CN112622368B - 低应力导热垫及其制备方法以及电子产品 - Google Patents

低应力导热垫及其制备方法以及电子产品 Download PDF

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Abstract

本申请涉及导热材料领域，具体而言，涉及一种低应力导热垫及其制备方法以及电子产品。导热垫的制备方法，包括：将防护层设置在导热硅胶层的两个表面；防护层为玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层。通过在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，对导热硅胶层形成了支撑，即使硬度shore 00在1～6之间的非常软的导热硅胶层也能够很好地使用。并与由于在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，提高了导热硅胶层的抗弯折性能，避免导热硅胶层在使用过程中撕裂，极大地扩大了使用范围。

Description

低应力导热垫及其制备方法以及电子产品
技术领域
本申请涉及导热材料领域，具体而言，涉及一种低应力导热垫及其制备方法以及电子产品。
背景技术
电子产品由于芯片、电路板等容易发热，需要设置导热垫。通常是采用导热硅胶片。
然而，现有的导热硅胶片，常规的最低硬度在shore oo 15，这导致在使用时由于导热硅胶片过硬，限制了其使用范围。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种低应力导热垫及其制备方法以及电子产品，其旨在提供一种硬度较低，且使用时方便操作的导热垫。
第一方面，本申请提供一种导热垫的制备方法，包括：
将防护层设置在导热硅胶层的两个表面；防护层为玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层。
通过在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，对导热硅胶层形成了支撑，即使导热硅胶层硬度非常低(shore 00在1～6之间)也能够很好地使用。双面支撑不仅能够提高导热硅胶层的支撑力，而且能够解决低硬度导热硅胶粘度大的问题。并且由于在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，提高了导热硅胶层的抗弯折性能，避免导热硅胶层在使用过程中撕裂，极大地扩大了使用范围。该导热垫能够使用shore 00在1～6之间的导热硅胶，并且保证其具有优异的支撑强度，并且粘度较低，使得使用者操作方便。而且本申请的导热垫厚度较薄，能够适用于目前电子产品轻薄化的要求，适用范围广泛。
在本申请的其他实施例中，上述将防护层设置在导热硅胶层的两个表面的步骤，包括：
将防护层与导热硅胶层通过压延的方式复合成型。
在本申请的其他实施例中，压延的步骤包括：
以质量份数计，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合并分散均匀得到第一分散料；
将第一分散料与300-1900份导热粉以及0.5-100份阻燃助剂混合并分散均匀得到第二分散料；
将第二分散料涂覆于防护层之间，压延成型。
在本申请的其他实施例中，甲基乙烯基硅橡胶的原料包括：甲基封端胶、乙烯基封端胶以及线型聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；
可选地，线型聚二甲基硅氧烷的分子量为45-80万，乙烯基含量为0.0％-5％之间；
可选地，乙烯基硅油选自单乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、双乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基封端聚二甲基硅氧烷中一种或几种；
可选地，乙烯基硅油的粘度在100-5000cps。
在本申请的其他实施例中，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合并分散均匀得到第一分散料的步骤，包括：
将2-30份甲基乙烯基硅橡胶、8-70份乙烯基硅油混合后在真空加热条件下，高速分散；
