CN108676514A - 一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及散热材料技术领域，具体涉及一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材。该基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜；金属箔层、石墨层和绝缘隔离层之间通过硅酮粘合剂粘结；导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、过氧化苯甲酰、固化剂、丁酮、甲苯、收敛改性剂。其中，收敛改性剂由乙二醇、聚苯乙烯乳液、二羟甲基丙酸、纳米蓝晶石粉和甲苯二异氰酸酯制备而成。该基材采用了石墨薄膜层和金属的复合散热材料，散热性能更好；使用的导热胶层粘结性强，还具有稳定性好、防干缩、防脱落的特点。

Description

一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材
技术领域
本发明涉及散热材料技术领域，具体涉及一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材。
背景技术
电子产品内部的零部件在使用过程中会产生热量，性能越高的芯片或零件功耗往往越大，产热也更多。这些热量在设备内部会导致局部温度过高，影响零件的正常工作，温度超过零件的承受上限后还可能导致零件损坏；因此需要采取措施提高零件的散热性能，防止零件表面温度过高。
对于大型设备的散热可以通过增加空气循环或增加导热介质循环的方式进行处理；但是对于小型零件或芯片来说，由于空间的局限，只能采用增加散热面积的方式提高散热效率。常用的增加散热面积的方式是在零件表面粘贴具有良好导热性能的散热基材，这些散热基材通常由金属或其他高导热材料和底部表面的绝缘导热粘接剂构成，最广泛使用的散热基材就是散热胶带。
散热胶带的绝缘性好，散热性能突出，但是在使用过程，导热胶在长时间高温干燥环境下使用，容易干结收缩、粘性变差，导致散热基材局部或整体脱落，与零部件的接触面积变小，影响散热基材的散热效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材；该基材采用了石墨薄膜层和金属的复合散热材料，散热性能更好；使用的导热胶层粘结性强，还具有稳定性好、防干缩、防脱落的特点。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜，金属箔层和石墨层之间通过硅酮粘合剂粘结，石墨层和绝缘隔离层也通过硅酮粘合剂粘结；
按照质量份数，导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯40-50份，丙烯酸丁酯30-35份，甲基丙烯酸甲酯8-10份，醋酸乙烯2-4份，过氧化苯甲酰0.5-0.7份，固化剂2-3份，丁酮30-40份，甲苯10-15份，收敛改性剂15-17份。
优选地，按照质量份数，导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯44-45份，丙烯酸丁酯32-33份，甲基丙烯酸甲酯8-9份，醋酸乙烯3-4份，过氧化苯甲酰0.5-0.6份，固化剂2.5-2.7份，丁酮33-35份，甲苯14-15份，收敛改性剂15-16份。
其中，收敛改性剂的制备方法如下：按照质量份数，将5份乙二醇和11份聚苯乙烯乳液加入到反应釜中混合均匀，反应釜内温度加热至60-70℃，加入3份二羟甲基丙酸搅拌反应20-30min，然后向反应釜中加入7份纳米蓝晶石粉和2份甲苯二异氰酸酯，以650-700r/min的转速分散均匀，冷却后得到所需收敛改性剂。
本发明中，导热胶层材料的制备方法为：按照质量份数，将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯加入到反应釜中，以70-75℃的温度，高速搅拌反应40-60min，然后将过氧化苯甲酰加入到反应釜中，继续搅拌反应1-2h，接着将甲苯和丁酮混合均匀得到混合溶剂，收敛改性剂加入到混合溶剂中充分搅拌均匀，并将混合物和固化剂一起加入到反应釜中，以80-85℃的温度保温搅拌反应3-4h，得到所需导热胶材料；
优选地，固化剂为过氧化甲乙酮或异丙苯过氧化氢。
优选地，金属箔层材料为铝箔或铜箔，材料厚度为0.03-0.05mm。
优选地，石墨层的制备方法包括：将聚酰亚胺薄膜在惰性气体保护下，经过高温碳化和石墨化处理后得到石墨薄膜，将石墨薄膜层叠压延制备得到所述石墨层；石墨层的厚度为0.1-0.3mm。
本发明提供的散热基材的制备方法为：将金属箔层、石墨层和绝缘隔离层按照顺序进行层叠，金属箔层和石墨层之间，石墨层和绝缘薄膜层之间分别涂抹硅酮粘接剂，然后送入到辊压机上压延固化；再将导热胶材料涂布与绝缘薄膜下表面，将导热胶烘烤固化于绝缘薄膜层表面；剪切收卷后，得到所需散热基材。
本发明具有如下的有益效果：
