CN103865271B - 一种纳米杂化材料改性的有机硅导热电子灌封胶的制备方法 - Google Patents
一种纳米杂化材料改性的有机硅导热电子灌封胶的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电子产品用纳米杂化材料改性的有机硅导热灌封胶及其制备方法。将乙烯基聚二甲基硅氧烷、有机硅纳米杂化材料、表面改性的导热填料加入真空捏合机内，于温度100‑145℃，真空度‑0.07～‑0.09MPa，脱水共混50‑100分钟获得基料。常温下，在基料中加入含氢硅油交联剂和交联抑制剂，充分搅拌20‑40分钟制成A组分；基料加入铂催化剂，充分搅拌20‑40分钟制成B组分。再取等重量份A组分和B组份共混均匀，在真空度0.05‑0.07MPa下脱泡6‑12分钟，得到纳米改性有机硅导热灌封胶。该灌封胶具有较低的粘度，较好的流动性，导热系数0.6‑0.85w/m·k，固化产物具有较好的力学性能和电性能，可在常温或者高温下固化，可广泛应用于电子元器件、集成电路板、电路模块、LED芯片等的封装。
Description
技术领域
本发明涉及电子灌封材料技术领域，具体涉及纳米改性有机硅导热灌封胶及其制备技术。
背景技术
随着高科技领域中对电子元器件、集成电路板、电路模块、LED芯片等灌封件的性能、可靠性及小型化的要求不断提高，同时要求灌封件必须在低温和高温、高速旋转等条件下运行，因此要求灌封材料具有优良的耐高低温性能、力学性能、导热性能、电绝缘性能和阻燃性能。目前使用较多的灌封材料是各种合成聚合物，如：环氧树脂、聚氨酯及合成橡胶。环氧树脂复合材料在高温、高辐照条件下表现出易老化、易变色、易开裂等缺点，影响整个电子元器件的寿命；硅橡胶具有优良的电气性能、化学稳定性能、耐辐照性和耐温性能，可在很宽的温度范围内长期保持弹性，配合无机导热材料，可以得到具有良好导热性，是电子电气组装件灌封的首选材料，目前国内外均采用有机硅树脂作为新一代封装材料。但是，为了得到较好的导热性的电子灌封材料，需要对硅橡胶进行大量的填充改性，从而使电子灌封材料的粘度大大增加，影响其流动性及力学性能。如中国专利申请CN 101054057A公开了一种高导热有机硅灌封胶，CN 101407635A公开了一种具有较高导热率的加成型导热硅橡胶，但是其流动性能欠佳；中国专利申请CN 101402798A公开了一种导热阻燃液体硅橡胶，虽然该硅橡胶具有较高的热导率和阻燃性能，但由于其粘度在10000mPa·s以上， 流动性欠佳，不宜用作电子灌封胶。中国专利：200810035243.3，公布了一种纳米导热透明灌封胶复合材料及其制备方法，也存在流动性不足问题。本发明针对现有技术的不足，提供一种纳米杂化材料改性的具有较低粘度、较好流动性及较好导热性的有机硅灌封胶及其制备方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶及其制备方法，其特点是该纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶不但具有优良的导热性能，而且粘度不高，流动性能优异，环保安全。本发明所述的纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶的制备方法包括如下步骤：
(1)基料的制备：
将乙烯基聚二甲基硅氧烷、液体有机硅纳米杂化材料、导热填料加入真空捏合机内，在120-160℃，真空度-0.07～-0.09MPa，脱水共混50-100分钟获得基料。
原料的重量份数如下：
乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；液体有机硅纳米杂化材料7-20份；
导热填料90-170份。
(2)A组分的制备：
在常温下，在步骤(1)制得的基料中，加入含氢量为0.3-1.6wt％的含氢硅油交联剂和交联抑制剂，充分搅拌10-50分钟制得A组分。
原料的重量份数如下：
基料100份；含氢硅油0.2-45份；交联抑制剂0.002-0.08份；
(3)B组分的制备：
在常温下，取步骤(1)制得的基料，加入铂含量为1000-5000ppm的铂催化剂，充分搅拌10-50分钟制得B组分；所述基料与铂催化剂的重量比为：100∶2.0～100∶0.001；
(4)纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶的制备：
在常温下，取等重量的步骤(2)制得的A组分和步骤(3)制得的B组份混合均匀，在真空度0.06-0.1MPa下脱泡6-12分钟，得到纳米杂化材料改性导热有机硅电子灌封胶。
步骤(1)中所述乙烯基聚二甲基硅氧烷为直链型乙烯基聚二甲基硅氧烷或支链型乙烯基聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上的混合物，乙烯基聚二甲基硅氧烷的乙烯基含量为0.2-3.5wt％，25℃时的粘度为800-2000mPa·s
步骤(1)中所述的液体有机硅纳米杂化材料的粘度为300-5000mPa·s。
步骤(1)中所述的导热填料为平均粒径为2-65mm的经偶联剂表面处理过的氮化铝、硼化铝、三氧化二铝、碳化硅或氮化硅中的一种或两种以上的混合物。
所述导热填料偶联剂表面处理方法，采用粉体表面处理技术领域常用方法均可，本发明优选将偶联剂用合适的溶剂稀释后与导热填料高速混合均匀后，加热干燥的处理方法。本发明对偶联剂的种类没有限制，技术领域常用的偶联剂均可以使用。
例如：异丙基二硬脂酞氧基铝酸酯和γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述催化剂为氯铂酸的醇溶液或氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物。
所述交联抑制剂为甲基(三甲基丁炔氧基)硅烷、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2-甲基-1-己炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇、苯基(三甲基丁炔氧基)硅烷、乙烯基(三甲基丁炔氧基)硅烷和苯乙炔中至少一种。
