RU2765849C1 - Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал - Google Patents

Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал Download PDF

Info

Publication number
RU2765849C1
RU2765849C1 RU2021109555A RU2021109555A RU2765849C1 RU 2765849 C1 RU2765849 C1 RU 2765849C1 RU 2021109555 A RU2021109555 A RU 2021109555A RU 2021109555 A RU2021109555 A RU 2021109555A RU 2765849 C1 RU2765849 C1 RU 2765849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
dissipating
composite material
thermal conductivity
dielectric composite
Prior art date
Application number
RU2021109555A
Other languages
English (en)
Inventor
Егор Андреевич Данилов
Владимир Маркович Самойлов
Иннокентий Маратович Каплан
Никита Сергеевич Романов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит"
Priority to RU2021109555A priority Critical patent/RU2765849C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765849C1 publication Critical patent/RU2765849C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C08L61/14—Modified phenol-aldehyde condensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к теплорассеивающим диэлектрическим полимерным композиционным материалам для различных отраслей электроники (микроэлектроника, вакуумные приборы, плазменные и лазерные технологии). Соответствующие теплорассеивающие конструкционные материалы используются в том числе для изготовления радиаторов охлаждения и теплорассеивающих корпусов. Предлагаемое решение относится к технологичным низкозатратным способам получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала, состоящего из гексагонального нитрида бора и термореактивной фенолформальдегидной смолы в качестве полимерной матрицы, полученного методом жидкофазного смешивания, в т.ч. с использованием высокоскоростного механического диспергирования, с последующим удалением растворителя и одноосным прессованием в металлическую матрицу при температуре 120-180°С, в течение 60-90 мин, при давлении 40-80 МПа, с последующим охлаждением до комнатной температуры и механической обработкой. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал имеет максимальную теплопроводность
Figure 00000004
при измерении в направлении теплового потока, перпендикулярном оси приложения нагрузки при прессовании, 2,4-18,5 Вт/(м⋅К), минимальную теплопроводность
Figure 00000005
при измерении в направлении теплового потока, параллельном оси приложения нагрузки при прессовании, 1,5-10,0 Вт/(м⋅К), причем анизотропия теплопроводности (соотношение максимального и минимального значений теплопроводности во взаимно перпендикулярных направлениях) при любом способе реализации изобретения составляет 1,45 и более. Материал является диэлектрическим, причем его удельное электросопротивление при постоянном токе составляет не менее 109 Ом⋅см, а диэлектрическая проницаемость при частоте 1 кГц - не более 10, является конструкционным с пределом прочности при сжатии не менее 20 МПа и модулем упругости не менее 4,5 ГПа и может механически обрабатываться в изделия всеми традиционными способами, обладает высокими термическими свойствами. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал имеет при содержании наполнителя BN 50 об.% модуль упругости не менее 12,5 ГПа и предел прочности при сжатии не менее 60 МПа, тем самым он является пригодным для изготовления высоконагруженных теплорассеивающих конструкций. При содержании наполнителя BN 85 об.% имеет массовые потери образца при нагревании до 250°С методом термогравиметрического анализа менее 0,2%, а долговременная температурная стабильность составляет 422°С, коэффициент термического расширения не более 25⋅10-6 K-1, тем самым он является пригодным для охлаждения высокотеплонагруженных электронных узлов в условиях значительных локальных перегревов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к теплорассеивающим диэлектрическим полимерным композиционным материалам для различных отраслей электроники (микроэлектроника, вакуумные приборы, плазменные и лазерные технологии). Соответствующие теплорассеивающие конструкционные материалы используются в том числе для изготовления радиаторов охлаждения и теплорассеивающих корпусов.
Известен теплопроводящий материал (1) (Патент RU 2727401) на основе кремнийорганического каучука, разбавленного силиконовыми маслами, в качестве наполнителя используются частицы гексагонального нитрида бора и микроалмазов, композиция отверждалась при комнатной температуре при добавлении отвердителей, теплопроводность полученного материала достигла 2 Вт/(м⋅К).
Недостатком материала является низкая теплопроводность, ниже уровня, который требуется в радиаторах для эффективного теплоотвода, а также использование каучука и силиконовых масел, что не позволяет создавать изделия заданной, в т.ч. сложной, формы и обрабатывать материал с использованием большинства существующих методов механической обработки.
