CN104087186A - 一种导热胶带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热胶带及其制备方法，该导热胶带以金属箔为基材，在基材的上下两面涂覆有高性能导热胶，导热胶外层为离型纸。该高性能导热胶由以下重量份物质组成：丙烯酸压敏胶100，导热填料50-200，偶联剂0.1-1.5，交联剂0.1-1.5，溶剂4-10。该制备方法包括前处理、配胶、涂布、烘干等步骤。本发明的导热胶带具有导热均匀性好、导热系数高、粘结强度高、耐高温、绝缘等特点，可广泛应用于LED、柔性线路板、微处理器、印刷电路板等与散热装置的粘接。

Description

一种导热胶带及其制备方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种导热胶带，还涉及该导热胶带的制备方法。 

背景技术

随着科学技术的发展，电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化，迫切需要综合性能优良的材料，既能够为电子元器件可靠散热，又能够起到绝缘和减震的作用，同时还得保证加工性能良好。 

传统的解决电子元器件散热的方法，是在发热体与散热体之间垫一层绝缘的导热材料，如云母、聚四氟乙烯、氧化铍陶瓷等，这种方法有一定的效果，但存在导热性能差，机械性能差、价格高等缺点。 

导热胶带是一种热阻小、导热系数高、电绝缘好、常温稳定性好、易于模切的新型功能材料，其在使用时不会污染电子组件及电路板。但目前我国的导热胶带普遍存在导热系数低、物理性能差等缺点，市场上的高端产品价格昂贵，且长期被国外产品所垄断。 

目前国内外关于导热胶带的报道很少，发明专利（201210551732.0）采用在PET薄膜上镀覆铝箔层作为散热基材，该基材与金属箔相比，镀覆工艺复杂，成本并不低，且散热效果不如金属箔。该专利导热胶所选导热填料为石墨，石墨本身在横向上具有优异的散热均匀性，故直接把该导热胶涂覆在薄的PET膜上即可，再在PET膜上镀覆一层铝箔实属鸡肋。且石墨具有导电性，限制了在绝缘场合的应用。导热胶带具有导热、粘结固定作用，可完全替代机械固定，该专利导热胶带仅一面涂覆导热胶，不具备粘结固定作用，进一步限制了其在电子产品中的应用。本发明选用的导热填料为导热系数高的绝缘性物质，且在基材两面涂胶，产品适用于绝缘场合，并完全可以取代机械固定。发明专利（99806793.8）提供了一种多功能导电导热胶带，其基材为复合结构或者单一结构，具有多个突起状结构或凹槽，通过使用表面具有突起的钻石压轮、钻石平台碾压机、尖突状轮或其他类似的碾压机台碾压而成，与本发明采用等离子体、离子源或电晕对金属箔进行前处理明显不同。发明专利（201210549610.8）提供了一种纳米级导热胶带的制备方法，该方法采用聚酯布或玻璃纤维作为基材，通过高温烘箱加成反应获得导热胶带，与本发明采用金属箔作为基材，通过涂布工艺制备导热胶带明显不同。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、经济环保的新型导热胶带及其制备方法。 

本发明的技术方案是这样的： 

一种导热胶带，以金属箔为基材，在基材的上下两面涂覆有导热胶，导热胶的外层为离型纸。

所述的金属箔选自银箔、铜箔或铝箔，厚度为0.01-0.1mm。 

所述的导热胶由以下重量份的组分组成：丙烯酸压敏胶100，导热填料50-200，偶联剂0.1-1.5，交联剂0.1-1.5，溶剂4-10。 

所述的丙烯酸压敏胶为油性胶，耐280℃高温，固含量为重量50%-60%，粘度为5000-14000cps。 

所述的导热填料为氮化铝、氮化硼、氧化镁、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氧化铍中的一种或两种。 

所述的导热填料是由粒径为5-15μm和粒径为0.5-1μm的导热填料配比而得，其重量份配比为：70-80:20-30。 

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。 

所述的交联剂为异氰酸酯、四异丙氧基钛、三异丙氧基铝中的一种、两种或三种。

所述的溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮中的一种、两种或多种。 

本发明还提供该导热胶带的制备方法，制备步骤为： 

(1) 前处理：将金属箔置于前处理设备中进行前处理，处理时间为20-60min，以去除金属箔表面的油渍等杂质；

(2) 配胶：将偶联剂溶解在溶剂中，一并添加到丙烯酸压敏胶中，搅拌5-20min，将混合好的导热填料均分为3份，搅拌下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔10-30min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌5-20min，加入交联剂，搅拌60-120min即可；

(3) 涂布：将步骤(1)前处理后的金属箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以15-20m/min的速度通过有温度梯度的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，得到半成品，将半成品的金属箔的另一面再次进行单面涂胶并与离型纸贴合收卷，即得。

