一种石墨烯薄膜器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石墨烯制造、应用技术领域，特别是涉及一种石墨烯薄膜器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，在微电子封装中广泛使用的界面散热材料包括散热垫、导热油脂、散热带、导热胶、焊接剂、相变材料等，但是由于它们较低的热传导率(一般在2-6W/mK)、有限的几何形状(尤其是较大厚度)、热稳定性差等缺点，其散热效果不佳，不能在满足表面温度较高的大功率芯片散热需求的同时满足高密度系统封装的需要。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件及其制备方法，用以解决现有技术中界面散热材料散热效果不佳、尤其是不能满足高密度系统封装的大功率器件散热需求的问题。
[0004]第一方面，本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件，包括目标部件和附着在所述目标部件表面的石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的厚度为0.34nm?4nm。
[0005]优选地，所述石墨烯薄膜具有预定图形或预定图案。
[0006]优选地，所述目标部件为芯片、或电极、或屏幕、或晶体管部件。
[0007]本发明实施例第一方面提供的石墨烯薄膜器件，石墨烯薄膜厚度小，并与目标部件表面紧密结合，因此该石墨烯薄膜器件具有优良的散热效果，能够满足大功率散热需求，满足高密度封装需要。
[0008]第二方面，本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件的制备方法，包括以下步骤:
[0009]将原始石墨加入到阳离子表面活性剂溶液中，得到混合液，将所得混合液在80w?8000w功率下超声10分钟?5小时,使得其中的所述原始石墨部分剥离,得到石墨烯和原始石墨的混合分散液，将所述混合分散液静置，待所述混合分散液分层后，取上层70?90%的溶液进行离心处理；
[0010]离心处理完毕后，再取离心处理后的上层70?90%的溶液在80w?8000w功率下进行再次超声处理10分钟?2小时；使得其中的所述原始石墨剥离，得到石墨烯分散液；将所述石墨烯分散液进行真空干燥，至所述石墨烯分散液出现浑浊，得到石墨烯浑浊液；
[0011]取目标部件，将所得石墨烯浑浊液涂覆在所述目标部件表面，经过干燥后，即得到石墨烯薄膜器件，所述石墨烯薄膜器件包括目标部件和附着在所述目标部件表面的石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的厚度为0.34nm?4nm。
[0012]在本发明实施方式中，在所述再次超声处理完毕后，进一步包括，将所述再次超声处理后得到的混合液依次重复进行I?5次如下操作:将所述再次超声处理后得到的混合液静置，待所述混合液分层后，取上层70?90%的溶液进行离心处理；离心处理完毕后，再取离心处理后的上层70?90 %的溶液在80w?8000w功率下进行超声处理10分钟?2小时。
[0013]其中，阳离子表面活性剂溶液用来提高石墨烯在水溶液中的分散，防止团聚现象。在本发明实施方式中，所述阳离子表面活性剂溶液为胆酸钠溶液。
[0014]在本发明实施方式中，所述胆酸钠溶液的浓度为0.1?2.0mg/mL，所述原始石墨在所述胆酸钠溶液中的浓度为0.1?1.0mg/mL。
[0015]在本发明实施方式中，所述离心处理的转速为10000?20000r/min ;所述离心处理的时间为5?15分钟。
[0016]在本发明实施方式中，所述真空干燥的温度为10°C?30°C，所述真空干燥的压力为O?lOOKpa，所述真空干燥的时间为0.5?3小时。
[0017]在本发明一实施方式中，在所述涂覆操作之前，先在所述目标部件表面放置掩模板，未被所述掩膜板掩盖的部分为预设图形或预设图案区域，将所述石墨烯浑浊液涂覆在所述预设图形或预设图案区域内，所述涂覆操作后得到具有预定图形或预定图案的石墨烯薄膜器件，所述石墨烯薄膜附着在所述预设图形或预设图案区域内。
[0018]在本发明另一实施方式中，在所述涂覆操作之前，先在所述目标部件表面通过光刻形成预设图形或预设图案区域，将所述石墨烯浑浊液涂覆在所述预设图形或预设图案区域内，所述涂覆操作后得到具有预定图形或预定图案的石墨烯薄膜器件，所述石墨烯薄膜附着在所述预设图形或预设图案区域内。
[0019]在本发明实施方式中，所述涂覆为旋涂、或刮涂、或浸溃涂覆。
