[发明专利]一种高面外导热系数聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高面外导热系数聚酰亚胺薄膜及其制备方法，属于聚酰亚胺材料技术领域。本发明所述高面外导热系数聚酰亚胺薄膜的制备方法与现有技术不同之处为：在消泡聚酰胺酸树脂从薄膜流延挤出设备的模头的模唇挤出到下落至支撑体的过程中施加了电场的作用，所述电场的方向与消泡聚酰胺酸树脂的下落方向垂直；在经过流延炉时，在前辊和后辊之间施加朝向为向上且正对支撑体背面的热风，所述热风的温度为150～170℃。采用本发明所述方法制得的聚酰亚胺膜在具有高面外导热性和面内导热性的同时还具有良好的电气性能和力学性能，同时制备自支撑膜在不添加脱模剂的前提下能够轻易且完全地从支撑体上剥离。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料，具体涉及一种高面外导热系数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)薄膜是综合性能最好的薄膜类绝缘材料，被广泛应用于微电子及电子封装等领域。近年来，电子元器件朝着高密度化、高功率化、高集成化和轻量化方向发展，其在运行、工作过程中不可避免地会产生大量热量，如果不能及时、有效地解决散热问题，将直接影响电子元器件的工作效率、可靠性和使用寿命。为保证电子元器件长时间、高可靠性地正常工作，必须在保证绝缘的基础上提高聚酰亚胺薄膜的导热性。

通过在聚酰胺酸树脂中均匀掺杂包括氧化铝、氧化硅、氮化硅和氮化硼等在内的导热填料是目前提高聚酰亚胺薄膜导热性的常用方法。理论上大量导热填料的掺杂虽然可以赋予薄膜较高的导热系数，但是由于薄膜中填料容易发生团聚造成其力学性能和绝缘性能的大幅降低。此外，导热填料的大量添加还导致自支撑膜从支撑体上的剥离困难。

公布号为CN108610631A的发明专利，采用两种溶解相互作用参数差值为2.5～5.0的聚酰胺酸树脂复合，导热填料仅存在于其中一种树脂中，形成连续且垂直于薄膜表面的导热通道，从而得到在较低填料掺杂量的同时兼顾导热性能和力学性能的聚酰亚胺薄膜，当导热填料用量25％时，所得薄膜面外导热系数为1.5W/m·K，拉伸强度为80MPa，断裂伸长率为5.64％。然而，本领域公知，添加了导热填料的复合薄膜具有各项同性的特点，热量传递同时存在沿薄膜面内和向薄膜面外进行热扩散两种方式，且以沿薄膜面内的热扩散为主。上述发明构筑的是垂直于薄膜表面的导热通道，即热量只向薄膜面外扩散而不沿薄膜面内扩散，在实际应用中热量直接通过薄膜与热源接触部位垂直向进入散热器，无面内扩散过程，传热面积较小，传热效果较差。

通过在树脂中均匀掺杂不同粒径和不同组分的导热填料也可以获得在提高薄膜导热系数的同时兼顾其力学性能的效果。如公布号为CN 110540752A的发明专利，通过在聚酰胺酸树脂中掺杂至少包含一种为片状导热填料的两种以上不同形貌的导热填料，并将消泡后的聚酰胺酸树脂通过狭长、横截面积渐变的挤出机模头通道挤出、铺膜，再经热亚胺化后制得高导热聚酰亚胺薄膜。其中片状填料通过模头通道时，受剪切作用发生在薄膜面内取向，从而获得面内高导热性；非片状填料在片状填料之间形成导热连接，经过压延进一步增强该导热连接，从而获得高的面外导热性。所得薄膜的面内导热系数为2.85～4.05W/m·K，面外导热系数为0.64～0.97W/m·K。但是，目前市场主流导热膜产品厚度为25μm和38μm，也就是说填料最大粒径必须小于25μm，而常规模头通道尺寸最小的位置为模唇的唇口，唇口开度在0.2～0.6mm之间，远大于填料粒径，因此，上述发明中片状填料在使用现有常规模头挤出时，难以达到专利所述的取向效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导热性能和电气性能兼顾，且易剥离的高面外导热系数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高面外导热系数聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)获得掺杂有经含氨基官能团硅烷偶联剂改性的导热填料的聚酰胺酸树脂，进行消泡，得到消泡聚酰胺酸树脂；