CN107805392A - 一种改善渗油单组份高导热复合界面材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善渗油单组份高导热复合界面材料及制备方法，包括有机硅聚合物、导热粉体和助剂，所述导热粉体包括氧化物，所述氧化物包括氧化铝和气相二氧化硅；组成所述复合界面材料的各组分的重量百分含量如下：所述有机硅聚合物为5‑45％，所述导热粉体为50‑90％，所述助剂为0.1‑5％。本发明提供一种改善渗油单组份高导热复合界面材料及制备方法,利用加入导热粉体纳米氧化锌和气相二氧化硅来解决渗油问题，纳米氧化锌和气相二氧化硅可以吸收导热胶体渗出来的有机硅油从而解决渗油问题。

Description

一种改善渗油单组份高导热复合界面材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种改善渗油的单组份高导热复合界面材料,尤其涉及一种改善渗油单组份的导热复合界面材料及制备方法,属于导热界面材料以及电子行业散热技术领域。
背景技术
散热一直是电子工业一项重点研究的工作,电子元器件的实际工作温度是影响其可靠性的关键因素之一。随着电子设备向着小型化、高功耗发展,其功耗密度逐步增加。电子设备的发热量也成倍增加,这也对***的散热性能提出了更高的要求。
导热界面材料是散热***的关键物料,是连接芯片与散热器之间的热量传递的桥梁。根据导热材料填料以及生产工艺的不同,导热界面材料的导热率也呈现出较大的差异。主要区别在于:粉体类型的选择,包括形状和大小；胶系的选择,有机硅,环氧,丙烯酸等；分散助剂的选择等。
可以作为导热界面材料的导热填料的材料有:金属氧化物如A1203、Zn0、Mg0等；金属氮化物如AIN、BN；石墨；陶瓷类粉体等。
导热界面材料的生产工艺主要有粉体前处理、粉体硅胶集体搅拌混匀、硅胶体系硫化、裁切包装等。目前大规模使用的导热界面材料其渗油大多大于2mm,在现有的粉体体系以及生产工艺条件下,其渗油问题难以解决。渗油过多会对电子元器件产生污染，最终导致电子元器件失效。
发明内容
本发明针对现有导热界面材料技术的不足,提供一种改善渗油单组份高导热复合界面材料及制备方法,利用加入导热粉体纳米氧化锌和气相二氧化硅来解决渗油问题，纳米氧化锌和气相二氧化硅可以吸收导热胶体渗出来的有机硅油从而解决渗油问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
本发明提供了一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，包括有机硅聚合物、导热粉体和助剂，所述导热粉体包括氧化物，所述氧化物包括氧化铝和气相二氧化硅；
组成所述复合界面材料的各组分的重量百分含量如下：所述有机硅聚合物为5-45％，所述导热粉体为50-90％，所述助剂为0.1-5％。
进一步地说，所述氧化铝占高导热复合界面材料总重量的30-90％，所述氧化铝的粒径为1-60μm。
进一步地说，所述气相二氧化硅占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述气相二氧化硅的粒径为10-200nm。
进一步地说，所述氧化物还包括氧化镁和纳米氧化锌。
更进一步地说，所述氧化镁占高导热复合界面材料总重量的1-50％,所述氧化镁的粒径为1-60μm；所述纳米氧化锌占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述纳米氧化锌的粒径为10-200nm。
进一步地说，所述有机硅聚合物为乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；所述有机硅聚合物的胶系粘度为300-1000mPa·s。
进一步地说，所述导热粉体还包括氮化物、石墨和陶瓷类粉体中的至少一种；所述氮化物为氮化铝或氮化硼。
进一步地说，所述助剂包括偶联剂和分散剂。
更进一步地说，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述分散剂为聚乙二醇200。
本发明还提供了一种改善渗油单组份高导热复合界面材料的制备方法,包括如下步骤：
步骤一、对导热粉体进行烘干处理，烘干温度为80-150℃且烘干时间为20-40min,冷却至室温，然后将有机硅聚合物和烘干后的导热粉体搅拌均匀，搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为20-40min,混合均匀后制得第一混合料；
步骤二、将助剂加入步骤一所得的第一混合料中混合均匀，搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为30-40min,再进行干燥处理,干燥温度为80-150℃，干燥时间为30-50min,冷却室温后制得第二混合料；
步骤三、对步骤二中制得的第二混合料进行真空搅拌处理,搅拌速度为60-100r/min,搅拌时间为30-50min,搅拌时的温度控制在80-120℃，然后取出，制得混合物；
步骤四、对步骤三所得的混合物进行压延处理,压延温度为80-120℃，压延速度为1.0-1.2m/min,即制得高导热复合界面材料。
本发明的有益效果是：
一、本发明在单组份高导热复合界面材料的常规粉体填料中加入纳米氧化锌和气相二氧化硅,提高界面材料的触变性能，使界面材料不易坍塌，不易渗油，解决渗油问题；气相二氧化硅的粒径非常小，因而气相纳米二氧化硅具有很好的触变性，从而使材料具有致密性好和延展性好的优点；
二、本发明的助剂包括偶联剂和分散剂,偶联剂和分散剂能够提高粉末在硅胶体系内的浸润程度,增加粉体的填充量,提高粉体的分散程度；
三、本发明的复合界面材料性能优良,导热率高,渗油长度小于2mm,解决了渗油过多会对电子元器件产生污染的问题，延长电子元器件的使用寿命；
四、本发明改善渗油单组份的高导热复合界面材料的制备方法工艺简単,操作方便,原料易得,非常适合于大规模工业化生产。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明中的高导热复合界面材料是指导热系数≥5W/(m.K)的导热复合界面材料。
实施例：一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，包括有机硅聚合物、导热粉体和助剂，所述导热粉体包括氧化物，所述氧化物包括氧化铝和气相二氧化硅；
组成所述复合界面材料的各组分的重量百分含量如下：所述有机硅聚合物为5-45％，所述导热粉体为50-90％，所述助剂为0.1-5％。
所述氧化铝占高导热复合界面材料总重量的30-90％，所述氧化铝的粒径为1-60μm。
所述气相二氧化硅占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述气相二氧化硅的粒径为10-200nm。
