[发明专利]一种镀银碳纳米管导热胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导热胶黏剂，特指一种镀银碳纳米管导热胶黏剂及其制备方法。

背景技术

近年来，导热材料在换热工程、采暖工程、电子信息工程等领域，得到了广泛的应用，随着集成电路和封装技术的发展，电子元器件向小、轻、薄方向发展，但是由于电子元器件的组装密度过高，散热成了一个突出的问题，直接影响到所使用设备的寿命和可靠性，高导热胶热导率可达到60                                                ，所以在封装材料和热界面材料等方面得到了广泛的使用。

目前，导热胶中使用的导热填料的种类主要包括以下三种：一种是金属（包括金属氧化物和金属氮化物），金属的热导率较高，在高分子材料中加入金属材料易形成导热性较高的复合材料，但是填料过粗或者过细都会影响其热导率和力学性能；还有一种是无机非金属粉，如石墨（热导率一般为116~235W/(m·K)），与金属的热导率接近；第三种为纤维状填充粒子，这种纤维状填料与上述两种填料相比，具有很明显的优势，在高分子材料基体中易形成“导热网络”；国内外关于导热胶的研究刚刚开始，国内专利CN10611235、CN1970666、CN1880399和CN1966597均公开了一些关于导热胶的制备配方和基本装置，这些导热胶受到导热填料本身导热性的限制，出现了导热率低，寿命短，机械性能差等缺点。

因此，开发热导率高、热阻稳定、机械强度好的各向同性导热胶是非常迫切的。在微电子领域，一维纳米材料如碳纳米管、金属纳米线等由于具有特殊的结构以及独特的电学性能、力学性能和良好的化学稳定性而被广泛的研究和应用，碳纳米管的径向尺寸小，管径一般在几纳米到几十纳米，而碳纳米管的长度一般在微米量级，长径比非常大，因此碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料，碳纳米管具有很多优良的性质，既可以表现为金属性也可以表现为半导体性，具有极大的比表面积和超强的力学性能；中国专利CN201010155479公开了一种填充碳纳米管各向同性高性能导热胶粘剂，导热胶的平均导热率达到25.5W/mK，室温下铜板上粘结强度达到17MPa，铝板上粘结强度达到14MPa，而180度下粘结强度分别为8MPa和7Mpa，其存在的主要问题就是在较高温度下粘结强度下降，而导热胶使用的环境往往温度较高，会导致潜在的电子元器件损坏的危险和安全问题。

发明内容

本发明将一维镀银碳纳米管作为导热胶的导热填料可以充分发挥纳米线的纤维结构优势，更好的在导热胶的树脂基体中形成导热网络，且这种复合型的导热胶的价格低廉、工艺和加工成型简单，能很好地适应电子电气材料要求，并且镀银碳纳米管的优良抗蚀性能将大大提高导电胶的耐老化性能。

本专利中采用镀银碳纳米管作为导热胶的导热填料制备了一种高性能的导热胶。这种制得的导热胶具有很好的导热性能（热导率达到26W/(m·K)），略优于中国专利CN201010155479公开的导热率，这主要是由于在填料中引入碳纳米管，碳纳米管的导热率文献报道达到2000 W/(m·K)，同时由于本研究中通过采用在碳管表面镀银大大降低了导热胶中银的用量，可以大幅度地降低导热胶的制造成本；以Al为基板时的抗剪切强度最大为19.6Mpa（室温）；以Cu为基板时的抗剪切强度最大为18.6Mpa（室温），以Al为基板时的180℃抗剪切强度最大为16.8 Mpa，平均为16.2 Mpa，以Cu为基板时的180℃的抗剪切强度最大为16.6 Mpa，平均为15.5 Mpa，可以看出本发明的抗剪切强度特别是180℃的抗剪切强度远远优于中国专利CN201010155479公开的抗剪切强度。

本发明的导热胶黏剂，组分按重量百分比计算，组成如下：10％～20％重量的至少一种环氧树脂；15～25％的环氧树脂韧性改性剂；6％～11％的双氰胺；0.1%～1%重量的固化促进剂；5～15％重量的导热填料；30～40％重量的稀释剂；0.5～0.8%重量的流变控制剂；0.5～0.8%重量的填料表面改性剂；0～1% 重量的流动添加剂和粘合促进剂，其特征在于：所述导热填料为一维镀银碳纳米管。

上述各向同向高性能导热胶，环氧树脂是从双酚F和表氯醇衍生的一种固体或液体环氧树脂，该环氧树脂每个分子平均有1~11个羟基加上末端环氧基；所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂E51、双酚A型环氧树脂E44、EPIKOTE RESIN862 ，使用较好的环氧树脂为EPIKOTE RESIN862 （壳牌公司）。

上述各向高性能导热胶，固化剂是双氰胺，例如Dicyhard100SH（德固赛公司）。