CN1534690A - 高导热绝缘硅脂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特征在于高导热率(≥3.0w/m.k)绝缘硅脂，由平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的混合氮化铝粉体为填料，混合后的氮化铝填料加入甲基硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物，所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为30－60％。所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸至少为两种，大颗粒为12μm，小颗粒为1.5μm.，大、小颗粒体积百分比分别为35％及5％，余量为甲基硅油的体积百分比。

Description

高导热绝缘硅脂及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高导热绝缘硅脂及其制造方法，属于新材料技术领域。
背景技术
有效去除电子设备产生的热量，关系到产品的可靠性和寿命。目前电子产品呈密集化，小型化发展趋势，同时对散热或导热绝缘问题提出了更高的要求。另一方面，导热绝缘硅脂的应用，能够把元器件特别是大功率器件产生的热量通过散热体传到周围环境中，从而提高了电力电子产品密集化，小型化的发展。因此导热绝缘硅脂广泛的应用于航天、航空、通信、以及电力电子等领域中需要传热和散热的部位，例如：各种电子产品、功率管、可控硅、电热堆、变频器、专用电源、稳压电源、散热设施之间的接触面。同时也适用于微波通讯、微波传输设备、微波专用电源等各种微波器件的表面涂覆，亦可作为晶体管和半导体晶体管的传热绝缘填充材料，提高晶体管合格率。
通常的导热硅脂是由气相法制备的白碳黑机械混合甲基硅油或者二甲基硅油而成，作为无机填料除了白碳黑外还有Al2O3，SiC，BN等。该方法制备的导热硅脂热导率相对较低，一般只有0.6-0.9W/m.k，产品性能相对较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热绝缘硅脂及其制造方法。
本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：
该发明基于独特的、采用平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的混合氮化铝粉体为填料，混合后氮化铝填料加入有机硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物，所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为30-60％。
所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸至少为两种，例如大颗粒为12μm，小颗粒为1.5μm.。
所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸为三种时，可选择介于大、小颗粒之间的平均尺寸，例如4μm。
所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸为三种时，可选择介于大、小颗粒之间的平均尺寸，例如4μm。
本发明基于独特的、采用平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的氮化铝粉体为填料。将混合后氮化铝填料加入到一定数量的甲基硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物。按以上配方要求，称量好相应的无机填料加入球磨机，然后加入甲基硅油，采用氧化锆球石为介质高速球磨2小时制成半成品导热硅脂。半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度-0.1MPa，搅拌速度10转/分钟。处理后的导热硅脂即可作为成品使用。
由于本发明采用了上述技术方案，从而具有如下特色与创新点：
1.采用不同平均颗粒尺寸的氮化铝粉料(例如三种)为无机填料制备的高导热绝缘硅脂热导率高达3.0W/m.k以上，是普通硅脂的3倍以上。该产品既具有优异的导热性，又有优异的电绝缘性，同时具有低油离度(趋向于零)。产品其他性能优异。
2.该导热绝缘硅脂制作方法简单，是电器功率元件不可缺少的辅助散热剂，能够延长电子元器件的使用寿命，提高工作稳定性和可靠性。
表一为本发明具体要求和配比一览表
表二为本发明方法制备的高热导绝缘硅脂性能表
具体实施方式
以下结合表一及表二和具体实施方式详述本发明：
实施方式一：
该发明基于独特的、采用平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的混合氮化铝粉体为填料，混合后氮化铝填料加入有机硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物，所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为30％。
所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸至少为两种，大颗粒为12μm，体积百分比为35％，余量为小颗粒，平均颗粒尺寸为1.5μm。
实施方式二：
其它同实施方式一，所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸为三种时，可选择介于大、小颗粒之间的平均尺寸，例如4μm。
实施方式三：
其它同实施方式一，但所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为60％。
实施方式四：
其它同实施方式一，但所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为50％。
实施方式四：
其它同实施方式二，但所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为50％。
实施方式五：
高导热绝缘导热硅脂的制法
按实施方式一的配方要求，称量好相应的无机填料加入球磨机，然后加入甲基硅油，采用氧化锆球石为介质高速球磨2小时制成半成品导热硅脂。半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度-0.1MPa，搅拌速度10转/分钟。
实施方式六：
高导热绝缘导热硅脂的制法：
按实施方式二的配方要求，称量好相应的无机填料加入球磨机，然后加入甲基硅油，采用氧化锆球石为介质高速球磨1小时制成半成品导热硅脂。半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度-0.05MPa，搅拌速度30转/分钟。
实施方式七：
高导热绝缘导热硅脂的制法
按实施方式三的配方要求，称量好相应的无机填料加入球磨机，然后加入甲基硅油，采用氧化锆球石为介质高速球磨3小时制成半成品导热硅脂。半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度-0.1MPa，搅拌速度10转/分钟。
采用以上方法制备的高热导绝缘硅脂性能见表2。导热系数均≥3.0W/m.k。
表1
甲基硅油    大颗粒ALN粉体  中颗粒ALN粉体    小颗粒ALN粉体
平均颗粒尺寸    12μm  4μm    1.5μm
体积百分比   50％    35％  10％    5％
表2
    性能项目     单位     质量指标     测试方法
外观 灰色脂状物 目测
导热系数， W/m.k ≥3.0     硫化后用脉冲激光法
    锥入度(1/10mm) 200-280√(按用户要求调配)    GB/T269-91
    油离度(200℃、24h) ％ ≤0.1 SH/T0324-92
    挥发份(200℃、24h) ％ ≤2.2 SH/T0324-92＞
    金属耐腐蚀性     合格     SH/T0331-92
    体积电阻率     Ω.m     ≥8.8×1013     GB/T5654-1985
电压击穿强度 KV/mm ≥13 GB/T507-1986

Claims (5)

1、一种特征在于高热导率(≥3.0w/m.k)、高绝缘特性的导热硅脂，由平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的混合氮化铝粉体为填料，混合后的氮化铝填料加入有机硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物，所述膏状物中，甲基硅油的体积百分比为30-60％。
2、根据权利要求1所述的一种特征在于高热导率(≥3.0w/m.k)、高绝缘特性的导热硅脂，所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸至少为两种，大颗粒为12μm，小颗粒为1.5μm.，大颗粒体积百分比为35％，余量为小颗粒。
3、根据权利要求2所述的一种特征在于高热导率(≥3.0w/m.k)、高绝缘特性的导热硅脂，所述混合氮化铝粉体填料的平均颗粒尺寸为三种，第三种介于大、小颗粒之间的平均尺寸为4μm，大、中、小颗粒体积分别为35％、10％及5％，甲基硅油的体积百分比为50％。
4、一种特征在于高热导率(≥3.0w/m.k)、高绝缘特性的导热硅脂的制造方法，采用平均颗粒尺寸不同的、又同时具有高热导率和高绝缘特性的氮化铝粉体为填料，将混合后氮化铝填料加入到体积百分比为30-60％的甲基硅油中，经过球磨混合均匀并经过真空搅拌除气后制备成均质灰色膏状物，具体是按计量配方要求，称量好相应的无机填料加入球磨机，然后加入甲基硅油，采用氧化锆球石为介质高速球磨1-3小时制成半成品导热硅脂，半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度005-0.2MPa，搅拌速度10-30转/分钟。
5、根据权利要求4所述的一种特征在于高热导率(≥3.0w/m.k)、高绝缘特性的导热硅脂的制造方法，其特征在于：采用氧化锆球石为介质高速球磨2小时制成半成品导热硅脂，半成品导热硅脂经过真空搅拌处理，真空度-0.1MPa，搅拌速度10转/分钟。
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