CN101503603B - 一种低温软化有机型导热胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温软化有机型导热胶，由纳米导热粉体和粘结剂混合而成，纳米导热粉体和粘结剂的重量百分比为：纳米导热粉体80～85％，粘结剂15～20％；纳米导热粉体为纳米鳞片石墨和纳米金刚石中的一种或它们的组合，粘结剂由低分子量聚丙烯、硅油和硬脂酸组成，粘结剂各组分按重量百分比计为：低分子量聚丙烯10～20％，硅油40～60％，硬脂酸30～40％。本发明成本低且导热系数高，在软化温度43～71℃之间能够软化成型，能显著提高界面接触面积，提高散热器与高发热电子元件间的导热效率；该低温软化有机型导热胶不分解、不变质，性能稳定，对电子元件无腐蚀。

Description

一种低温软化有机型导热胶
技术领域
本发明涉及一种有机型导热胶，特别是涉及一种提高散热器与高发热电子元件之间界面导热效率的低温软化有机型导热胶。
背景技术
目前，散热器和高发热电子元件之间界面的导热方法主要是涂覆导热胶。导热胶主要有如下类型：一种是在硅油或矿物油中添加具有高导热系数的导热粉体，如陶瓷粉体、石墨粉体、碳纤维、碳纳米管或金属粉体。但是由于导热粉体含量和颗粒形状的限制，且在使用过程中挥发小分子物质而干化，因此，这类导热胶的导热系数一般小于5W/m·K。为了提高导热胶的导热系数，一种方法是提高矿物油中贵金属粉体的含量、纯度以及颗粒形状的配比；另一种方法是使用熔点为100℃左右的铟合金，这两类导热胶主要缺点是性能不稳定特别是价格昂贵。美国专利US5950066和US6197859，申请号为03122072.X的中国专利涉及到开发的导热胶是低温软化有机型导热胶。美国专利US5950066和US6197859是将烯类与硅烷在催化条件下合成低温软化胶，再添加柔软剂组成导热胶，工艺复杂且导热胶性能不稳定；申请号为03122072.X的中国专利是用液态丙烯腈橡胶与聚醋酸乙烯混合，再添加导热粉体制成软化温度在38～65℃的低温软化导热胶，但是导热系数仅为0.5～5W/m·K。现有的成本低、性能稳定的导热胶的导热系数相对较低，不能满足苛刻环境的导热要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种成本低、性能稳定且导热系数高的低温软化有机型导热胶，该导热胶内的导热粉体相互紧密接触且能够低温软化成型，能显著提高散热器和高发热电子元件之间的界面接触面积，从而提高散热器和高发热电子元件之间的导热效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低温软化有机型导热胶，其特征在于由纳米导热粉体和粘结剂混合而成，纳米导热粉体和粘结剂的重量百分比为：纳米导热粉体80％～85％，粘结剂15％～20％；所述纳米导热粉体为纳米鳞片石墨和纳米金刚石中的一种或它们的组合，所述粘结剂由低分子量聚丙烯、硅油和硬脂酸组成，所述粘结剂各组分按重量百分比计为：低分子量聚丙烯10～20％，硅油40～60％，硬脂酸30～40％，所述低分子量聚丙烯的分子量为3000～9200，所述低温软化是指软化温度为43～71℃。
本发明的优选技术方案是：所述纳米导热粉体和粘结剂的重量百分比为：纳米导热粉体81％，粘结剂19％。
所述低温软化有机型导热胶熔化后加有稀释剂，所述稀释剂的加入量为有机型导热胶重量的20％，所述稀释剂为乙醇、四氯化碳或正己烷。
生产时，先将低分子量聚丙烯、硅油和硬脂酸混合制成软化温度为43～71℃的粘结剂，再添加纳米鳞片石墨或/和纳米金刚石粉体制成低温软化有机型导热胶。使用时，将所述低温软化有机型导热胶加热成膏状，直接涂覆在散热器或高发热电子元件上；或将所述低温软化有机型导热胶加入稀释剂，搅拌成粘度为1100～1300cps的液体，直接涂覆在散热器或高发热电子元件上，涂覆厚度可控制在0.01～2mm之间。
