CN116218111B - 一种bn低介电导热片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BN低介电导热片。以重量份计，该BN低介电导热片采用以下原料制备方法得到：弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为5‑50%；水性增稠剂，0.1‑0.5份；去离子水，20‑50份；氮化硼粉体，10‑27.5份。通过采用本发明中的制备方法得到的BN低介电导热片具有较高的导热系数。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种BN低介电导热片及其制备方法。
背景技术
随着5G时代、新能源行业的发展，各种电子智能产品终端都在不断更新换代，轻薄化、智能化和多功能化使得电子设备的功耗越来越高，产生的热量也越来越多。散热正成为电子终端设备急需改善和解决的问题。目前，在电子设备终端中，虽然散热膏、导热胶、导热凝胶的用量在逐步增加，导热片、矽胶布等材料的用量非常巨大。但是对于一些负责信号发射、接受的电子部件的散热导热一般需要使用的导热材料是低介电材料，以减少对信号的干扰或者降低，为此低介电的导热材料需求也逐渐增大。BN（氮化硼）作为一种低介电，高导热，绝缘性好的陶瓷填料在导热片行业用于制造低介电导热片的应用较多。
现有技术中，BN低介电常数的导热片的制备方法多采用有机硅与BN机械混合后使有机硅交联，从而制备成纯有机硅体系导热片，但由于硅油的黏度的限制，以及BN本身表面活性基团较少，不易表面处理包覆，BN的填充量有限，从而导致产品难以实现很高的导热系数。
因此，亟需一种BN低介电导热片及其制备方法，从而来实现较高的导热系数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BN低介电导热片及其制备方法，用于实现较高的导热系数。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种BN低介电导热片及其制备方法，以重量份计，采用以下原料制备方法得到：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为5-50%；
水性增稠剂，0.1-0.5份；
去离子水，20-50份；
氮化硼粉体，10-27.5份。
优选地，以重量份计，所述原料还包括陶瓷分散剂，0.1-0.5份。
优选地，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份；
水性增稠剂，0.2-0.3份；
陶瓷分散剂，0.15-0.2份；
去离子水，30-40份；
氮化硼粉体，11-20份。
优选地，以重量份计，所述氮化硼粉体的粒径为5-250μm。
优选地，所述氮化硼粉体包括：占比40-50wt %的粒径为0.5-5μm的氮化硼粉体和占比50-60wt%的粒径为30-250μm的氮化硼粉体。
优选地，所述弹性硅丙乳液的溶剂为水。
优选地，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为50%；
水性增稠剂，0.2份；
陶瓷分散剂，0.15份；
去离子水，30份；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6份；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2份。
优选地，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为50%；
水性增稠剂，0.3份；
陶瓷分散剂，0.2份；
去离子水，40份；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6份；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2份。
一种如上述任一项所述BN低介电导热片的制备方法，包括：
步骤S1：将弹性硅丙乳液、去离子水、水性增稠剂和氮化硼粉体搅拌均匀，从而得到导热涂层；
步骤S2：将导热涂层涂覆在第一基膜上，通过烘烤除去溶剂，得到预制品；
步骤S3：将第二基膜贴合在预制品的无第一基膜的一面上，进行压合后得到所述低介电导热片
