CN1880399B - 导热胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导热胶制造方法。该导热胶的制造方法包括以下步骤：提供重量比为1∶1～1∶19的基体和导热填充物，以及适量溶剂；将所述基体、导热填充物和溶剂在一球磨机中均匀混合形成一由该基体、导热填充物和溶剂组成的混合液；将所述混合液过滤，以分离出球磨机中的滚珠，干燥该混合液，得到一由该基体和导热填充物组成的导热胶。本发明提供的导热胶中导热填充物所占重量比高，且导热填充物均匀分布在基体内，可在导热界面间形成大面积物理接触，避免过多热阻产生，极大地减小导热界面间热阻。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种热界面材料，特别涉及一种具有导热性填充物的导热胶及其制备方法。
【背景技术】
随着集成电路的密集化及微型化程度越来越高，电子元件变得更小并且以更高速度运行，使其对散热的要求越来越高。因此，为尽快将热量从热源散发出去，在电子元件表面安装一散热装置成为业内普遍的做法，其利用散热装置材料的高热传导性能，将热量迅速向外部散发，但是，散热装置和热源表面的接触界面经常存在一定间隙，使散热装置和热源表面未能紧密接触，成为散热装置散热的一大缺陷。针对散热装置和热源表面的接触问题，业内应对办法一般是在电子元件和散热装置的间添加一导热材料，以提高电子元件和散热装置之间的热传导效率。
通常，用在发热电子元件上帮助散热的导热材料可分为以下几种类型：
第一类是陶瓷导热胶材，是以陶瓷垫片作为导热垫片，以云母及石墨等片状为主，使用时导热片两面需涂抹导热膏，以降低界面阻抗，缺点是容易破碎，不利裁切。
第二类是导热垫片，是将导热高分子材料涂刮在玻纤布上所制成的导热垫片，玻纤布具有高抗张强度及柔软性等优点，容易裁切不易破碎，缺点是玻纤布厚度大于0.05mm，加上涂刮的高分子材料总厚度无法小于0.1mm，所以热阻抗值较高，目前应用在低发热元件上。
第三类是导热胶，是以液态高分子中添加陶瓷粉末、石墨或金属粉，做成液态或半固态的导热胶，这类材料的优点为热阻抗值低，传热效果好，其缺点是使用时容易污染电子元件和电路板，且在高温下有干化及挥发小分子物质的可能。
第四类是低熔点金属导热片，是利用熔点低于100℃的低熔点合金涂布在金属箔的两面所制成的导热材料，因为低熔点合金的强度及延展性远小于一般金属材料，附着在金属箔上方能成型。这种材料的缺点是合金熔化后附着力变小，受压后容易外渗，会导致散热性能降低，稳定性差以及无法重复利用等缺陷。
现有技术提供一种导热胶，其是通过在较高熔点导热胶材中直接添加铝、银、铜、镁等导热剂，以增加导热效果。由于该导热胶材熔点较高，在使用时不会熔化，因此该导热胶在使用时不会污染电子元件。但其内部导热填充剂所占比例较少，导致该导热胶导热性能较低。然而，当导热填充物所占比率变高时，导热胶的粘度急剧上升，最后导致导热胶丧失流动性，如此，在导热胶制造过程中将使导热填充物和基体无法均匀混合，导致导热填充物彼此间产生间隙，造成导热胶导热性能下降，增加界面热阻。
有鉴在此，提供一种界面热阻小，导热效率高的导热胶的制造方法及由该方法制得的导热胶实为必要。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种界面热阻小，导热效率高的导热胶的制备方法。
为实现上述内容，提供一种导热胶的制造方法，其可包括以下步骤：
提供重量比为1∶1～1∶19的基体和导热填充物以及适量溶剂；
将所述基体、导热填充物和溶剂在一球磨机中均匀混合形成一由该基体、导热填充物和溶剂组成的混合液；
将所述混合液过滤，以分离出球磨机中的滚珠，干燥该混合液，得到一由该基体和导热填充物组成的导热胶。
所述基体、导热填充物和溶剂在混合器中混合时，先将基体和溶剂混合。
所述基体和溶剂重量比为2∶1～1∶20。
优选地，所述基体和溶剂重量比为1∶10。
所述基体和导热填充物重量比为1∶3～1∶10。
所述混合液的干燥温度为40℃～110℃。
所述基体为聚乙酸乙烯、聚乙烯、硅油、硅氧烷、聚氯乙烯、氨基环氧、聚酯、丙烯酸脂、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂中的一种或几种的混合物。
所述导热填充物为银、金、铜、镍、铝、氧化铝、氧化锌、氮化硼、铝矾土、氮化铝、石墨、碳黑中的一种或几种的混合物。
所述溶剂为乙醚或甲苯。
和现有技术相比，本实施例提供的导热胶的制造方法，在基体和导热填充物混合过程中利用溶剂稀释基体，减少基体在混合过程中局部浓度过大的现象，避免导热填充物含量增大导致导热胶粘度急剧上升现象，使得基体和导热填充物更加充分均匀地混合，以获得导热填充物均匀分布的导热胶。本实施例提供的导热胶中导热填充物所占重量比很高，且导热填充物均匀分布在基体内，可在导热界面间形成大面积物理接触，避免过多热阻产生，极大地减小导热界面间热阻，提高导热效率。
【附图说明】
图1是本技术方案实施例所提供的导热胶的制造方法流程图。
图2是本技术方案实施例所提供的导热胶的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本技术方案作进一步详细说明。
