[发明专利]一种高导热石墨膜表面金属涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属涂层以及热管理领域，特别涉及一种高导热石墨膜表面金属涂 层的制备方法。

背景技术

随着电子工业技术的不断发展，电子元器件的设计与生产不断向小型化、集成化、 轻量化、高效化的方向发展，导致其工作过程热密度不断增大，这就对所使用的热管理 材料的导热性提出了更高的要求。

高导热石墨膜是一种重要的热管理材料，其面内热导率高达1200-1900W/mK，目前 该种材料已经实现商业化并成功应用于手机和电脑的散热。但是，一方面该种石墨膜强 度较低，在使用过程中易出现损坏而影响性能，另一方面，该种石墨膜厚度有所限制(200 μm以下)，这些都限制了该种石墨膜的应用范围。为解决这一问题，一方面可以在石 墨膜上涂覆高导热金属材料(如铝和铜)来提高其强度，另一方面也可以将该种高导热 石墨膜与金属材料复合成高导热金属基复合材料来拓宽其应用范围。在该种金属基复合 材料制备过程中，金属和石墨膜之间润湿性差且容易出现有害的界面反应，从而降低材 料的性能。一种有效的解决方法是先对石墨膜进行金属涂层处理，然后再与金属材料进 行复合，这样能降低复合温度，提高润湿和优化界面结合，进而提高复合材料的性能。 综上所述，石墨膜表面金属涂层的制备在热管理材料中显得尤为重要，它能有效拓宽高 导热石墨膜的应用范围。

对现有技术文献检索发现，少有专利或者论文有关于高导热石墨膜表面金属涂层的 报道。申请号为201410114471.5的专利“一种高导热石墨膜-铜复合材料的制备方法” 制备出人工石墨膜并在其上利用化学镀和电镀镀上一层10μm的铜，其涂层工艺复杂且 厚度未进行调控。不仅如此，使用化学镀和电镀制备的金属涂层与石墨膜之间的结合力 较差。其主要原因可能是石墨膜强度低且脆，难以磨抛，化学镀或电镀镀膜前处理难以 有效将石墨膜上物理和化学吸附物清洗干净或者难以有效表面粗化和活化，进而导致金 属涂层与石墨膜之间结合较差。因此，急需一种克服上述问题、在石墨膜上涂覆与之结 合良好的金属涂层的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种石墨膜表面制备金属涂层的 物理气相沉积(PVD)制备方法，制备得到的涂层完整且均匀，其厚度可在之间调 控，涂层与石墨膜结合良好，可以高效的制备可用于热管理领域的金属涂层石墨膜材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种高导热石墨膜表面金属涂层的制备方法，所述制备方法包括如下 步骤：

第一步，石墨膜前处理：将石墨膜用酒精超声清洗干净以去除石墨膜表面的物理吸 附物，然后将酒精清洗后的石墨膜置于PVD设备中，将PVD设备腔体抽真空至6×10^-3Pa以下，调节氩气流量、偏压对石墨膜进行氩离子轰击清洗以去除石墨膜表面的化学吸 附物；

第二步，石墨膜涂层处理：调控PVD设备控制PVD镀膜条件，包括磁场电流、偏 压、氩气流量、镀膜温度以及镀膜时间，对石墨膜进行金属涂覆处理。

优选地，第一步中，所述的石墨膜为人工合成石墨膜，石墨膜的厚度为17-150μm、 面内热导率为350-1900W/mK。

优选地，第一步中，所述的酒精超声清洗的时间在5-30min之间，进一步的，为10-20 min。

优选地，第一步中，所述的氩气流量在200-350sccm之间，进一步的，为250-300 sccm。

优选地，第一步中，所述的偏压在900-1000V之间。

优选地，第一步中，所述的氩离子轰击清洗，时间为10-25min。

优选地，第二步中，所述的PVD镀膜，磁场电流在2-25A之间，进一步的，为2-15A， 更进一步的，为5-15A。

优选地，第二步中，所述的PVD镀膜，偏压在0-500V之间，进一步的，为10-200 V，更进一步的，为50-200V。

优选地，第二步中，所述的PVD镀膜，氩气流量在20-300sccm之间，进一步的， 为50-300sccm。

优选地，第二步中，所述的PVD镀膜，镀膜温度在室温到200℃之间。

优选地，第二步中，所述的PVD镀膜，镀膜时间在30s到5h之间，进一步的，在 5min到1h。

优选地，第二步中，所述的金属涂覆，涂覆的金属涂层厚度在10nm到5μm之间调 控。