CN1506405A - 散热绝缘硅橡胶材料及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

散热绝缘硅橡胶材料广泛应用于家用电器、电脑、测试仪器等所有电子产品中，是替代传统的云母片和散热油(膏)的新型散热绝缘材料。本发明采用硅橡胶、氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯醚、结构硫化剂双“二四”、色胶(蓝1521、黑1801)、玻璃纤维布等，通过合理配方和加工工艺制成。其产品有胶布、胶片、套管、套帽，应用于电子设备内的大、中功率晶体管、可控硅等要求散热绝缘的器件上，具有绝缘好、散热快、耐高压、耐高温、高阻抗等特点，克服了云母片易断裂、导热差，散热油(膏)性能不稳定和拆装不便等缺点。该产品提高了多项电气指标，并具有性能稳定、环保无污染，经济实用等优点，是适应现代电子工业发展要求的高分子电子材料。

Description

散热绝缘硅橡胶材料及其制造工艺
                   一 技术领域
散热绝缘硅橡胶材料由一种高分子化工材料所制成。因其具有良好的导热和绝缘性能，被广泛应用于电子工业领域。在各种家用电器、电脑、测试仪器，乃至航空航天领域的许多电子设备中均有大、中功率晶体管、可控硅等在工作状态产生高热的器件。发热器件本身要求及时散热，器件底面与线路面版接触面亦须散热与绝缘，从而使发热器件本身和整机均保持在允许的工作温度内和安全不漏电，以保证电子设备的正常工作状态。散热绝缘硅橡胶材料即用于上述用途。
                   二 技术背景
大、中功率晶体管和可控硅等电子器件问世以来，为了解决该类电子器件与线路面版安装面之间的散热与绝缘问题，传统上多是采用云母片作为散热绝缘媒体。但是云母片散热绝缘性能均不理想，而且易断裂，可靠性差。以后也有采用散热油(膏)的，但是散热绝缘性能也不稳定，而且装拆电热器件不方便。随着电子线路的大规模集成化，数字化，整机空间更为紧凑，对器件与整机的散热与绝缘性能提出更高要求，因此必须有相应替代产品。本发明利用硅橡胶特有的散热绝缘性能，配以氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯醚等添加剂，以合理配方和制造工艺制成散热绝缘硅橡胶材料。该产品不但较好地解决了大中功率电子器件底座与线路版装配面之间的散热绝缘问题，而且与之相配套的套管套帽还解决了与线路版无装配面的大、中功率电子器件表面散热问题，这是云母片和散热油(膏)无法办到的。该项发明是与电子工业发展同步，服务于大、中功率电子器件散热绝缘要求的新型材料。
                      三 发明内容
(一)原材料组成与配比含量
1 硅橡胶5-30％
2 氢氧化铝20-40％
3 氢氧化镁20-40％
4 十溴二苯醚5-10％
5 结构硫化剂双“二四”1.5-2.5％
6 色胶(蓝1521)0.1％  (黑1801)0.25％
7 玻璃纤维布
(二)工艺实施细则
1 将硅橡胶原料放入广州X(S)K-360×900双辊筒开放式炼胶机加热炼胶，时间大约15-20分钟，炼成20～30MM厚×400～500MM宽的条形块状。
2 将氢氧化铝按20-40％，氢氧化镁按20-40％的比重量放入炼胶机，与条块状硅橡胶原料进行第二次搅拌，时间大约30分钟炼成半成品。
3 将十溴二苯醚5-10％，结构硫化剂双“二四”1.5-2.5％，色胶(蓝1521)0.1％，(黑1801)0.25％的比重量放入炼胶机，与上述半成品进行第三次充分搅拌，时间约30分钟，各种材料搅拌组合完毕。
4 拖布程序：将玻璃纤维布与上述条形块状复合材料放入广州X(S)K-230×720立式三辊压延机进行压延，同时进行厚度检测，按规范要求厚度进入烘烤机，温度达到150～160度，烘烤时间20分钟，产品成熟。
5 测试与制成品程序：抽样进行各种性能指标检测，全部合格后切割加工成成品。
6 工艺温度为正常室温，0～40摄氏度均可以正常生产，不受任何温差和湿度变化的影响。
(三)产品品种
1 硅橡胶片：TO-3  TO-3P  TO-220  TO-66
2 硅橡胶布：KV/0.3mm  KV/0.5mm  KV/0.8mm
3 套管(与大、中功率电子器件外形相配套)
4 套帽(与大、中功率电子器件外形相配套)
散热绝缘硅橡胶材料的工作温度为-60℃-+200℃
(四)性能指标
  序号  测试项目    单位     测试结果   测试方法
 导热系数    W/mK     0.550   GB10297-1988
 垂直燃烧    级     V-0   UL94-96
 体积电阻率    Ω·m     3.8×1012   ASTMD257-99
 介电强度    MV/m     21   ASTMD257-99
 介电常数    (106Hz)     3.92   国家标准
 耐电弧    S     186   国家标准
耐漏电起痕指数 V ＞600 国家标准
 介电损耗角正切    (106Hz)     1.2×10-2   国家标准
 比重    /     1.6169   ASTM1505-98
 邵氏硬度HA    /     74   ASTMD2240-97
 拉伸强度    Mpa     40.5(横)   ASTMD38-00
 拉伸强度    Mpa     34.2(纵)   ASTMD38-00
 拉伸断裂伸长率    ％     2(横)   ASTMD38-00
  拉伸断裂伸长率    ％    2(纵)   ASTMD38-00
  尺寸稳定性    ％    0.14   (长度方向)
   ％    0.25   (宽度方向)
本发明的散热绝缘硅橡胶材料因多项稳定的电气和物理指标使其具有优良的导热和绝缘性能。安装在电子设备内的大、中功率晶体管，可控硅等散热器件装配面的散热绝缘硅橡胶胶片、胶布和装于其外表面的套帽、套管，可以起到良好的散热绝缘效果，增加热流通道，降低电子器件和整机温度，从而提高机器工作时间与寿命。而且原料价廉，拆装方便。
                      四 附图说明
图1是设计图
图2是实物对比图

