[发明专利]使用高分子膜制成的石墨膜及其制备方法

说明书

本发明提出一种使用高分子膜制成的石墨膜，该膜使用穿透式X光衍射光谱分析该图谱的(100)结晶面讯号的半高宽倒数大于60埃，且(002)及(100)结晶面衍射峰强度比值I₀₀₂/I₁₀₀小于0.5，其具有高结晶顺向性与大于600mm²/Sec的热扩散性。

【技术领域】

本发明为关于一种使用高分子膜制成的石墨膜及其制备方法，该石墨膜具有高结晶顺向性，使其热扩散性较优异。

【背景技术】

轻薄化的行动装置开发已是目前电子产品的发展趋势，电子组件缩减体积使组件做紧密的堆积，因此芯片、背光模块及电池等的散热问题成为重要的议题。在导热、散热效能要求逐渐严苛时，人造软性石墨膜的问市让这些问题得以有解决方案。人造石墨膜相较于传统金属铜或铝散热材料，具有更好的热传导性、柔软性及较低的密度(轻量化)，让石墨膜在行动装置上被大量地使用。

高导热人造石墨膜在制造上是将高芳香结构高分子薄膜经过一串的高温裂解反应与原子重新排列过程而成，这些高温处理过程被称为碳化与石墨化。碳化制程的主要功能为热裂解非碳元素，处理温度约在500-1500℃之间。石墨化的功用则是透过高温来推动碳原子，使碳原子重新排列而形成连续有序的层状结构，在过程中会扮随着发泡的现象，而形成发泡石墨层结构，其操作温度发生在2000-3000℃间。对所得到的发泡石墨膜进行轧延处理后可获得具有柔软性的石墨膜，以适合于电子设备中的散热及电磁波遮蔽层。

一般固体材料的导热特性是综合了物质的电子、声子(晶格振动)和光子等作用的总和决定，而石墨膜导热特性则以晶格振动为主要路径。请参阅图1，石墨膜10为许多晶粒12构成，每一晶粒具有许多二维平面碳原子层14，当该等二维平面碳原子层14排列越整齐及尺寸越大则石墨膜导热特性越好，反之，当该等二维平面碳原子层14排列不整齐，其内存在空缺、错位或异原子参杂等缺陷，或该等二维平面碳原子层14尺寸较小代表具有较多的晶界阻碍热能传递，则对导热特性会产生负面影响。石墨膜的晶粒与晶粒之间于a-b方向(膜面方向)排列越规则，则顺向性越佳，代表热扩散效果较佳。

请参阅图2与图3，昔知石墨膜结构与热传导性质的关系是利用反射式X光衍射仪(X-ray diffraction)针对石墨晶粒的(002)结晶面13(即二维平面碳原子层14的面)进行分析，可获得(002)层间距d₀₀₂及晶粒尺寸Lc，借此评价石墨晶粒于c方向(膜厚方向)的结晶程度，但无法清楚获知石墨膜于a-b方向(膜面方向)(100)结晶面15的晶粒尺寸La，以及晶粒与晶粒间排列的顺向性，以致于石墨膜结构对热扩散性的关系无法有效评价。

【发明内容】

本发明提出的一种使用高分子膜制成的石墨膜，该石墨膜以穿透式X光衍射分析所得图谱的(100)结晶面15衍射峰讯号的半高宽倒数大于60埃且(002)结晶面13与(100)结晶面15衍射峰的强度比值I₀₀₂/I₁₀₀小于0.5，可得知石墨膜于a-b方向(膜面方向)的晶粒结构及晶粒与晶粒间排列的顺向性。该膜具有大于600mm²/sec的热扩散系数。

【附图说明】

图1是已知石墨膜中晶粒排列的示意图。

图2是已知石墨膜中晶粒的(002)结晶面示意图。

图3是已知石墨膜中晶粒的(100)结晶面的示意图。

图4是本发明使用高分子膜烧结的石墨膜的穿透式X光衍射测定示意图。

图5是本发明使用高分子膜制成的石墨膜的二维散射图谱。

图6是本发明使用高分子膜制成的石墨膜的一维散射图谱。

图7是本发明使用高分子膜制成的石墨膜的穿透式X光显微影像的第一示意图。