CN109880541A

CN109880541A - 可快速固化且具高粘接强度的导热材料

Info

Publication number: CN109880541A
Application number: CN201910078086.2A
Authority: CN
Inventors: 陈冠锦
Original assignee: Dongguan Bo'en Composite Materials Co Ltd
Current assignee: Dongguan Bo'en Composite Materials Co Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-06-14

Abstract

一种可快速固化且具高粘接强度的导热材料，该导热材料包括厚度为0.02～0.05微米、导热系数为0.2～0.8W/m·K的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的上、下表面复合有导热材料组合物，所述导热材料组合物的外表面复合有可分离的柔性保护膜。本发明的可快速固化且具高粘接强度的导热材料具有良好的传热效果和电绝缘性能。本发明的导热材料组合物通过加入潜伏型催化剂，在热风条件下可实现40秒内固化，提高导热材料的装配效率。此外，导热材料组合物通过加入粘接剂及增粘助剂，可简化加工工艺，同时可提高导热材料组合物与聚酰亚胺薄膜的粘接强度。

Description

可快速固化且具高粘接强度的导热材料

【技术领域】

本发明涉及一种导热材料，特别是涉及一种传热及绝缘性能佳、装配效率高、粘接强度大且工艺简单的可快速固化且具高粘接强度的导热材料。

【背景技术】

随着电子信息技术的迅猛发展，电子产品成型多功能化，高度集成化等特点，而高度集成的电子元件发热量越来越大，应对不同环境的可靠性也要求越来越高，这也对电子产品的要求越来越高。电子产品的封装是电子产品生产过程的重要组成部分，其关键技术是导热粘接材料的使用。但传统的导热材料无法满足当前高度集成的电子产品的发展需求。目前市场应用在电子产品导热粘接领域比较广的是一种依靠湿气固化的有机硅材料。这种材料在固化后可实现一定的粘接强度和导热效果。但由于其固化原理的本身缺陷，需要依靠湿气慢慢往材料里面渗透才能实现固化。所以这种材料完全固化时候往往需要三到七天的时间，远远不能满足现代企业高效的流水线作业要求。此外，在应用中也有另外一种即时粘接材料。这种材料多采用丙烯酸树脂或环氧树脂作为粘接剂。但其仅能起到压敏性质的粘接，粘接强度较低，在经过严酷环境下的使用时，可靠度下降严重，对电子产品的寿命构成了威胁。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种传热及绝缘性能佳、装配效率高、粘接强度大且工艺简单的可快速固化且具高粘接强度的导热材料。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种可快速固化且具高粘接强度的导热材料，该导热材料包括厚度为0.02～0.05微米、导热系数为0.2～0.8W/m·K的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的上、下表面复合有导热材料组合物，所述导热材料组合物的外表面复合有可分离的柔性保护膜。

所述导热材料组合物包含以重量百分比计的如下组分：

优选地，所述基胶由乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及含氢硅油作为基胶材质复合而成。

所述乙烯基聚二甲基聚硅氧烷的分子量为10万～100万，所述含氢硅油的含氢量为0.1-0.7％。

所述导热填料包括氧化铝及氮化硼，所述导热填料的粒径为0.1～50微米，形状为片状、不规则块状、球型、椭球型。

所述催化剂为潜伏性铂金催化剂，所述催化剂的铂浓度为500～5000ppm。

所述助剂包括粘接剂及增粘助剂，所述粘接剂为螯合型钛酸酯、硼酸酯偶联剂中的一种或两种的组合，所述增粘助剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的组合。

所述导热材料组合物的通过如下步骤制备而成：

a、将所述重量百分含量的基胶与导热填料置于捏合机中搅拌均匀，得到混合物；

b、向步骤a的混合物中加入所述重量百分含量的催化剂及助剂，抽真空并搅拌均匀，得到所述的导热材料组合物。

所述柔性保护膜为乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜中的一种。

所述柔性保护膜的厚度为0.05～0.1毫米。

本发明的贡献在于，其有效解决了现有导热材料固化时间长、粘接强度差且可靠性低的问题。本发明的可快速固化且具高粘接强度的导热材料通过将聚酰亚胺薄膜设置在中间层，不仅起到传热绝缘作用，而且起到骨架增强作用；通过在聚酰亚胺薄膜的上、下表面复合导热材料组合物，可有效降低导热材料应用时的界面热阻，进一步提高导热材料的传热效率。另一方面，导热材料组合物通过加入潜伏型催化剂，在热风条件下可实现40秒内固化，提高导热材料的装配效率。此外，导热材料组合物通过加入粘接剂及增粘助剂，可简化加工工艺，同时可提高导热材料组合物与聚酰亚胺薄膜的粘接强度。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图。