Известен теплопроводящий материал на основе кремнийорганического каучука или эпоксидной смолы и смеси нановолокон и частиц оксида алюминия (2) (Патент RU 2614334). Теплопроводность полученных композитов изменялась в диапазоне от 0,8 Вт/(м⋅К) до 42 Вт/(м⋅К). Наполнитель помещали в жидкую матрицу, затем при комнатной температуре в присутствии отвердителя смесь выдерживали, что приводило к сшивке и получению материала. Массовое содержание наполнителя достигало 80%.
Недостатком материала являются низкие механические свойства, что делает невозможным их обработку большинством известных методов, помимо этого минусом является отсутствие данных об анизотропии теплопроводящих свойств материала. Из уровня техники известно, что использованная технология не позволяет получать материалы с высокой анизотропией свойств, что желательно для создания оптимальной структуры тепловых потоков при работе теплорассеивающих изделий.
Известен высокотеплопроводящий композит на основе эпоксидной смолы и графита и графена в различных соотношениях (3) (Патент US 10125298). Получены композиты с относительно невысоким содержанием от 7 до 35% масс, теплопроводность которых изменялась в диапазоне от 5 до 40 Вт/(м⋅К). Сначала производилось диспергирование частиц наполнителя в ацетоне в течение 4 часов. Далее добавляли отвердитель и осуществляли формование образцов при комнатной температуре в течение 12 часов и при 90°С в течение 6 часов.
Недостатком данного материала является использование частиц графита и графена в качестве наполнителя с точки зрения проводимости электричества. Композиционные материалы на основе углерода, в отличие от нитрида бора, проводят электрический ток, что может приводить к электрическим замыканиям в процессорах и электронных компонентах. Несмотря на высокие значения теплопроводности даже при низких массовых содержаниях, отсутствие диэлектрических свойств является существенным минусом, не позволяющим применять его в ряде изделий.
Известен диэлектрический теплопроводящий материал на основе нитрида бора и смолы, в том числе полиамидной смолы и поликарбоната (4) (Международная заявка WO 2014047249). Получали материал путем экструзионного формования, массовые содержания варьировались до 45% масс. наполнителя. Полученные значения теплопроводности достигли 5,4 Вт/(м⋅К).
Недостатком данного материала является низкое значение теплопроводности получаемых изделий, это связано с выбором матрицы, которая не позволяет получать высоконаполненные композиты, в которых значения теплопроводности достигают приемлемых значений.
Известен диэлектрический теплопроводящий материал (5) (Заявка на патент США US 20140020933), который используется в качестве печатной теплопроводящей платы. В качестве матрицы использовалась термопластичная полиимидная смола, в качестве наполнителя h-BN. Метод получения образцов - экструзионное формование в двухшнековом экструдере. Максимальное значение теплопроводности достигает 15 Вт/(м⋅К) при массовом содержании BN 80%.
Недостатком данного материала является сложность технологии его производства, а также ограничения возможностей механической обработки изделий из-за выбранного материала матрицы.
Известен диэлектрический композит с высокой теплопроводностью, полученный на основе эпоксидной смолы, в качестве наполнителя использовались различные соотношения гексагонального нитрида бора, аморфного нитрида бора, нитрида алюминия, а также кремнезем (6). Затем эти смеси соединяли с эпоксидной смолой, с последующей сушкой при температуре 70°С в течение 3 часов, далее смесь обрабатывали в течение 3 часов при температуре 150°С в машине горячего прессования при давлении 30 МПа. В результате были получены материалы с массовым содержанием наполнителя от 40 до 90%, теплопроводность изменялась в диапазоне от 0,28 до 12,3 Вт/(м⋅К).
Недостатком данного материала является использование эпоксидной смолы, так как ее температурная стойкость составляет 150°С, в критических значениях температуры во время работы процессора, температура достигает более высоких значений, это приводит к необратимым изменениям в структуре материала.
Наиболее близким техническим решением является диэлектрический анизотропнотеплопроводящий композит на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) высокой плотности и гексагонального нитрида бора (7) (Патент RU 2643985). Способ получения композитов включает в себя вакууммирование при температуре 100°С, последующее диспергирование нитрида бора в присутствии н-гептана, алюмоорганических соединений и хлорирующего агента, при комнатной температуре получают частицы нитрида бора с соотношением l/d=20, затем смешивая с этиленом, получают методом каталитической объемной полимеризации под давлением композиты с массовым содержанием h-BN от 40 до 95%, при давлении 4-30 МПа, температуре 40-100°С, получены изделия с теплопроводностью λ┴ не менее 6,0 Вт/(м⋅К), λ║ не менее 3,4 Вт/(м⋅К). Предел прочности при сжатии полученного материала изменялся в диапазоне 35 до 52 МПа, модуль упругости от 0,33 до 0,75 ГПа.
Недостатками данного способа является низкое предельное значение рабочей температуры получаемого материала - допустимые предельные значения температуры эксплуатации не превышают температуры получения матрицы (100°С), так как используется термопласт СВМПЭ; при превышении этой температуры происходят необратимые изменения в структуре материалов и течение изделий, что делает их непригодными для использования в качестве термоинтерфейсных материалов в электронике, так как требуемые рабочие температуры достигают значения 150-200°С. Сложность изготовления является серьезным недостатком, так как используется технология, предусматривающая наличие летучих растворителей, смешивание под давлением, использование дорогостоящих катализаторов. Помимо этого, деформационно-прочностные свойства являются недостаточными для использования данного материала в условиях значительных перегрузок.
Данное техническое решение было применено в качестве прототипа для получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала состоящего из гексагонального нитрида бора (h-BN) и фенолформальдегидной смолы (ФФС). Эти материалы используются для изготовления радиаторов охлаждения и теплорассеивающих корпусов.
Задачей предлагаемого технического решения является получение теплопроводящего материала с ярко выраженной анизотропией, с высокими деформационно-прочностными свойствами, способного сохранять кратковременную работоспособность при высоких (до 200°С и выше) температурах. Помимо этого, требуется создание относительно простого метода получения материала из веществ с низкой стоимостью.
Предлагаемое решение относится к технологичным низкозатратным способам получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала, состоящего из гексагонального нитрида бора и термореактивной фенолформальдегидной смолы в качестве полимерной матрицы, полученного методом жидкофазного смешивания, в т.ч. с использованием высокоскоростного механического диспергирования, с последующим удалением растворителя и одноосным прессованием в металлическую матрицу при температуре 120-180°С, в течение 60-90 мин, при давлении 40-80 МПа, с последующим охлаждением до комнатной температуры и механической обработкой.
Поставленная задача решается следующим образом: теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, состоящий из h-BN и ФФС получают методом жидкофазного смешивания компонентов, в т.ч. в совокупности с высокоскоростным механическим диспергированием, благодаря чему достигается равномерное распределение частиц наполнителя в объеме матрицы в конечном изделии. Использование термореактопласта, ФФС, в качестве матрицы позволяет получить материал с высоким значением предельной рабочей температуры (более 250°С), что дает возможность использовать данный материал в качестве радиаторов и теплорассеивающих корпусов; помимо этого полученный материал обладает высокими деформационно-прочностными свойствами (имеет предел прочности более 20 МПа), его можно обрабатывать всеми существующими способами, а также он может применяться в экстремальных условиях повышенных температур. Выбор наполнителя обусловлен задачей получения анизотропии теплопроводности и получения композита с высокими диэлектрическими и теплопроводящими свойствами. h-BN отличается сочетанием высоких диэлектрических свойств и теплопроводности; слоистая структура материала обеспечивает возможность получения композиций с анизотропией теплопроводности на его основе. Содержание порошка h-BN изменяется в диапазоне от 50 до 84% (об.) и более, т.к. при меньших содержаниях теплопроводность материала заметно ниже. На фигуре 1. приведена зависимость усредненной (эффективной) теплопроводности от объемного содержания наполнителя.
Температуру прессования выбирали исходя из условий, при которых должна произойти полная сшивка полимера, время прессования выбирали исходя из теплопроводности матрицы, для того чтобы произошло равномерное нагревание образца и полная сшивка материала. Давление выбиралось экспериментально, для получения плотности, приближенной к теоретической, пористость материала составила не более 5%. Например, для образца с 75% (об.) h-BN при давлении 60 МПа получен образец с плотностью 1,78 г/см3, при давлении 80 МПа с плотностью 1,88 г/см3. Для образца с 50% (об.) h-BN при давлении 40 МПа плотность составила 1,43 г/см3, при давлении 60 МПа плотность составила 1,66 г/см3. Дальнейшее увеличение давления не приводит к повышению плотности композита.
