[发明专利]热界面材料

说明书

本发明涉及用作热源和散热器之间的热界面材料的复合材料。本发明还涉及合成此类复合材料的方法。所述复合材料具有高热导率、低热阻并且起粘合剂的作用。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月9日提交的新加坡专利申请10201607550R的优先权，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及作为热界面材料的涂覆在导热部件上的表面改性氮化物及其制备方法。

背景技术

微型电子装置的操作产生热量，并且由于响应于日益复杂的计算和电子过程而增加的功耗，多年来产生的热量增加。为了最小化增加的热量产生对电子装置性能的不利影响，需要用于散热的传热路径。常见的散热方法为使用由诸如金属(例如，铝、铜和银)、金刚石和具有高热导率的复合材料的材料制成的散热器。图1示出了用于从发热装置散热的散热器的现有技术示例。

为了实现有效的散热，散热器和热源之间的界面的低热阻是至关重要的。散热的有效性取决于：(i)装置和散热器的邻接表面的平滑度和(ii)导电路径的几何横截面积。然而，由于散热器和热源的表面通常不是完美的，这些不规则性，即使在微观尺度上，也形成能够捕获空气的阱和间隙。由于有效接触面积的减小和空气的低热导率(0.027W/m℃)，这些空气间隙降低了传热效率。为了缓解这些问题，在散热器和热源之间使用热界面材料(TIM)以填充表面不规则性并消除气阱和间隙。此类TIM也在图1中示出，放置在发热装置和散热器之间。由于当前电子部件的小尺寸和热界面材料的相对低的热导率，需要以膜的形式施加热界面材料。热界面材料的所需特性包括高热导率、高流动性(因此对散热器和热源表面的高适应性)和良好的热稳定性。

基本上，存在五种用于电力电子应用的热界面。这些包括：(i)热油脂，其为分散在硅氧烷或烃油中形成糊状物的导热陶瓷填料，(ii)铝、银、硅或烯烃化合物的凝胶，在热界面处施用后转化为固化的橡胶膜，(iii)弹性体膜，其为填充有用编织玻璃纤维或介电膜增强的导热陶瓷颗粒的硅氧烷弹性体糊状物，(iv)导热胶带，其为填充有陶瓷粉末并用铝箔或聚酰亚胺膜支撑的双面压敏粘合剂膜和(v)相变材料，这些材料为触变性的糊状产品，当加热到交叉温度时，变成液体并在返回为固体之前填充空隙。

然而，传统热界面材料的一些缺点为低热导率、可能无法填充大间隙的事实、缺乏可重复使用性、不能应用于大面积、以及生产成本高。

因此，需要提供一种克服或至少改善上述一个或多个缺点的复合材料。

发明内容

在第一方面，提供了一种复合材料，其包括涂覆有表面改性氮化物的导热部件，其中所述氮化物用至少一种具有下式(I)的硅烷化合物表面改性：

R¹-(X¹)_n-(CR³R⁴)_m-Si(-O-R²)₃ (I)

其中R¹选自卤素、硫醇、任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的炔基、任选取代的氨基、任选取代的羟烷基、任选取代的酰氨基、任选取代的酰氧基、任选取代的环烷基、任选取代的环烯基、任选取代的杂环烷基、任选取代的杂环烯基或–(C(X²)₂)_y；

每次出现的R²独立地选自氢、任选取代的烷基和硅烷酯；

每次出现的R³和R⁴独立地为氢或任选取代的烷基；