CN113150558B - 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置 - Google Patents

一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113150558B
CN113150558B CN202110514873.4A CN202110514873A CN113150558B CN 113150558 B CN113150558 B CN 113150558B CN 202110514873 A CN202110514873 A CN 202110514873A CN 113150558 B CN113150558 B CN 113150558B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oriented
heat
rotary drum
composition
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110514873.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113150558A (zh
Inventor
任泽明
王号
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Suqun Industrial Co ltd
Original Assignee
Guangdong Suqun Industrial Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Suqun Industrial Co ltd filed Critical Guangdong Suqun Industrial Co ltd
Priority to CN202110514873.4A priority Critical patent/CN113150558B/zh
Publication of CN113150558A publication Critical patent/CN113150558A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113150558B publication Critical patent/CN113150558B/zh
Priority to JP2022035704A priority patent/JP7093902B1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • C08J2383/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C08J2483/05—Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16—Solid spheres
    • C08K7/18—Solid spheres inorganic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明属于导热片的制备技术及半导体散热领域，具体公开了一种定向导热片的制备方法，该方法包含以下步骤：S1.制备导热片用流体组合物；S2.将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体，S3.将多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；S4.对取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。本发明方法制备的汇集体取向性好，缺陷少，效率高，经过切片处理获得的导热片具有高定向性、高导热性和均一性，同时，该导热片能够很好地应用到半导体散热装置中。

Description

一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
技术领域
本发明涉及导热片的制备技术及半导体散热领域，具体涉及一种定向导热片的制备方法与半导体散热装置。
背景技术
随着5G技术的发展，芯片的功率密度不断增加，对芯片的散热提出了更高的要求。在散热组件中，通常使用导热硅胶垫片来减少芯片与散热器之间的界面热阻，提高散热效率。
目前，常规的导热硅胶垫片是在硅胶基体中填充各向同性的球形导热填料（氧化铝、氮化铝、氧化锌等）实现的，由于球形陶瓷填料的本征导热系数低，因此垫片的导热系数一般难以超过10W/m·k。
在各项异性导热填料中，纤维状或片状导热填料往往沿纤维长度方向或片状面内方向具有高导热性，例如：中间相沥青基碳纤维轴向的导热系数可达900W/m·k，六方氮化硼微片面内导热系数可达400W/m·k。因此，采用各向异性导热填料，并使其沿垫片厚度方向上取向，是制备高导热硅胶垫片的有效方法之一。
