抗电磁波的散热复合膜层结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种抗电磁波的复合膜层结构，特别是涉及一种抗电磁波并具有散热性质的复合膜层结构。


背景技术：

2.随着技术发展，在生活中或是各种产业领域中使用电子设备的占比越来越高，并逐渐往高频化的方向发展，因此，业界会利用电磁干扰(electromagnetic interference，emi)屏蔽材料(shielding materials)，吸收或屏蔽所述电子设备所发出的电磁波，以避免所述电子设备间彼此串扰，并降低人体受辐射照射的程度。此外，在往高频化方向发展的同时，对于所述电子设备的导热散热性的要求亦逐渐提高，使其保有一定程度的热稳定性，而可改善信号损耗、能量耗损等问题，因此，如何改善所述电子设备导热散热性，及电磁屏蔽性，并同时降低所配置的功能性构件的复杂度，为相关领域的重要课题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种抗电磁波的散热复合膜层结构，同时具有电磁屏蔽性质，以及导热散热性质。
4.本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构，供用于披覆于可发出电磁波的元件表面，包含介电绝缘层，及抗电磁波散热单元。
5.所述介电绝缘层由介电绝缘材料构成，披覆于所述元件表面上。
6.所述抗电磁波散热单元形成于所述介电绝缘层表面，并具有抗电磁波特性，包括多层厚度分别介于5nm至1000nm的功能层，且其中至少一功能层由导热散热材料构成。
7.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述功能层包括形成于所述介电绝缘层表面且由电磁波吸收材料构成的电磁波吸收层，及至少一形成于所述电磁波吸收层表面，且由所述导热散热材料构成的导热散热层。
8.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述功能层包括一层电磁波吸收层，及多层形成于所述电磁波吸收层表面的导热散热层，且所述导热散热层分别是由具有不同折射率的导热散热材料构成。
9.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述介电绝缘材料选自va族元素的化合物或via族元素的化合物，所述导热散热材料选自氧化铝、氮化铝，或具有导热散热性的二维材料，所述具有导热散热性的二维材料可选自含碳的二维材料或二硫化钼，所述电磁波吸收材料选自铁氧体。
10.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述功能层是由具有不同折射率的导热散热材料构成的导热散热层，所述导热散热层彼此相堆叠地形成于所述介电绝缘层的表面。
11.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述电磁波吸收层的厚度介于500nm至1000nm。
12.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，位于内侧且邻近所述元件的导热散热层的折射率低于位于外围的导热散热层的折射率。
13.较佳地，本实用新型所述的抗电磁波的散热复合膜层结构，其中，所述介电绝缘材料选自氧化物或氮化物，所述电磁波吸收材料选自金属掺杂铁氧体，且所述金属选自过渡金属或稀土金属。
14.本实用新型的有益效果在于：利用披覆于所述元件上具有抗电磁波且具有导热散热特性的功能层，而能屏蔽所述元件所发出的电磁波，同时还可提升元件整体的导热散热性。
附图说明
15.图1是剖视示意图，说明本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构的实施例；
16.图2是剖视示意图，说明所述实施例的另一实施态样；
17.图3是剖视示意图，说明所述实施例的另一实施态样；
18.图4是电磁波屏蔽能力值的分布曲线图，用以说明所述实施例的抗电磁波散热单元的抗电磁能力；
19.图5是电磁波屏蔽能力值的分布曲线图，用以说明另一实施态样的抗电磁波散热单元的抗电磁能力。
具体实施方式
20.在本实用新型被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。此外，要说明的是，本实用新型附图仅为表示元件间的结构及/或位置相对关系，与各元件的实际尺寸并不相关。
21.参阅图1与图2，本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构的一实施例，供用于披覆于可发出电磁波的元件1表面，用以降低由所述元件1对外发出的电磁波能量。其中，所述元件1可以为电子元件(例如功率元件)、传输线、电路板、导电线路与电子构件间的连接接点，或是电子测试周边元件(例如探针卡、探头等)等任何可发出电磁波信号的器件，但不以前述的举例为限。
22.本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构的所述实施例包含介电绝缘层2，及抗电磁波散热单元3。
23.所述介电绝缘层2由介电绝缘材料构成，披覆于所述元件1表面上，用以令所述元件1保持电性绝缘，不受到其他电子构件影响。在本实施例中，所述介电绝缘材料选自va族元素的化合物或via族元素的化合物，或选自va族元素的金属化合物或via族元素的金属化合物，或选自氧化物、氮化物、氮氧化物或硫化物，且厚度介于20nm至100nm间；具体地，介电绝缘层2的材料可选自氧化铝，厚度为50nm。
24.所述抗电磁波散热单元3形成于所述介电绝缘层2表面，并同时具有抗电磁波特性与导热散热性。
25.所述抗电磁波散热单元3包括多层厚度分别介于5nm至1000nm的功能层31。所述功能层31可以是利用化学气相沉积法(cvd)、原子层沉积法(ald)等气相沉积方式或其它沉积制程形成，且其中至少一功能层31是由导热散热材料构成的导热散热层311。所述导热散热
材料选自氧化铝、氮化铝，或具有导热散热性的二维材料，所述具有导热散热性的二维材料可选自含碳的二维材料(例如：石墨烯)，或二硫化钼。
26.较佳地，所述功能层31的表面平整。于一些实施例中，所述功能层31的表面粗糙度(surface roughness)不大于其厚度的二十分之一。
27.在一些实施例中，所述功能层31的厚度可介于5nm至50nm、50nm至500nm，或是500nm至1000nm间，且彼此的厚度可为相同或不同。
28.在本实施例中，如图1所示的抗电磁波散热单元3的功能层31是由具有不同高、低折射率的导热散热材料所构成的导热散热层311，所述具有不同高、低折射率的导热散热层311彼此相堆叠地形成于所述介电绝缘层2的表面上而形成类似于布拉格反射镜的堆叠结构，而得以使自所述元件1所发出的电磁波在通过所述层叠地且具有不同折射率的导热散热层311时，会产生内反射而逐渐消散，且所述导热散热层311基于构成材料的性质而具有导热散热性质，因此，于提供抗电磁波特性的同时还可提升所述元件1的散热性。具体地说，如图1所示的所述抗电磁波散热单元3具有形成于所述介电绝缘层2表面上的第一导热散热层311a，及形成于所述第一导热散热层311a表面上的第二导热散热层311b，且所述第一导热散热层311a、第二导热散热层311b分别由具有不同折射率的导热散热材料构成。较佳地，形成于内侧(即邻近所述元件1一侧)的所述第一导热散热层311a的折射率低于位于外围的第二导热散热层311b的折射率，而有助于电磁波对外发出时产生内反射。
29.参阅图2，说明本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构的另一实施态样，在此实施态样中，所述功能层31包括形成于所述介电绝缘层2表面，且由电磁波吸收材料构成的电磁波吸收层312，及形成于所述电磁波吸收层312表面的所述导热散热层311，且所述电磁波吸收层312与所述导热散热层311的厚度分别介于5nm至1000nm。除了通过所述导热散热层311提升整体的热稳定性以外，还可利用所述电磁波吸收层312进一步吸收由所述元件1所产生的电磁波能量。其中，所述电磁波吸收材料选自铁氧体或掺杂过渡金属或稀土金属的铁氧体。具体的说，所述电磁波吸收材料可以是氧化铁、氧化钴、掺杂有过渡金属或稀土金属的氧化铁或其它磁性材料，掺杂的金属可选自钴(co)、镍(ni)、铬(cr)、铕(eu)、铂(pt)、锶(sr)或锰(mn)。
30.较佳地，所述电磁波吸收层312的厚度介于500nm至1000nm，且位于所述抗电磁波散热单元3的内侧，而有足够的厚度以吸收电磁波能量，使所述元件1所发出的电磁波能量先被所述电磁波吸收层312部分地吸收后，再通过位于外围的所述导热散热层311，而以内反射的方式逐渐消散，并提升元件1的导热散热性。要说明的是，此实施态样是以自所述介电绝缘层2上依序披覆一层电磁波吸收层312，及一层导热散热层311为例说明，然实际实施时，也可以具有多层导热散热层311，只要令所述电磁波吸收层312最靠近所述元件1即可，如图3所示的所述抗电磁波散热单元3即是自所述介电绝缘层2表面再依序形成一层电磁波吸收层312、一层第一导热散热层311a，及一层第二导热散热层311b，且所述第一导热散热层311a的折射率低于所述第二导热散热层311b的折射率，因此，通过同时设置所述电磁波吸收层312及多层导热散热层311a、311b，可更确保所述元件1的电磁波屏蔽效果及散热效果。配合参阅图3、图4，兹将本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构就以下实验例1及实验例2，及对照例1作进一步说明，用以检验所述实验例的抗电磁波散热单元3的抗电磁波能力，并将测试结果整理于表1，但应了解的是，所述的实验例及其测试数据仅为例示说明之
用，而不应被解释为本实用新型实施的限制。
31.对照例1
32.设置第一天线，及与所述第一天线的间隔距离为10mm的第二天线，并自所述第二天线发出频率范围为20-40ghz的电磁波(此时所述第二天线可相当于图2、图3的元件1)，接着，利用电磁波测量仪分别测量于所述第二天线发出的电磁波功率密度pa，及所述第一天线接收的电磁波功率密度pb，并将所测得的电磁波功率密度pa、pb依据公式：db＝20
×
lg(pb/pa)计算，取得电磁波屏蔽能力值(db)，用以表示自所述第二天线产生的电磁波行进至所述第一天线后，其电磁波强度的相对衰减程度。
33.实验例1
34.实验例1的设置条件则是于所述对照例1的所述第一天线、第二天线的中心位置设置抗电磁波散热单元3(即分别与所述第一天线、第二天线间隔5mm)。其中，所述抗电磁波散热单元3是由彼此相堆叠的一层电磁波吸收层312，及一层导热散热层311所构成，且所述电磁波吸收层312邻近发出电磁波的所述第二天线(所述第二天线相当于图2、图3的元件1)设置。其中，所述电磁波吸收层312的厚度为50nm，并选自氧化铁，所述导热散热层311的厚度为50nm，并选自氧化铝。
35.接着，利用所述电磁波测量仪分别测量所述实验例1于所述第二天线发射的电磁波功率密度pa及于所述第一天线接收的电磁波功率密度pb，并计算取得电磁波屏蔽能力值(db)。其中，图3的虚线及实线分别表示所述对照例1及所述实验例1，自所述第二天线产生的电磁波行进至所述第一天线后，依据所述第一天线端接收的电磁波功率密度pb，及所述第二天线端发射的电磁波功率密度pa计算而得的电磁波屏蔽能力值的曲线分布图。
36.实验例2
37.实验例2的设置及操作条件与实验例1相似，其差异在于，所述实验例2的抗电磁波散热单元3是由两层彼此相堆叠，且具有不同折射率的第一导热散热层311a、第二导热散热层311b所构成，且所述第一导热散热层311a邻近发出电磁波的所述第二天线设置。其中，所述第一导热散热层311a、第二导热散热层311b的厚度分别为50nm，且所述第一导热散热层311a选自折射率为1.77至1.78的氧化铝，所述第二导热散热层311b选自折射率为1.9至2.2的氮化铝。
38.接着，利用所述电磁波测量仪分别量测于所述实验例2的第二天线发射的电磁波功率密度pa、第一天线接收的电磁波功率密度、pb，并计算取得电磁波屏蔽能力值(db)。其中，图4的虚线及实线分别表示所述对照例1及所述实验例2，自所述第二天线产生的电磁波行进至所述第一天线后，依据所述第一天线端接收的电磁波功率密度pb，及所述第二天线端发射的电磁波功率密度pa计算而得的电磁波屏蔽能力值的曲线分布图。
39.表1
40.[0041][0042]
由图3、图4，及表1的整理结果可以得知，当所述第一天线、二天线间未放置任何电磁波吸收材料时，电磁波自所述第二天线行进至所述第一天线时(对照例1)，所述电磁波屏蔽能力值最低约-16.6db；而当所述第一天线、第二天线间设置有所述实验例1的抗电磁波散热单元3时，其电磁波屏蔽能力值则进一步下降至最低-17db以下，且在20-40ghz频段，设置实验例1后的电磁波屏蔽能力均提高，可以得知所述抗电磁波散热单元3具有电磁屏蔽能力(即抗电磁波能力)，其中，相较于实验例1的电磁波吸收材料，由具有不同折射率的导热散热层311堆叠所构成的抗电磁波散热单元3(实验例2)，其最低电磁波屏蔽能力值可下降更多(至-20.2db)，而可具有更佳的抗电磁波能力。且因为同时具有多层散热材料，因此，所述实验例2的抗电磁波散热单元3还可具有更佳的散热效果。
[0043]
综上所述，本实用新型抗电磁波的散热复合膜层结构通过在所述元件1上披覆所述导热散热层311，使所述元件1发出的电磁波能量在行进通过时能经由内反射方式而逐渐消逝，并提升所述元件1整体的导热散热性，故确实可达成本实用新型的目的。