【具体实施方式】

如图1所示，本发明的可快速固化且具高粘接强度的导热材料包括聚酰亚胺薄膜10、导热材料组合物20及柔性保护膜30。其中，导热材料组合物20复合于聚酰亚胺薄膜10的上、下表面上，在导热材料组合物20的外表面复合有可分离的柔性保护膜30。其中，聚酰亚胺薄膜10具有良好的电绝缘性能，可有效防止电子元器件中因漏电、电弧等引起的电击穿，起到电绝缘保护作用。另一方面，聚酰亚胺薄膜10区别于普通有机膜材料，其具有较高的导热系数，其导热系数为0.2～0.8W/m·K，厚度为0.02～0.05微米。把聚酰亚胺薄膜10设置在中间层，不仅可起到传热绝缘作用，同时起到骨架增强作用。在聚酰亚胺薄膜10的上、下表面复合有导热材料组合物20，该导热材料组合物20包含以重量百分比计的如下组分：基胶5～15，导热填料70～90，催化剂0.1～1，助剂1～4。其制备方法为：将基胶与导热填料置于捏合机中搅拌均匀，再向捏合机中加入催化剂及助剂，抽真空并搅拌均匀，即得到导热材料组合物。其中，基胶由乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及含氢硅油作为基胶材质复合而成，乙烯基聚二甲基聚硅氧烷的分子量为10万～100万，含氢硅油的含氢量为0.1～0.7％；导热填料包括氧化铝及氮化硼，导热填料的粒径为0.1～50微米，形状为片状、不规则块状、球型、椭球型；催化剂为潜伏性铂金催化剂，其铂浓度为500～5000ppm；助剂包括粘接剂及增粘助剂，粘接剂为螯合型钛酸酯或硼酸酯偶联剂中的一种或两种的组合，增粘助剂可以为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或其它公知的增粘助剂。本发明将导热材料组合物20涂覆于聚酰亚胺薄膜10的上、下表面上，可有效降低该导热材料应用时的界面热阻，从而进一步提高导热材料的传热效率。同时导热材料组合物20中含有粘接剂及增粘助剂，使制备工艺简单且使导热材料组合物20与聚酰亚胺薄膜10之间具有良好的结合力不会脱落。在导热材料组合物20的外表面复合有可分离的柔性保护膜30，该柔性保护膜的厚度为0.05～0.1毫米，柔性保护膜30为乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜中的一种。柔性保护膜膜30的设置可以保持可快速固化且具高粘接强度的导热材料的原有的特性，避免与灰尘湿气提前接触而失效。

为了便于比较，以下实施例中，聚酰亚胺薄膜10的导热系数为0.3W/m·K，厚度为0.025微米，柔性保护膜30选用厚度为0.02mm的聚乙烯薄膜。

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

实施例1

将75克氧化铝、10克氮化硼、11克乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及2克含氢量为0.7％的含氢硅油加入捏合机中搅拌均匀，再加入0.2克潜伏型铂金催化剂、1克粘接剂及0.8克增粘助剂，抽真空后搅拌均匀，得到导热材料组合物20，将导热材料组合物20置于设有聚酰亚胺薄膜10的涂布机上通过刮涂、低温加热预硫化成型，在向成型的材料的上、下表面分别覆盖一层0.02毫米的聚乙烯薄膜，即得到可快速固化且具高粘接强度的导热材料。将得到的产物进行导热性能及粘接性能测试，测试结果见表1。

实施例2

将55克氧化铝、30克氮化硼、9克乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及4克含氢量为0.36％的含氢硅油加入捏合机中搅拌均匀，再加入0.2克潜伏型铂金催化剂、1.4克粘接剂及0.4克增粘助剂，抽真空后搅拌均匀，得到导热材料组合物20，将导热材料组合物20置于设有聚酰亚胺薄膜10的涂布机上通过刮涂、低温加热预硫化成型，在向成型的材料的上、下表面分别覆盖一层0.02毫米的聚乙烯薄膜，即得到可快速固化且具高粘接强度的导热材料。将得到的产物进行导热性能及粘接性能测试，测试结果见表1。

