CN113913162A - 一种高导热绝缘无硅导热脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热绝缘无硅导热脂及其制备方法，包括如下组份及其重量百分比含量：无硅有机物5%‑10%、抗氧化剂0.1%‑0.5%、导热填料余量；其制备方法为：按配方量称取无硅有机物、抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，分批次加入导热填料进行充分搅拌，形成均匀的白色膏状物；将得到的白色膏状物继续置于均质机内高速搅拌并抽真空，即可得到高导热绝缘无硅导热脂。本发明制得的无硅导热脂具有较高的导热系数，极低的热阻，极高的击穿电压，没有硅氧烷的挥发，适用于硅敏感的应用，既可满足高导热低热阻的需求，还可以保证绝缘的环境，达到保护器件的作用。

Description

一种高导热绝缘无硅导热脂及其制备方法

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种高导热绝缘无硅导热脂及其制备方法。

背景技术

随着集成电路的不断复杂化，电子集成板的组装密度增大，单位面积下的发热密度增高，且功能元器件微型化，对安装应力较为敏感，极易因应力过大导致元器件损坏或可靠性下降，因此传统导热硅胶片（导热垫片）已无法满足现今乃至未来的发展需求。同时，随着加工成本的提高，以劳动密集型为主要操作方式的导热垫片已不能满足目前的成本需求，人工成本压力增大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种高导热绝缘无硅导热脂及其制备方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，该绝缘无硅导热脂包括以下百分含量的组分：无硅有机物0.1%-0.5%、抗氧化剂 5%-10%、 导热填料 余量。

进一步地，所述无硅有机物为多元醇酯类基础油、聚α烯烃的一种或一种以上的混合物，其粘度为50-300mPa·s。

进一步地，所述抗氧化剂为有机合成酯氧化的抗氧化剂。

进一步地，所述导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼中的一种或一种以上的混合物。

进一步地，所述导热填料选用粒径在0.1-1um、2-5 um、5-15 um中的一种或一种以上的组合。

进一步地，导热填料的粒径分布为：0.1-1um粒度分布范围粉体重量比占25%-35%，2-5um粒度分布范围粉体重量比占10%-20%，5-15um粒度分布范围粉体重量比占45%-60%。

所述的一种如权利要求1所述的高导热绝缘无硅导热脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按配方量称取各组份：无硅有机物 5%-10%、抗氧化剂0.1%-0.5%、导热填料余量；

2）将无硅有机物、抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，分批次加入导热填料进行充分搅拌，形成均匀的白色膏状物；

3）将得到的白色膏状物继续置于均质机内高速搅拌并抽真空，使搅拌釜内压力保持在-0.09～-0.10Mpa，转速设置为1200RPM～1500RPM，搅拌1～2分钟，即可得到高导热绝缘无硅导热脂。

本发明制得的高导热绝缘无硅导热脂，具有较高的导热系数、极低的热阻，极高的击穿电压，没有硅氧烷的挥发，适用于硅敏感的应用，既可满足敏感器件的导热需求，还可以保证绝缘的环境，达到保护器件的作用，并且还能够减少人工需求，并有效地提高生产效率和材料使用率。

本发明的高导热绝缘无硅导热脂较导热凝胶优势在于，导热凝胶只能填充元器件间较大的缝隙或间隙，而本发明所述导热脂，因其对器件表面具有优异的润湿性，适用于填充“零对零”接触缝隙；本发明较传统导热硅脂优势在于，传统导热硅脂使用非绝缘金属粉体制成，无法在一些绝缘环境使用，而本申请的导热脂没有硅氧烷的挥发，适用于硅敏感的应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，应该理解，以下所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

产品性能测试方式如下：

1）使用HOT DISK AB公司的TPS 2500S型号导热系数测试仪对实施例进行导热系数测试，评估其导热能力；

2）使用LonGwin公司的LW-9389 型号的界面材料热阻及热传导系数测试仪，评估其热阻；

3）使用BROOKFIELD公司的VISCOMETER DV2T型号的粘度测试仪对实施例进行粘度测试，评估其粘度；

4）使用ASSOCIATED RESEARCH公司的HYPOTMAX 7705 AC型号的耐电压测试仪，评估其绝缘性能。

实施例1

依次将6.62g多元醇酯类基础油、6.62g聚α烯烃、0.20g抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，进行充分搅拌，形成透明溶液；取55.96g粒度为600nm的氧化锌、130.60g粒度为7um的球形氧化铝，并依次加入至均质机搅拌釜中，1200 rpm混合60秒，刮壁后1500rpm充分混合30秒，1000rpm真空搅拌60秒；待冷却至常温后，灌装即可得到绝缘无硅导热脂。