所述步骤（1）中的前处理选自等离子体处理、离子源处理或电晕处理。 

所述步骤（3）中的有温度梯度的六节烘箱温度依次为：第一节60-70℃，第二节70-80℃，第三节80-90℃，第四节90-100℃，第五节80-90℃，第六节70-80℃。 

本发明的导热胶带及其制备方法与常规导热胶带及其制备方法相比具有如下优点：

(1) 与常规导热胶带相比，本发明采用金属箔作为基材，大大提高了导热胶带的导热均匀性和导热系数。

(2) 与常规导热胶带相比，本发明采用不同粒径、不同配比的导热填料，可以在获得较高导热系数的情况下，降低导热填料的添加量，经济环保。 

(3) 与常规导热胶带相比，本发明采用的胶黏剂为耐280℃高温的油性丙烯酸压敏胶，使产品在更复杂的高温环境下依然能保持优异的物理性能。 

(4) 与常规导热胶带制备方法相比，本发明不同于传统的压延法，通过涂布法制备导热胶带，工艺简单，生产效率高。 

采用本发明方法制备的新型导热胶带产品，具有导热均匀性好、导热系数高、粘结强度高、耐高温、绝缘等特点，可广泛应用于LED、柔性线路板、微处理器、印刷电路板等与散热装置的粘接。 

本发明方法工艺简单、安全可靠、操作方便、经济环保，易于规模化批量生产。 

附图说明

图1 本发明的导热胶带的结构示意图。 

其中：1—离型纸、2—导热胶、3—金属箔。 

具体实施方式

以下实施例是导热胶带优选的制备方法，制备方法中得这些配方非限定性实施方式，只是用于具体说明本发明，本领域的技术人员完全可以如本发明的思路和选料配比筛选出的配方均为本发明的保护范围。 

实施例1：

(1) 前处理：将0.01mm厚的铝箔置于前处理设备中，进行电晕处理，处理时间为40min。

(2) 配胶：先将0.1份钛酸酯偶联剂溶解在10份甲苯中，一并添加到100份的丙烯酸压敏胶（固含量为重量50%，粘度10000cps）中，搅拌5min。然后将混合好的200份氧化铝（粒径为5-15μm 的占70%，粒径为0.5-1μm占30%）均分为3份，在不停搅拌的情况下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔20min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌10min加入1.5份的异氰酸酯，再搅拌80min即可； 

(3) 涂布：将电晕处理后的铝箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以15m/min的速度通过温度依次为60℃，70℃，80℃，90℃，80℃，70℃的六节烘箱烘干处理，得到干胶厚度为0.05mm的导热胶层，然后与离型纸贴合收卷，即为半成品，将半成品再次进行单面涂胶，即在金属箔的另一面涂布相同厚度的导热胶，以15m/min的速度再次通过温度依次为60℃，70℃，80℃，90℃，80℃，70℃的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，即得新型导热胶带。

实施例2：

(1) 前处理：将0.05mm厚的银箔置于前处理设备中，进行离子源处理，处理时间为20min。

(2) 配胶：先将1.5份钛酸酯偶联剂溶解在4份二甲苯中，一并添加到100份的丙烯酸压敏胶中（固含量为重量55%，粘度5000cps），搅拌20min。然后将混合好的100份氮化铝均（粒径为5-15μm 的占70%，粒径为0.5-1μm占30%）分为3份，在不停搅拌的情况下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔15min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌5min加入0.1份的四异丙氧基钛，再搅拌60min即可； 

(3) 涂布：将离子源处理后的银箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以20m/min的速度通过温度依次为60℃，70℃，80℃，90℃，80℃，70℃的六节烘箱烘干处理，得到干胶厚度为0.1mm的导热胶层，然后与离型纸贴合收卷，即为半成品。将半成品再次进行单面涂胶，即在金属箔的另一面涂布相同厚度的导热胶，以20m/min的速度再次通过温度依次为60℃，70℃，80℃，90℃，80℃，70℃的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，即得新型导热胶带。

实施例3：

(1) 前处理：将0.03mm厚的铜箔置于前处理设备中，进行等离子处理，处理时间为50min。

(2) 配胶：先将0.9份钛酸酯偶联剂溶解在5份乙酸乙酯中，一并添加到100份的丙烯酸压敏胶（固含量为重量60%，粘度14000cps）中，搅拌10min。然后将混合好的100份氧化铝（粒径为5-15μm，重量百分数为70%）和碳化硅（粒径为0.5-1μm，重量百分数为30%）均分为3份，在不停搅拌的情况下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔15min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌15min加入0.8份的异氰酸酯和四异丙氧基钛，再搅拌100min即可； 

(3) 涂布：将等离子处理后的铜箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以18m/min的速度通过温度依次为70℃，80℃，90℃，100℃，90℃，80℃的六节烘箱烘干处理，得到干胶厚度为0.2mm的导热胶层，然后与离型纸贴合收卷，即为半成品。将半成品再次进行单面涂胶，即在金属箔的另一面涂布相同厚度的导热胶，以18m/min的速度再次通过温度依次为70℃，80℃，90℃，100℃，90℃，80℃的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，即得新型导热胶带。

实施例4：

(1) 前处理：将0.1mm厚的铜箔置于前处理设备中，进行离子源处理，处理时间为60min。

(2) 配胶：先将1份钛酸酯偶联剂溶解在6份甲苯和乙酸乙酯中，一并添加到100份的丙烯酸压敏胶（固含量为重量55%，粘度12000cps）中，搅拌15min。然后将混合好的50份氮化硼（粒径为5-15μm 的占80%，粒径为0.5-1μm占20%）均分为3份，在不停搅拌的情况下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔10min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌20min加入1.2份的异氰酸酯，再搅拌120min即可； 

(3) 涂布：将离子源处理后的铜箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以15m/min的速度通过温度依次为70℃，80℃，90℃，100℃，90℃，80℃的六节烘箱烘干处理，得到干胶厚度为0.15mm的导热胶层，然后与离型纸贴合收卷，即为半成品。将半成品再次进行单面涂胶，即在金属箔的另一面涂布相同厚度的导热胶，以15m/min的速度再次通过温度依次为70℃，80℃，90℃，100℃，90℃，80℃的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，即得新型导热胶带。

实施例5：

(1) 前处理：将0.08mm厚的铝箔置于前处理设备中，进行等离子处理，处理时间为30min。

(2) 配胶：先将0.8份钛酸酯偶联剂溶解在8份丁酮中，一并添加到100份的丙烯酸压敏胶（固含量为重量50%，粘度10000cps）中，搅拌10min。然后将混合好的150份氮化铝（粒径为5-15μm 的占75%，粒径为0.5-1μm占25%）均分为3份，在不停搅拌的情况下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔30min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌15min加入1份的三异丙氧基铝，再搅拌100min即可； 

(3) 涂布：将电晕处理后的铝箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以15m/min的速度通过温度依次为65℃，75℃，85℃，95℃，85℃，75℃的六节烘箱烘干处理，得到干胶厚度为0.05mm的导热胶层，然后与离型纸贴合收卷，即为半成品。将半成品再次进行单面涂胶，即在金属箔的另一面涂布相同厚度的导热胶，以15m/min的速度再次通过温度依次为65℃，75℃，85℃，95℃，85℃，75℃的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，即得新型导热胶带。

Claims (12)

1.一种导热胶带，其特征在于，以金属箔为基材，在基材上下两面涂覆有导热胶，导热胶的外层为离型纸。

2.如权利要求1所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的金属箔选自银箔、铜箔或铝箔，厚度为0.01-0.1mm。

3.如权利要求1所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的导热胶由以下重量份的组分组成：丙烯酸压敏胶100，导热填料50-200，偶联剂0.1-1.5，交联剂0.1-1.5，溶剂4-10。

4.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的丙烯酸压敏胶为油性胶，耐280℃高温，固含量为50%-60%，粘度为5000-14000cps。

5.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的导热填料为氮化铝、氮化硼、氧化镁、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氧化铍中的一种或两种。

6.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的导热填料是由粒径为5-15μm和粒径为0.5-1μm的导热填料配比而得，其重量份配比为：70-80:20-30。

7.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。

8.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的交联剂为异氰酸酯、四异丙氧基钛、三异丙氧基铝中的一种、两种或三种。

9.如权利要求2所述的一种导热胶带，其特征在于，所述的溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮中的一种、两种或多种。

10.如权利要求1所述的一种导热胶带的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

(1) 前处理：将金属箔置于前处理设备中进行前处理，处理时间为20-60min，以去除金属箔表面的油渍等杂质；

(2) 配胶：将偶联剂溶解在溶剂中，一并添加到丙烯酸压敏胶中，搅拌5-20min，将混合好的导热填料均分为3份，搅拌下，加入到丙烯酸压敏胶溶液中，每隔10-30min分钟添加一次，导热填料全部加完后，搅拌5-20min，加入交联剂，搅拌60-120min即可；

(3) 涂布：将步骤(1)前处理后的金属箔置于涂布机上，进行单面涂胶，以15-20m/min的速度通过有温度梯度的六节烘箱烘干处理，然后与离型纸贴合收卷，得到半成品，将半成品的金属箔的另一面再次进行单面涂胶并与离型纸贴合收卷，即得。

11.如权利要求10中所述的一种导热胶带的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的前处理选自等离子体处理、离子源处理或电晕处理。

12.如权利要求10中所述的一种导热胶带的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的有温度梯度的六节烘箱温度依次为：第一节60-70℃，第二节70-80℃，第三节80-90℃，第四节90-100℃，第五节80-90℃，第六节70-80℃。