优选地，所述步骤S2中，烘干温度为80-150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
通过采用低含固量的弹性硅丙乳液作为基材，采用特定配比，填充氮化硼，从而达到了较高的氮化硼填充料，以获得了BN低介电导热片，实现提高了较高的导热系数。
具体实施方式
现在将更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种BN低介电导热片，采用以下原料制备方法得到：弹性硅丙乳液、水性增稠剂、去离子水、氮化硼粉体，优选还包括陶瓷分散剂。
需要说明的是，弹性硅丙乳液因需要稀释因此无需限定具体黏度，其玻璃化转变温度低于-40℃；水性增稠剂为纤维素醚类材料；氮化硼粉体为常规材料，其中大粒径氮化硼粉体为团聚体，生产厂家为圣戈班的CTS25M；陶瓷分散剂为含水性基团聚合物，牌号HP2460。
所述弹性硅丙乳液的重量份为11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为5-50%，水性增稠剂的重量份为0.1-0.5份，去离子水的重量份为20-50份，氮化硼粉体的重量份为10-27.5份。
作为本实施例的进一步实施方式，以重量份计，所述原料还包括陶瓷分散剂，0.1-0.5份。陶瓷分散剂的加入可以提升氮化硼粉体的添加量，对进一步提升BN低介导热片的导热系数作用比较大。
作为本实施例的进一步实施方式，以重量份计，所述原料包括：所述弹性硅丙乳液的重量份为为11份，水性增稠剂的重量份为0.2-0.3份，陶瓷分散剂的重量份为0.15-0.2份，去离子水的重量份为30-40份，氮化硼粉体的重量份为11-20份。
作为本实施例的进一步实施方式，以重量份计，所述氮化硼粉体的粒径为5-250μm，例如为10μm、30μm、50μm、80μm、100μm、150μm、180μm、200μm，220μm。
作为本实施例的进一步实施方式，所述氮化硼粉体包括：占比40-50wt%的粒径为0.5-5μm的氮化硼粉体和占比50-60wt%的粒径为30-250μm的氮化硼粉体。申请人意外发现，采用上述配比、粒径为0.5-5μm与30-250μm的氮化硼粉体搭配使用，得到的BN低介电导热片的导热系数明显更高。
作为本实施例的进一步实施方式，所述弹性硅丙乳液的溶剂为水。
本发明还提供一种如上述所述BN低介电导热片的制备方法，包括：步骤S1-步骤S3。
步骤S1：将弹性硅丙乳液、去离子水、水性增稠剂和氮化硼粉体搅拌均匀，从而得到导热涂层。
步骤S2：将导热涂层涂覆在第一基膜上，通过烘烤除去溶剂，得到预制品。
步骤S3：将第二基膜贴合在预制品的无第一基膜的一面上，进行压合后得到所述低介电导热片。
本实施例中，第一基膜为离型膜，第二基膜为氟素离型膜，所述步骤S2中，烘干温度为80-150℃。
以下实施例中，弹性硅丙乳液的玻璃化转变温度低于-40℃，水性增稠剂为纤维素醚类材料，陶瓷分散剂的牌号为HP2460，导热系数仪的型号为Hotdisk测试仪。
需要说明的是，弹性硅丙乳液可以更换为水性有机硅乳液，选择弹性硅丙乳液或者水性有机硅乳液的目的是其具有较低的玻璃化转变温度，耐低温性较好。
实施例1
所述原料包括：
弹性硅丙乳液(固含量50%)，11g；
水性增稠剂，0.1g；
陶瓷分散剂，0.1g；
去离子水，25g；
粒径为5μm的氮化硼粉体，10g。
将氮化硼粉体加入搅拌容器中，然后加入弹性硅丙乳液，以及5g去离子水、陶瓷分散剂、水性增稠剂，用均质机搅拌均匀，然后加入剩余的20g去离子水，均质机搅拌均匀，用刮涂器刮涂2.5mm厚的导热涂层在离型膜上，于100℃放入烘箱中烘烤20min，去除溶剂，取出离型膜后将氟素离型膜贴合在导热涂层上，随后用2.2mm的间隙辊压成致密的低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为7.0W/m.K,shore oo :85。
实施例2
所述原料包括：
弹性硅丙乳液(固含量50%)，11g；
水性增稠剂，0.1g；
陶瓷分散剂，0.1g；
去离子水，15g；
粒径为5μm的氮化硼粉体，7.5g。