在已公开的专利中，一般采用磁场法、挤出法和流体剪切法使各向异性填料发生取向。保力马科技株式会社公布了专利CN100548099C，采用超导磁场并施加一定频率的振动使高填充量的碳纤维在高粘度组合物内沿磁场方向取向，由于添加的氧化铝和碳纤维填料的密度分别是硅树脂基体密度的3.8倍和2倍，在施加振动后，会引起填料沉降，造成组合物整体不均匀，最终影响导热性能的均一性。此外，超导磁体价格及运行费用高，增加了成本。迪睿合株式会社公布了CN107004651A、CN108463882A及CN109891577A，该方法是采用挤出法，使碳纤维沿挤出的方法取向，经我们试验发现，为了制备高导热片，当填充的碳纤维与树脂的质量比大于1.3时，组合物的粘度较大，流动性变差，难以挤出加工。此外，在中空模具内成型时，由于流动性差，相邻挤出体之间容易造成间隙，因此挤出法不适合高填充量组合物的取向。已公开专利CN110734562A采用环形槽作圆周运动，使槽内组合物中的纤维沿旋转方向进行取向，该方法存在以下两个缺点：1.所得环形固化物的尺寸受限于环形槽的尺寸，因此，对环形固化物沿半径方向切片后得到的导热片的宽度也受限于环形槽的宽度，无法获得宽度较大的导热片；2.当环形槽的宽度变大时，此时只有靠近环形槽壁两侧的组合物有取向，而组合物内部无法受到与槽壁之间的摩擦力，因而会使组合物取向不充分，该缺点尤其会体现在高粘度的组合物，导致最终无法获得高取向性、高导热性的导热片。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种定向导热片的制备方法，该方法结合高速剪切取向和连续成型装置，制备的定向导热片具有高取向性、高导热性和均一性。
本发明的另一目的在于提供一种定向导热片。
本发明还有一目的在于提供一种半导体散热装置。
具体方案如下：
一种定向导热片的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.制备导热片用流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：将步骤S2所得多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；
S4.切片：对步骤S3所得取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。进一步的，步骤S1具体为：将加成型硅油、导热填料经搅拌和脱泡后形成一定粘度的流体组合物；优选所述流体组合物的粘度为20万～300万mPa·s。所述加成型硅油为乙烯基硅油和含氢硅油在催化剂的作用下进行加成反应（加热）后得到硅胶，优选所述加成型硅油为乙烯基硅油、含氢硅油和铂金催化剂的混合物。
进一步的，步骤S1中，所述导热填料含有两种类型的导热填料，一种为纤维状高导热填料和/或片状高导热填料，另一种为球形导热填料。本发明添加球形导热填料，搭接相邻高导热填料之间的接触，使导热网络更加丰富。
进一步的，所述纤维状高导热填料为碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯纤维；所述片状高导热填料为六方氮化硼微片或石墨微片；所述球形导热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅的一种或几种。
进一步的，步骤S1中，所述纤维状或片状高导热填料与硅油的质量比为0.5～2.5，球形导热填料占组合物总质量的50～80%。
进一步的，步骤S2中，取向成型装置带动流体组合物进行圆周运动，在圆周运动过程中，对沿圆周的流体组合物逐层施加高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物。
进一步的，本发明在步骤S2中，使用了一种取向成型装置，所述取向成型装置包括：
圆柱形转筒，所述转筒中心轴线上固定设有转轴，转轴一端为电机一，所述电机一通过转轴带动所述转筒旋转；所述转筒设有装料区，所述装料区的转筒底部侧面设有转筒开口；
套筒，所述套筒套设在转筒外，所述转筒可在套筒内部旋转，所述转筒开口相对的套筒侧面设有与转筒开口大小一致的套筒开口；
模具，所述模具设有内腔和内腔开口，所述内腔开口边缘与转筒开口边缘平齐且紧挨设置，以垂直于转筒中心轴线的方向为水平方向，所述内腔开口边缘沿水平方向向内延伸形成所述内腔的侧壁，所述模具内设有紧贴内腔腔壁设置的活塞和电机二，所述电机二可带动活塞远离套筒开口方向，所述活塞起始位置与套筒开口平齐；
电加热模块，所述电加热模块被设置为加热模具内腔。
进一步的，所述转筒与套筒之间存在间隙，所述间隙的间距为0.1～5mm。
进一步的，所述装料区沿所述转筒中心轴线对称设置，优选所述装料区为相对转筒中心轴线对称设置的两个扇形圆柱区域。
进一步的，本发明所述活塞在电机带动下间断式离开套筒开口，优选其间断的间隔时间t（min），所述t≥π/ω，ω为转筒的角速度（r/min）。
进一步的，本发明优选所述活塞每次离开套筒开口的速度为v（mm/min），所述v≤D·ω/2，D（mm）为转筒与套筒之间的间距，ω为转筒的角速度（r/min）。
进一步的，所述套筒内设夹层，所述夹层内充冷却介质。优选所述冷却介质为水。
本发明还公开了采用上述一种定向导热片的制备方法制备得到的定向导热片。
本发明进一步公开了一种半导体散热装置，所述半导体散射装置包括上述一种定向导热片的制备方法制备得到的定向导热片，所述的定向导热片被夹持在封装好的芯片与散热器之间。
进一步的，所述散热器为翅片散热器或真空均温板。
相对现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明创造性地采用连续薄层流体剪切取向法，该方法结合高速剪切取向和连续成型装置，采用高速剪切取向技术可以有效地使每个薄层组合物内的纤维状或片状高导热填料都得到充分的取向，适用组合物的粘度范围广；采用连续成型装置使每个充分取向的薄层组合物形成密实的汇集体，因此该方法制备的汇集体取向性好，缺陷少，效率高，经过切片处理获得的导热片具有高定向性、高导热性和均一性，同时，该导热片能够很好地应用到半导体散热装置中。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中取向成型装置剖面示意图。
图2为实施例1中取向成型装置俯视示意图。
图3为定向导热片的制备过程使用实施例1中取向成型装置取向后的汇集体示意图。
图4为定向导热片的制备过程使用实施例1中取向成型装置进行汇集体固化切片后得到定向导热片的示意图。
