CN107057370A - 一种高导热填隙界面材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高导热填隙界面材料，包括组分A和组分B，组分A包括第一主料和第一辅料；组分B包括第二主料和第二辅料，吸波材料包括铁氧体；本发明的优点：通过在组分A中加入吸波材料，使组分A具有吸收或大幅降低表面的电磁波能量，从而避免了现有电气元器件产生对人们的电磁影响，避免电磁干扰、电磁污染和信息泄露的危害，乙烯基硅油和导热填料使生产的垫片具有应力低及压力吸收性好，它保持高导热性的前提下，大大降低了对器件的应力，可以自适应的填充各种复杂的空间，较小的缝隙里，有效避免芯片因压力而损坏，另外，本发明还提供一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：组分A制备、组分B制备、硫化成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种高导热填隙界面材料及其制备方法。
背景技术
随着微电子技术的发展，电子设备的元器件高度集成，体积越来越小，运行速度越来越快，功率越来越大，随之而产生的发热散热问题和电磁干扰现象对电子产品的影响也越来越大，会影响其正常工作甚至导致产品死机，电子产品的许多部位，如一些具备数字控制或功率放大的芯片位置和强电磁辐射器件，存在着较大的散热和电磁干扰问题。目前解决散热问题的常规方法是，在发热元件和散热器之间设置导热垫片，辅助将热量有传递至铜或者是铝制的散热器上，使芯片不至过热，解决电磁干扰问题的常规方案为，在干扰源周围设置吸波材料进行电磁屏蔽，而目前的问题是，由于电子设备的高度集成和体积缩减，其内部用于容纳导热垫片或吸波材料的空间已经非常有限，通常导热垫片已经占据了厚度空间，结构上已经没有多余的厚度空间允许再使用吸波材料，比如有强电磁辐射干扰及高发热的电子元器件，常见的手机主板上的屏蔽罩或通信基站的注塑型金属屏蔽腔体等器件，它们通常在同一个屏蔽腔体或屏蔽罩内，不仅热量不容易散出，且干扰源与敏感源共存或者距离较近，散热和电磁干扰问题非常突出；而传统的导热垫片安装过程中容易损坏电子元器件的芯片，造成电子元器件寿命的降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种高导热填隙界面材料及其制备方法，解决现有导电垫片存在电磁干扰的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高导热填隙界面材料，包括组分A和组分B，组分A包括第一主料和第一辅料；组分B包括第二主料和第二辅料；
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、100～1000重量份的导热填料、100～1000重量份的吸波材料；
第一辅料包括1～50重量份的含氢硅油；
第二辅料包括0.01～1重量份的铂金催化剂和0.001～1重量份的抑制剂；
吸波材料包括铁氧体。
优选的，乙烯基硅油的粘度为200～10000mPa·S，能适应高填充，保证产品的高导热和吸波性。
优选的，导热填料包括硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的一种或两种的组合物或两种以的组合物。
优选的，吸波材料包括碳化硅、石墨、钛酸钡、铁氧体、超细金属粉末、复合磁性金属化合物吸波材料、陶瓷吸波材料、掺杂高损物吸波材料、盐类吸波材料、放射同位素吸波材料、导电高分子吸波材料、纳米吸波材料、稀土元素吸波材料、导电纤维中的一种或两种或至少两种。
优选的，含氢硅油为含氢量为0.01～0.8％的甲基含氢硅油。
优选的，铂金催化剂为卡斯特铂金催化剂。
优选的，抑制剂包括炔醇类化合物、多乙烯基聚硅氧烷、酰胺化合物、马来酸酯类化合物中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将乙烯基硅油、含氢硅油、导热填料、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将乙烯基硅油、导热填料、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
通过步骤一和步骤二来分别获取组分A和组分B，然后通过步骤三将组分A和组分B点胶混合硫化成型，能实现客户的在线成型，提高了生产效率，且整体生产工艺简单，生产成本低。
综上所述，本发明的优点：1.通过在组分A中加入吸波材料，使组分A具有吸收或大幅降低表面的电磁波能量，从而避免了现有电气元器件产生对人们的电磁影响，避免电磁干扰、电磁污染和信息泄露的危害；
2.乙烯基硅油和导热填料使生产的垫片具有应力低及压力吸收性好，它保持高导热性的前提下，大大降低了对器件的应力，同时它的低模量，使它可以自适应的填充各种复杂的空间，较小的缝隙里，有效避免芯片因压力而损坏；
3.乙烯基硅油使组分A和组分B表面具有良好的润湿性，能很好的浸润大部分材料表面，具有较好的附着性，大幅降低发热元器件与散热器之间的热阻，更高效的传热效果；
4.将吸波材料设置成铁氧体，铁氧体作为一种金属微粉末吸波剂，在微波频段具有较高的磁导率、温度稳定性好等优点而被广泛用于吸波隐身技术。铁氧体不仅具有良好的电磁参数，而且其电磁参数可以通过调节铁氧体的微粒粒度来实现，这样有利于进行阻抗匹配和吸收频带的展宽。铁氧体具有强烈的吸波性能主要是由于铁磁共振吸收和涡流损耗；
5.组分A和组分B的设置，有利于施胶，有利于在线硫化成型，简化了现有的生产工艺，生产成本低，提高了生产效率。
具体实施方式
实施例一：
一种高导热填隙界面材料，包括组分A和组分B，组分A包括第一主料和第一辅料；组分B包括第二主料和第二辅料；
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、900重量份的导热填料、100重量份的吸波材料；
第一辅料包括20重量份的含氢硅油；
第二辅料包括0.1重量份的铂金催化剂和0.001重量份的抑制剂；
吸波材料包括铁氧体，且铁氧体的粒径等于40μm；
乙烯基硅油的粘度为500Pa·S；
导热填料包括疏水氧化铝，且疏水氧化铝的粒径等于15μm；
