一种高导热导电胶的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高导热导电胶的制备方法及应用，满足高频、高热、高密度电子芯片与热沉之间的传热，提高大功率电子元器件服役的可靠稳定性。本发明专利技术所述的一种高导热导电胶所用的导电填料为：片状银粉及有机银络合物热还原出的纳米银，该导电导热胶由质量百分含量如下的各原料组成：65～75wt％的片状银粉，13～22wt％有机银络合物，12～18wt％有机载体。本发明专利技术采用有机银络合物溶液，实现了对浆料粘度的有效调控，减少片银作为“框架”引起的微观界面缺陷，提高了声子传输效率，构筑更为高效的导热通路；另一方面加热固化时，有机银络合物发生原位还原烧结的同时树脂受热发生固化，可以实现与基板和芯片有效链接，构建高热传导结构。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热导电胶的制备方法及应用
本专利技术涉及热管理材料
，涉及一种高导热导电胶的制备方法及应用。
技术介绍
传统导电胶致密性差，颗粒界面间搭接差，未能形成相互接触的有效热导网络，因此，传统导电胶目前只能应用在功率密度较低的封装系统中，而不能满足对大功率密度封装系统散热的需求。金属单质银具有良好的导热导电特性，相比于非金属导热导电相，可以大大提高导热导电胶的综合性能。然而在聚合物基体中，均匀的分散这些具有较高的表面自由能、容易聚集一起的纳米银粒子是一个重大的挑战，而通过固化过程中还原银的前驱体原位形成银纳米粒子可有效解决这个问题。纳米银粒子具有较高的表面活性能够在低温下发生烧结现象，与片银共同形成致密立体的网状结构，能够大幅度提高导电胶的电性能。
技术实现思路
本专利技术是以纯银为导电导热相一种高导热导电胶的制备方法及应用，具有优异的导电导热性能。由于传统导电导热胶体系纳米银粉的加入使得浆料的粘度过高，不利于浆料的转移印刷，且纳米银过厚的有机包覆层，抑制了纳米银的烧结活性，影响导电导热胶的性能。本专利技术采用有机银络合物溶液，一方面不仅实现了对浆料粘度的有效调控，而且具备低温还原烧结特性的络合物释放体吸附于片银表面，固化时热还原出的纳米银颗粒发生“低温烧结”，形成致密立体的网状结构，从而减少片银作为“框架”引起的微观界面缺陷，提高了声子传输效率，构筑更为高效的导热通路；另一方面加热固化时，有机银络合物发生原位还原烧结的同时树脂受热发生固化，可以实现与基板和芯片有效链接，构建高热传导结构。为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种高导热导电胶的制备方法及应用，其特征在于，由质量百分含量如下的各原料组成：65～75wt％的片状银粉，13～22wt％有机银络合物，12～18wt％有机载体。优选的，该导电胶的导电相为金属银，其中银粉的来源除了片状银粉的加入外，还包括有机银络合物热还原出的纳米银。优选的，有机银络合物为不同银源与有机胺搭配具有热敏还原特性的活性银颗粒释放体，其中所述有机银络合物可以用分子式:[A]nAgmX表示。A为有机胺，分子式H2N-R1、NH-R1R2、N-R1R2R3。式中，R1、R2、R3基为满足(1)或(2)的条件的取代基。(1)当R1、R2、R3基的碳原子数在1至5之间，为具有直链或者支链结构的脂肪族烷基或脂环族烷基、或者含有伯氨基或仲氨基取代的烷基所组成的取代基团。(2)当R1、R2、R3基的碳原子数在5以上，为具直链或者支链结构的脂肪族或脂环族烷基、芳基或芳烷基，或者含有伯氨基或仲氨基取代的烷基、芳基或芳烷基所组成的取代基团。例如：乙二胺、三乙二胺、丙二胺、乙醇胺、六亚甲基二胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、2,4-二甲基苯胺、邻乙基苯胺的一种或者多种。AgmX为有机银盐，例如：草酸银、磷酸银、乳酸银、柠檬酸银、四氟硼酸银、乙酰丙酮银的一种或者多种。式中n为1～4的整数，m为1～3的整数。有机银盐与有机胺的摩尔比1:2～1:8。优选的，有机银络合物为不同银源与有机胺搭配具有热敏还原特性的活性银颗粒释放体。其中所述有机银络合物另一种分子式可以用:RCOOAg表示。R为满足(1)或(2)的条件的基团。(1)当R基的碳原子数在1至5之间，为具有直链或者支链结构的脂肪族烷基。