图5为实施例2所得定向导热片的电子显微镜图（图A为定向导热片的刨面扫描电子显微镜图，图B为图A中指定部分的局部放大扫描电子显微镜图）。
图6为实施例7一种半导体散热装置的剖面示意图。
图中：1-装料区；2-转筒；3-套筒；4-冷却介质；5-转轴；6-电机一；7-取向薄层组合物；8-汇集体；9-模具；10-螺杆；11-电机二；12-活塞；13-电加热模块；14-间隙；15-纤维状或片状高导热填料；16-球形导热填料；17-硅胶基体；18-超声切割刀；19-定向导热片；20-散热器；21-封装后的芯片；22-引脚；23-电路板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
实施例1
本实施例提供一种取向成型装置，参见图1和图2，该取向成型装置包括：
圆柱形转筒2，所述转筒2中心轴线上固定设有转轴5，转轴5一端为电机一6，所述电机一6通过转轴5带动所述转筒2旋转；所述转筒2设有轴对称的为装料区1，所述装料区1为两个扇形圆柱区域，所述两个扇形圆柱区域相对转筒中心轴线对称设置。所述装料区1的转筒2底部侧面设有转筒开口；
套筒3，所述套筒3内设夹层，所述夹层内充冷却介质4。所述套筒3套设在转筒2外，本实施例中，转筒2与套筒3之间设有间隙14，所述间隙14的间距为0.1～5mm。所述转筒2可在套筒3内部旋转，所述转筒开口相对的套筒3侧面设有与转筒开口大小一致的套筒开口；
模具9，所述模具9设有内腔和内腔开口，所述内腔开口边缘与转筒开口边缘平齐且紧挨设置，以垂直于转筒2中心轴线的方向为水平方向，所述内腔开口边缘沿水平方向向内延伸形成所述内腔的侧壁，所述模具9内设有紧贴内腔腔壁设置的活塞12和电机二11，所述电机二11的输出端为螺杆10，所述螺杆10与活塞12相连，所述电机二11通过螺杆10可带动活塞12远离套筒开口方向，所述活塞12起始位置与套筒开口平齐，在本实施例取向成型装置运行过程中，所述活塞在电机带动下间断式离开套筒开口，其间断的间隔时间t（min），所述t≥π/ω，ω为转筒的角速度（r/min），其每次离开套筒开口的速度为v（mm/min），满足条件：v≤D·ω/2，D（mm）为转筒与套筒之间的间距，ω为转筒的角速度（r/min）；
电加热模块13，所述电加热模块13被设置为加热模具9的内腔。
在具体应用本实施例的一种取向成型装置进行定向导热片的制备，具体操作步骤如下：
将制备好的流体组合物置于取向成型装置转筒2中的对称装料区1内，设置转筒2的角速度为ω进行圆周运动，固定放置的套筒3内夹层充循环冷却介质4，在圆周运动过程中，装料区1中的流体组合物受到离心力的作用从转筒2底部侧面的转筒开口处进入转筒2和套筒3的间隙14中，具体如图2所示，在间隙14中，流体组合物被高速剪切形成碳纤维沿剪切力方向取向的薄层组合物7，设置活塞12离开套筒开口的间隔时间t，每次离开套筒开口的速度v，此时参见图3，薄层组合物7通过内腔开口逐层汇集于模具9的内腔中，形成连续的多层汇集体8，本实施例中，流体组合物由纤维状或片状高导热填料15、球形导热填料16和硅胶基体17组成，参见图2和图3所示的多层汇集体8，可见：纤维状或片状高导热填料15、球形导热填料16和硅胶基体17朝剪切力方向均匀分散在多层汇集体8中；多层汇集体8形成后，打开电加热模块13，对模具9进行电加热，至适当温度和时间，使模具9内部的多层汇集体8热固化，得到取向组合物块体；接下来进行切片工艺，参见图4，使用超声切割刀18对取向组合物块体沿厚度方向上作步进式切片，设置每次步进增量，得到特定厚度的定向导热片19。
实施例2
本实施例提供一种定向导热片的制备方法，使用实施例1中一种取向成型装置，具体实施步骤如下：
S1.配料：100g加成型硅油（乙烯基硅油55g，含氢硅油44.9g和铂金催化剂0.1g的混合物）、75g碳纤维粉体（长度为0.1mm，直径为15μm）及300g球形氧化铝，混合搅拌30min，真空脱泡5min后形成粘度为20万mPa·s的流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置的转筒对称装料区内，设置转筒的角速度为70r/min进行圆周运动，在圆周运动过程中，组合物受到离心力的作用从转筒底部开口处进入转筒和套筒的间隙中，转筒和套筒的间距为0.1mm，套筒充循环冷却水，该组合物被高速剪切形成碳纤维沿剪切力方向取向的薄层组合物，设置活塞离开套筒的间隔时间为3s，每次离开套筒的速度为3mm/min，薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：对步骤S2的模具进行电加热至120℃，加热30min，使模具内部的多层汇集体热固化，得到取向组合物块体，并从模具内取出；
S4.切片：使用超声切割刀对步骤S3所得取向组合物块体沿厚度方向上作步进式切片，设置每次步进增量为2mm，得到厚度为2mm的定向导热片。
图5为实施例所得定向导热片的电子显微镜图。其中，图A为定向导热片的刨面扫描电子显微镜图，图B为图A中指定部分的局部放大扫描电子显微镜图，可以看出，本实施例所得定向导热片中碳纤维充分取向。
实施例3
本实施例提供一种定向导热片的制备方法，使用实施例1中一种取向成型装置，具体实施步骤如下：
S1.配料：100g反应性硅油（乙烯基硅油55g，含氢硅油44.9g和铂金催化剂0.1g的混合物）、120g碳纤维粉体（长度为0.1mm，直径为15μm）、300g球形氧化铝及50g球形氮化铝，混合搅拌30min，真空脱泡5min后形成粘度为65万mPa·s的流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置的转筒对称装料区内，设置转筒的角速度为90r/min进行圆周运动，在圆周运动过程中，组合物受到离心力的作用从转筒底部开口处进入转筒和套筒的间隙中，转筒和套筒的间距为0.2mm，套筒充循环冷却水，该组合物被高速剪切形成碳纤维沿剪切力方向取向的薄层组合物，设置活塞离开套筒的间隔时间为5s，每次离开套筒的速度为4mm/min，薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：对步骤S2的模具进行电加热至120℃，加热30min，使模具内部的多层汇集体热固化，得到取向组合物块体，并从模具内取出；
S4.切片：使用超声切割刀对步骤S3所得取向组合物块体沿厚度方向上作步进式切片，设置每次步进增量为2mm，得到厚度为2mm的定向导热片。
实施例4
本实施例提供一种定向导热片的制备方法，使用实施例1中一种取向成型装置，具体实施步骤如下：
S1.配料：100g反应性硅油（乙烯基硅油55g，含氢硅油44.9g和铂金催化剂0.1g的混合物）、85g氮化硼微片、350g球形氧化铝及50g球形碳化硅，混合搅拌30min，真空脱泡5min后形成粘度为100万mPa·s的流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置的转筒对称装料区内，设置转筒的角速度为90r/min进行圆周运动，在圆周运动过程中，组合物受到离心力的作用从转筒底部开口处进入转筒和套筒的间隙中，转筒和套筒的间距为1mm，套筒充循环冷却水，该组合物被高速剪切形成氮化硼微片沿剪切力方向取向的薄层组合物，设置活塞离开套筒的间隔时间为5s，每次离开套筒的速度为40mm/min，薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：对步骤S2的模具进行电加热至120℃，加热30min，使模具内部的多层汇集体热固化，得到取向组合物块体，并从模具内取出；
S4.切片：使用超声切割刀对步骤S3所得取向组合物块体沿厚度方向上作步进式切片，设置每次步进增量为2mm，得到厚度为2mm的定向导热片。
实施例5
本实施例提供一种定向导热片的制备方法，使用实施例1中一种取向成型装置，具体实施步骤如下：
S1.配料：100g反应性硅油（乙烯基硅油55g，含氢硅油44.9g和铂金催化剂0.1g的混合物）、150g碳纤维粉体（长度为0.1mm，直径为15μm）、400g球形氧化铝，混合搅拌30min，真空脱泡5min后形成粘度为200万mPa·s的流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置的转筒对称装料区内，设置转筒的角速度为150r/min进行圆周运动，在圆周运动过程中，组合物受到离心力的作用从转筒底部开口处进入转筒和套筒的间隙中，转筒和套筒的间距为2mm，套筒充循环冷却水，该组合物被高速剪切形成碳纤维沿剪切力方向取向的薄层组合物，设置活塞离开套筒的间隔时间为2s，每次离开套筒的速度为140mm/min，薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：对步骤S2的模具进行电加热至120℃，加热30min，使模具内部的多层汇集体热固化，得到取向组合物块体，并从模具内取出；
S4.切片：使用超声切割刀对步骤S3所得取向组合物块体沿厚度方向上作步进式切片，设置每次步进增量为2mm，得到厚度为2mm的定向导热片。
实施例6性能测试试验
本实施例对实施例2-5制备得到的定向导热片进行导热性能测试。导热性能的测试方法是采用热稳态法，测试标准为ASTM D5470，步骤：将厚度2mm的导热垫片裁切成26*26mm的方片，置于瑞玲LW-9389导热系数测试仪，设置压力为10psi，测得导热系数。结果如下表所示。
Figure 842739DEST_PATH_IMAGE001
可以看出，本发明方法制备得到的定向导热片具有高导热性。
实施例7
本实施例提供一种应用实施例2~5所得定向导热片的半导体散热装置，本实施例所述半导体散热装置是将定向导热片19固定在散热器20和封装后的芯片21相对的面之间，如图6所示，所述半导体散热装置设置在电路板23封装后的芯片21上，所述半导体散热装置包括设置在芯片21上的定向导热片19、设置在定向导热片19上的散热器20，所述封装后的芯片21侧面设有引脚22。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种定向导热片的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.制备导热片用流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：将步骤S2所得多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；
S4.切片：对步骤S3所得取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片；
其中，所述取向成型装置包括：
圆柱形转筒，所述转筒中心轴线上固定设有转轴，转轴一端为电机一，所述电机一通过转轴带动所述转筒旋转；所述转筒设有装料区，所述装料区的转筒底部侧面设有转筒开口；
套筒，所述套筒套设在转筒外，所述转筒可在套筒内部旋转，所述转筒开口相对的套筒侧面设有与转筒开口大小一致的套筒开口；
模具，所述模具设有内腔和内腔开口，所述内腔开口边缘与套筒开口边缘平齐且紧挨设置，以垂直于转筒中心轴线的方向为水平方向，所述内腔开口边缘沿水平方向向内延伸形成所述内腔的侧壁，所述模具内设有紧贴内腔腔壁设置的活塞和电机二，所述电机二可带动活塞远离套筒开口方向，所述活塞起始位置与套筒开口平齐；
电加热模块，所述电加热模块被设置为加热模具内腔；
所述转筒与套筒之间存在间隙，所述间隙的间距为0.1～5mm，所述活塞在电机带动下间断式离开套筒开口。
