[发明专利]一种球型核壳结构Al2O3/AlN导热粉体与高导热绝缘硅脂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体与高导热绝缘硅脂及其制备方法，主要应用于大功率电子器件的散热。

背景技术

随着微处理器功能和效能日益增强以及电子产品的小型化，高效化，市场上对电子器件散热的要求也愈来愈高，过热问题已经成为限制电子技术发展的瓶颈，而导热硅脂是电子热管理系统中，用来缩短传热途径，减小热阻的一种热界面材料。由于其具有低温不变稠，高温下也不会变稀，而且不挥发，不固化，低油离度，可在-50℃~+230℃的温度下长期保持使用时脂膏状态等特点，在其他热界面材料中，综合性能最佳，而得到越来越多的关注与重视，应用于电子产品的的散热中，延长其可靠性和使用寿命。

目前市场上，已有多种导热硅脂，美国道康宁公司(Dow Corning) 的TC-5022 型导热硅脂（3.89 W/m.k，4.85×10¹⁰?..cm^-1）、日本信越公司(ShinEtsu) 的G751型导热硅脂（4.5 W/m.k），散热性能较好，但其比较高端的导热产品大多采用最新的纳米技术，工艺复杂，因纳米尺寸效应易于团聚，容易影响涂覆效果和散热性能，且其价格昂贵，绝缘系数不高。

此外，目前导热系数较高的导热膏除了填充纳米材料，还大多填充银粉，石墨粉，碳纳米管等，价格昂贵，且不易达到高填充。

发明内容

    针对现有技术中的问题，本发明提出了一种球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体，利用其高填充和优异的导热与绝缘性能，填充制得的导热硅脂导热性能好，绝缘系数高，并且操作简单，成本低廉。

本发明的一种球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体，其是以Al₂O₃为核，AlN为壳层，其中壳层 AlN质量含量10~50%。

本发明所述球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体的制备方法，其是将球型Al₂O₃放入100~120℃的烘箱2~4h，取出，按碳源与球型Al₂O₃1~3：1的摩尔比称取粉末，在N₂氛围，1400~1650℃下反应8~12h，得到球型核壳结构Al₂O₃/AlN。

上述所述球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体的制备方法中，所述球形Al₂O₃粒径为0.5~50μm，所述碳源为炭黑或石墨粉。

本发明提供的一种高导热绝缘硅脂，其是以上述所述球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体与硅油混合得到，所述球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体与硅油的质量比为85%~95%：5%~15%。

本发明还提供了一种上述所述高导热绝缘硅脂的制备方法，其是将球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体置于高速混合机中高速搅拌，当料温升到100~120℃时，开始喷入偶联剂水解液，继续搅拌15~30min，停止搅拌，将其放入120℃烘箱2~4h，再按质量称取85%~95%烘干后的导热粉体与5%~15%硅油混合均匀即得导热硅脂。

上述所述高导热绝缘硅脂的制备方法中，所述偶联剂水解液是按偶联剂：乙醇：去离子水=20%：72%：8%的质量比称取，搅拌混合均匀，室温下水解15~30min制得，所述偶联剂用量为球型核壳结构Al₂O₃/AlN导热粉体质量的1%~2%。

上述所述高导热绝缘硅脂的制备方法中，所述偶联剂为硅烷偶联剂JHN313、硅烷偶联剂JHN318、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或几种混合。

上述所述高导热绝缘硅脂的制备方法中，所述硅油为二甲基硅油、苯基甲基硅油、甲基十二烷基硅氧烷、甲基癸基聚硅氧烷中的一种或几种混合物，粘度为10~500 mPa.S。