可选地，分散的线速度不小于12m/s，真空度0.05～0.10MPa，温度130℃-150℃；
可选地，搅拌时间30-40分钟。
在本申请的其他实施例中，导热粉选自氮化铝、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、碳化硅中的一种或几种；
可选地，阻燃助剂选自氢氧化铝、氧化铝、氧化镁中的一种或几种；
可选地，阻燃助剂的形状为球形或类球形。
在本申请的其他实施例中，将第二分散料压延成型步骤之前，还将第二分散料与助剂混合均匀；
可选地，以质量份数计，助剂包括：0.3-10份脱膜剂、0.3-6份加工助剂、2-15份交联助剂、0.3-3份延迟剂以及0.3-5份催化剂；
可选地，脱膜剂选自界面活性剂、羟基的线性聚二甲基硅氧烷、二苯基硅二醇中的一种或几种；
可选地，加工助剂选自滑石粉、二氧化硅、二氧化钛中的一种或几种；
可选地，交联助剂选自双二四、双二五、含氢硅油中的一种或几种；
可选地，延迟剂为乙炔基环已醇；
可选地，催化剂的主要活性成分为金属铂。
在本申请的其他实施例中，玻璃纤维布层由无碱玻璃纤维布制成，可选地，厚度0.033-0.082mm；
聚酰亚胺薄膜层由均苯四甲酸二酐与4.4-二氨基二苯醚合或树脂制成；可选的，厚度在0.025-0.2mm。
第二方面，本申请提供一种导热垫，包括：
导热硅胶层；和
防护层；防护层设置在导热硅胶层的两个表面；防护层为玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层。
在本申请的其他实施例中，导热硅胶层的shore 00在1～6之间。
第三方面，本申请提供一种电子产品，该电子产品包括前述任一项所述的导热垫的制备方法制得的导热垫；或者前述的导热垫。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
发明人发现shore 00在1～6之间的导热硅胶不仅具有优异的导热性而且能够适用于更多使用场景。从而能够解决现有技术中由于导热硅胶过硬限制其应用场景的问题。但是shore 00在1～6之间的导热硅胶由于其硬度过低，非常的容易变形，且粘度过高，这种硬度的导热硅胶难以做成硅胶片，并且使用时由于易于变形粘度过高，使得使用者操起起来非常地不方便。
本申请实施方式提供了一种导热垫，该导热垫能够使用shore 00在1～6之间的导热硅胶，并且保证其具有优异的支撑强度，并且粘度较低，使得使用者操作方便。而且本申请的导热垫厚度较薄，能够适用于目前电子产品轻薄化的要求，适用范围广泛。
进一步地，导热垫包括：导热硅胶层和防护层。进一步地，防护层设置在导热硅胶层的两个表面。
进一步地，防护层为玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层。
进一步地，上述的导热硅胶层的shore 00在1～6之间。
进一步可选地，上述的导热硅胶层的shore 00在2～5之间。
示例性地，上述的导热硅胶层的shore 00为3、4或者5。
通过在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，对导热硅胶层形成了支撑，即使硬度shore 00在1～6之间的非常软的导热硅胶层也能够很好地使用。并与由于在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，提高了导热硅胶层的抗弯折性能，避免导热硅胶层在使用过程中撕裂，极大地扩大了使用范围。
本申请一些实施方式中，提供一种导热垫的制备方法，能够用于制备上述实施方式提供的导热垫。
在本申请的一些实施方式中，上述的导热垫的制备方法包括：将防护层设置在导热硅胶层的两个表面。
进一步地，将防护层设置在导热硅胶层的两个表面的步骤，包括：将防护层与导热硅胶层通过压延的方式复合成型。
进一步地，压延的步骤包括：以质量份数计，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合并分散均匀得到第一分散料；
将第一分散料与300-1900份导热粉以及0.5-100份阻燃助剂混合并分散均匀得到第二分散料；
将第二分散料涂覆于防护层之间，压延成型。
