CN103254644A - 一种具有高导热系数的界面材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高导热系数的界面材料及其制备方法，包括以下步骤：将树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，待搅拌均匀后，加入导热填料A，进行第二次真空搅拌，再加入导热填料B，进行第三次真空搅拌后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。本发明具有高导热系数的界面材料导热系数大于3W/mK，具有较宽的使用温度范围，其质软，力学性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高导热系数的界面材料及其制备方法。
背景技术
在电子仪器及设备日益向轻、薄、短、小的方向发展的情况下，微电子集成技术高速发展，电子元器件、逻辑电路体积成倍地缩小，因此在高频的工作频率下，电子元器件产生的热量迅速积累、增加，使电子元器件无法正常地运行工作。因此，热界面材料应运而生。它质软，耐冲击，易加工，能适应不同形状的界面导热要求。因为其优异的可压缩变形特性，填充于散热器和热源之间时，在两电子元器件界面间形成了良好紧密接触，排除了低热导率空气的存在，将散热器功效大大提高。但是，导热效率较低的界面材料依然无法满足电子元器件密集的脚步，所以使界面材料的导热效率提高是电子设备散热发展中必不可少的关键环节，高导热系数界面材料的研究和开发具有重要的理论和经济价值。
目前，行业内关于导热界面材料的公开资料显示，为了追求高的导热系数或导热效能，往往会专注一些金属粉料，甚至于价格昂贵的碳纳米管、稀有金属等。虽然具有高的导热系数，但忽略了其他性能，如硬度，绝缘性能，回弹性能，耐候性能等等，所以对于电子材料制造商来说，使用起来会有很多不便之处，实际应用困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种导热系数大于3W/mK，具有较宽的使用温度范围，其质软，力学性能优良的具有高导热系数的界面材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有高导热系数的界面材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：树脂基体100份，导热填料A 50～200份，导热填料B 150～300份，
其中，所述树脂基体为硅氧烷基树脂。
本发明中使用硅氧烷基树脂作为树脂基体，首先满足较高的导热填料的填充分数，其次因其具有良好的力学性能及简易的加工成型性能，满足了高绝缘性，低膨胀系数和介电常数等性能。所述硅氧烷基树脂主要由含乙烯基聚二甲基硅氧烷以及辅料组成，辅料包括催化剂，固化剂等。
当填料用量很低时，导热填料的导热率高低对界面材料的导热效果影响极小，这是因为填料用量过少，完全被树脂基体包裹，热阻很大，而当填料用量过大时，界面材料的力学性能会下降，只有填料用量达到一定程度时，填料之间相互作用形成稳定的网状或链状的导热通路，当通路方向和热流方向一致时，材料具有较高的导热系数。因此本发明选用以上重量份数内的导热填料A及导热填料B。
本发明的有益效果是：本发明使用硅氧烷基树脂体系作为载体，并引入导热填料复配体系，在重视提高导热系数的同时，兼顾对硬度和热稳定性的改善，使该界面材料的适用范围更加广泛，操作性更强。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述硅氧烷基树脂的粘度为200cp～2000cp。
进一步，所述导热填料A为氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或任意几种混合。
进一步，所述导热填料A的粒度范围为1～100um。
进一步，所述导热填料B为氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或任意几种混合。
进一步，所述导热填料B的粒度范围为30～300um。
采用上述进一步方案的有益效果是，对于导热填料来说，其是影响导热系数的主要因素，包括填料自身的导热性能，以及填料的种类、粒径分布、结构形态、表面润湿程度等。所以在同等用量下使用高热导率的填料能获得较高导热系数的界面材料，因此本发明选用上述的导热填料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，待搅拌均匀后，加入重量份数为50～200份的导热填料A，进行第二次真空搅拌，再加入重量份数为150～300份的导热填料B，进行第三次真空搅拌后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述第一次真空搅拌的时间为15～20分钟。
进一步，所述第二次真空搅拌的时间为5～15分钟。
进一步，所述第三次真空搅拌的时间为5～15分钟。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为15分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为50份的氧化铝，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为5分钟，再加入重量份数为150份的氧化锌，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为5分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例2
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为16分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为125份的氧化锌、铝粉和银粉，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为6分钟，再加入重量份数为150份的铝粉和银粉，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为6分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例3
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为17分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为200份的氮化铝、铜粉、氧化钛和氢氧化铝，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为7分钟，再加入重量份数为150份的氮化硼和氮化铝，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为7分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例4
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为18分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为50份的氢氧化铝和石墨，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为8分钟，再加入重量份数为225份的铝粉、银粉、氮化硼和氮化铝，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为8分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例5
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为19分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为125份的氧化铝、氧化锌和铝粉，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为9分钟，再加入重量份数为225份的铝粉、银粉和氮化硼，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为9分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例6
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为20分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为200份的铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝和铜粉，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为10分钟，再加入重量份数为225份的氧化钛、氢氧化铝和石墨，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为10分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例7
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为15分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为50份的铝粉和银粉，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为12分钟，再加入重量份数为300份的氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝和石墨，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为12分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例8
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为20分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为125份的铜粉、氧化钛和氢氧化铝，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为14分钟，再加入重量份数为300份的氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼和氮化铝，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为14分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
实施例9
一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，搅拌的时间为20分钟，待搅拌均匀后，加入重量份数为200份的氮化硼和氮化铝，进行第二次真空搅拌，搅拌的时间为15分钟，再加入重量份数为300份的铝粉、银粉、铜粉、氧化钛和氢氧化铝，进行第三次真空搅拌，搅拌的时间为15分钟后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
对上述实施例1至实施例9制得的具有高导热系数的界面材料进行性能测试
测试项目
实验测试1：导热系数测试
按照美国材料协会标准ASTM D5470对样品进行测试。
实验测试2：硬度测试
使用邵氏OO硬度计，按照美国材料协会标准ASTM D2240对样品进行测试。
实施例1至9测试结果如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有高导热系数的界面材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：树脂基体100份，导热填料A 50～200份，导热填料B 150～300份，
其中，所述树脂基体为硅氧烷基树脂。
2.根据权利要求1所述的具有高导热系数的界面材料，其特征在于，所述硅氧烷基树脂的粘度为200cp～2000cp。
3.根据权利要求1所述的具有高导热系数的界面材料，其特征在于，所述导热填料A包括氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨中的任意一种或几种混合。
4.根据权利要求3所述的具有高导热系数的界面材料，其特征在于，所述导热填料A的粒度范围为1～100um。
5.根据权利要求1所述的具有高导热系数的界面材料，其特征在于，所述导热填料B包括氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨中的任意一种或几种混合。
6.根据权利要求5所述的具有高导热系数的界面材料，其特征在于，所述导热填料B的粒度范围为30～300um。
7.一种具有高导热系数的界面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将重量份数为100份的树脂基体加入到搅拌机内进行第一次真空搅拌，待搅拌均匀后，加入重量份数为50～200份的导热填料A，进行第二次真空搅拌，再加入重量份数为150～300份的导热填料B，进行第三次真空搅拌后，出料，然后再在130℃的温度下固化30分钟，即得所述具有高导热系数的界面材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一次真空搅拌的时间为15～20分钟。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二次真空搅拌的时间为5～15分钟。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第三次真空搅拌的时间为5～15分钟。
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