[发明专利]一种高导热氮化铝硅胶垫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热氮化铝硅胶垫及其制备方法，将硬脂酸或其盐加入到溶剂中，加入氮化铝粉体，搅拌使氮化铝充分分散；加入聚山梨酯类表面活性剂和笼型聚倍半硅氧烷，经搅拌、抽滤、洗净、烘干得到改性氮化铝粉体；将100~150份乙烯基封端二甲基硅油、20~60份氢基硅油、5~30份改性氮化铝粉体、0.5~3.5份添加剂经混料器中混合，真空脱泡机脱泡处理，压延机压延，再烘烤得到所需的导热硅胶垫片。本发明的有益效果是：将氮化铝粉末经过表面改性处理，不仅使得氮化铝粉末与水分隔绝开，保持了其良好的导热性，而且笼型聚倍半硅氧烷改性后的氮化铝粉体与硅油的相容性好，使其能在硅油中分散均匀形成良好的导热通路，从而大幅度提高了硅胶垫的导热性。

技术领域

本发明涉及导热材料领域，尤其涉及一种高导热氮化铝硅胶垫及其制备方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，电子元件向薄、轻、小、多功能化方向发展，元件组装密度越来越高，发热元件的散热已成为一个突出问题。如果积聚的热量不能及时散出，将导致元件工作温度升高，直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性。因此，为了更好降低设备的热阻，提高整体传热能力，需要在传热部件和散热部件之间使用热界面材料。导热硅胶材料既是其中一种具有优异绝缘性、传热性能材料。

统计资料表明，电子元器件温度每升高2℃，其可靠性下降10％，温度降低8℃，电子元器件的寿命将增加一倍。因此，热界面材料在信息技术领域所扮演的角色越来越重要。如何进一步提高热界面材料的传导性及降低热阻，仍是目前电子封装与散热工程所面临的一个相当重要的课题。目前，制备导热硅胶材料的一个重要途径是将导热填料如氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁等填充到合成橡胶—如有机硅中。但是，硅胶导热材料同样存在热膨胀系数较大的问题，将会对电子元件的组成部分造成较大压力，导致元件变形、损坏，因此如何降低膨胀系数是导热硅胶材料面临的重要问题。

氮化铝因其具有高导热率对于单晶，其理论值为320W/(m·K)，其实际值仍可达100～280W/(m·K)，相当于氧化铝的5～10倍，高强度、高体积电阻率、高绝缘耐压、低介电损耗、热膨胀系数与硅匹配等优良特性，已成为目前最有希望的新一代高导热陶瓷电子基板和封装材料。因此，对氮化铝陶导热材料的研制，将会给电子技术领域，尤其是集成电路的发展带来革命性的影响。

发明内容

为克服现有技术中硅胶导热材料存在的热膨胀系统较大、导热系数不足、稳定性不足等会对电子元件造成较大压力，导致元件变形、损坏等问题，本发明提供了一种高导热氮化铝硅胶垫，按重量份计包括如下原料组份：

优选地，所述改性氮化铝粉体的尺寸小于3微米。

优选地，所述添加剂为偶联剂、抗氧化剂、稳定剂、消泡剂中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

本发明还提供了一种上述高导热氮化铝硅胶垫的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将硬脂酸或硬脂酸盐加入到溶剂中，搅拌使硬脂酸或硬脂酸盐溶解，然后加入氮化铝粉体，继续搅拌，使氮化铝充分分散后，静置1～3h，得到混合溶液；

步骤二：在步骤一中的混合溶液中加入聚山梨酯类表面活性剂和笼型聚倍半硅氧烷，在60～80℃的加热条件下，搅拌2～6h后将混合物抽滤并用乙醇洗干净，将清洗后的氮化铝粉末烘干即得到改性氮化铝粉体；

步骤三：将乙烯基封端二甲基硅油、氢基硅油、改性氮化铝粉体、添加剂按比例加入到混料器中，混合均匀后得到导热浆料；

步骤四：将步骤三的导热浆料经过真空脱泡机脱泡处理后，经厚度调至200微米的精密压延机压延，120～150℃烘烤10～30分钟后得到所需的导热硅胶垫。