将氮化硼粉体加入搅拌容器中，然后加入弹性硅丙乳液，以及5g去离子水、陶瓷分散剂、水性增稠剂，用均质机搅拌均匀，然后加入剩余的10g去离子水，均质机搅拌均匀，用刮涂器刮涂2.5mm厚的导热涂层在离型膜上，于100℃放入烘箱中烘烤20min，去除溶剂，取出离型膜后将氟素离型膜贴合在导热涂层上，随后用2.2mm的间隙辊压成致密的低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为4.9W/m.K，shore oo :78。
实施例3
所述原料包括：
弹性硅丙乳液(固含量50%)，11g；
水性增稠剂，0.1g；
陶瓷分散剂，0.1g；
去离子水，5g；
粒径为5μm的氮化硼粉体，5g。
将氮化硼粉体加入搅拌容器中，然后加入弹性硅丙乳液，以及5g去离子水、陶瓷分散剂、水性增稠剂，用均质机搅拌均匀，用刮涂器刮涂2.5mm厚的导热涂层在离型膜上，于100℃放入烘箱中烘烤20min，去除溶剂，取出离型膜后将氟素离型膜贴合在导热涂层上，随后用2.2mm的间隙辊压成致密的低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为1.7W/m.K，shore oo:52 。
实施例4
所述原料包括：
弹性硅丙乳液(固含量50%)，11g；
水性增稠剂，0.2g；
陶瓷分散剂，0.15g；
去离子水，30g；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6g；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2g。
将氮化硼粉体加入搅拌容器中，然后加入弹性硅丙乳液，以及5g去离子水、陶瓷分散剂、水性增稠剂，用均质机搅拌均匀，然后加入剩余的25g去离子水，均质机搅拌均匀，用刮涂器刮涂2.5mm厚的导热涂层在离型膜上，于100℃放入烘箱中烘烤20min，去除溶剂，取出离型膜后将氟素离型膜贴合在导热涂层上，随后用2.2mm的间隙辊压成致密的低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为9.2W/m.K，shore oo :85。
实施例5
所述原料包括：
弹性硅丙乳液(固含量50%)，11g；
水性增稠剂，0.3g；
陶瓷分散剂，0.2g；
去离子水，40g；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6g；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2g。
将氮化硼粉体加入搅拌容器中，然后加入弹性硅丙乳液，以及5g去离子水、陶瓷分散剂、水性增稠剂，用均质机搅拌均匀，然后加入剩余的35g去离子水，均质机搅拌均匀，用刮涂器刮涂2.5mm厚的导热涂层在离型膜上，于100℃放入烘箱中烘烤20min，去除溶剂，取出离型膜后将氟素离型膜贴合在导热涂层上，随后用2.2mm的间隙辊压成致密的低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为12.2W/m.K，shore oo :63。适合的陶瓷分散剂添加量，使氮化硼分散及堆积状态更好，达到更高的导热系数，及较低的硬度。
需要说明的是，实施例5中，250μm的氮化硼粉体为小粒径氮化硼的团聚体，其结构致密，与小粒径氮化硼相比，相同的添加量，大粒径的氮化硼粉体导热系数更高，尤其是大小粒径的氮化硼搭配，填充量更高，也更易实现更高的导热系数。
实施例6
本实施例与实施例4相比，未填加陶瓷分散剂，BN低介电导热片的其余原料和制备方法均相同，本实施例制得的BN低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为7.8W/m.K，粉体只能部分添加，不能够完全添加。
实施例7
本实施例与实施例5相比，氮化硼粉体全部使用粒径为5μm的氮化硼粉体，BN低介电导热片的其余原料和制备方法均相同，本实施例制得的BN低介电导热片，无法测试导热系数，氮化硼粉体难以完全添加，混合后材料无法制样。
实施例8
本实施例与实施例5相比，氮化硼粉体全部使用粒径为250μm的氮化硼粉体，BN低介电导热片的其余原料和制备方法均相同，本实施例制得的BN低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为5.8W/m.K shore oo 硬度：92，导热片硬度太高，表面粗糙，因此不具使用价值。
实施例9