Предел прочности и модуль упругости при сжатии измерялись статическим методом по ГОСТ 4651 на испытательной машине Zwick/ Roell Z250, значение предела прочности более 20 МПа и модуля упругости более 4 ГПа позволяет проводить механическую обработку материалов в изделия сложной формы большинством известных методов и изготавливать из них силовые конструкции, что известно из уровня техники. Электросопротивление измерялось двухконтактным методом по ГОСТ 23776 на прецизионном омметре Hioki 3542, значения составили не менее 109 Ом⋅см, что превышает типичные требования к диэлектрическим материалам, работающим при постоянном токе (не менее 109 Ом⋅см). Диэлектрическая проницаемость измерялась по ГОСТ 22372 с помощью LCR-измерителя тип Е7-12. Коэффициент теплопроводности определяли методом стационарного теплового потока (МИ 00200851-125-2007), что дает оценку минимального значения теплопроводности материала. Долговременная температурная стабильность важна с точки зрения стойкости материала к работе электронных компонентов в условиях наличия долговременных локальных перегревов; параметр определялся методом термогравиметрии по потере 2% массы в условиях изотермического квазистационарного нагрева на воздухе. Допустимая предельная долговременная температура эксплуатации современных электронных компонентов составляет 160-200°С, с учетом тенденции к повышению удельной теплонагруженности устройств, она составит 240-250°С в течение ближайших 5-7 лет, приблизившись к физическому пределу современной кремниевой полупроводниковой техники.
Полученный материал имеет максимальную теплопроводность λ┴ при измерении в направлении теплового потока, перпендикулярном оси приложения нагрузки при прессовании, ее значения изменялись от 2,4 до 18,5 Вт/(м⋅К) и более, минимальную теплопроводность λ║ при измерении в направлении теплового потока, параллельном оси приложения нагрузки при прессовании от 1,5 до 10,0 Вт/(м⋅К) и более, причем анизотропия теплопроводности (соотношение максимального и минимального значений теплопроводности во взаимно перпендикулярных направлениях) при любом способе реализации изобретения составляет от 1,45 до 2,05 и более, что благоприятно сказывается на структуре тепловых потоков теплорассеивающего изделия. Удельное электросопротивление материала при постоянном токе составляет не менее 109 Ом⋅см, а диэлектрическая проницаемость на постоянном токе - не более 10. Материал может механически обрабатываться в изделия всеми традиционными способами, а долговременная температурная стабильность составляет более 250°С.
Примеры конкретного исполнения:
Пример 1. Для получения материала использовали h-BN ТУ 2155-313-05808008-00, средний размер частиц 5-7 мкм, ФФС марки СФ-012А ГОСТ 18694-2017, органический растворитель - пропанол-2, СН3СН(ОН)СН3, 99,5%, ч, ТУ 2632-009-002077870.
ФФС (18,29 г) смешивали с пропанолом-2 (54 мл) и диспергировали с помощью высокоскоростного механического диспергатора (IKA Ultra Turrax) с окружной скоростью 10 000 об/мин в течение 20-40 минут при температуре 25-45°С. Далее прибавляли h-BN (50 г). После этого частицы h-BN были равномерно распределены по объему связующего с помощью высокоскоростного механического диспергирования. Далее в течение 3-6 часов производили сушку образцов в термошкафе при температуре 60-90°С. Полученную смесь измельчали в течение 30-60 с в вибрационном истирателе ИВЧ-3 для получения однородного пресс-порошка. Материал получали методом горячего прессования в металлической матрице при температуре 120-180°С, одноосное прессование проводили в течение 60-90 мин, при давлении 50-70 МПа, с последующим охлаждением до комнатной температуры. Содержание h-BN в материале 65% об., максимальная теплопроводность λ┴ при измерении в направлении теплового потока, перпендикулярном оси приложения нагрузки при прессовании, 11,9 Вт/(м⋅К), минимальная теплопроводность λ║ при измерении в направлении теплового потока, параллельном оси приложения нагрузки при прессовании, 5,8 Вт/(м⋅К), анизотропия теплопроводности (соотношение максимального и минимального значений теплопроводности во взаимно перпендикулярных направлениях) 2,052.
Пример 2. Изготовлен материал по примеру 1, отличающийся тем, что содержание h-BN 50% об., органический растворитель ацетон, давление прессования 30-50 МПа. Предел прочности при сжатии составил 60 МПа, модуль упругости 12,5 ГПа.
Пример 3. Изготовлен материал по примеру 1, отличающийся тем, что содержание h-BN 60% об., давление прессования 40-60 МПа. Долговременная температурная стабильность, оцененная методом термогравиметрического анализа (потеря массы не более 2% в условиях изотермического нагрева на воздухе), составила 407 С. Модуль упругости 4,5 ГПа.
