高的热导率，较低的密度得到了研究者的关注。

在所有的热功率器件中，热二极管、热整流器、热调制器等都存在二维的散热应用需求。二维材料的散热存在XY方向和Z方向两个方向上的差异，其中大部分的二维散热材料需要在XY方向上的高热导率来保证热量可以快速传递出去。石墨膜是一种在二维方向下石墨结构完整的碳材料，这种独特的结构确保了面内(XY)方向的高导热性。石墨膜的热导率与石墨膜的密度、厚度、石墨化度、石墨膜缺陷度、石墨片层的定向度相关。石墨化度较高的石墨膜通常是由具有高定向性的有机高分子薄膜(聚酰亚胺PI)在惰性气体保护条件下加压升温炭化，再经过高温石墨化处理得到。通过这种方式制备的石墨膜具有较高的石墨化度和较低的缺陷度，但其表面会产生一些褶皱，在褶皱处存在一些较大片径的无定形碳以及含氧官能团，其中无定形碳的热导率仅为为400W/(m·K)，远低于石墨膜的热导率，对石墨膜的导热性能具有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少石墨膜面内缺陷的改性处理方法，减小石墨膜表面的无定形碳和C-O-C官能团的含量，减小石墨膜褶皱处的缺陷度，并提高石墨膜的石墨化度，从而达到提高石墨膜的热导率的效果。

本发明减少石墨膜面内缺陷的改性处理方法按以下步骤进行：

一、石墨膜裁剪

将石墨膜裁剪并放置在溶剂中，使之均匀展开；

所述溶剂为无水乙醇或丙酮；

二、丙酮超声处理

步骤一得到的石墨膜平铺并利用丙酮完全润湿，然后进行超声处理，最后烘干至恒重；

所述超声处理的功率为200～400W，超声处理时间为10～60s；

三、进行一次微波处理或进行两次微波处理；

所述一次微波处理的工艺为：将步骤二中得到的石墨膜转移至微波炉中进行较高功率短时的第一次微波处理，然后待石墨膜冷却后取出；转移至微波炉过程中保证平整的铺展开以避免尖端放电集中将石墨膜烧坏；

所述的一次微波处理时的微波炉功率为800～1000W，频率为2450MHz；

所述的一次微波处理时的时间为2～6s；

所述的两次微波处理的工艺为：将一次微波处理后的石墨膜进行低功率长时间的二次微波处理，待石墨膜冷却后取出；

所述的二次微波处理时的微波炉功率为500～800W，频率为2450MHz；