在一些实施方式中，上述的导热垫的采用压延复合的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、对导热粉除杂。
通过对导热粉进行除杂，能够提高后续导热粉与其他原料的复合效果。
进一步地，对上述的导热粉采用高温脱水的方式进行除杂。
进一步地，上述的导热粉选自氮化铝、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、碳化硅中的一种或几种。
示例性地，上述的导热粉为氮化铝、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌或者碳化硅；或者上述的导热粉为氮化铝和氮化硼；或者上述的导热粉为氮化铝、氮化硼和氧化铝；或者上述的导热粉为氢氧化铝、氧化锌和碳化硅。
步骤S2、制备导热硅胶层。
导热硅胶层的制备步骤包括：
将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合并分散均匀得到第一分散料；
将第一分散料与300-1900份导热粉以及0.5-100份阻燃助剂混合并分散均匀得到第二分散料；
将第二分散料压延成型，得到导热硅胶层。
进一步地，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合并分散均匀得到第一分散料的步骤，包括：
将2-30份甲基乙烯基硅橡胶、8-70份乙烯基硅油混合后在真空加热条件下，高速分散；
可选地，分散的线速度不小于12m/s，真空度0.05～0.10MPa，温度130℃-150℃；
可选地，搅拌时间30-40分钟。
在本申请一些实施方式中，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合后加入到高速分散机或行星搅拌机中加装高速分散盘进行高速分散。
进一步可选地，分散的线速度12～20m/s，真空度0.06～0.09MPa，温度135℃-149℃。
进一步可选地，分散的线速度13～19m/s，真空度0.07～0.09MPa，温度136℃-148℃。
示例性地，分散的线速度15m/s，真空度0.08MPa，温度140℃。
进一步地，甲基乙烯基硅橡胶的原料包括：甲基封端胶、乙烯基封端胶以及线型聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
可选地，线型聚二甲基硅氧烷的分子量为45-80万，乙烯基含量为0.0％-5％之间。
进一步可选地，线型聚二甲基硅氧烷的分子量为46-79万，乙烯基含量为0.01％-4％之间。
示例性地，线型聚二甲基硅氧烷的分子量为50万，乙烯基含量为1％。
进一步地，乙烯基硅油选自单乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、双乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基封端聚二甲基硅氧烷中一种或几种。
进一步地，乙烯基硅油的粘度在100-5000cps。
进一步可选地，乙烯基硅油的粘度在110-4500cps。
进一步可选地，乙烯基硅油的粘度在120-4000cps。
示例性地，乙烯基硅油的粘度为130cps、200cps、300cps、400cps、500cps、600cps、1000cps、1500cps、2500cps、3000cps。
步骤S3、将第二分散料与助剂混合均匀。
进一步地，以质量份数计，助剂包括：0.3-10份脱膜剂、0.3-6份加工助剂、2-15份交联助剂、0.3-3份延迟剂以及0.3-5份催化剂；
进一步地，脱膜剂选自界面活性剂、羟基的线性聚二甲基硅氧烷、二苯基硅二醇中的一种或几种。
在一些实施例中，上述的界面活性剂为Silicone Oil界面活性剂。
进一步地，加工助剂选自滑石粉、二氧化硅、二氧化钛中的一种或几种。
进一步地，交联助剂选自双二四、双二五、含氢硅油中的一种或几种。
进一步地，延迟剂为乙炔基环已醇。
进一步地，催化剂的主要活性成分为金属铂。
在本申请一些实施方式中，将步骤S1制得的导热粉300-1900份、步骤S2制得的第一分散料以及阻燃助剂0.5-100份；脱膜剂0.3-10份、加工助剂0.3-6份、交联助剂2-15份、延迟剂0.3-3份以及催化剂0.3-5份混合并分散均匀得到第二分散料。