[0020]在本发明实施方式中，所述旋涂的转速控制在200?500r/min。
[0021 ] 在本发明实施方式中，所述目标部件为芯片、或电极、或屏幕、或晶体管部件。
[0022]本发明实施例第二方面提供的石墨烯薄膜器件的制备方法，将液相剥离法与半导体制备工艺有机结合，在目标部件表面制得石墨烯薄膜，制备过程操作简单，且不经历高温工艺，便于生产大尺寸薄膜，适合量产，制备得到的石墨烯薄膜厚度可控、形状可控，石墨烯薄膜能与目标部件表面紧密结合，解决了现有技术中界面散热材料散热效果不佳、尤其是不能满足高密度系统封装的大功率器件散热需求的问题，为高功率电子器件散热提供了良好基础。
[0023]本发明实施例第三方面提供了一种通信设备，包括本发明实施例第一方面提供的所述的石墨烯薄膜器件，以及供电电路，所述供电电路与所述目标器件电连接，用于为所述目标器件供电。
[0024]综上，本发明实施例第一方面提供的石墨烯薄膜器件，石墨烯薄膜厚度小，与目标部件表面结合紧密，因此该石墨烯薄膜器件具有优良的散热效果，能够满足大功率散热需求，满足高密度封装需要。本发明实施例第二方面提供的石墨烯薄膜器件的制备方法，将液相剥离法与半导体制备工艺有机结合，在目标部件表面制得石墨烯薄膜，制备过程操作简单，且不经历高温工艺，便于生产大尺寸薄膜，适合量产，制备得到的石墨烯薄膜厚度可控、形状可控，石墨烯薄膜能与目标部件表面紧密结合，解决了现有技术中界面散热材料散热效果不佳、尤其是不能满足高密度系统封装的大功率器件散热需求的问题，为高功率电子器件散热提供了良好基础。
[0025]本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
【附图说明】
[0026]图1为实施例一附着有石墨烯薄膜的芯片与未附着石墨烯薄膜的芯片的散热测试结果图。
【具体实施方式】
[0027]以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
[0028]下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
[0029]本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件及其制备方法，用以解决现有技术中界面散热材料散热效果不佳、尤其是不能满足高密度系统封装的大功率器件散热需求的问题。
[0030]第一方面，本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件，包括目标部件和附着在所述目标部件表面的石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜的厚度为0.34nm?4nm。
[0031]所述石墨烯薄膜在一定角度内是柔性的，由于石墨烯本身是柔性材料，当多层累加制备成薄膜其柔性会受到限制，所以说在一定弯曲角度下是呈现柔性的，柔性异形变的材料当应用在器件表面时可以和器件表面完全贴合，使得热量传递更为有效。
[0032]在本发明实施方式中，所述石墨烯薄膜具有预定图形或预定图案。
[0033]在本发明实施方式中，所述目标部件为芯片、或电极、或屏幕、或晶体管部件。但本发明的目标部件不仅限于此。即本发明实施例的石墨烯薄膜器件可以是将石墨烯薄膜应用于不同尺寸的高功率密度芯片的热点散热、较大面积触摸屏涂层、透明电极、高频石墨烯晶体管等目标部件表面，从而起到强化导热或者导电的作用。石墨烯薄膜可以作成电极等导电材料，极大改善芯片的高频性能和处理速度。
[0034]本发明实施例第一方面提供的石墨烯薄膜器件，石墨烯薄膜厚度小，与目标部件表面结合紧密，因此该石墨烯薄膜器件具有优良的散热效果，能够满足大功率散热需求，满足高密度封装需要。
[0035]第二方面，本发明实施例提供了一种石墨烯薄膜器件的制备方法，包括以下步骤:
[0036]将原始石墨加入到阳离子表面活性剂溶液中，得到混合液，将所得混合液在80w?8000w功率下超声处理10分钟?5小时,使得其中的所述原始石墨部分剥离,得到石墨稀和原始石墨的混合分散液；
[0037]将所述混合分散液静置，待所述混合分散液分层后，取上层70?90%的溶液进行离心处理；离心处理完毕后，再取离心处理后的上层70?90%的溶液在80w?8000?功率下进行再次超声处理10分钟?2小时，使得其中的所述原始石墨剥离，得到石墨烯分散液；将所述石墨烯分散液进行真空干燥，至所述石墨烯分散液出现浑浊，得到石墨烯浑浊液；
[0038]取目标部件，将所得石墨烯浑浊