2.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：将加成型硅油和导热填料经搅拌和脱泡后形成一定粘度的流体组合物。
3.如权利要求2所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述导热填料含有两种类型的导热填料，一种为纤维状高导热填料和/或片状高导热填料，另一种为球形导热填料。
4.如权利要求3所述定向导热片的制备方法，其特征在于，所述纤维状高导热填料为碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯纤维；所述片状高导热填料为六方氮化硼微片或石墨微片；所述球形导热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅的一种或几种。
5.如权利要求3所述的定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纤维状或片状高导热填料与硅油的质量比为0.5～2.5，球形导热填料占所述流体组合物总质量的50～80％。
6.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述流体组合物的粘度为20万～300万mPa·s。
7.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S2中，取向成型装置带动流体组合物进行圆周运动，在圆周运动过程中，对沿圆周的流体组合物逐层施加高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物。
8.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，所述装料区沿所述转筒中心轴线对称设置。
9.如权利要求8所述定向导热片的制备方法，其特征在于，所述装料区为相对转筒中心轴线对称设置的两个扇形圆柱区域。
10.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，所述套筒内设夹层，所述夹层内充冷却介质。
11.一种定向导热片，其特征在于，采用权利要求1～10任一项所述定向导热片的制备方法制备得到。
12.一种半导体散热装置，其特征在于，包括权利要求1～10任一项所述定向导热片的制备方法制备得到的定向导热片，所述的定向导热片被夹持在封装好的芯片与散热器之间。
13.如权利要求12所述的一种半导体散热装置，其特征在于，所述的散热器为翅片散热器或真空均温板。
CN202110514873.4A 2021-05-12 2021-05-12 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置 Active CN113150558B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110514873.4A CN113150558B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
JP2022035704A JP7093902B1 (ja) 2021-05-12 2022-03-08 方向性熱伝導シート及びその製造方法、並びに半導体放熱装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110514873.4A CN113150558B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113150558A CN113150558A (zh) 2021-07-23
CN113150558B true CN113150558B (zh) 2021-11-26

Family

ID=76874535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110514873.4A Active CN113150558B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7093902B1 (zh)
CN (1) CN113150558B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114133744A (zh) * 2021-12-14 2022-03-04 广东思泉新材料股份有限公司 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
CN115448745B (zh) * 2022-09-21 2023-04-25 亚太中碳(山西)新材料科技有限公司 一种定向导热导电石墨碳膜及定向导热碳件的制备方法
CN116208867B (zh) * 2023-04-27 2023-06-30 合肥岭雁科技有限公司 一种高效散热的企业网关

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010189523A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Polymatech Co Ltd 配向成形体及びその製造方法
CN101910957A (zh) * 2007-12-25 2010-12-08 住友电气工业株式会社 聚酰亚胺管、其制造方法以及定影带
CN110734562A (zh) * 2019-11-22 2020-01-31 江苏鸿凌达科技有限公司 一种石墨烯纤维取向排列的导热片及其制备方法
