[发明专利]一种应力控制型高导热高分子界面材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子界面材料技术领域，具体涉及一种应力控制型高导热高分子界面材料及其制备方法。

背景技术

长期以来，寻找合理有效的散热设计方案一直是保证电子元器件及相关电子设备正常运行所面临的巨大挑战。据资料表明，电子元器件温度每升高2℃，其可靠性下降10％，50℃时的产品使用寿命只有25℃时的1/6。有效合理的散热设计包括主动散热设计和被动散热设计。现如今，随着大规模集成电路的迅猛发展，在更小、更薄、更紧凑的尺寸设计要求下，在高速的运转频率要求下，直接导致除主动散热设计之外，对被动散热解决方案提出了更高的要求。

高分子导热垫片作为一种被动散热解决方案在电子领域中被大量使用，尤其是在通讯行业，如交换机、路由器、射频基站等通讯设备。由于通讯行业的发展，尤其是3G、4G技术的带动，通讯设备对高分子导热界面材料的性能要求越来越高，主要体现在需要高的导热性能、紧密的界面贴合、可靠的使用寿命等。

目前，在市场上流通的比较成熟稳定的国内生产的导热垫片的导热率大概在1-2W/mK，个别的会达到2.5W/mK。而对于真正能够达到3W/mK或更高导热系数的产品几乎看不到。另外，导热垫片使用方式主要是通过锁螺丝的方式被固定在机壳或箱体与发热芯片之间，这样箱体或机壳与发热芯片之间的间距会被固定，必然导致了要求导热垫片的压缩后的尺寸被固定以保证散热界面的紧密贴合。国内生产的大多数导热垫片由于硬度过高压、缩率低，若被长期使用后会由于产品内应力过高而导致机壳或箱体发生变形；若使用比较柔软压缩率高的导热垫片(国外较多)，长期使用后，由于产品本身应力松弛(无法合理控制)，会使导热垫片尺寸发生变化，导致机壳或箱体与导热垫片之间的接触力变小，进而影响到界面贴合的紧密程度，最终影响散热效果。

鉴于此，需要设计并制备一种具有高导热系数的、产品柔软且具有应力控制尺寸能力的导热垫片，以保证在实际应用中长期具有稳定的高散热能力。

发明内容

本发明针对目前的高分子导热材料导热率低，导热界面材料与器件的贴合不紧密的问题，提出一种应力控制型高导热高分子界面材料。

本发明的目的还在于提供上述高导热高分子界面材料的制备方法。

一种应力控制型高导热高分子界面材料，由以下重量份数的物质组成：有机硅树脂5-20份，导热粉填料80-95份，界面处理剂0-1份；

所述有机硅树脂为硅氧烷基树脂；

所述导热粉填料由导热粉A，导热粉B，导热粉C，导热粉D，以导热粉填料总质量分数为100％，则导热粉A质量分数为1-15％，导热粉B质量分数为10-30％，导热粉C质量分数为20-50％，导热粉D质量分数为30-60％；

所述导热粉A是氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或一种以上的混合，粒径为50nm-10um；

所述导热粉B是氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或一种以上的混合，粒径为2-20um；

所述导热粉C是氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或一种以上的混合，粒径为30-100um；

所述导热粉D是氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等中的一种或一种以上的混合，粒径为15-80um。

所述硅氧烷基树脂为乙烯基聚二甲基硅氧烷，表观粘度100-800cp，凝胶硬度20-80g。

所述界面处理剂是硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷交联剂、分散剂、消泡剂等中的一种或一种以上。

所述导热粉A，导热粉B，导热粉C，导热粉D的形状是球状、类球状、针状、片状、破碎状、六方状、棱柱状等中的一种或一种以上的混合。

上述应力控制型高导热高分子界面材料的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)在温度0℃～30℃条件下，将有机硅树脂和界面处理剂加入反应器中进行抽真空搅拌均匀；

(2)加入导热粉A一次性或分成2～5等份或不等份分别加入至反应器中，同时在真空状态下进行搅拌，其中在每一次加入导热粉A的过程中，分别将搅拌速度由10rpm调节至50rpm，搅拌5-20分钟，将搅拌速度调节至40rpm，搅拌5-20分钟，重复进行上述操作，加入填充导热粉B、导热粉C和导热粉D，制成搅拌均匀的浆料；