CN109749408A - 一种导热界面材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导热界面材料，按重量份计，其原料包括如下组分：低软化点热塑性聚氨酯弹性体50～100份；高软化点热塑性聚氨酯弹性体50～100份,导热填料100～1000份；耐磨添加剂20～200份；偶联剂5～20份；润滑剂1～10份；抗氧剂1～10份。本发明制备的导热界面材料具有良好的导热率，优异的耐磨性，耐老化性，高柔顺性，并且低软化点的热塑性聚氨酯弹性体可在温度达到软化点时发生相变，达到润湿界面，提高散热能力的作用，高软化点的热塑性聚氨酯弹性体可实现保持形状的效果，防止低软化点的热塑性聚氨酯弹性体流淌，本发明导热界面材料不含硅油，使用过程中无硅油渗出，特别适合于对硅油敏感的电子产品使用。

Description

一种导热界面材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种导热界面材料及其制备方法和应用。

背景技术

导热界面材料(Thermal Interface Materials，TIM)，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙和表面凹凸不平的孔洞，减少传热热阻，提高散热性能。

随着当代电子技术迅速的发展，电子元器件的集成程度和组装密度不断提高，在提供了强大的使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响。导热界面材料在电子器件热管理中发挥着至关重要的作用。

目前市面上的导热界面材料大部分是由乙烯基硅油交联的硅橡胶制成，导热硅胶硬度软，耐高低温性能良好。但在实际使用过程中，在压力的作用下未交联的硅油会缓慢渗出，从而污染电子元器件，尤其在一些对硅油敏感的地方，如摄像头领域，析出的硅油会污染镜头，导致成像模糊，因此开发一种无硅油渗出的导热材料，可较好的应用于该领域。

热塑性聚氨酯(TPU)是一种兼具橡胶的高弹性及塑料的易加工性的弹性体，可用一般塑料的加工方式加工成型，其软段和硬段的比例决定材料的软硬度及力学性能，软硬度可调；TPU材料具有高强度，高韧性及耐磨性，耐油，高低温老化性能良好，且不含低分子析出物，可较好的取代硅油型导热材料，用于对硅油析出要求严格的领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高导热无硅油析出的导热界面材料及其制备方法和应用。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种导热界面材料，按重量份计，其原料包括如下组分：

优选地，按重量份计，其原料包括如下组分：

进一步优选地，按重量份计，其原料包括如下组分：

更为优选地，按重量份计，其原料包括如下组分：

优选地，所述的热塑性聚氨酯弹性体为聚酯型聚氨酯和/或聚醚型聚氨酯。

本发明采用的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共有两种软化点，低软化点的TPU可在温度达到软化点时发生相变，达到润湿界面，提高散热能力的作用，高软化点的TPU可实现保持材料形状的效果，防止低软化点的TPU流淌。低软化点TPU维卡软化点为50～80℃，所述的高软化点TPU维卡软化点为80～130℃。

优选地，所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的一种或几种的混合物。

进一步优选地，所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的两种或两种以上的混合物。

更为优选地，所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的三种或三种以上的混合物。

根据一个具体且最为优选实施方式，所述的导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼的混合物。

更具体地，所述的氧化铝、所述的氮化铝、所述的氮化硼的质量比为3～4:1.5～2.5:1。

优选地，所述的导热填料的中位粒径为0.5～100μm；所述的导热填料的形状为球形或无规则形状。

优选地，所述的耐磨添加剂为硅酮母粒、二硫化钼、聚四氟乙烯微粉中的一种或几种。

优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。

优选地，所述的润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种。

优选地，所述的抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。

本发明的另一个目的是提供一种所述的导热界面材料的制备方法，在高速混合机中按配比加入所述的热塑性聚氨酯弹性体、所述的导热填料、所述的偶联剂、所述的耐磨添加剂、所述的润滑剂、所述的抗氧剂；搅拌5～10min，搅拌均匀后，用单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度范围为160～180℃，再用注塑机或模压机成型，成型温度为170～190℃。

本发明的第三个目的是提供一种所述的导热界面材料在电子元器件中的应用。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明制备的导热界面材料具有良好的导热率，优异的耐磨性，耐老化性，高柔顺性，本发明导热界面材料不含硅油，使用过程中无硅油渗出，特别适合于对硅油敏感的电子产品使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1至5

原料组分及性能见表1，制备方法如下：

在高速混合机中按配比依次加入热塑性聚氨酯弹性体、导热填料、偶联剂、耐磨添加剂、润滑剂、抗氧剂；搅拌5～10min，搅拌均匀后，用单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度范围为170℃，再用注塑机或模压机成型，成型温度为180℃。

各实施例中采用的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚醚型聚氨酯。

各实施例中采用的导热填料的中位粒径为45um，形状为球形。

各实施例中采用的低软化点TPU的维卡软化点为60℃，各实施例中采用的高软化点TPU的维卡软化点为100℃。

表1

其中，导热系数测试方法采用ASTM D5470方法测试，测试三个不同厚度的导热材料的热阻值，经线性拟合得出导热系数，测试设备型号为LW9389。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种导热界面材料，其特征在于：按重量份计，其原料包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的导热界面材料，其特征在于：按重量份计，其原料包括如下组分：

3.根据权利要求1或2所述的导热界面材料，其特征在于：所述的热塑性聚氨酯弹性体为聚酯型聚氨酯和/或聚醚型聚氨酯，所述的低软化点热塑性聚氨酯弹性体的维卡软化点为50～80℃，所述的高软化点热塑性聚氨酯弹性体的维卡软化点为80～130℃。

4.根据权利要求1或2所述的导热界面材料，其特征在于：所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求4所述的导热界面材料，其特征在于：所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的两种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求5所述的导热界面材料，其特征在于：所述的导热填料为氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、铝粉中的三种或三种以上的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的导热界面材料，其特征在于：所述的导热填料的中位粒径为0.5～100μm。

8.根据权利要求1或2所述的导热界面材料，其特征在于：所述的耐磨添加剂为硅酮母粒、二硫化钼、聚四氟乙烯微粉中的一种或几种；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述的润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述的抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的导热界面材料的制备方法，其特征在于：在高速混合机中按配比加入所述的热塑性聚氨酯弹性体、所述的导热填料、所述的偶联剂、所述的耐磨添加剂、所述的润滑剂、所述的抗氧剂；搅拌5～10min，搅拌均匀后，用单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度范围为160～180℃，再用注塑机或模压机成型，成型温度为170～190℃。

10.一种如权利要求1至8中任一项所述的导热界面材料在电子元器件中的应用。