本发明低温软化有机型导热胶的导热系数高，可达20～24W/m·K，热阻值为0.008～0.02℃m2/W。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明成本低且导热系数高，在软化温度43～71℃之间能够软化成型，能显著提高界面接触面积，提高散热器与高发热电子元件间的导热效率；该低温软化有机型导热胶不分解、不变质，性能稳定，对电子元件无腐蚀。
下面通过实施例，对本发明做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
(1)粘结剂各组分重量百分比：12％低分子量聚丙烯，57％硅油，31％硬脂酸，将混合物置于150℃搅拌槽中加热熔化并搅拌均匀。
(2)在熔化的粘结剂中再加入重量百分比为81％的纳米鳞片石墨，继续在150℃搅拌至少120分钟后冷却制成低温软化有机型导热胶。其导热系数为21.4W/m·K，熔化温度为67℃。
将低温软化有机型导热胶在75℃熔化后，涂覆厚度可控制在0.01～0.05mm之间，将其涂覆在50W LED铝背板上，然后与铝质散热器连接，实验测试其热阻值为0.014℃m2/W，能够作为大功率LED与散热器之间的导热胶之用。
实施例2
(1)粘结剂各组分重量百分比：12％低分子量聚丙烯，57％硅油，31％硬脂酸，将混合物置于150℃搅拌槽中加热熔化并搅拌均匀。
(2)在熔化的粘结剂中再加入重量百分比为80％的纳米鳞片石墨和1％的纳米金刚石，继续在150℃搅拌至少120分钟后冷却制成低温软化有机型导热胶。其导热系数为22.3W/m·K，熔化温度为67℃。
将低温软化有机型导热胶在75℃熔化后，添加20％重量的四氯化碳，搅拌45分钟以上，涂覆厚度可控制在0.01～0.05mm之间，将其涂覆在50WLED铝背板上，待四氯化碳完全挥发后与铝质散热器连接，实验测试其热阻值为0.010℃m2/W，能够作为大功率LED与散热器之间的导热胶之用。
实施例3
(1)粘结剂各组分重量百分比：12％低分子量聚丙烯，57％硅油，31％硬脂酸，将混合物置于150℃搅拌槽中加热熔化并搅拌均匀。
(2)在熔化的粘结剂中再加入重量百分比为80％的纳米鳞片石墨和3％的纳米金刚石，继续在150℃搅拌至少120分钟后冷却制成低温软化有机型导热胶。其导热系数为23.7W/m·K，熔化温度为67℃。
将低温软化有机型导热胶在75℃熔化后，添加20％重量的正己烷，搅拌45分钟以上，涂覆厚度可控制在0.01～0.05mm之间，将其涂覆在50WLED铝背板上，待正己烷完全挥发后与铝质散热器连接，实验测试其热阻值为0.0083℃m2/W，能够作为大功率LED与散热器之间的导热胶之用。
由上述实施例得到的低温软化有机型导热胶，熔点在43～71℃之间，熔化后粘度在2×102～9×104cps之间，所述导热胶的导热系数在20～24W/m·K之间，涂覆厚度可在0.01～2mm之间。

Claims (3)

1.一种低温软化有机型导热胶，其特征在于由纳米导热粉体和粘结剂混合而成，纳米导热粉体和粘结剂的重量百分比为：纳米导热粉体80％～85％，粘结剂15％～20％；所述纳米导热粉体为纳米鳞片石墨和纳米金刚石中的一种或它们的组合，所述粘结剂由低分子量聚丙烯、硅油和硬脂酸组成，所述粘结剂各组分按重量百分比计为：低分子量聚丙烯10～20％，硅油40～60％，硬脂酸30～40％，所述低分子量聚丙烯的分子量为3000～9200，所述低温软化是指软化温度为43～71℃。
2.根据权利要求1所述的一种低温软化有机型导热胶，其特征在于所述纳米导热粉体和粘结剂的重量百分比为：纳米导热粉体81％，粘结剂19％。
3.根据权利要求1或2所述的一种低温软化有机型导热胶，其特征在于所述低温软化有机型导热胶熔化后加有稀释剂，所述稀释剂的加入量为有机型导热胶重量的20％，所述稀释剂为乙醇、四氯化碳或正己烷。
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