[发明专利]导热复合材料及其制成的导热复合片材

说明书

【技术领域】

本发明涉及导热材料，特别涉及一种用于发热元件与散热元件之间间隙填充的导热复合材料及其制成的导热复合片材。 

【背景技术】

随着当代电子技术的迅速发展，电子元器件的集成程度和组装密度不断提高，其在提供强大使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。众所周知，高温会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响，因此确保发热电子元器件所产生的热量能够及时排出，己经成为电子产品系统组装的一个重要方面。而现有的散热技术和散热材料已逐渐不能满足高端散热的需求，散热问题正逐渐成为制约电子行业发展的瓶颈。现有技术中普遍用于电子元器件散热的材料是热界面材料，热界面材料作为发热元件与散热元件之间的热流“桥梁”，在散热过程中作用非常关键，其导热性能直接关系到电子元器件产生的热量能否及时的传递到散热材料上。因此，热界面材料的导热性能越好，越有利于电子元器件散热。常见的热界面材料包括导热硅脂、导热相变材料和导热垫片等。导热硅脂由于厚度较低（一般低于0.15mm）而具有极低的热阻，适用于发热功率较大的场合；但其使用时需要现场印刷或涂覆，工序比较繁琐，而且其只能用于元件直接接触而产生的界面，无法用于间隙较大的填充。导热相变材料熔点一般为40～60℃，在常温下呈固态，有利于操作和使用；在受热到熔点时，便转化为流体状态，可以在界面空隙达到充分填充，使界面热阻迅速下降，但是在高温条件下发生相变容易流出，且长期使用容易变性， 可靠性较差，并且在很多散热场合无法使用。导热垫片作为一种低弹性模量的热界面材料，可以做到0.2～10mm的厚度，柔软可压缩，并可填充各种不同厚度的间隙，但其导热性能相对较差，现有的导热垫片导热系数大都在0.8～3.5W/m·K之间，只能用于一些低端发热场合。 

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种可用于各种发热元件与散热元件之间的间隙填充，导热性能好，压缩率高并可长期使用而性能不下降的，并能适用于大功率发热场所的导热复合材料。 

本发明的目的还在于提供由该导热复合材料制成的导热复合片材。 

为实现上述目的，本发明提供了一种导热复合材料，其特征在于，该复合物材料是由黏度为10～10000mPas的硅油、导热粉体、功能助剂按质量比为1：12～50：0～0.15的比例混合而成，所述导热复合材料的导热系数大于5.0W/m·K。 

所述导热粉体与硅油、功能助剂按上述比例混合时，所述导热粉体至少分3次加入。 

所述硅油为线性硅油、改性硅油或硅凝胶中的至少一种。 

所述线性硅油为二甲基硅油、二乙基硅油、羟基硅油、含氢硅油、乙烯基硅油、苯基硅油中的至少一种。 

根据性能需要，所述硅凝胶可单独选用含有催化剂和链烯基硅油的A组分或含有交联剂和链烯基硅油的B组分，也可以选用AB组分的组合；为获得硬度、压缩率差异化的导热复合材料，所述硅凝胶可选用AB组分的组合，且A组分与B组分的质量比优选1：9～9：1。 

所述导热粉体为氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅、铝粉、铜粉、银粉、镍粉、石墨、碳纳米管和碳纤维中的至少一种。特别地，当制作电绝缘性导热复合材料时，可选用电绝 缘性的氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼等电绝缘性导热粉体。若无绝缘要求，为获得导热系数更高的导热复合材料，所述导热粉体可选用金属粉体与石墨粉体或电绝缘性导热粉体的结合。 

所述导热粉体的粒径为0.05～100微米，所述导热粉体由至少两种粒径大小的导热粉体混合而成，其可由同种的至少两种粒径大小的粉体混合而成，也可由不同种的至少两种粒径大小的粉体混合而成。 

所述导热粉体为纤维状、柱状、片状、球状、类球状或不规则形状的粉体，优选球状和类球状粉体。 

所述功能助剂作为自选组分，在不影响本发明特性的前提下，可根据性能需求而添加，其可为公知的偶联剂、稀释剂、增稠剂、抗氧化剂、抗蚀剂、增塑剂或阻燃剂等。 

一种导热复合片材，其特征在于，该片材是由前述的导热复合材料模压或压延而成。为防止模压或压延工序产生气泡，可选择性地对上述导热复合材料进行抽真空处理，然后通过压延或模压工艺，得到上下覆盖保护膜的导热复合片材。 

所述导热复合片材的导热系数大于5.0W/m·K，厚度为0.3～5mm。