一种导热石墨烯片填孔覆铜结构的制作方法

1.本实用新型涉及散热器材领域，具体而言，涉及一种导热石墨烯片填孔覆铜结构。


背景技术：

2.高导热碳材料是一种热的良导体，其热导率甚至达到金属的几倍，二维石墨烯的热导率可达5300w/m.k，由石墨烯有序堆叠形成石墨烯膜或石墨烯片同样具有非常高的热导率。目前大量的散热应用场景既要求高的水平方向热导率，同时要求高的垂直方向热导率和良好的力学性能，然而由于石墨烯有序堆叠形成石墨烯膜或石墨烯片层间热阻大，同时层间结合力差，因此严重制约了其在电子散热领域的应用。亟需开发一种石墨烯片的复合结构，既能充分发挥石墨烯高热导率的特点，同时又能克服其垂直方向热导率低和层间结合力差的缺点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种导热石墨烯片填孔覆铜结构，充分发挥石墨烯高热导率的优点，同时克服其垂直方向热导率低和层间结合力差的缺点。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种导热石墨烯片填孔覆铜结构，导热石墨烯片为多孔网状分布的片结构，导热石墨烯片的通孔内填充铜，导热石墨烯片的上下表面均匀包覆铜层，通孔内的填充铜与铜层相互键合连接。
6.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，导热石墨烯片厚度为20～30000μm，边长尺寸为10～400mm。
7.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，通孔形状为圆形、方形、十字形、星形中的一种或者两种以上混合。
8.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，通孔面积范围是100～40000μm2，通孔均匀或非均匀分布于导热石墨烯片上，通孔分布密度1～100个每平方毫米。
9.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，通孔内填充铜数量的填充率范围为50～100％。
10.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，导热石墨烯片的上下表面均匀包覆铜层的厚度为1～100μm。
11.所述的导热石墨烯片填孔覆铜结构，通孔内填充的铜与导热石墨烯片表面包覆的铜键合，键合方式为一体成型键合、分步成型金属键连接或分步成型物理粘接。
12.本实用新型的优点及有益效果在于：
13.本实用新型导热石墨烯片填孔覆铜结构，导热石墨烯片为多孔片结构，孔内填充铜，导热石墨烯片表面均匀包覆铜层，孔内填充铜与表面包覆铜层相互连接，实现全铜填孔及包覆，充分发挥石墨烯高热导率的优点，同时改善其垂直方向热导率低和层间结合力差的问题。
附图说明
14.图1是圆形孔网状分布导热石墨烯片结构。
15.图2是圆形孔导热石墨烯片填孔覆铜结构剖面图。
16.图3是方形孔网状分布导热石墨烯片结构。
17.图4是方形孔导热石墨烯片填孔覆铜结构剖面图。
18.图5是十字形孔网状分布导热石墨烯片结构。
19.图6是十字形孔导热石墨烯片填孔覆铜结构剖面图。
20.附图标记包括：1-导热石墨烯片，2-铜层，3-填充铜，4-圆形通孔，5-方形通孔，6-十字形通孔。
具体实施方式
21.在具体实施过程中，本实用新型导热石墨烯片的制备方法包括但不限于氧化石墨烯膜还原法、本征石墨烯原料组装法、化学气相沉积法等方式。导热石墨烯片厚度为20～30000μm，边长尺寸为10～400mm。
22.导热石墨烯片为多孔网状分布的片结构，通孔结构制作方式包括但不限于激光加工、化学刻蚀、机械加工、模板成型等其中一种或者两种以上方式组合，通孔形状包括但不限于圆形、方形、十字形、星形等其中一种或者两种以上混合。通孔面积范围是100～40000μm2，通孔均匀或非均匀分布于导热石墨烯片上，分布密度1～100个每平方毫米。
23.导热石墨烯片的通孔内填充铜，填孔的方法包括但不限于电镀、化学镀、真空蒸镀、熔融铸造等一种方法或两种以上方法组合，通孔填充率范围为50～100％。
24.导热石墨烯片的上下表面均匀包覆铜层，覆铜的厚度为1～100μm。覆铜方法包括但不限于电镀、化学镀、真空蒸镀其中的一种或两种以上组合。
25.通孔内的填充铜与铜层相互连接，通孔内填充的铜与导热石墨烯片表面包覆的铜键合，键合方式包括但不限于一体成型键合、分步成型金属键连接、分步成型物理粘接等。
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行描述。
27.实施例1
28.结合图1和图2所示，本实用新型实施例1提供的一种导热石墨烯片填孔覆铜结构，包括导热石墨烯片1、铜层2、填充铜3、圆形通孔4，导热石墨烯片1为多孔网状分布的片结构，导热石墨烯片1的圆形通孔4内为填充铜3，导热石墨烯片1的上下表面均匀包覆铜层2，通孔内的填充铜3与铜层2相互一体连接。
29.导热石墨烯片由氧化石墨烯膜还原法得到，厚度为100μm。采用激光打孔的方式加工出圆形通孔，通孔直径100μm，通孔在导热石墨烯片上以6.25个每平方毫米的密度均匀网状分布，通孔边缘清晰无明显毛刺。在圆形通孔内填充铜时，采用电镀方法将铜还原到导热石墨烯片上，镀层厚度增长从而把通孔填充。导热石墨烯片表面均匀包覆的铜层，同样以电镀工艺加工，通过调节合适的电流密度和时间，控制表面铜层的厚度为15μm。
30.实施例2
31.结合图3和图4所示，本实用新型实施例2提供的一种导热石墨烯片填孔覆铜结构，包括导热石墨烯片1、铜层2、填充铜3、方形通孔5，导热石墨烯片1为多孔网状分布的片结构，导热石墨烯片1的方形通孔5内为填充铜3，导热石墨烯片1的上下表面均匀包覆铜层2，
通孔内的填充铜3与铜层2相互一体连接。
32.导热石墨烯片由本征石墨烯原料组装法得到，厚度为100μm。采用机械加工的方式加工出方形通孔，通孔边长为80μm，通孔在导热石墨烯片上以9个每平方毫米的密度均匀矩阵分布，通孔边缘清晰无明显毛刺。在方形通孔内填充铜时，采用电镀方法将铜还原到导热石墨烯片上，镀层厚度增长从而把通孔填充。导热石墨烯片表面均匀包覆的铜层，同样以电镀工艺加工，通过调节合适的电流密度和时间，控制表面铜层的厚度为25μm。
33.实施例3
34.结合图5和图6所示，本实用新型实施例3提供的一种导热石墨烯片填孔覆铜结构，包括导热石墨烯片1、铜层2、填充铜3、十字形通孔6，导热石墨烯片1为多孔网状分布的片结构，导热石墨烯片1的十字形通孔6内为填充铜3，导热石墨烯片1的上下表面均匀包覆铜层2，通孔内的填充铜3与铜层2相互一体连接。
35.导热石墨烯片由本征石墨烯原料组装法得到，厚度为100μm。采用机械加工的方式加工出正十字形通孔，正十字槽宽为10μm，长度50μm，在导热石墨烯片上以9个每平方毫米的密度均匀带状分布，通孔边缘清晰无明显毛刺。在十字形通孔内填充铜时，采用化学镀的方法将铜还原到导热石墨烯片上，镀层厚度增长从而把通孔填充。导热石墨烯片表面均匀包覆的铜层，同样以化学镀工艺加工，控制表面铜层的厚度为30μm。
36.实施例结果表明，本实用新型导热石墨烯片填孔覆铜结构，通过往孔里填充铜，及表面包覆一定厚度的铜，使导热石墨烯片和铜片牢牢固定，使得复合膜结构强度较高，同时由于铜是热的良导体，可以提高导热石墨烯片的垂直方向热导率。