CN112659578A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 苏州鸿凌达电子科技有限公司 一种低介电常数高导热系数硅胶片的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004031289A1 (ja) * 2002-09-30 2004-04-15 Bridgestone Corporation カーボンナノチューブ配向複合体，カーボンナノチューブ配向複合体の製造方法，および，カーボンナノチューブ配向複合体を用いた空気入りタイヤ，車両用ホイール，タイヤホイール組立体，ならびにディスクブレーキ
JP5185582B2 (ja) * 2007-09-11 2013-04-17 日本バルカー工業株式会社 熱伝導性シート
WO2016104169A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び半導体装置
JP6301978B2 (ja) * 2016-01-26 2018-03-28 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置
JP6753745B2 (ja) * 2016-09-12 2020-09-09 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、及び半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101910957A (zh) * 2007-12-25 2010-12-08 住友电气工业株式会社 聚酰亚胺管、其制造方法以及定影带
JP2010189523A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Polymatech Co Ltd 配向成形体及びその製造方法
CN110734562A (zh) * 2019-11-22 2020-01-31 江苏鸿凌达科技有限公司 一种石墨烯纤维取向排列的导热片及其制备方法
CN112659578A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 苏州鸿凌达电子科技有限公司 一种低介电常数高导热系数硅胶片的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7093902B1 (ja) 2022-06-30
CN113150558A (zh) 2021-07-23
JP2022176076A (ja) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113150558B (zh) 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
Xiao et al. Preparation of highly thermally conductive epoxy resin composites via hollow boron nitride microbeads with segregated structure
CN109666263A (zh) 一种氮化硼/环氧树脂复合材料的制备方法及产品和应用
CN110862686A (zh) 一种高分子导热复合材料及其制备方法
CN110128792A (zh) 一种热界面复合材料及其制备方法和应用
CN109943075A (zh) 一种磁取向的石墨烯导热硅橡胶复合材料的制备方法
CN114133744A (zh) 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
Zhang et al. Ultrahigh thermal conductive polymer composites by the 3D printing induced vertical alignment of carbon fiber
JP7333914B2 (ja) 熱伝導性樹脂成形体とその製造方法
US20150371923A1 (en) Heat conductive sheet and structure
CN111554466B (zh) 一种具有周期结构的导热吸波复合磁片及其制备方法
JPH09283955A (ja) 放熱シート
CN109337291A (zh) 一种表面改性石墨烯-氮化碳-环氧树脂的热界面材料及其制备方法
JP3721272B2 (ja) 熱伝導性樹脂成形体の製造方法
CN114316497B (zh) 一种低接触热阻相变触发型热界面材料及其制备方法
CN114644908B (zh) 一种强韧高导热薄膜及其制备方法
US11615999B1 (en) Oriented heat conducting sheet and preparation method thereof, and semiconductor heat dissipating device
JP2000185328A (ja) 熱伝導性シリコーン成形体とその製造方法、及び用途
JP2022117506A (ja) 熱伝導性シート
WO2022249339A1 (ja) 熱伝導膜およびこれを用いた放熱構造体
JP2002093969A (ja) 異方性伝熱シートおよびその製造方法
CN212097805U (zh) 一种具备夹层结构的石墨烯导热垫片
JP7238600B2 (ja) 熱伝導シート製造方法及び熱伝導シート製造装置
CN108456343B (zh) 一种轻质柔性热界面材料及其制备方法
JP2000345040A (ja) 熱伝導性シリコーン成形体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant