TWM628279U - 抗電磁波的散熱複合膜層結構 - Google Patents

Abstract

一種抗電磁波的散熱複合膜層結構，供用於披覆於一可發出電磁波的元件表面，包含一介電絕緣層，及一抗電磁波散熱單元。該介電絕緣層由介電絕緣材料構成，披覆於該元件表面上。該抗電磁波散熱單元形成於該介電絕緣層表面，並具有抗電磁波特性，包括多層厚度介於5nm至1000nm的功能層，且其中至少一功能層由導熱散熱材料構成。本新型利用披覆於該元件上具有抗電磁波且具有導熱散熱特性的功能層，不僅可遮蔽該元件所發出的電磁波以避免電磁波干擾，同時還能提升元件整體的導熱散熱性。

Description

抗電磁波的散熱複合膜層結構

本新型是有關於一種抗電磁波的複合膜層結構，特別是指一種抗電磁波並具有散熱性質的複合膜層結構。

隨著技術發展，在生活中或是各種產業領域中使用電子設備的占比越來越高，並逐漸往高頻化的方向發展，因此，業界會利用電磁遮蔽(Electromagnetic interference，EMI)材料，吸收或屏蔽該等電子設備所發出的電磁波，以避免該等電子設備間彼此串擾，並降低人體受輻射照射的程度。此外，在往高頻化方向發展的同時，對於該等電子設備之導熱散熱性的要求亦逐漸提高，使其保有一定程度的熱穩定性，而可改善訊號損耗、能量耗損等問題，因此，如何改善該等電子設備導熱散熱性，及電磁遮蔽性，並同時降低所配置之功能性構件的複雜度，為相關領域的重要課題。

因此，本新型的目的，即在提供一種抗電磁波的散熱複合膜層結構，同時具有電磁遮蔽性質，以及導熱散熱性質。

於是，本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構，供用於披覆於一可發出電磁波的元件表面，包含一介電絕緣層，及一抗電磁波散熱單元。

該介電絕緣層由介電絕緣材料構成，披覆於該元件表面上。

該抗電磁波散熱單元形成於該介電絕緣層表面，並具有抗電磁波特性，包括多層厚度分別介於5nm至1000nm的功能層，且其中至少一功能層由導熱散熱材料構成。

本新型的功效在於：利用披覆於該元件上具有抗電磁波且具有導熱散熱特性的功能層，而能遮蔽該元件所發出的電磁波，同時還可提升元件整體的導熱散熱性。

有關本新型之相關技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。此外，要說明的是，本新型圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。

參閱圖1與圖2，本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構的一實施例，供用於披覆於一可發出電磁波的元件1表面，用以降低由該元件1對外發出的電磁波能量。其中，該元件1可以為電子元件(例如功率元件)、傳輸線、電路板、導電線路與電子構件間的連接接點，或是電子測試周邊元件(例如探針卡、探頭等)等任何可發出電磁波訊號的器件，但不以前述之舉例為限。

本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構的該實施例包含一介電絕緣層2，及一抗電磁波散熱單元3。

該介電絕緣層2由介電絕緣材料構成，披覆於該元件1表面上，用以令該元件1保持電性絕緣，不受到其他電子構件影響。在本實施例中，該介電絕緣材料選自氧化物、氮化物、其它V族元素的金屬化合物，或VI族元素的金屬化合物，且厚度介於20nm至100nm之間。

該抗電磁波散熱單元3形成於該介電絕緣層2表面，並同時具有抗電磁波特性與導熱散熱性。

該抗電磁波散熱單元3包括多層厚度分別介於5nm至1000nm的功能層31。該等功能層31可以是利用化學氣相沉積法(CVD)、原子層沉積法(ALD)等氣相沉積方式或其它沉積製程形成，且其中至少一功能層31是由導熱散熱材料構成的導熱散熱層311。該導熱散熱材料選自氧化鋁、氮化鋁，或具有導熱散熱性的二維材料，該具有導熱散熱性的二維材料可選自含碳的二維材料(例如：石墨烯)，或二硫化鉬。

較佳地，該等功能層31的表面平整。於一些實施例中，該等功能層31的表面粗糙度(Roughness)不大於其厚度的二十分之一。

在一些實施例中，該等功能層31的厚度可介於5nm至50nm、50nm至500nm，或是500nm至1000nm之間，且彼此的厚度可為相同或不同。

在本實施例中，如圖1所示之抗電磁波散熱單元3的該等功能層31是由具有不同高、低折射率的導熱散熱材料所構成的導熱散熱層311，該等具有不同高、低折射率的導熱散熱層311彼此相疊置地形成於該介電絕緣層2的表面上而形成一類似於布拉格反射鏡的堆疊結構，而得以使自該元件1所發出的電磁波在通過該等層疊地且具有不同折射率的導熱散熱層311時，會產生內反射而逐漸消散，且該等導熱散熱層311基於構成材料的性質而具有導熱散熱性質，因此，於提供抗電磁波特性的同時還可提升該元件1的散熱性。具體地說，如圖1所示的該抗電磁波散熱單元3具有一形成於該元件1表面上的第一導熱散熱層311a，及一形成於該第一導熱散熱層311a表面上的第二導熱散熱層311b，且該第一、第二導熱散熱層311a、b分別由具有不同折射率的導熱散熱材料構成。較佳地，形成於內側(即鄰近該元件1一側)的該第一導熱散熱層311a的折射率低於位於外圍的第二導熱散熱層311b的折射率，而有助於電磁波對外發出時產生內反射。