Пример 4. Изготовлен материал по примеру 1, отличающийся тем, что содержание h-BN 75% об., органический растворитель этанол, давление прессования 60-80 МПа, долговременная температурная стабильность составила 293 С. Предел прочности при сжатии составил 32 МПа, модуль упругости 4,5 ГПа.
Пример 5. Изготовлен материал по примеру 1, отличающийся тем, что содержание h-BN 85% об., давление прессования 70-90 МПа, долговременная температурная стабильность составила 429°С. Предел прочности при сжатии составил 37 МПа, модуль упругости 18 ГПа.
Свойства материалов по примерам 1-5 приведены в таблице 1.
Источники информации:
1. Патент RU 2727401, оп. 21.07.2020 года C09K 5/00.
2. Патент RU 2614334, оп. 24.03.2017 года C09K 5/00.
3. Патент US 10125298 оп. 13.11.2018 года C09K 5/14.
4. Международная заявка WO 2014047249 от 27.03.2014 C08K 3/40.
5. Заявка на патент US 20140020933 от 23.01.2014 H05K 1/0201.
6. Yang Н., Chen Q., Wang X., Chi М. Dielectric and Thermal Conductivity Characteristics of Epoxy Resin-Impregnated H-BN // CNF-Modified Insulating Paper. Polymers. 2020. Vol.12(9). P. 2078-2080.
7. Патент RU 2643985, оп. 16.01.2017 года C09K 5/00.
Figure 00000001
Получаемый теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал обладает пределом прочности при сжатии, достигающим 60 МПа, модулем упругости до 18 ГПа электросопротивлением не менее 109 Ом⋅см, теплопроводность достигает не менее 18,5 Вт/(м⋅К).

Claims (8)

1. Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала, включающий смешение частиц наполнителя гексагонального нитрида бора и полимерного связующего, отличающийся тем, что наполнитель в количестве 50-85 об.%, смешивают методом жидкофазного смешивания с термореактивной фенолформальдегидной смолой с органическим растворителем, в качестве связующего, с последующим удалением растворителя, измельчением полученной смеси до получения однородного пресс-порошка и одноосным прессованием при температуре 120-180°С, в течение 60-90 мин, при давлении 40-80 МПа, с последующим охлаждением до комнатной температуры и извлечением отвержденного изделия из матрицы.
2. Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала по п. 1, отличающийся тем, что при жидкофазном смешивании компонентов используют высокоскоростное механическое диспергирование, измельчение полученной смеси до получения однородного пресс-порошка проводят в вибрационном истирателе.
3. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по пп. 1, 2, отличающийся тем, что имеет максимальную теплопроводность
Figure 00000002
при измерении в направлении теплового потока, перпендикулярном оси приложения нагрузки при прессовании, 2,4-18,5 Вт/(м⋅К), минимальную теплопроводность
Figure 00000003
при измерении в направлении теплового потока, параллельном оси приложения нагрузки при прессовании, 1,5-10,0 Вт/(м⋅К), причем анизотропия теплопроводности (соотношение максимального и минимального значений теплопроводности во взаимно перпендикулярных направлениях) при любом способе реализации изобретения составляет 1,45 и более.
4. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по п. 3, отличающийся тем, что является диэлектрическим, причем его удельное электросопротивление при постоянном токе составляет не менее 109 Ом⋅см, а диэлектрическая проницаемость при частоте 1 кГц - не более 10.
5. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по пп. 3, 4, отличающийся тем, что является конструкционным с пределом прочности при сжатии не менее 20 МПа и модулем упругости не менее 4,5 ГПа и может механически обрабатываться в изделия всеми традиционными способами.
6. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по пп. 3-5, отличающийся тем, что обладает высокими термическими свойствами, причем его долговременная температурная стабильность, определенная методом термогравиметрии по потере 2% массы в условиях изотермического квазистационарного нагрева на воздухе, составляет более 250°С, а линейный коэффициент термического расширения 40⋅10-6 K-1, не более.
7. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по пп. 3-6, отличающийся тем, что при содержании наполнителя 50 об.% модуль упругости составляет не менее 12,5 ГПа, а предел прочности при сжатии - не менее 60 МПа.
8. Теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал, полученный по пп. 3-5, отличающийся тем, что при содержании наполнителя 85 об.% массовые потери образца при нагревании до 250°С методом термогравиметрического анализа составляет менее 0,2%, а долговременная температурная стабильность, определенная методом термогравиметрии по потере 2% массы в условиях изотермического квазистационарного нагрева на воздухе, составляет 422°С, коэффициент термического расширения - не более 25⋅10-6 K-1.