请参阅图1，为本技术方案提供的导热胶的制造方法，其包括以下步骤：提供预定比例的基体、导热填充物和适量溶剂，使得基体和导热填充物比例达1∶1～1∶19；将所述基体、导热填充物和溶剂在一混合器中混合，形成一混合液；将所述混合液过滤、干燥，即得到一导热胶。下面再结合实施例对技术方案提供的导热胶制造方法作详细说明。
步骤100：提供重量比为1∶1～1∶19的基体和导热填充物以及适量溶剂。所述基体可选自一高分子材料或几种高分子材料的混合物，如聚乙酸乙烯、聚乙烯、硅油、硅氧烷、聚氯乙烯、氨基环氧、聚酯、丙烯酸脂、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂等材料中的一种或几种的混合物。所述导热填充物可选自一具有良好导热性能的材料或多种导热材料的混合物，如银、金、铜、镍、铝、氧化铝、氧化锌、氮化硼、铝矾土、氮化铝、石墨、碳黑中的一种或几种的混合物。所述溶剂可为乙醚、甲苯、丙酮、丁酮、乙酸丁脂等有机溶剂，也可以是这些有机溶剂的混合溶液，优选地，所述溶剂为乙醚、甲苯。本实施例中使用硅油作为基体，氧化铝作为导热填充物，甲苯作为溶剂。
在本步骤中，所述基体和溶剂的重量比可为2∶1～1∶20，本实施例采用基体和溶剂重量比为1∶10，即硅油和甲苯的重量比为1∶10，例如将100份重量的硅油混在1000份重量的甲苯中。所述基体和导热填充物重量比为1∶1～1∶19，优选地，所述基体和导热填充物重量比为1∶3～1∶10，本实施例采用基体和导热填充物重量比为1∶9，即硅油和氧化铝重量比为1∶9，例如用100份重量的硅油和900份重量的氧化铝。
步骤200：将所述基体、导热填充物和溶剂在一混合器中混合形成一混合液。本实施例将100份重量的硅油和1000份重量的甲苯先混合，组成硅油和甲苯混合溶液，由于硅油和甲苯能互溶，因此它们先混合后再将氧化铝添加到上述混合溶液时，有利在硅油均匀分布，再将混有氧化铝、硅油和甲苯的混合液一起放入一混合器中混合，其中该混合器可为三滚筒混合器、行星式混合器以及研磨机等，优选地，使用研磨机，如球磨机等。本实施例使用球磨机作为混合器，对混有氧化铝、硅油和甲苯的混合液进行研磨混合。使硅油和氧化铝充分混合。
步骤300：将步骤200形成的混合液过滤、干燥，得到导热膏。本实施例中，先用一滤网从球磨机研磨后的混合液中分离出球磨机中的滚珠，然后对分离后的混合液进行干燥处理，以除去溶剂，即除去甲苯。上述干燥过程中的温度可根据基体材料的沸点不同，使用40℃～110℃范围的温度干燥，本实施例中采用干燥温度为60℃。
请参阅图2，为依本发明制备方法所制得的导热胶的结构示意图，本实施例提供的导热胶1包括一基体2以及均匀分散在基体中的导热填充物3，所述导热填充物3占整个导热胶1的重量分数为50～95％。
所述基体2可选自一高分子材料或几种高分子材料的混合物，如聚乙酸乙烯、聚乙烯、硅油、硅氧烷、聚氯乙烯、氨基环氧、聚酯、丙烯酸脂、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂等材料中的一种或几种的混合物。
所述导热填充物3可选自一具有良好导热性能的材料或多种导热材料的混合物，如银、金、铜、镍、铝、氧化铝、氧化锌、氮化硼、铝矾土、氮化铝、石墨、碳黑中的一种或几种的混合物，优选地，为所述各种材料的粉末。
所述导热胶1厚度范围为1微米～100微米。
本实施例提供的导热胶的制造方法，在基体和导热填充物混合过程中利用溶剂稀释基体，减少基体在混合过程中局部浓度过大的现象，同时降低导热胶的粘度，避免导热填充物含量增大导致导热胶粘度急剧上升现象，使得基体和导热填充物更加均匀混合，从而使得导热填充物在导热胶中均匀分布，极大地减小导热界面间热阻。本实施例提供的导热胶包括重量比很高的导热填充物，且导热填充物均匀分布在基体内，可在导热界面间形成大面积物理接触，避免过多热阻产生，极大地减小导热界面间热阻，因而，实现具有均匀分布的导热填充物，界面热阻小，导热效率高的导热胶。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种导热胶的制造方法，其包括以下步骤：提供重量比为1∶1～1∶19的基体和导热填充物以及溶剂，该溶剂为乙醚或甲苯，且该基体和该溶剂的重量比为2∶1～1∶20；将所述基体、导热填充物和溶剂在一球磨机中均匀混合，形成一由该基体、导热填充物和溶剂组成的混合液；将所述混合液过滤，以分离出球磨机中的滚珠，干燥该混合液，得到一由该基体和导热填充物组成的导热胶。
2.如权利要求1所述的导热胶的制造方法，其特征在于：所述基体和溶剂重量比为1∶10。
3.如权利要求1至2任一项所述的导热胶的制造方法，其特征在于∶所述基体和导热填充物重量比为1∶3～1∶10。
4.如权利要求1所述的导热胶的制造方法，其特征在于：所述干燥温度为40℃～110℃。
5.如权利要求1所述的导热胶的制造方法，其特征在于：所述基体、导热填充物和溶剂在一球磨机中混合时，先将基体和溶剂混合。
6.如权利要求1所述的导热胶的制造方法，其特征在于：所述基体为聚乙酸乙烯、聚乙烯、硅油、聚氯乙烯、氨基环氧、聚酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求1所述的导热胶的制造方法，其特征在于：所述导热填充物为银、金、铜、镍、铝、氧化铝、氧化锌、氮化硼、铝矾土、氮化铝、石墨、碳黑中的一种或几种的混合物。
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