进一步地，将步骤S1制得的导热粉300-1900份、步骤S2制得的第一分散料以及阻燃助剂0.5-100份；脱膜剂0.3-10份、加工助剂0.3-6份、交联助剂2-15份、延迟剂0.3-3份以及催化剂0.3-5份混合后采用高速分散机或行星搅拌机搅拌。
步骤S4、将步骤S3得到的导热硅胶层与防护层成型为一个整体。
进一步地，将防护层通过物理复合的方式设置在导热硅胶层的两个表面；防护层为玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层。
进一步地，将防护层通过物理复合的方式设置在导热硅胶层的两个表面的步骤，包括：
将防护层与导热硅胶层叠放，然后通过压延的方式复合成一个整体。
在本申请一些实施方式中，采用8辊压延机，上膜带玻璃纤维布\聚酰亚胺薄膜和PET离型膜，下膜带玻璃纤维布\聚酰亚胺薄膜和PET离型膜出片，调不同间距厚度压延出客户所需的厚度产品。
进一步地，玻璃纤维布层由无碱玻璃纤维布制成，可选地，厚度0.033-0.082mm。
进一步可选地，玻璃纤维布层厚度0.035-0.080mm。
进一步可选地，玻璃纤维布层厚度0.030-0.070mm。
示例性地，玻璃纤维布层厚度0.040mm、0.050mm、或者0.060mm。
进一步地，聚酰亚胺薄膜层由均苯四甲酸二酐与4.4-二氨基二苯醚合或树脂制成；可选的，厚度在0.025-0.2mm。
进一步可选地，聚酰亚胺薄膜层厚度在0.030-0.15mm。
进一步可选地，聚酰亚胺薄膜层厚度在0.050-0.10mm。
示例性地，聚酰亚胺薄膜层厚度为0.060mm、0.080mm、0.090mm。
在本申请一些实施方式中，上述的导热垫的上表面和下表面均设置有玻璃纤维布层。
在本申请在本申请一些实施方式中，上述的导热垫的上表面和下表面均设置有聚酰亚胺薄膜层。
在本申请在本申请一些实施方式中，上述的导热垫的上表面设置有玻璃纤维布层，下表面设置有聚酰亚胺薄膜层。
在本申请在本申请一些实施方式中，上述的导热垫的下表面设置有玻璃纤维布层，上表面设置有聚酰亚胺薄膜层。
需要说明的是，上述的玻璃纤维布层、聚酰亚胺薄膜层的厚度根据实际的需要选择设置。上述的玻璃纤维布层、聚酰亚胺薄膜层的层数也可以根据实际的需要选择设置为多层。
本申请一些实施方式还提供一种电子产品，该电子产品包括前述任一项实施方式中提供的导热垫的制备方法制得的导热垫；或者前述的导热垫。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
提供一种导热垫，按照以下步骤制得：
(1)、对导热粉除杂。
采用高温脱水的方式进行除杂。导热粉由氮化铝、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌和碳化硅组成。
(2)、对导热粉除杂。
将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合后加入到高速分散机或行星搅拌机中加装高速分散盘进行高速分散得到第一分散料。
甲基乙烯基硅橡胶的原料包括：甲基封端胶、乙烯基封端胶以及线型聚二甲基硅氧烷。
上述线型聚二甲基硅氧烷的分子量为50万，乙烯基含量为4％之间。
(3)、将步骤(1)制得的导热粉800份、步骤(2)制得的第一分散料以及阻燃助剂0.5份；脱膜剂0.3份、加工助剂0.3份、交联助剂3份、延迟剂0.3份以及催化剂0.3份混合后采用高速分散机或行星搅拌机搅拌分散均匀得到第二分散料。
(4)、采用8辊压延机，上膜聚酰亚胺薄膜和PET离型膜，下膜带玻璃纤维布和PET离型膜出片，调不同间距厚度将步骤S3得到的第二分散料与防护层压延成型得到预设的厚度产品。
实施例2
提供一种导热垫，与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(4)中，上膜带玻璃纤维布和PET离型膜，下膜带聚酰亚胺薄膜和PET离型膜出片。
实施例3
提供一种导热垫，与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(4)中，上膜带玻璃纤维布和PET离型膜，下膜带玻璃纤维布和PET离型膜出片。
实施例4
提供一种导热垫，与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(4)中，上膜带聚酰亚胺薄膜和PET离型膜，下膜带聚酰亚胺薄膜和PET离型膜出片。