该型散热基材的主散热材料使用的是石墨层和金属箔层材料，这两种材料的导热散热性能相对突出，通过层叠复合之后，金属箔层可以改善石墨层耐划伤性能和弯曲强度不足的问题，对石墨层材料进行外表面防护，并且可以降低金属材料的使用，避免金属材料产生的电磁特性对电子元件性能的影响。
绝缘隔离层采用的是PET聚酯薄膜，该材料可塑性强，在散热基材中使用可以起到绝缘保护的性能，并且具有一定的密封防水性能。能够对电子元件在散热之外起到更好的密封防护作用。
本发明中使用的导热胶性能非常优越，该型粘接材料采用丙烯酸酯胶粘材料作为主体，粘性强，稳定性好，导热胶材料中添加的收敛改性剂可以提高材料干燥状态下的回缩性能，避免导热胶发生干结收缩，进一步提升高温状态下的粘接稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜，金属箔层和石墨层之间通过硅酮粘合剂粘结，石墨层和绝缘隔离层也通过硅酮粘合剂粘结；
按照质量份数，导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯40份，丙烯酸丁酯30份，甲基丙烯酸甲酯8份，醋酸乙烯2份，过氧化苯甲酰0.5份，固化剂2份，丁酮30份，甲苯10份，收敛改性剂15份。
其中，收敛改性剂的制备方法如下：按照质量份数，将5份乙二醇和11份聚苯乙烯乳液加入到反应釜中混合均匀，反应釜内温度加热至60℃，加入3份二羟甲基丙酸搅拌反应20min，然后向反应釜中加入7份纳米蓝晶石粉和2份甲苯二异氰酸酯，以650r/min的转速分散均匀，冷却后得到所需收敛改性剂。
本实施例中，导热胶层材料的制备方法为：按照质量份数，将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯加入到反应釜中，以70℃的温度，高速搅拌反应40min，然后将过氧化苯甲酰加入到反应釜中，继续搅拌反应1h，接着将甲苯和丁酮混合均匀得到混合溶剂，收敛改性剂加入到混合溶剂中充分搅拌均匀，并将混合物和固化剂一起加入到反应釜中，以80℃的温度保温搅拌反应3h，得到所需导热胶材料；
其中，固化剂为过氧化甲乙酮；金属箔层材料为铝箔，材料厚度为0.03mm；石墨层的制备方法包括：将聚酰亚胺薄膜在惰性气体保护下，经过高温碳化和石墨化处理后得到石墨薄膜，将石墨薄膜层叠压延制备得到所述石墨层；石墨层的厚度为0.1mm。
本实施例提供的散热基材的制备方法为：将金属箔层、石墨层和绝缘隔离层按照顺序进行层叠，金属箔层和石墨层之间，石墨层和绝缘薄膜层之间分别涂抹硅酮粘接剂，然后送入到辊压机上压延固化；再将导热胶材料涂布与绝缘薄膜下表面，将导热胶烘烤固化于绝缘薄膜层表面；剪切收卷后，得到所需散热基材。
实施例2
一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜，金属箔层和石墨层之间通过硅酮粘合剂粘结，石墨层和绝缘隔离层也通过硅酮粘合剂粘结；
按照质量份数，导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯50份，丙烯酸丁酯35份，甲基丙烯酸甲酯10份，醋酸乙烯4份，过氧化苯甲酰0.7份，固化剂3份，丁酮40份，甲苯15份，收敛改性剂17份。
其中，收敛改性剂的制备方法如下：按照质量份数，将5份乙二醇和11份聚苯乙烯乳液加入到反应釜中混合均匀，反应釜内温度加热至70℃，加入3份二羟甲基丙酸搅拌反应30min，然后向反应釜中加入7份纳米蓝晶石粉和2份甲苯二异氰酸酯，以700r/min的转速分散均匀，冷却后得到所需收敛改性剂。
本实施例中，导热胶层材料的制备方法为：按照质量份数，将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯加入到反应釜中，以75℃的温度，高速搅拌反应60min，然后将过氧化苯甲酰加入到反应釜中，继续搅拌反应2h，接着将甲苯和丁酮混合均匀得到混合溶剂，收敛改性剂加入到混合溶剂中充分搅拌均匀，并将混合物和固化剂一起加入到反应釜中，以85℃的温度保温搅拌反应4h，得到所需导热胶材料；
其中，固化剂为异丙苯过氧化氢；金属箔层材料为铜箔，材料厚度为0.05mm；石墨层的制备方法包括：将聚酰亚胺薄膜在惰性气体保护下，经过高温碳化和石墨化处理后得到石墨薄膜，将石墨薄膜层叠压延制备得到所述石墨层；石墨层的厚度为0.3mm。
本实施例提供的散热基材的制备方法为：将金属箔层、石墨层和绝缘隔离层按照顺序进行层叠，金属箔层和石墨层之间，石墨层和绝缘薄膜层之间分别涂抹硅酮粘接剂，然后送入到辊压机上压延固化；再将导热胶材料涂布与绝缘薄膜下表面，将导热胶烘烤固化于绝缘薄膜层表面；剪切收卷后，得到所需散热基材。
实施例3
一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜，金属箔层和石墨层之间通过硅酮粘合剂粘结，石墨层和绝缘隔离层也通过硅酮粘合剂粘结；
按照质量份数，导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯45份，丙烯酸丁酯33份，甲基丙烯酸甲酯9份，醋酸乙烯3份，过氧化苯甲酰0.6份，固化剂2.5份，丁酮35份，甲苯13份，收敛改性剂16份。