參閱圖2，說明本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構的另一實施態樣，在此實施態樣中，該等功能層31包括一形成於該介電絕緣層2表面，且由電磁波吸收材料構成的電磁波吸收層312，及一形成於該電磁波吸收層312表面的該導熱散熱層311，且該電磁波吸收層312與該導熱散熱層311的厚度分別介於5nm至1000nm。除了藉由該導熱散熱層311提升整體的熱穩定性以外，還可利用該電磁波吸收層312進一步吸收由該元件1所產生的電磁波能量。其中，該電磁波吸收材料選自鐵氧體或摻雜過渡金屬或稀土金屬的鐵氧體。具體的說，該電磁波吸收材料可以是氧化鐵、氧化鈷、摻雜有過渡金屬或稀土金屬的氧化鐵或其它磁性材料，摻雜的金屬可選自鈷(Co)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銪(Eu)、鉑(Pt)、鍶(Sr)或錳(Mn)。

較佳地，該電磁波吸收層312的厚度介於500nm至1000nm，且位於該抗電磁波散熱單元3的內側，而有足夠的厚度以吸收電磁波能量，使該元件1所發出的電磁波能量先被該電磁波吸收層312部份地吸收後，再通過位於外圍的該導熱散熱層311，而以內反射的方式逐漸消散，並提升元件1的導熱散熱性。要說明的是，此實施態樣是以自該介電絕緣層2上依序披覆一層電磁波吸收層312，及一層導熱散熱層311為例說明，然實際實施時，也可以具有多層導熱散熱層311，只要令該電磁波吸收層312最靠近該元件1即可，如圖3所示的該抗電磁波散熱單元3即是自該介電絕緣層2表面再依序形成一層電磁波吸收層312、一層第一導熱散熱層311a，及一層第二導熱散熱層311b，且該第一導熱散熱層311a的折射率低於該第二導熱散熱層311b的折射率，因此，透過同時設置該電磁波吸收層312及多層導熱散熱層311a、311b，可更確保該元件1的電磁波遮蔽效果及散熱效果。配合參閱圖3、圖4，茲將本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構就以下實驗例1及2，及一對照例1作進一步說明，用以檢驗該等實驗例之抗電磁波散熱單元3的抗電磁波能力，並將測試結果整理於表1，但應瞭解的是，所述的實驗例及其測試數據僅為例示說明之用，而不應被解釋為本新型實施之限制。

對照例1

設置一第一天線，及一與該第一天線的間隔距離為10mm的第二天線，並自該第二天線發出一頻率為30GHz、波長為1mm的電磁波(此時該第二天線可相當於圖2、3的元件1)，接著，利用一電磁波測量儀分別測量於該第二天線，及該第一天線接收的電磁波功率密度Pa、Pb，並將所測得之電磁波功率密度Pa、Pb依據公式：dB=20×log(Pa/Pb)計算，取得一電磁波遮蔽能力值(dB)，用以表示自該第二天線產生的電磁波行進至該第一天線後，其電磁波強度的相對衰減程度。

實驗例1

實驗例1的設置條件則是於該對照例1的該第一、第二天線的中心位置設置一抗電磁波散熱單元3(即分別與該第一、第二天線間隔5mm)。其中，該抗電磁波散熱單元3是由彼此相疊置的一電磁波吸收層312，及一導熱散熱層311所構成，且該電磁波吸收層312鄰近發出電磁波的該第二天線(該第二天線相當於圖2、3的元件1)設置。其中，該電磁波吸收層312的厚度為50nm，並選自氧化鐵，該導熱散熱層311的厚度為50nm，並選自氧化鋁。

接著，利用該電磁波測量儀分別測量該實驗例1於該第二天線的電磁波功率密度Pa及於該第一天線接收的電磁波功率密度Pb，並計算取得一電磁波遮蔽能力值(dB)。其中，圖3的虛線及實線分別表示該對照例1及該實驗例1，自該第二天線產生的電磁波行進至該第一天線後，依據該第一天線端接收的電磁波功率密度Pb，及該第二天線端接收到的電磁波功率密度Pa計算而得的電磁波遮蔽能力值的曲線分布圖。

實驗例2

實驗例2的設置及操作條件與實驗例1相似，其差異在於，該實驗例2的抗電磁波散熱單元3是由兩層彼此相疊置，且具有不同折射率的第一、第二導熱散熱層311a、b所構成，且該第一導熱散熱層311a鄰近發出電磁波的該第二天線設置。其中，該等第一、第二導熱散熱層311a、b的厚度分別為50nm，且該第一導熱散熱層311a選自折射率為1.77~1.78的氧化鋁，該第二導熱散熱層311b選自折射率為1.9~2.2的氮化鋁。