本实施例测试结果如下：导热系数：2.98W/mK；热阻：0.115℃/cm²W（80℃，50Psi）；粘度：325000mPa·s（转子：T-F(96#)，转速：5rpm）；击穿电压：4500V/mm。

而常规3w的导热垫片的热阻在2℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，3w导热凝胶的热阻在0.5℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，常规导热硅脂的击穿电压小于800v/mm。

实施例2

依次将6.50g多元醇酯类基础油、6.50g聚α烯烃、0.20g抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，进行充分搅拌，形成透明溶液；取28.00g粒度为200nm的氧化锌、28.00g粒度为600nm的氧化锌、8.40g粒度为500nm的非球形氧化铝、122.30g粒度为10um的球形氧化铝，并依次加入至均质机搅拌釜中，1200 rpm混合60秒，刮壁后1500rpm充分混合30秒，1000rpm真空搅拌60秒；待冷却至常温后，灌装即可得到绝缘无硅导热脂。

本实施例测试结果如下：导热系数：4.05W/mK；热阻：0.125℃/cm²W（80℃，50Psi）；粘度：446000mPa·s（转子：T-F(96#)，转速：5rpm）；击穿电压：4800V/mm。

而常规4w的导热垫片的热阻在1.8℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，4w导热凝胶的热阻在0.4℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，常规导热硅脂的击穿电压小于800v/mm。

实施例3

依次将6.90g多元醇酯类基础油、6.90g聚α烯烃、0.20g抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，进行充分搅拌，形成透明溶液；取14.00g粒度为200nm的氧化锌、14.00g粒度为600nm的氧化锌、30.00g粒度为300nm的非球形氧化铝、30.00g粒度为3um的非球形氧化铝、98.00g粒度为10um的非球形氧化铝，并依次加入至均质机搅拌釜中，1200 rpm混合60秒，刮壁后1500rpm充分混合30秒，1000rpm真空搅拌60秒；待冷却至常温后，灌装即可得到绝缘无硅导热脂。

本实施例测试结果如下：导热系数：3.28W/mK；热阻：0.105℃/cm²W（80℃，50Psi）；粘度：322000mPa·s（转子：T-F(96#)，转速：5rpm）；击穿电压：4600V/mm。

而常规3w的导热垫片的热阻在2℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，3w导热凝胶的热阻在0.5℃/cm2W（80℃，50Psi）左右，常规导热硅脂的击穿电压小于800v/mm。

上述各实施例的测试结果说明，对比同等导热系数的导热垫片、导热凝胶和常规导热硅脂，在同等测试条件下，该绝缘无硅导热脂的热阻明显小于导热垫片和导热凝胶，击穿电压大于常规导热硅脂。从结果上证明，该绝缘无硅导热脂可以明显减小热阻，大大提高了击穿电压。

Claims (7)

1.一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，该绝缘无硅导热脂包括以下百分含量的组分：无硅有机物0.1%-0.5%、抗氧化剂 5%-10%、 导热填料 余量。

2.如权利要求1所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，所述无硅有机物为多元醇酯类基础油、聚α烯烃的一种或一种以上的混合物，其粘度为50-300mPa·s。

3.如权利要求1所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，所述抗氧化剂为有机合成酯氧化的抗氧化剂。

4.如权利要求1所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼中的一种或一种以上的混合物。

5.如权利要求1或4所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于，所述导热填料选用粒径在0.1-1um、2-5 um、5-15 um中的一种或一种以上的组合。

6.如权利要求4所述的一种高导热绝缘无硅导热脂，其特征在于导热填料的粒径分布为：0.1-1um粒度分布范围粉体重量比占25%-35%，2-5um粒度分布范围粉体重量比占10%-20%，5-15um粒度分布范围粉体重量比占45%-60%。

7.一种如权利要求1所述的高导热绝缘无硅导热脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按配方量称取各组份：无硅有机物 5%-10%、抗氧化剂0.1%-0.5%、导热填料余量；

2）将无硅有机物、抗氧化剂加入至均质机搅拌釜中，分批次加入导热填料进行充分搅拌，形成均匀的白色膏状物；

3）将得到的白色膏状物继续置于均质机内高速搅拌并抽真空，使搅拌釜内压力保持在-0.09～-0.10Mpa，转速设置为1200RPM～1500RPM，搅拌1～2分钟，即可得到高导热绝缘无硅导热脂。