RU2021109555A 2021-04-07 2021-04-07 Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал RU2765849C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109555A RU2765849C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109555A RU2765849C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765849C1 true RU2765849C1 (ru) 2022-02-03

Family

ID=80214841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109555A RU2765849C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765849C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140080954A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-20 Chandrashekar Raman Methods for making thermally conductve compositions containing boron nitride
US20160145411A1 (en) * 2013-06-19 2016-05-26 3M Innovative Properties Company Component part produced from a polymer/boron nitride compound; polymer/boron nitride compound for producing such a component part and use thereof
RU2643985C1 (ru) * 2017-01-16 2018-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) Теплопроводящий электроизоляционный композиционный материал
WO2018052532A2 (en) * 2016-07-27 2018-03-22 The Penn State Research Foundation Multilayered dielectric composites for high temperature applications
US10020115B2 (en) * 2015-05-26 2018-07-10 The Penn State Research Foundation High temperature dielectric materials, method of manufacture thereof and articles comprising the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140080954A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-20 Chandrashekar Raman Methods for making thermally conductve compositions containing boron nitride
US20160145411A1 (en) * 2013-06-19 2016-05-26 3M Innovative Properties Company Component part produced from a polymer/boron nitride compound; polymer/boron nitride compound for producing such a component part and use thereof
US10020115B2 (en) * 2015-05-26 2018-07-10 The Penn State Research Foundation High temperature dielectric materials, method of manufacture thereof and articles comprising the same
WO2018052532A2 (en) * 2016-07-27 2018-03-22 The Penn State Research Foundation Multilayered dielectric composites for high temperature applications
RU2643985C1 (ru) * 2017-01-16 2018-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) Теплопроводящий электроизоляционный композиционный материал

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Hexagonal boron nitride/polymethyl-vinyl siloxane rubber dielectric thermally conductive composites with ideal thermal stabilities
JP6532047B2 (ja) 熱伝導性シート
Zhou et al. Thermal conductivity and dielectric properties of Al/PVDF composites
Yung et al. Effect of AlN content on the performance of brominated epoxy resin for printed circuit board substrate
Wu et al. Thermal and electrical properties of epoxy composites at high alumina loadings and various temperatures
Cheng et al. Influence of phase and morphology on thermal conductivity of alumina particle/silicone rubber composites
Permal et al. Thermal and mechanical properties of epoxy composite filled with binary particle system of polygonal aluminum oxide and boron nitride platelets
KR20180050392A (ko) 열전도 시트, 열전도 시트의 제조 방법, 방열 부재 및 반도체 장치
Song et al. Thermal conductivity enhancement of alumina/silicone rubber composites through constructing a thermally conductive 3D framework
Weng et al. Preparation and properties of boron nitride/epoxy composites with high thermal conductivity and electrical insulation
Lei et al. Design of h-BN-filled cyanate/epoxy thermal conductive composite with stable dielectric properties
Xu et al. The synergistic effects on enhancing thermal conductivity and mechanical strength of hBN/CF/PE composite
KR20210023862A (ko) 열전도성 시트
Gao et al. Structure, thermal conductive, dielectric and electrical insulating properties of UHMWPE/BN composites with a segregated structure
WO2019164002A1 (ja) 絶縁放熱シート
Namitha et al. Aluminum nitride filled flexible silicone rubber composites for microwave substrate applications
Liu et al. Construction of 3D interconnected and aligned boron nitride nanosheets structures in phthalonitrile composites with high thermal conductivity
CN113337103A (zh) 一种低介电、高导热聚合物基复合材料及其制备方法
Noorunnisa Khanam et al. Improved flexible, controlled dielectric constant material from recycled LDPE polymer composites
Anithambigai et al. Synthesis and thermal analysis of aluminium nitride filled epoxy composites and its effective application as thermal interface material for LED applications
Heid et al. Functional epoxy composites for high voltage insulation involving c-BN and reactive POSS as compatibilizer
Hsieh et al. Rice husk‐derived porous carbon/silica particles as green filler for electronic package application
Wang et al. Flexible silicone rubber/carbon fiber/nano-diamond composites with enhanced thermal conductivity via reducing the interface thermal resistance
JPWO2019244890A1 (ja) 熱伝導性シート
RU2765849C1 (ru) Способ получения теплорассеивающего анизотропного конструкционного диэлектрического композиционного материала и теплорассеивающий анизотропный конструкционный диэлектрический композиционный материал