(2)当R基的碳原子数在5以上，为具直链或者支链结构的脂肪族或脂环族烷基、芳基或芳烷基。例如：乙烷、1,2-二甲基丁烷、2,4-二甲基苯、十二烷基环己烷、C6H12C(CH3)2的一种或者多种。优选的，有机银络合物的制备如下：将有机银盐和有机胺混合加入到有机溶剂中，通过磁力搅拌溶解形成有机银络合物溶液。优选的，所述所述片状银粉的振实密度4.6～5.9g/cm3，平均粒径5.1～6.8um，比表面积1.1～2.0m2/g。本专利技术的一种高导热导电胶的制备方法及应用，其特征在于，有机载体的制备包括如下步骤：将改性树脂溶于溶剂中，恒温65～75℃水浴搅拌2～3h，待溶解完全后，依次添加固化剂，高转速下分散1～2h，辅之超声分散40～70min，得分散均匀的有机载体。优选的，所述改性树脂树脂为超支化聚合物改性得到的酚醛环氧树脂、有机硅树脂。优选的，超支化聚合物为AB2型超支化聚酯。其单体中同时包含羧基、羟基两个官能团，两者发生化学反应形成酯键。例如由偏苯三酸酐、二缩三乙二醇为单体制备的超支化聚酯。优选的，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、二甲基甲酰胺、二乙二醇丁醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、环己异龙脑酯、叔丁基甲基醚、DBE的一种或者多种混合溶剂。优选的，所述固化剂为固化剂为含有少量催化剂PPTS或TSOH的双氰胺或者异氰酸酯或者氨基树脂。按照本专利技术的另一方面，一种高导热导电胶的制备方法，其特征在于，银浆制备包括如下步骤：将有机载体和片状银粉使用双行星搅拌机预混合成浆，将预混初浆使用三辊研磨机研磨分散，直到浆料细度小于5～7μm即可，最后减压脱泡即得到一种高导热导电胶。通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：相比于传统导电导热胶体系纳米银粉的加入使得浆料的粘度过高，不利于浆料的转移印刷，且纳米银过厚的有机包覆层，抑制了纳米银的烧结活性，影响导电导热胶的性能。本专利技术采用有机银络合物溶液，一方面不仅实现了对浆料粘度的有效调控，而且具备低温还原烧结特性的络合物释放体吸附于片银表面，固化时热还原出的纳米银颗粒发生“低温烧结”，形成致密立体的网状结构，从而减少片银作为“框架”引起的微观界面缺陷，提高了声子传输效率，构筑更为高效的导热通路；另一方面加热固化时，有机银络合物发生原位还原烧结的同时树脂受热发生固化，可以实现与基板和芯片有效链接，构建高热传导结构。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的导热导电胶固化后的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例2制得的导热导电胶固化后的扫描电镜图；图3是本专利技术实施例3制得的导热导电胶固化后的扫描电镜图。具体实施方式1、本专利技术实施例的导电导热胶由质量百分含量如下的各原料组成：65～75wt％的片状银粉，13～22wt％有机银络合物，12～18wt％有机载体。其中，该导电胶的导电相为金属银，其中银粉的来源除了片状银粉的加入外，还包括有机银络合物热还原出的纳米银。其中有机银络合物为不同银源与有机胺搭配具有热敏还原特性的活性银颗粒释放体。例如：乙二胺草酸银、乙二胺硝酸银、乙醇铵柠檬酸银等或者C6H11C(CH3)2COOAg。片状银粉的振实密度4.6～5.9g/cm3，平均粒径5.1～6.8um，比表面积1.1～2.0m2/g。树脂为超支化聚合物改性得到的酚醛环氧树脂、有机硅树脂。超支化聚合物为AB2型超支化聚酯，其单体中同时包含羧基、羟基两个官能团，两者发生化学反应形成酯键。例如由偏苯三酸酐、二缩三乙二醇为单体制备的超支化聚酯。有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、二甲基甲酰胺、二乙二醇丁醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、环己异龙脑酯、叔丁基甲基醚、DBE的一种或者多种混合溶剂。固化剂为含有少量催化剂PPTS或TSOH的双氰胺或者异氰酸酯或者氨基树脂。本专利技术实施例的导电导热胶的制备方法包括如下步骤：制备一种高导热导电胶，包括如下步骤：将银粉与有机载体及有机膨润土混合分散制得导电浆料。具体地，按如下由质量百分含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热导电胶，其特征在于，由质量百分含量如下的各原料组成：65～75wt％的片状银粉，13～22wt％有机银络合物，12～18wt％有机载体，该导电胶的导电相为金属银，其中银粉的来源除了片状银粉的加入外，还包括有机银络合物热还原出的纳米银，所述的有机银络合物为不同银源与有机胺搭配具有热敏还原特性的活性银颗粒释放体，其中所述有机银络合物用分子式:[A]nAgmX表示，其中A为有机胺，分子式H2N‑R1、NH‑R1R2、N‑R1R2R3，如下结构：

【技术特征摘要】
1.一种高导热导电胶，其特征在于，由质量百分含量如下的各原料组成：65～75wt％的片状银粉，13～22wt％有机银络合物，12～18wt％有机载体，该导电胶的导电相为金属银，其中银粉的来源除了片状银粉的加入外，还包括有机银络合物热还原出的纳米银，所述的有机银络合物为不同银源与有机胺搭配具有热敏还原特性的活性银颗粒释放体，其中所述有机银络合物用分子式:[A]nAgmX表示，其中A为有机胺，分子式H2N-R1、NH-R1R2、N-R1R2R3，如下结构：式中，R1、R2、R3基为满足(1)或(2)的条件的取代基，(1)当R1、R2、R3基的碳原子数在1至5之间，为具有直链或者支链结构的脂肪族烷基或脂环族烷基、或者含有伯氨基或仲氨基取代的烷基所组成的取代基团、或者含有羟基或醚取代的烷基所组成的取代基团，(2)当R1、R2、R3基的碳原子数在5以上，为具直链或者支链结构的脂肪族或脂环族烷基、芳基或芳烷基，或者含有伯氨基或仲氨基取代的烷基、芳基或芳烷基所组成的取代基团或含有羟基或醚取代的烷基、芳基或芳烷基所组成的取代基团。2.根据权利要求1所述的一种高导热导电胶，其特征在于：所述R1、R2、R3为乙二胺、三乙二胺、丙二胺、乙醇胺、六亚甲基二胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺或,4-二甲基苯胺、邻乙基苯胺的一种或者多种；AgmX为有机银盐，为草酸银、磷酸银、乳酸银、柠檬酸银、四氟硼酸银或乙酰丙酮银的一种或者多种，[A]nAgmX式中n为1～4的整数，m为1～3的整数，有机银盐与有机胺的摩尔比1:2～1:8。3.根据权利要求1所述的一种高导热导电胶，其特征在于，其中所述有机银络合物另一种分子式用:RCOOAg表示，R为满足下述(1)或(2)的条件的基团，(1)R的碳原子数在1至5之间，为具有直链或者支链结构的脂肪族烷基，(2)R的碳原子数在5以上，为具直链或者支链结构的脂肪族或脂环族烷基、芳基或芳烷基。4.根据权利要求3所述的一种高导热导电胶，其特征在于，所述有机银络合物另一种分子式用:RCOOAg表示，R为乙烷、1,2-二甲基丁烷、2,4-二甲基苯、十二烷基环己烷、C6H12C(CH3)2。5.根据权利要求1或2所述的一种高导热导电胶，其特征在于，所述片状银粉的振实密度4.6～5.9g/cm3，平均粒径5.1～6.8um，比表面积1.1～2.0m2/g，所述的改性树脂为超支化聚合物改性得到的酚醛环氧树脂、有机硅树脂；所述的超支化聚合物为AB2型超支化聚酯，其单体中同时包含羧基、羟基两个官能团，两者发生化学反应形成酯键，例如由偏苯三酸酐、二缩三乙二醇为单体制备的超支化聚酯；所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、二甲基甲酰胺、卡必醇乙酸酯、乙醚、四氢呋喃、二乙二醇丁醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、环己异龙脑酯、叔丁基甲基醚、DBE的一种或者多种混合溶剂，所述的固化剂为含有少量催化剂PPTS或TSOH的双氰胺或者异氰酸酯或者氨基树脂。6.权利要求1所述的一种高导热导电胶的制备方法，其特征在于：将有机载体和片状银粉使用双行星搅拌机预混合成浆，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊鹏，王成，陈家林，李文琳，刘继松，黄宇宽，古天鹏，王珂，冯清福，
申请(专利权)人：昆明贵金属研究所，
类型：发明
国别省市：云南,53