一种导热材料掺杂导电胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种导热材料掺杂导电胶及其制备方法。本发明专利技术包覆了磁性金属的导热材料可以在强磁场的环境下随着磁场方向定向排列。由于磁性金属包覆的导热材料是磁各向异性的，同时沿着管轴的方向是磁性对称的。磁场取向的磁性金属包覆导热材料的电、热传导各向异性，而且沿着磁场方向的电、热传导特性要优于垂直于磁场方向很多，因此将磁性金属包覆的导热材料置于强磁场中，使磁性金属包覆的导热材料沿磁力线方向排列，可以改善导热胶的性能。此外，所述金属填料颗粒能够填充磁性金属包覆的导热材料之间的空隙，提高导电填料之间的接触面积，增加导电导热通道。

【技术实现步骤摘要】
一种导热材料掺杂导电胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及导电胶
，尤其涉及一种导热材料掺杂导电胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着技术的发展，电子系统对电子器件实际使用性能的要求越来越高，使得电子器件逐渐往小型化、高频化和大功率化的方向发展，更高集成度的多功能超大规模集成电路也在不断被开发。但伴随而来的高热量密度成为影响器件寿命和可靠性的主要因素。例如，大功率MPS开关二极管使用的领域越来越多，其功率能够达到100W以上，大部分电能都转化成热量，使芯片的结温迅速上升。但是，当温度超过最大允许温度时，大功率MPS就会因为过热而损坏。导电胶是一种含有导电材料的特殊功能胶粘剂，使芯片与基板完美粘接，实现导电和导热功能。但是，导电胶在器件中属于导热率小的部分，由木桶理论可知会严重影响器件的热传递。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种导热材料掺杂导电胶及其制备方法和应用，该导电胶具有优异的导热性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种导热材料掺杂导电胶，包含如下质量份的组分：所述导热材料为碳纳米管、纳米银纤维、石墨烯微片、石墨片和纳米氮化铝中的一种或几种；所述磁性金属包覆的导热材料在导电胶中平行排列。优选的，所述金属填料的材质为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。优选的，所述金属填料为金属颗粒；所述金属颗粒为纳米颗粒和微米颗粒的混合物。优选的，所述纳米颗粒的粒径为1～100nm；所述微米颗粒的粒径为1～10μm。优选的，所述纳米颗粒和微米颗粒的质量比为(10～15):2。优选的，所述磁性金属包覆的导热材料中的磁性金属为镍、镍合金、铁、铁合金、钴和钴合金中的一种或几种。优选的，所述磁性金属包覆的导热材料中磁性金属颗粒的粒径为3～30nm，磁性金属层的厚度为20～80nm。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的导热材料掺杂导电胶的制备方法，包含如下步骤：将环氧树脂、固化剂、偶联剂、稀释剂、非活性增韧剂和分散剂混合，得到基体混合物；将所述基体混合物与金属填料、磁性金属包覆的导热材料混合，在磁场中进行定向处理，得到导热材料掺杂导电胶。优选的，所述磁场强度为20～30T；所述定向处理的时间为10～20小时。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的导热材料掺杂导电胶或上述技术方案所述制备方法得到的导热材料掺杂导电胶在电子器件中的应用，所述导电胶中的导热材料的轴向为导热方向，垂直于导电胶所需粘结的两个端面。本专利技术提供了一种导热材料掺杂导电胶，以重量份计，包含10～20份金属填料、25～35份磁性金属包覆的导热材料、30～40份环氧树脂、3～5份稀释剂、8～12份固化剂、1～5份偶联剂、1～5份非活性增韧剂、1～2份分散剂。本专利技术以导热材料为主要导热物质，大大改善了导电胶的导热性能。在本专利技术中，所述包覆磁性金属的导热材料可以在强磁场的环境下随着磁场方向定向排列。由于磁性金属包覆的导热材料是磁各向异性的，同时沿着管轴的方向是磁性对称的。磁场取向的磁性金属包覆导热材料的电、热传导各向异性，而且沿着磁场方向的电、热传导特性要优于垂直于磁场方向很多，因此将磁性金属包覆的导热材料置于强磁场中，使磁性金属包覆的导热材料沿磁力线方向排列，可以改善导热胶的性能。此外，所述金属填料颗粒能够填充磁性金属包覆的导热材料之间的空隙，提高导电填料之间的接触面积，增加导电导热通道。附图说明图1为本专利技术提供的导热材料掺杂导电胶在磁场状态下的示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种导热材料掺杂导电胶，包含如下质量份的组分：所述导热材料为碳纳米管、纳米银纤维、石墨烯微片、石墨片和纳米氮化铝中的一种或几种；所述磁性金属包覆的导热材料在导电胶中平行排列。本专利技术提供的导热材料掺杂导电胶包含金属填料组分。以金属填料的重量为基准，所述金属填料的质量份数为10～20份，优选为12～18份，更优选为14～16份。