一种由本发明所述的制备方法制得的液体纳米杂化材料改性导热有机硅电子灌封胶。用上述方法制得的液体纳米杂化材料改性导热有机硅电子灌封胶，按GB/T 10247-2008测试粘度；按GB/T1408.1-2006测试介电强度；按GB/T528-1998测试拉伸强度及断裂伸长率；按GB/T 531-2008测试邵氏A硬度；按GB/T 1410-2006测试体积电阻率；按GB/T11205-2009测试热导率；按UL 94测试阻燃级别。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的纳米杂化材料改性导热有机硅电子灌封胶中添加了适量的液体纳米杂化材料，使其具有优良的导热性能的同时，还具有较低的粘度，有利于导热填料的填充和分散；本发明的液体纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶不含卤素及有害重金属，且其生产及固化过程中不产生有毒物质或刺激性气味，没有副产物，环保安全。
具体实施方式
实施例1：
称取氮化铝200重量份加入高速捏合机内，在高速搅拌的条件下缓慢滴加1重量份事先用乙醇醇溶液稀释的γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后升温至70℃继续高速搅拌2小时，出料，将所得填料置于真空干燥箱除去残留的水及乙醇后，过筛即制得平均粒径为2.5m的γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷表面处理过的氮化铝。
称取三氧化二铝200重量份加入高速捏合机内，在高速搅拌的条件下缓慢滴加1重量份事先用乙醇醇溶液稀释的γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后升温至70℃继续高速搅拌2小时，出料，将所得填料置于真空干燥箱除去残留的水及乙醇后，过筛即制得平均粒径为3mm的γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷表面处理过的三氧化二铝
将粘度为1000mPa.·s、乙烯基含量为0.5wt％的直链型乙烯基聚二甲基硅氧烷100重量份，粘度为600mPa·s的液体有机硅纳米杂化材料的10重量份，上述处理过的三氧化二铝120重量份，上述处理过的氮化铝30重量份加入真空捏合机中，于温度120℃，真空度为0.8MPa，脱水共混60分钟获得基料。
将含氢量为0.3％的含氢硅油交联剂6.5重量份，交联抑制剂2-甲基-3-丁炔基-2-醇0.0165重量份和100重量份基料充分搅拌混合20分钟，获得A组分。将铂含量为1000ppm的氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物0.20重量份和100重量份基料在搅拌机下搅拌混合20分钟，获得B组分。
取等重量份的A组分和B组分在室温下共混均匀后，在真空度为0.1MPa下脱泡8分钟，获得纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶，性能测试结果如表1所示。可以看出，该灌封胶具有良好导热性能、流动性能、电性能和力学性能。
实施例2：
本发明的纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶的制备方法及条件如实施例1，将粘度为600mPa·s的液体有机硅纳米杂化材料的增加到15重量份，相应的含氢量为0.3％的含氢硅油交联剂不变，制得改性导热有机硅电子灌封胶，性能测试结果如表1所示。可以看出，在适当范围内增加液体有机硅纳米杂化 材料的含量有利于导热灌封胶流动性的提高，而对其它性能影响较小。
实施例3：
本发明的纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶的制备方法及条件如实施例1，将乙烯基聚二甲基硅氧烷改变为粘度为1200 mPa·s，乙烯基含量为0.40wt％的直链型乙烯基聚二甲基硅氧烷，相应将含氢量为0.3％的含氢硅油交联剂变为5.9重量份，有机硅纳米杂化材料重量份不变，粘度降低为400mPa·s，制得改性导热有机硅电子灌封胶，性能测试结果如表1所示。可以看出，与实施例1，2相比，该灌封胶的导热性能和粘度变化不大。
实施例4：
本发明的纳米杂化材料改性的制备方法及条件如实施例1，将经过表面处理的导热填料三氧化二铝100重量份和经过表面处理的氮化铝50重量份，制得纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶，性能测试结果如表1所示。可以看出，与实施例1相比，其导热系数从0.65W/m·K升至0.81W/m·K，而其它性能变化不大，由此可见，增加氮化铝的重量份利于提高灌封胶的导热性能。
表一
Claims (2)
1.一种纳米杂化材料改性的有机硅导热电子灌封胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)基料的制备将乙烯基聚二甲基硅氧烷、液体有机硅纳米杂化材料、导热填料共混得基料；
原料的重量份数如下：
乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；液体有机硅纳米杂化材料7-20份；
导热填料90-170份；
(2)A组分的制备
常温下，在步骤(1)制得的基料中，加入含氢量为0.3-1.6wt％的含氢硅油交联剂和交联抑制剂，充分搅拌制得A组分；原料的重量份数如下：
基料100份；含氢硅油0.2-45份；交联抑制剂0.002-0.08份；
(3)B组分的制备
常温下，取步骤(1)制得的基料，加入铂含量为1000-5000ppm的铂催化剂，充分搅拌制得B组分；
基料与铂催化剂的重量比为：100∶2.0～100∶0.001；
(4)纳米杂化材料改性的导热有机硅电子灌封胶的制备
在常温下，取等重量的步骤(2)制得的A组分和步骤(3)制得的B组分混合均匀，得到纳米杂化材料改性导热有机硅电子灌封胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的液体有机硅纳米杂化材料的粘度为400-5000mPa·s。
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