本实施例与实施例5相比，粒径为5μm的氮化硼粉体为3g，粒径为250μm的氮化硼粉体为10.2g，BN低介电导热片的其余原料和制备方法均相同，本实施例制得的BN低介电导热片，经导热系数仪测试后导热系数为7.1W/m.K，shore oo 硬度：91，导热片硬度太高，表面粗糙，因此实用性差。
上述实施例1至实施5中，实施例5为优选实施例，其BN低介电导热片的导热系数可以达到12.2W/m.K，同时也具有较好的柔韧性，邵氏硬度60~70，也可以提供缓冲性及较好的导热效果。
需要说明的是，实施例1至实施例5中的弹性硅丙乳液的固含量均用溶剂水稀释至小于20%，弹性硅丙乳液的溶剂水在烘干蒸发后，硅丙乳液可以自身交联成膜，弹性硅丙乳液为低硬度产品，否则制备的BN低介电导热片的硬度较高，回弹性及表面粘性较差，不利于装配使用。
在如上实施例中，弹性硅丙乳液经去离子水稀释后黏度小于50mPa.s，氮化硼粉体与弹性硅丙乳液固含量（树脂）质量比的比例为2~5:1，一般氮化硼粉体：树脂=1:1时，导热系数为1.5~3W/m.K之间，当氮化硼粉体：树脂=2~5时，导热系数可以快速增加，达到7W/m.K以上。
现有技术中，BN低介电常数的导热片的制备方法多采用有机硅与氮化硼粉体机械混合后使有机硅交联，制备成纯有机硅体系导热垫片，由于硅油的黏度的限制，以及氮化硼粉体本身表面活性基团较少，不易表面处理包覆，氮化硼粉体的填充量有限，产品难以实现很高的导热系数。如采用溶剂稀释有机硅，然后脱除溶剂的方式制备，则设备复杂，环境污染比较大，与倡导的绿色、安全的理念相违背。
而上述实施例中，因弹性硅丙乳液是乳胶颗粒的水分散液，在溶剂水稀释到固含量小于20%的情况下，可以包裹住氮化硼粉体，烘烤使水分挥发的过程，乳液颗粒彼此靠近，最终彼此交联，将氮化硼粉体相互连接，形成导热通道。而因树脂含量低，氮化硼粉体含量高，氮化硼粉体的高导热特点被发挥出来，高导热系数的BN低介导热片得以实现，不仅环境污染小，同时符合绿色又安全的理念。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种BN低介电导热片，其特征在于，以重量份计，采用以下原料制备方法得到：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为5-50%；
水性增稠剂，0.1-0.5份；
去离子水，20-50份；
氮化硼粉体，10-27.5份；
以重量份计，所述原料还包括陶瓷分散剂，0.1-0.5份；
所述氮化硼粉体包括：占比40-50wt%的粒径为0.5-5μm的氮化硼粉体和占比50-60wt%的粒径为30-250μm的氮化硼粉体。
2.根据权利要求1所述的BN低介电导热片，其特征在于，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份；
水性增稠剂，0.2-0.3份；
陶瓷分散剂，0.15-0.2份；
去离子水，30-40份；
氮化硼粉体，11-20份。
3.根据权利要求1所述的BN低介电导热片，其特征在于，所述弹性硅丙乳液的溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的BN低介电导热片，其特征在于，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为50%；
水性增稠剂，0.2份；
陶瓷分散剂，0.15份；
去离子水，30份；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6份；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2份。
5.根据权利要求1所述的BN低介电导热片，其特征在于，以重量份计，所述原料包括：
弹性硅丙乳液，11份，所述弹性硅丙乳液的固含量为50%；
水性增稠剂，0.3份；
陶瓷分散剂，0.2份；
去离子水，40份；
粒径为5μm的氮化硼粉体，6份；
粒径为250μm的氮化硼粉体，7.2份。
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| 耐高温导热绝缘粘接涂层的研究;李珺鹏 等;《中国胶粘剂》;20110731;第20卷(第7期);第390-395页 * |
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