在本专利技术中，所述金属填料的材质优选为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。在本专利技术中，所述金属填料优选为金属颗粒；所述金属颗粒优选为纳米颗粒和微米颗粒的混合物。在本专利技术中，所述金属填料为银颗粒时，所述银颗粒优选为花瓣形、球形和片状中的一种或几种。在本专利技术中，所述纳米颗粒的粒径优选为1～100nm，更优选为10～80nm，最优选为20～60nm；所述微米颗粒的粒径优选为1～10μm，更优选为2～8μm，最优选为4～6μm。在本专利技术中，所述纳米颗粒和微米颗粒的质量比优选为(10～15):2，更优选为(11～14):2，最优选为(12～13):2。本专利技术对所述金属填料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的上述具体材质的金属填料即可，具体的如市售产品。本专利技术优选对所述金属填料进行表面处理，所述表面处理优选包含如下步骤：将金属填料在表面处理剂中进行超声处理，去除表面杂质；对金属填料进行清洗和干燥，得到表面处理后的金属填料。在本专利技术中，所述表面处理剂优选为酸液，所述表面处理剂的溶质优选为丙二酸、乙二酸、戊二酸或己二酸；所述表面处理剂的溶剂优选为丙酮、乙醇或水。在本专利技术中，所述表面处理剂的浓度优选为0.1～2mol/L，更优选为0.5～1.5mol/L，最优选为0.8～1.2mol/L。在本专利技术中，所述磁性金属在表面处理剂中的浓度优选为0.1～2mol/L，更优选为0.5～1.5mol/L，最优选为0.8～1.2mol/L。在本专利技术中，所述超声处理的时间优选为10～60分钟，更优选为20～50分钟，最优选为30～40分钟。本专利技术对所述超声处理的频率没有特殊要求，按照本领域技术人员所熟知的超声清洗的频率进行设置即可。在本专利技术中，所述表面处理剂能够去除金属填料表面残存的脂肪酸类的有机润滑层，以进一步提高导电胶的导电性和连接强度。去除表面杂质后，本专利技术对金属填料进行清洗和干燥，得到表面处理后的金属填料。在本专利技术中，所述清洗用清洗剂优选为所述表面处理剂的溶剂。在本专利技术中，所述干燥优选为在室温下进行自然干燥。在本专利技术中，所述金属填料颗粒能够填充磁性金属包覆的导热材料之间的空隙，提高导电填料之间的接触面积，增加导电导热通道。此外，分散在微米级颗粒中间的纳米级颗粒的隧道导电效应，可以使材料中的导电网络更加完善，提高导电率。以10～20份金属填料为基准，本专利技术提供的导热材料掺杂导电胶包含25～35份磁性金属包覆的导热材料，优选为28～33份，更优选为30份。在本专利技术中，所述导热材料为碳纳米管、纳米银纤维、石墨烯微片、石墨片和纳米氮化铝中的一种或几种。本专利技术对所述碳纳米管的尺寸和种类没有任何的特殊要求，可以为任意尺寸的单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。在本专利技术中，所述磁性金属为镍、镍合金、铁、铁合金、钴和钴合金中的一种或几种。在本专利技术中，所述磁性金属优选为纳米级颗粒。本专利技术对所述磁性金属包覆的导热材料的制备方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的磁性金属包覆导热材料的制备方法进行制备即可。在本专利技术中，所述磁性金属包覆的导热材料中磁性金属颗粒的粒径优选为3～30nm，更优选为5～25nm，最优选为10～20nm；磁性金属层的厚度优选为20～80nm，更优选为40～75nm，最优选为55～60nm。以10～20份金属填料为基准，本专利技术提供的导热材料掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热材料掺杂导电胶，包含如下质量份的组分：

【技术特征摘要】
1.一种导热材料掺杂导电胶，包含如下质量份的组分：所述导热材料为碳纳米管、纳米银纤维、石墨烯微片、石墨片和纳米氮化铝中的一种或几种；所述磁性金属包覆的导热材料在导电胶中平行排列。2.根据权利要求1所述的导热材料掺杂导电胶，其特征在于，所述金属填料的材质为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的导热材料掺杂导电胶，其特征在于，所述金属填料为金属颗粒；所述金属颗粒为纳米颗粒和微米颗粒的混合物。4.根据权利要求3所述的导热材料掺杂导电胶，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径为1～100nm；所述微米颗粒的粒径为1～10μm。5.根据权利要求4所述的导热材料掺杂导电胶，其特征在于，所述纳米颗粒和微米颗粒的质量比为(10～15):2。6.根据权利要求1所述的导热材料掺杂导电胶，其特征在于，所述磁性金属包覆的导热材料中的磁性金属为镍、镍合金、铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷录桥，杨连乔，贺飘飘，张建华，吴行阳，李起鸣，特洛伊·乔纳森·贝克，
申请(专利权)人：上海大学，镓特半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31