CN103214848B - 一种用于cpu散热的相变导热硅脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物，其是由以下质量份的原料组成：5~10份的基础油、5~10份的石蜡、1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷、80~90份的导热填料。一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物的制备方法，包括以下步骤：1）将导热填料进行粒径复配；2）将复配后的导热填料和乙烯基三甲氧基硅烷混于乙醇中，调整溶液的pH为3-4，加热至70-80℃，搅拌2-4h，去除乙醇，得到改性无机填料；3）将5-10质量份的石蜡加热到熔融，再加入5-10质量份的基础油、上步制得的改性无机填料，充分混合，制得相变导热硅脂组合物。本发明制备的相变导热硅脂导热系数高，传热能力强，可以迅速的将CPU的多余的热量导出，从而延长CPU的寿命，同时制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物及其制备方法。
背景技术
近年来，随着科学技术的发展，集成电路的密集化及微型化程度越来越高，电子元器件不断变小并且以更快的速度运行，功率密度不断增加，计算机等电子仪器在单位面积内会产生更多的热量。据统计，由于过热引起的CPU失效占CPU失效总数的55%，而且，工作温度每升高10%，可靠性就降低50%，由此可见，散热是影响PCB板技术进步的一个重要问题。散热器发挥最佳散热效果的理想状态是和热源之间紧密接触，但由于加工精度的限制，实际上两者的接触面之间存在很多空隙。由于填充这些空隙的空气热阻很大，会大幅度降低散热效果。
目前，多种散热材料、热界面材料由此被开发出来，开始时采用流动性好的导热硅脂来填充CPU与散热器之间的空隙，但是由于导热硅脂容易流淌，会造成污染电路板引起短路等故障，而且由于导热硅脂经过多次冷热循环后会变干、流失，热阻会随之增大。基于上述原因，高导热相变材料逐渐被开发出来，由于导热相变材料在温度高于软化点时，变成液体，能够流动，充分填充CPU与散热器之间，将CPU与散热器之间的热阻降到最小，延长了CPU的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物，其是由以下质量份的原料组成：5~10份的基础油、5~10份的石蜡、1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷、80~90份的导热填料。
所述的石蜡为熔点为50~60℃的高精度石蜡。
所述的基础油为二甲基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种，所述的基础油的粘度为50~10000cps。
所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝、碳化硅、氮化硼中的至少一种，所述的导热填料的粒径为50 nm~30μm。
一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物的制备方法，包括以下步骤：1）将导热填料进行粒径复配：按照10:4.5~1.5:4.5~1.5的质量比取大、中、小三种粒径的导热填料，然后在搅拌器内加以混合；所述的大粒径为20-30μm，中粒径为3-19.9μm，小粒径为50nm-2.9μm；
2）将复配后的总用量为80-90质量份的导热填料和1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷混于乙醇中，调整溶液的pH为3-4，加热至70-80℃，搅拌2-4h，去除乙醇，得到改性无机填料；
3）将5-10质量份的石蜡加热到熔融，再加入5-10质量份的基础油、上步制得的改性无机填料，充分混合，制得相变导热硅脂组合物。
步骤2）中，所述的乙醇的质量为导热填料的50-55%。
本发明的有益效果是：本发明制备的相变导热硅脂导热系数高，传热能力强，可以迅速的将CPU的多余的热量导出，本发明的相变导热硅脂中的高精度石蜡在室温下又自动凝固恢复固体形态，在温度高于50~60℃时，又会变成液态，自动填充CPU与散热器的空隙，降低二者之间的热阻，延长了CPU的寿命，本发明的制备工艺简单，成本低廉，重复性好，可靠性高。
具体实施方式
一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物，其是由以下质量份的原料组成：5~10份的基础油、5~10份的石蜡、1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷、80~90份的导热填料。
所述的石蜡为熔点为50~60℃的高精度石蜡。
所述的基础油为二甲基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种，所述的基础油的粘度为50~10000 cps。
所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝、碳化硅、氮化硼中的至少一种，所述的导热填料的粒径为50 nm~30μm。
一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物的制备方法，包括以下步骤：1）将导热填料进行粒径复配：按照10:4.5~1.5:4.5~1.5的质量比取大、中、小三种粒径的导热填料，然后在搅拌器内加以混合；所述的大粒径为20-30μm，中粒径为3-19.9μm，小粒径为50nm-2.9μm；
2）将复配后的总用量为80-90质量份的导热填料和1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷混于乙醇中，调整溶液的pH为3-4，加热至70-80℃，搅拌2-4h，去除乙醇，得到改性无机填料；
3）将5-10质量份的石蜡（熔点为50~60℃的高精度石蜡）加热到熔融，再加入5-10质量份的基础油、上步制得的改性无机填料，充分混合，制得相变导热硅脂组合物。
步骤2）中，所述的乙醇的质量为导热填料的50-55%。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径20um）、40g氧化铝（球形、平均粒径10um）及30g氧化锌（平均粒径500 nm）放入搅拌器内混合均匀；然后再向其中加入1.5g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度为95%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将10gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，再将上述得到的改性的无机填料80g、粘度为500cps的二甲基硅油10g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂。
该导热硅脂的导热系数为7.2 W/m.K。
实施例2：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径20um）、40g氧化铝（球形、平均粒径10um）及30g氧化锌（平均粒径500 nm）放入搅拌器内混合；然后再向其中加入3g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度95%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将10gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，将上述得到的改性的导热填料80g、与粘度为500cps的二甲基硅油8g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂。
该导热硅脂的导热系数为7.5 W/m.K。
实施例3：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径20um）、40g氧化铝（球形、平均粒径10um）及30g氧化锌（平均粒径500 nm）放入搅拌器内混合；然后再向其中加入4.5g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度为95%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将10gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，将上述得到的改性的无机填料80g、与粘度为500cps的二甲基硅油5g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂
该导热硅脂的导热系数为7.6 W/m.K。
实施例4：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径20um）、40g碳化硅（球形、平均粒径5 um）及30g氧化锌（平均粒径500 nm）放入搅拌器内混合；然后再向其中加入4.5g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度为95%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将8gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，将上述得到的改性的导热填料85g、与粘度为500cps的二甲基硅油5g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂。
该导热硅脂的导热系数为7.2 W/m.K。
实施例5：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径30um）、40g碳化硅（球形、平均粒径5 um）及30g氧化铝（平均粒径1um）放入搅拌器内混合；然后再向其中加入4.5g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度为95%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将5gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，将上述得到的改性的导热填料90g、与粘度为500cps的二甲基硅油5g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂。
该导热硅脂的导热系数为6.9 W/m.K。
实施例6：
称取80 g氮化铝（球形，平均粒径20um）、40g碳化硅（球形、平均粒径3 um）及30g氮化硼（平均粒径1um）放入搅拌器内混合；然后再向其中加入4.5g乙烯基三甲氧基硅烷、75g有机溶剂乙醇（纯度为99%），混合均匀，用37wt%的HCl调整溶液的pH值在3~4左右，置于75 ℃油浴中，搅拌3h。将产品放入120 ℃烘箱中烘干，去除乙醇，得到改性的无机填料，取出待用。
将5gHuntz Van-Par高精度石蜡放入70℃的捏合机中熔融，将上述得到的改性的导热填料90g、与粘度为500cps的二甲基硅油5g放入捏合机中捏合2 h，制得成品相变导热硅脂。
该导热硅脂的导热系数为7.0W/m.K。
本发明制备的相变导热硅脂填充于CPU与散热器之间，经测试，CPU连续工作（使用率高于50%）72h，温度依然在45℃以下。
Claims (3)
1.一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：5~10份的基础油、5~10份的石蜡、1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷、80~90份的导热填料；所述的石蜡为熔点为50~60℃的高精度石蜡；所述的基础油为二甲基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种，所述的基础油的粘度为50~10000cps；所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝、碳化硅、氮化硼中的至少一种，所述的导热填料的粒径为50 nm~30μm。
2.权利要求1所述的一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物的制备方法，包括以下步骤：1）将导热填料进行粒径复配：按照10:4.5~1.5:4.5~1.5的质量比取大、中、小三种粒径的导热填料，然后在搅拌器内加以混合；所述的大粒径为20-30μm，中粒径为3-19.9μm，小粒径为50nm-2.9μm；
2）将复配后的总用量为80-90质量份的导热填料和1~3份的乙烯基三甲氧基硅烷混于乙醇中，调整溶液的pH为3-4，加热至70-80℃，搅拌2-4h，去除乙醇，得到改性无机填料；
3）将5-10质量份的石蜡加热到熔融，再加入5-10质量份的基础油、上步制得的改性无机填料，充分混合，制得相变导热硅脂组合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于CPU散热的相变导热硅脂组合物的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的乙醇的质量为导热填料的50-55%。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |