[发明专利]一种高导热垫片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热垫片及其制备方法，该高导热垫片主要由硅橡胶基材和导热填料组成。硅橡胶基材由端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂和促进剂经固化制备；导热填料为沥青基短切碳纤维经镀镍处理制备而成。该高导热垫片镀镍的短切碳纤维经磁场处理后定向取向，在极低的填充量下(30wt％)在与导热方向平行一致的方向展现出优异的导热性能。根据ISO 22007‑2标准进行测试，所述的高导热垫片的导热系数≥30W/m·K。

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，尤其涉及一种高导热垫片及其制备方法。

背景技术

自从进入5G时代，高速高功率通信技术对导热要求极为苛刻，传统导热方案已经无法满足要求，尤其是芯片等核心部件，为实现与5G相匹配的运行处理能力，对导热方案提出了新的要求。对于高功率，高密度的电子器件仅依靠被动冷却技术可能无法保证达到其正常工作所需的内部温度。因此，电子封装中的热管理已成为电力电子器件的主要关注点。为了实现良好的热管理，在电子封装中，可调多功能特性的新型热界面材料(TIM)是必不可少的。TIM是柔软且可润湿的材料，通过接触压力变形以填充这些间隙并改善电子封装的热传递。电子封装中的TIM应具有良好的导热性能，向TIM添加高导热的填料是改善TIM热性能的良好解决方案。

沥青基碳纤维与PAN碳纤维走的是不同的发展方向，后者主要发挥力学优势，主要用作结构材料；而前者在追求高强度的同时，优势在于导热，主要用作功能材料。中间相沥青经过熔融纺丝、氧化、碳化、石墨化等流程后成为中间相沥青基碳纤维。平面分子结构的中间相沥青在纤维中沿纤维轴方向高度取向，在高温石墨化过程中，形成片层石墨微晶，是中间相沥青基碳纤维能够具有高模量、高导热、导电性、电磁屏蔽性能的结构基础。

对于导热复合材料而言起导热作用的主要为导热填料，对于导热填料而言最重要的是构建“导热通路”。导热通路的构建有利于导热填料最大限度的发挥作用，从而展现出优异的导热性能。简单共混的方式中导热填料在基体内部的排布杂乱无章，不能有效的形成导热通路，本发明中利用磁场的作用使沥青基碳纤维发生定向排列。由于碳纤维本身不具备磁性，故在进磁场取向之前先进行了镀镍处理，从而使其在磁场的作用下能发生定向排列，大量的有效的导热通路的构建使复合材料在极低的填充量(30wt％)下可实现极高的导热性能(导热系数≥30W/m·K)。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高导热垫片及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种高导热垫片，由硅橡胶基材和导热填料组成；

所述高导热垫片中橡胶基材，由以下组份组成：端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂和促进剂；

所述导热填料为沥青基短切碳纤维经镀镍处理制备而成，导热填料的重量占高导热垫片总质量的30wt％以上。

优选的，所述的端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂和促进剂的质量比为100：(15-25)：(3-8)：(5-10)。

优选的，所述的沥青基碳纤维的直径为7μm，长度为(0.5-1)mm。

优选的，所述的沥青基碳纤维的镀镍过程包括以下步骤：

1)将100g沥青基碳纤维经250ml丙酮浸泡搅拌处理(3-5)h，放置在50℃烘箱中烘干备用；

2)将上步处理的碳纤维取80g经浓度为(1-3)mol/L的硫酸刻蚀处理后，放置在50℃烘箱中烘干备用；

3)将上步处理的碳纤维取60g依次浸入敏化液SnCl₂(15-30g/L),HCl(30-50ml/L)和活化液PbCl₂(0.1-0.5g/L),HCl(1-5ml/L),分别室温搅拌5-10min；