优选的，所述氧化物还包括氧化镁和纳米氧化锌。
所述氧化镁占高导热复合界面材料总重量的1-50％,所述氧化镁的粒径为1-60μm；所述纳米氧化锌占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述纳米氧化锌的粒径为10-200nm。
所述有机硅聚合物为乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；所述有机硅聚合物的胶系粘度为300-1000mPa·s。
优选的，所述导热粉体还包括氮化物、石墨和陶瓷类粉体中的至少一种；所述氮化物为氮化铝或氮化硼。
所述助剂包括偶联剂和分散剂。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述分散剂为聚乙二醇200。
表1为本发明的实施例和对比例的配方和渗油长度，记录如下：
表1：
注：1、实施例1和实施例2中有机硅聚合物为乙烯基聚硅氧烷，助剂包括偶联剂和分散剂，偶联剂为硅烷偶联剂，分散剂为聚乙二醇200；实施例3、实施例4和实施例5中有机硅聚合物为苯烯基聚硅氧烷，助剂包括偶联剂和分散剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂，分散剂为聚乙二醇200；实施例6和实施例7中有机硅聚合物为甲基苯烯酸硅氧烷，助剂包括偶联剂和分散剂，偶联剂为铝酸酯偶联剂，分散剂为聚乙二醇200，氮化物为氮化铝；对比例1和对比例2中有机硅聚合物为甲基乙烯基聚硅氧烷，助剂包括偶联剂和分散剂，偶联剂为铝酸酯偶联剂，分散剂为聚乙二醇200，氮化物为氮化硼。
2、表1中实施例及对比例的具体制备步骤如下：
步骤一、先将导热粉体在100℃下烘干30min后,冷却至室温；然后称取有机硅聚合物,干燥的混合粉末置于搅拌机中,在45r/min的速度下搅拌30min,制得第一混合料；
步骤二、将助剂混合搅拌均匀,制得浓度为10g/L的助剂溶液；称取助剂溶液加入到步骤一中的第一混合料中,在45r/min的速度下技拌40min,制得第二混合料初料；将第二混合料初料在100℃下烘干40min,冷却至室温,制得第二混合料；
步骤三、将步骤二中所制得的第二混合料置于行星搅拌机中进行真空搅拌处理,行星搅拌机的搅拌速度为80r/min,温度为100℃,搅拌40min后,取出,制得混合物；
步骤四、将步骤三中所制得的混合物置于三辊压延机进行压延处理,其中控制三辊压延机的压延温度为100℃,速度为1.1m/min,控制厚度和宽幅,调整合适张力,制得厚度为2.5mm的高导热复合界面材料。
2、采用游标卡尺测量实施例及对比例的渗油长度(导热模块边缘到渗油痕迹线的直线距离)，并分别记录，由表1中实施例1至实施例7所记录的数据可见加入纳米氧化锌及气相二氧化硅后，所制得的高导热复合界面材料的渗油长度皆小于2mm,；而未加入纳米氧化锌及气相二氧化硅的对比例1和对比例2所制得的高导热复合界面材料的渗油长度皆大于2mm。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，包括有机硅聚合物、导热粉体和助剂，其特征在于：所述导热粉体包括氧化物，所述氧化物包括氧化铝和气相二氧化硅；
组成所述复合界面材料的各组分的重量百分含量如下：所述有机硅聚合物为5-45％，所述导热粉体为50-90％，所述助剂为0.1-5％。
2.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述氧化铝占高导热复合界面材料总重量的30-90％，所述氧化铝的粒径为1-60μm。
3.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述气相二氧化硅占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述气相二氧化硅的粒径为10-200nm。
4.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述氧化物还包括氧化镁和纳米氧化锌。
5.根据权利要求4所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述氧化镁占高导热复合界面材料总重量的1-50％,所述氧化镁的粒径为1-60μm；所述纳米氧化锌占高导热复合界面材料总重量的0.1-20％，所述纳米氧化锌的粒径为10-200nm。
6.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述有机硅聚合物为乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；所述有机硅聚合物的胶系粘度为300-1000mPa·s。
7.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述导热粉体还包括氮化物、石墨和陶瓷类粉体中的至少一种；所述氮化物为氮化铝或氮化硼。
8.根据权利要求1所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述助剂包括偶联剂和分散剂。
9.根据权利要求8所述的一种改善渗油单组份高导热复合界面材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述分散剂为聚乙二醇200。
10.一种根据权利要求1所述的改善渗油单组份高导热复合界面材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤：
步骤一、对导热粉体进行烘干处理，烘干温度为80-150℃且烘干时间为20-40min,冷却至室温，然后将有机硅聚合物和烘干后的导热粉体搅拌均匀，搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为20-40min,混合均匀后制得第一混合料；
步骤二、将助剂加入步骤一所得的第一混合料中混合均匀，搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为30-40min,再进行干燥处理,干燥温度为80-150℃，干燥时间为30-50min,冷却室温后制得第二混合料；
步骤三、对步骤二中制得的第二混合料进行真空搅拌处理,搅拌速度为60-100r/min,搅拌时间为30-50min,搅拌时的温度控制在80-120℃，然后取出，制得混合物；
步骤四、对步骤三所得的混合物进行压延处理,压延温度为80-120℃，压延速度为1.0-1.2m/min,即制得高导热复合界面材料。
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