[发明专利]一种导热绝缘填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热绝缘填料及其制备方法，属于无机炭材料绝缘、导热领域。

背景技术

我国LED产业主要集中在广东朱三角地区，2010年实现产值853亿元。针对目前产业发展集中程度和科技创新的需要，围绕LED外延芯片、封装应用等领域实施科技创新，目标是实现白光通用照明升级换代与节能同步发展，涉及芯片和封装技术生产成本下降80%。为此在市场调查中发现LED和多层印刷电路版生产企业急需要高导热的填料，以解决LED和电子器件集成中耐热与导热散热问题而影响器件寿命和发光效率。

当前在LED生产中主要采用铜基底版上焊接LED引线，背面装配散热的铝合金热沉，在铝基热沉下面采用球形氧化铝为填料的环氧树脂涂层实现单向发光与散热（据文献报道：在LED功率消耗中发光消耗20%，散热80%）。此外，在多层印刷电路板制作中以玻璃纤维为载体，通过浸渍含氧化铝的环氧涂层，再进行热压固化制造多层印刷电路版。在多层印刷电路版中主要是为了提高电子器件的集成度，影响其工作效率的是器件散热，为此，为改善环氧树脂涂层的散热性添加了球形氧化铝。调查发现，(1)纯环氧树脂涂层的电阻率10^13-15Ω/cm、导热系数为0.1-0.5W/m.k；(2)玻璃纤维的电阻率10^13-15Ω/cm、导热率系数为0.5-3W/m.k；（3）填料球型氧化铝粉末的电阻率为10⁶Ω/cm、导热率系数为0.3-0.5W/m.k。由此可见,在LED和多层印刷电路版中如何改善涂层的导热性能，同时满足绝缘要求就显得十分重要。

经专利检索发现涉及导热填料的发明专利很少，相近专利有：（1）用于导热胶粘剂的Al₂O₃/BN复合粉体导热填料的制备方法（公开号CN1970667），该发明采用溶胶-凝胶法制备BN包覆纳米氧化铝粉体，再通过异氰酸根基团的多官能团化合物对粉体表面进接枝改性，最终用于环氧树脂基涂料,以改善涂层的绝缘性和导热性。该方法的主要特点化学合成与接枝相接合，颗粒为纳米级，具有工艺复杂、成本高的特点，难以在多层印刷电路版和LED中使用；（2）纳米碳包裹铜纳米粒子的制备方法及作为导热填料的应用（公开号CN101318220），该发明采用纯铜粉末与纯石墨粉末的混合物为原料，经真空和电弧反应得到碳包铜纳米粒子,再均匀分散在硅油介质中作为电子产品散热封装材料。由此可见，该发明所制备的纳米包覆颗粒为高导电，导热颗粒，不具备绝缘性。其次，制造工艺复杂，要求高，不适合工业化生产。

发明内容

    本发明的目的是为了解决上述发明在绝缘与导热不能够兼顾，制备工艺复杂等问题而提供了一种导热绝缘填料及其制备方法。

本发明的技术方案

一种导热绝缘填料，通过如下方法制备：

即以中间相炭微球为原料，在含水40%的硝酸与硫酸的混酸溶液中室温下进行氧化接枝处理2～6h后过滤，洗涤和干燥； 

其中，中间相炭微球与含水40%的硝酸与硫酸的混酸溶液的质量配比为1：1～3；

其中，中间相炭微球粒度为1～20μm，挥发份含量小于10%；

硝酸与硫酸的混酸溶液中硝酸与硫酸混合质量比为1：1，所用的硝酸和硫酸分别为浓度为98%的工业硝酸和浓度为98%的工业硫酸；

上述的氧化接枝处理后所得的中间产品再经600～2700℃高温进行炭化、石墨化处理1h后即得一种导热绝缘填料。

上述所得的一种导热绝缘填料可满足不同绝缘、导热性能要求的，其非常容易在环氧树脂中分散的球形填料。从性能价格比方面考虑完全能够替代目前在LED涂覆和多层电路版中使用的球形氧化铝填料。

本发明的的技术效果

本发明的一种导热绝缘填料，由于制备过程中所选择的中间相炭微球原料属于能源炭材料生产中的副产物超细炭颗粒，目前主要作为炼钢增炭剂使用，原料来源广泛，属于资源综合利用，因此具有生产成本低的特点。

进一步，本发明的一种导热绝缘填料，由于制备过程选择中间相炭微球在硝酸与硫酸的混酸溶液中进行氧化接枝处理，从而改变中间相炭微球的表面亲水性，因此更容易在极性环氧树枝中分散，从而利于本发明的一种导热绝缘填料在LED涂覆和多层电路板浸渍形成均匀涂膜；

另外，本发明的一种导热绝缘填料，由于制备过程采用炭化、石墨化处理，即利用了中间相炭微球高绝缘、低导热，逐步过渡到高导热、低绝缘的特性，可制备出能够满足不同使用要求的系列产品。

具体实施方式