其中，收敛改性剂的制备方法如下：按照质量份数，将5份乙二醇和11份聚苯乙烯乳液加入到反应釜中混合均匀，反应釜内温度加热至65℃，加入3份二羟甲基丙酸搅拌反应25min，然后向反应釜中加入7份纳米蓝晶石粉和2份甲苯二异氰酸酯，以680r/min的转速分散均匀，冷却后得到所需收敛改性剂。
本实施例中，导热胶层材料的制备方法为：按照质量份数，将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯加入到反应釜中，以73℃的温度，高速搅拌反应50min，然后将过氧化苯甲酰加入到反应釜中，继续搅拌反应1.5h，接着将甲苯和丁酮混合均匀得到混合溶剂，收敛改性剂加入到混合溶剂中充分搅拌均匀，并将混合物和固化剂一起加入到反应釜中，以83℃的温度保温搅拌反应3.5h，得到所需导热胶材料；
其中，固化剂为过氧化甲乙酮或异丙苯过氧化氢；金属箔层材料为铝箔或铜箔，材料厚度为0.04mm；石墨层的制备方法包括：将聚酰亚胺薄膜在惰性气体保护下，经过高温碳化和石墨化处理后得到石墨薄膜，将石墨薄膜层叠压延制备得到所述石墨层；石墨层的厚度为0.2mm。
本实施例提供的散热基材的制备方法为：将金属箔层、石墨层和绝缘隔离层按照顺序进行层叠，金属箔层和石墨层之间，石墨层和绝缘薄膜层之间分别涂抹硅酮粘接剂，然后送入到辊压机上压延固化；再将导热胶材料涂布与绝缘薄膜下表面，将导热胶烘烤固化于绝缘薄膜层表面；剪切收卷后，得到所需散热基材。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)

1.一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于：所述基材从上至下包括：金属箔层、石墨层、绝缘隔离层和导热胶层；绝缘隔离层材料为PET聚酯薄膜，金属箔层和石墨层之间通过硅酮粘合剂粘结，石墨层和绝缘隔离层也通过硅酮粘合剂粘结；
按照质量份数，所述导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯40-50份，丙烯酸丁酯30-35份，甲基丙烯酸甲酯8-10份，醋酸乙烯2-4份，过氧化苯甲酰0.5-0.7份，固化剂2-3份，丁酮30-40份，甲苯10-15份，收敛改性剂15-17份。
2.根据权利要求1所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于： 按照质量份数，所述导热胶层材料包括如下组分：丙烯酸异辛酯44-45份，丙烯酸丁酯32-33份，甲基丙烯酸甲酯8-9份，醋酸乙烯3-4份，过氧化苯甲酰0.5-0.6份，固化剂2.5-2.7份，丁酮33-35份，甲苯14-15份，收敛改性剂15-16份。
3.根据权利要求2所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于： 所述收敛改性剂的制备方法如下：按照质量份数，将5份乙二醇和11份聚苯乙烯乳液加入到反应釜中混合均匀，反应釜内温度加热至60-70℃，加入3份二羟甲基丙酸搅拌反应20-30min，然后向反应釜中加入7份纳米蓝晶石粉和2份甲苯二异氰酸酯，以650-700r/min的转速分散均匀，冷却后得到所需收敛改性剂。
4.根据权利要求2所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于： 所述导热胶层材料的制备方法为：按照质量份数，将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯加入到反应釜中，以70-75℃的温度，高速搅拌反应40-60min，然后将过氧化苯甲酰加入到反应釜中，继续搅拌反应1-2h，接着将甲苯和丁酮混合均匀得到混合溶剂，收敛改性剂加入到混合溶剂中充分搅拌均匀，并将混合物和固化剂一起加入到反应釜中，以80-85℃的温度保温搅拌反应3-4h，得到所需导热胶材料。
5.根据权利要求4所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于：所述固化剂为过氧化甲乙酮或异丙苯过氧化氢。
6.根据权利要求1所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于：所述金属箔层材料为铝箔或铜箔，材料厚度为0.03-0.05mm。
7.根据权利要求1所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于： 所述石墨层的制备方法包括：将聚酰亚胺薄膜在惰性气体保护下，经过高温碳化和石墨化处理后得到石墨薄膜，将石墨薄膜层叠压延制备得到所述石墨层；石墨层的厚度为0.1-0.3mm。
8.根据权利要求1所述的一种防止干燥脱落的电子器件用散热基材，其特征在于： 所述散热基材的制备方法为：将金属箔层、石墨层和绝缘隔离层按照顺序进行层叠，金属箔层和石墨层之间，石墨层和绝缘薄膜层之间分别涂抹硅酮粘接剂，然后送入到辊压机上压延固化；再将导热胶材料涂布与绝缘薄膜下表面，将导热胶烘烤固化于绝缘薄膜层表面；剪切收卷后，得到所需散热基材。
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