等離子體處理提高石墨膜表面的親水性

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-06-14

隨著電子元器件以及產(chǎn)品向微型化、輕量化、集成化、高效化發(fā)展，其功率密度和發(fā)熱量隨之倍增，散熱問題成為制約電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸。石墨膜是近年來興起的一種新型散熱材料，其水平方向具有超高的熱傳導(dǎo)率。但是由于石墨膜是層狀晶體結(jié)構(gòu)，在片層之間存在范德華力，使石墨膜垂直方向的熱傳導(dǎo)率較差，甚至具有一定的隔熱效果，這嚴(yán)重影響了石墨膜的散熱性能。石墨膜/金屬基復(fù)合材料，通過利用金屬材料優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，有效地彌補(bǔ)了石墨膜垂直方向熱傳導(dǎo)率不佳的缺點，目前主要的制備方式是在石墨膜表面磁控濺射銅等金屬薄膜或通過復(fù)卷機(jī)將石墨膜、導(dǎo)熱膠以及金屬材料復(fù)合成形。

由于石墨膜表面光滑且具有很強(qiáng)的疏水性，導(dǎo)致石墨膜與金屬薄膜間的界面性能很差，石墨膜與金屬薄膜之間的結(jié)合力非常弱。因此，如何提升石墨膜的親水性是增強(qiáng)石墨膜與金屬鍍層之間結(jié)合力的關(guān)鍵問題。
近年來，國內(nèi)外學(xué)者在碳類材料表面改性技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究工作，目前主要的方法有氧化處理、高能射線輻射處理、等離子體處理、聚合物涂層處理等，其中等離子體處理技術(shù)備受關(guān)注。等離子體改性只發(fā)生在材料表面，能在不改變材料固有性能的前提下，充分改善材料的表面性能，是一種操作簡單、清潔高效、節(jié)能環(huán)保的表面改性方法。

等離子體處理提高銅鍍層與石墨膜結(jié)合力的機(jī)理

圖1上半部分是人工石墨膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，人工石墨膜是以聚酰亞胺薄膜（PI膜）為原料，通過加壓炭化、石墨化制備而得。等離子體處理可提高銅與石墨膜結(jié)合力的機(jī)理有兩點。其一，如圖1所示，等離子體處理石墨膜，會使其表面產(chǎn)生大量的羧基、羥基，這些含氧官能團(tuán)明顯增強(qiáng)了石墨膜表面的親水性。在石墨膜表面電沉積銅時，銅與羧基或羥基中的氧反應(yīng)，生成Cu—O鍵，這能增強(qiáng)銅與基底之間的結(jié)合力。其二，等離子體處理使石墨膜表面變粗糙，而材料表面粗糙度對鍍層結(jié)合力的提高有良好的效果。