接著，利用該電磁波測量儀分別量測於該實驗例2的第二天線、第一天線的電磁波功率密度Pa、Pb，並計算取得一電磁波遮蔽能力值(dB)。其中，圖4的虛線及實線分別表示該對照例1及該實驗例2，自該第二天線產生的電磁波行進至該第一天線後，依據該第一天線端接收的電磁波功率密度Pb，及該第二天線端接收到的電磁波功率密度Pa計算而得的電磁波遮蔽能力值的曲線分布圖。

表1

	對照例1	實驗例1	實驗例2
第一、二天線的間隔距離	10mm	10mm	10mm
抗電磁波散熱單元(nm)	x	電磁波吸收層50nm	第一導熱散熱層 50nm
導熱散熱層 50nm	第二導熱散熱層 50nm
電磁波遮蔽能力值(dB)	-16.6	-17.6	-20.2

由圖3、圖4，及表1的整理結果可以得知，當該第一、二天線之間未放置任何電磁波吸收材料時，電磁波自該第二天線行進至該第一天線時(對照例1)，該電磁波遮蔽能力值約-16.6dB；而當該第一、第二天線之間設置有該實驗例1的抗電磁波散熱單元3時，其電磁波遮蔽能力值則進一步下降至-17 dB以下，可以得知該抗電磁波散熱單元3具有電磁遮蔽能力(即抗電磁波能力)，其中，相較於實驗例1的電磁波吸收材料，由具有不同折射率的導熱散熱層311堆疊所構成的抗電磁波散熱單元3(實驗例2)，其電磁波遮蔽能力值可下降更多(至-20.2dB)，而可具有更佳的抗電磁波能力。且因為同時具有多層散熱材料，因此，該實驗例2的抗電磁波散熱單元3還可具有更佳的散熱效果。

綜上所述，本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構透過在該元件1上披覆該等導熱散熱層311，使該元件1發出的電磁波能量在行進通過時能經由內反射方式而逐漸消逝，並提升該元件1整體的導熱散熱性，故確實可達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型的實施例而已，當不能以此限定本新型實施的範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋的範圍內。

1:元件 2:介電絕緣層 3:抗電磁波散熱單元 31:功能層 311:導熱散熱層 311a:第一導熱散熱層 311b:第二導熱散熱層 312:電磁波吸收層

本新型的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一剖視示意圖，說明本新型抗電磁波的散熱複合膜層結構的一實施例； 圖2是一剖視示意圖，說明該實施例的另一實施態樣； 圖3是一剖視示意圖，說明該實施例的另一實施態樣； 圖4是一電磁波遮蔽能力值的分布曲線圖，用以說明該實施例的抗電磁波散熱單元的抗電磁能力；及 圖5是一電磁波遮蔽能力值的分布曲線圖，用以說明另一實施態樣之抗電磁波散熱單元的抗電磁能力。

1:元件

2:介電絕緣層

3:抗電磁波散熱單元

31:功能層

311a:第一導熱散熱層

311b:第二導熱散熱層

Claims (7)

1. 一種抗電磁波的散熱複合膜層結構，供用於披覆於一可發出電磁波的元件表面，包含： 一介電絕緣層，由介電絕緣材料構成，披覆於該元件表面上；及 一抗電磁波散熱單元，形成於該介電絕緣層表面，並具有抗電磁波特性，包括多層厚度分別介於5nm至1000nm的功能層，且其中至少一功能層由導熱散熱材料構成。
2. 如請求項1所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，該等功能層包括一形成於該介電絕緣層表面且由電磁波吸收材料構成的電磁波吸收層，及至少一形成於該電磁波吸收層表面，且由該導熱散熱材料構成的導熱散熱層。
3. 如請求項2所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，該等功能層包括一層電磁波吸收層，及多層形成於該電磁波吸收層表面的導熱散熱層，且該等導熱散熱層分別是由具有不同折射率的導熱散熱材料構成。
4. 如請求項2所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，該介電絕緣材料選自氧化物、氮化物、其它V族元素的金屬化合物，或VI族元素的金屬化合物，該導熱散熱材料選自氧化鋁、氮化鋁，或具有導熱散熱性的二維材料，該具有導熱散熱性的二維材料可選自含碳的二維材料，或二硫化鉬，該電磁波吸收材料選自鐵氧體或金屬摻雜鐵氧體，且該金屬選自過渡金屬或稀土金屬。
5. 如請求項1所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，該等功能層是由具有不同折射率的導熱散熱材料構成的導熱散熱層，該等導熱散熱層彼此相疊置地形成於該介電絕緣層的表面。
6. 如請求項2所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，該電磁波吸收層的厚度介於500nm至1000nm。
7. 如請求項3或5所述的抗電磁波的散熱複合膜層結構，其中，位於內側且鄰近該元件的導熱散熱層的折射率低於位於外圍之導熱散熱層的折射率。

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