实施例5
提供一种导热垫，与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(3)中，导热粉1900份、步骤(2)制得的第一分散料以及阻燃助剂100份；脱膜剂10份、加工助剂6份、交联助剂2份、延迟剂3份以及催化剂5份混合后采用高速分散机或行星搅拌机搅拌分散均匀得到第二分散料。
实施例6
提供一种导热垫，与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(3)中，导热粉1900份、步骤(2)制得的第一分散料以及阻燃助剂100份；脱膜剂10份、加工助剂6份、交联助剂2份、延迟剂3份以及催化剂5份混合后采用高速分散机或行星搅拌机搅拌分散均匀得到第二分散料。
对比例1
提供一种与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(4)中，仅仅上膜带玻璃纤维布和PET离型膜。
对比例2
提供一种与实施例1制备步骤基本相同，所不同之处在于，步骤(4)中，仅仅下膜带聚酰亚胺玻璃和PET离型膜。
实验例
对实施例1～6以及对比例1～2提供的测试样件2.0mm厚度导热垫的性能进行测试。
1、压缩率的检测步骤包括：
1.1取φ27mm规格之样品；
1.2采用压缩率测试仪测试，选择10\20\30PSI压力；
1.3根据测试结果记录数值。
2、导热性的检测步骤包括：
2.1取样φ30mm规格之样品；
2.2采用DRL导热率测试仪测试，测试导热导热系数；
2.3根据测试结果记录数值。
3、击穿电压的检测步骤包括：
3.1取样30mm*60mm规格之样品；
3.2采用击穿电压测试仪测试，测试耐击穿电压；
3.3根据测试结果记录数值。
4、硬度的检测步骤包括：
4.1取样60mm*60mm规格之样品；
4.2采用Shore oo硬度测试仪，测试硬度；
4.3根据测试结果记录数值。
检测结果见表1。
表1
Figure BDA0002842899570000121
从上述的表1的检测结果可以看出，本申请实施例制得的导热垫压缩率显著小于对比例，且导热性、击穿电压满足要求。由此说明，本申请的方案，即使采用硬度shore 00在1～6之间的非常软的导热硅胶层也能够保持较小的应力。并与由于在导热硅胶层的两个表面设置玻璃纤维布层和/或聚酰亚胺薄膜层，提高了导热硅胶层的抗弯折性能，避免导热硅胶层在使用过程中撕裂，极大地扩大了使用范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低应力导热垫，其特征在于，所述低应力导热垫的制备方法包括如下步骤：
将防护层设置在导热硅胶层的两个表面；所述防护层为上膜聚酰亚胺薄膜和PET离型膜，下膜带玻璃纤维布和PET离型膜，所述导热硅胶层的硬度Shore 00为3；
所述将防护层设置在导热硅胶层的两个表面的步骤，包括：将所述防护层与所述导热硅胶层通过压延的方式复合成型；
所述压延的步骤包括：
以质量份数计，将2-30份甲基乙烯基硅橡胶和8-70份乙烯基硅油混合后加入高速分散机或行星搅拌机中加装高速分散盘进行高速分散得到第一分散料；
将所述第一分散料与1900份导热粉以及100份阻燃助剂、10份脱膜剂、6份加工助剂、2份交联助剂、3份延迟剂以及5份催化剂混合后采用高速分散机或行星搅拌机搅拌分散均匀得到第二分散料；将所述第二分散料涂覆于所述防护层之间，采用8辊压延机压延成型；
所述甲基乙烯基硅橡胶的原料包括：甲基封端胶、乙烯基封端胶以及线型聚二甲基硅氧烷；
线型聚二甲基硅氧烷的分子量为50万，乙烯基含量为4％；
所述导热粉由氮化铝、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌和碳化硅组成，采用高温脱水的方式进行除杂；
所述导热垫的厚度为2.0mm，所述导热垫的导热系数为5.32W/m.k，击穿电压＞6kV，10psi压力下压缩率为13.5％，20psi压力下压缩率为23.2％，30psi压力下压缩率为37.5％。
2.一种电子产品，其特征在于，所述电子产品包括权利要求1所述的低应力导热垫。
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