实施例3

将55克氧化铝、35克氮化硼、3.5克乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及1.5克含氢量为0.7％的含氢硅油加入捏合机中搅拌均匀，再加入1克潜伏型铂金催化剂、2.6克粘接剂及1.4克增粘助剂，抽真空后搅拌均匀，得到导热材料组合物20，将导热材料组合物20置于设有聚酰亚胺薄膜10的涂布机上通过刮涂、低温加热预硫化成型，在向成型的材料的上、下表面分别覆盖一层0.02毫米的聚乙烯薄膜，即得到可快速固化且具高粘接强度的导热材料。将得到的产物进行导热性能及粘接性能测试，测试结果见表1。

实施例4

将50克氧化铝、33.9克氮化硼、9克乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及6克含氢量为0.1％的含氢硅油加入捏合机中搅拌均匀，再加入0.1克潜伏型铂金催化剂、0.8克粘接剂及0.2克增粘助剂，抽真空后搅拌均匀，得到导热材料组合物20，将导热材料组合物20置于设有聚酰亚胺薄膜10的涂布机上通过刮涂、低温加热预硫化成型，在向成型的材料的上、下表面分别覆盖一层0.02毫米的聚乙烯薄膜，即得到可快速固化且具高粘接强度的导热材料。将得到的产物进行导热性能及粘接性能测试，测试结果见表1。

表1导热材料的导热性能及粘接性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					导热系数(W/m·k)	1.68	1.75	1.72	1.69
与铝粘接强度(MPa)	4.5	4.1	4.4	4.2

籍此，本发明的可快速固化且具高粘接强度的导热材料通过将聚酰亚胺薄膜设置在中间层，不仅起到传热绝缘作用，而且起到骨架增强作用；通过在聚酰亚胺薄膜的上、下表面复合导热材料组合物，可有效降低导热材料应用时的界面热阻，进一步提高导热材料的传热效率。另一方面，导热材料组合物通过加入潜伏型催化剂，在热风条件下可实现40秒内固化，从而提高了导热材料的装配效率。此外，导热材料组合物通过加入粘接剂及增粘助剂，可简化加工工艺，同时可提高导热材料组合物与聚酰亚胺薄膜的粘接强度。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，该导热材料包括厚度为0.02～0.05微米、导热系数为0.2～0.8W/m·K的聚酰亚胺薄膜(10)，所述聚酰亚胺薄膜(10)的上、下表面复合有导热材料组合物(20)，所述导热材料组合物(20)的外表面复合有可分离的柔性保护膜(30)。

2.如权利要求1所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述导热材料组合物(20)包含以重量百分比计的如下组分：

3.如权利要求2所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述基胶由乙烯基聚二甲基聚硅氧烷及含氢硅油作为基胶材质复合而成。

4.如权利要求3所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述乙烯基聚二甲基聚硅氧烷的分子量为10万～100万，所述含氢硅油的含氢量为0.1-0.7％。

5.如权利要求2所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述导热填料包括氧化铝及氮化硼，所述导热填料的粒径为0.1～50微米，形状为片状、不规则块状、球型、椭球型。

6.如权利要求5所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述催化剂为潜伏性铂金催化剂，所述催化剂的铂浓度为500～5000ppm。

7.如权利要求2所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述助剂包括粘接剂及增粘助剂，所述粘接剂为螯合型钛酸酯、硼酸酯偶联剂中的一种或两种的组合，所述增粘助剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的组合。

8.如权利要求2所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述导热材料组合物(20)的通过如下步骤制备而成：

b、向步骤a的混合物中加入所述重量百分含量的催化剂及助剂，抽真空并搅拌均匀，得到所述的导热材料组合物(20)。

9.如权利要求1所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述柔性保护膜(30)为乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜中的一种。

10.如权利要求1所述的可快速固化且具高粘接强度的导热材料，其特征在于，所述柔性保护膜(30)的厚度为0.05～0.1毫米。