含氢硅油为含氢量为0.1％的甲基含氢硅油；
铂金催化剂为卡斯特铂金催化剂；
抑制剂包括炔醇类化合物。
一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、含氢量为0.1％的甲基含氢硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
实施例二：
如实施例一所述的一种高导热填隙界面材料，本实施例具有以下不同之处：
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、900重量份的导热填料、100重量份的吸波材料；含氢硅油为含氢量为0.15％的甲基含氢硅油。
一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、含氢量为0.15％的甲基含氢硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
实施例三：
如实施例一、二所述的一种高导热填隙界面材料，本实施例具有以下不同之处：
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、850重量份的导热填料、150重量份的吸波材料。
一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、含氢量为0.1％的甲基含氢硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
实施例四：
如实施例一、二、三所述的一种高导热填隙界面材料，本实施例具有以下不同之处：
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、950重量份的导热填料、50重量份的吸波材料。
一种高导热填隙界面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、含氢量为0.1％的甲基含氢硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将粘度为500Pa·S的乙烯基硅油、疏水氧化铝、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
按照ASTM D 5470-2012测试界面材料的导热系数，导热系数越高垫片的热传导性能越好；按ASTM 793测试界面材料不黏手时间；按ASTM A342/A342M–14测定界面材料的导磁率；然后将实施例一、实施例二、实施例三、实施四硫化成型的界面材料进行测试，测试结果如表一所示：
表一
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (8)
1.一种高导热填隙界面材料，其特征在于：包括组分A和组分B，组分A包括第一主料和第一辅料；组分B包括第二主料和第二辅料；
第一主料和第二主料均包括以下组分组成:100重量份的乙烯基硅油、100～1000重量份的导热填料、100～1000重量份的吸波材料；
第一辅料包括1～50重量份的含氢硅油；
第二辅料包括0.01～1重量份的铂金催化剂和0.001～1重量份的抑制剂；
吸波材料包括铁氧体。
2.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：乙烯基硅油的粘度为200～10000mPa·S。
3.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：导热填料包括硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的一种或两种的组合物或两种以的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：吸波材料还包括碳化硅、石墨、钛酸钡、超细金属粉末、复合磁性金属化合物吸波材料、铁氧体、陶瓷吸波材料、掺杂高损物吸波材料、盐类吸波材料、放射同位素吸波材料、导电高分子吸波材料、纳米吸波材料、稀土元素吸波材料、导电纤维中的一种或两种或至少两种。
5.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：含氢硅油为含氢量为0.01～0.8％的甲基含氢硅油。
6.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：铂金催化剂为卡斯特铂金催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种高导热填隙界面材料，其特征在于：抑制剂包括炔醇类化合物、多乙烯基聚硅氧烷、酰胺化合物、马来酸酯类化合物中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
8.一种高导热填隙界面材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：组分A制备：分别将乙烯基硅油、含氢硅油、导热填料、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成物料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将物料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低形成组分A，脱低的时间为1h；
步骤二：组分B制备：分别将乙烯基硅油、导热填料、铁氧体依次加入行星机中进行混合形成第二主料，混合的温度为25℃，混合的时间为30min；然后将第二主料升温至120℃并混炼2h后在真空度大于0.095Mpa下进行脱低处理，脱低的时间为1h，将第二主料冷却至25℃后分别加入抑制剂和铂金催化剂形成组分B；
步骤三：硫化成型：将步骤一制备获取的组分A和步骤二制备获取的组分B通过点胶混合硫化成型，且点胶混合硫化时的组分A和组分B的质量比为1:1，点胶混合硫化的温度为25℃。
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