Claims (3)

1、原材料组成与配比含量(按重量)
硅橡胶5-30％
氢氧化铝20-40％
氢氧化镁20-40％
十溴二苯醚5-10％
结构硫化剂双“二四”1.5-2.5％
色胶(蓝1521)0.1％  (黑1801)0.25％
玻璃纤维布
2、工艺实施细则
将硅橡胶原料放入双辊筒开放式炼胶机加热炼胶，时间大约15-20分钟，炼成20～30mm厚×400～500mm宽的条形块状：
将氢氧化铝按20-40％，氢氧化镁按20-40％的比重量放入炼胶机，与条块状硅橡胶原料进行第二次搅拌，时间大约30分钟，炼成半成品；
按十溴二苯醚5-10％，结构硫化剂双“二四”1.5-2.5％，色胶(蓝1521)0.1％，黑(1801)0.25％的比重量混合后放入炼胶机，与上述半成品第三次充分搅拌。时间约30分钟，各种材料搅拌组合完毕。
拖布程序：将玻璃纤维布与上述条形块状复合材料放入立式三辊压延机进行压延，同时进行厚度检测。将按规范要求厚度压成的片材进入烘烤机烘烤。温度达到150～160度，烘烤时间20分钟，产品成熟。
测试与制成品程序：抽样进行各种性能指标检测，全部合格后切割加工成成品入库。
工艺温度为正常温度，0-40℃均可以正常生产，不受任何温差和湿度变化的影响
3、产品品种
硅橡胶片：TO-3   TO-3P   TO-220   TO-66
硅橡胶布：KV/0.3mm  KV/0.5mm  KV/0.8mm
套管(与大、中功率电子器件外形相配套)
套帽(与大、中功率电子器件外形相配套)
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