导热组合物以及使用所述组合物的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高导热组合物，所述组合物包含：(A)有机聚硅氧烷组合物；(B)填料处理剂；(C)热稳定剂；和(D)导热填料混合物，其包含：(D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导热组合物以及使用所述组合物的方法和装置


[0001]本专利技术公开一种高导热硅酮组合物、其制备和使用方法以及含有其的装置。硅酮组合物可用作电子装置中热界面材料和散热材料的一部分。

技术介绍

[0002]随着电信行业向5G网络的代际转变，具有更小尺寸的高度集成的电子装置将带来双倍的功耗(功率单位从600W至1200W)，如果无人在场，则较高的产热将会损害性能。因此，迫切需要一种更高效率的热管理系统。
[0003]各种导热材料是已知的。WO2016190189A描述一种含有球形导热填料的组合物，所述球形导热填料包含铝(Al)或氮化硼(BN)，但不能同时包含两者。US6255257B1描述一种组合物，所述组合物含有两种不同尺寸分布(至多为20μm)的氮化铝(AlN)功率作为导热填料，任选地添加氧化锌(ZnO)、氧化铝、BN和/或碳化硅(SiC)粉末填料。KR10
‑
1864505B1描述一种组合物，其含有ZnO、氧化铝(Al2O3)和至多为5μm的AlN作为导热填料。WO2018074247A1描述一种含有两种不同尺寸分布的AlN的组合物，即至多为5μm和大于50μm。WO2017203924A1描述一种含有AlN和粉碎的氧化铝作为导热填料的组合物。EP896031B1描述一种含有填料的组合物，所述填料选自各种尺寸分布的AlO、氧化铝、AlN、BN和SiC的粉末。JP3142800B2描述一种含有填料的组合物，所述填料包含AlN和ZnO粉末。但是，迄今为止，现有技术还没有达到行业上现在要求的导热率水平。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种具有大于8W/mK的导热率的硅酮组合物，其中所述导热组合物包含有机聚硅氧烷和至少三种导热填料的组合。本专利技术还为一种方法，所述方法包含沿着热源与散热器之间的热路径插入本专利技术的导热组合物。此类热源可包含(光)电子部件、中央处理单元、电流转换器、电池(如锂离子电池)和在主要由电力供电或涉及电力而运行时来产生热量的任何其它部分和单元。本专利技术的另一方面为一种装置，其包含：a)热源，b)本专利技术的导热组合物，和c)散热器，其中所述组合物沿着从所述热源的表面延伸至所述散热器的表面的热路径位于所述热源与所述散热器之间。此类热源可包含电子部件。所述装置包括电信和计算设备，如服务器、个人计算机、平板电脑和手持式装置、电子模块(尤其是电力电子模块)、汽车中的电子控制单元以及电动汽车电池组。
具体实施方式
[0005]除非另外指明，否则所有量、比率和百分比均按重量计。本文中使用以下术语，其意图使其具有如下文所描述的含义。
[0006]冠词“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“所述(the)”均指一个或多个/一种或多种。“组合”意指通过任何方法将两个或多个项目放在一起。“cSt”意指厘沲(centiStokes)。“DP”意指聚合度，即在聚合物分子中发现的单体数目。对于直链聚硅氧烷，通过29Si
‑
NMR由
末端硅烷氧基单元(R3SiO
‑
)数目与成链二价硅烷氧基单元(
‑
R2SiO
‑
)数目的比率确定DP。在树脂中，DP是根据起始材料的结构精确计算得出的。对于其它聚硅氧烷，DP是由通过凝胶渗透色谱法(以聚苯乙烯为标准样品和已知的侧链)测定的聚合物的分子尺寸计算得出；连接有甲基的硅烷氧基单元约为100g/mol。“可能”表示选择。“mPa
·
s”意指毫帕秒。“表面处理的”意指粒子上的所有或一部分反应性基团已经通过任何适宜的化学或非反应性手段呈现为非反应性的。缩写“W”意指瓦特，“W/mK”意指瓦特/米开尔文，而“μm”意指微米。
[0007]如本文所使用，“烷基”意指脂肪族饱和基团，除非另有说明，否则其由碳和氢组成，其非限制性实例为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十一烷基、十二烷基，十八烷基和二十烷基以及且当存在多于3个碳原子时它们的异构体。“环烷基”意指其中一些或所有碳原子参与形成在环内没有脂肪族不饱和度的环状结构的烷基，例如环戊基和环己基。
[0008]如本文所使用，“烯基”意指具有脂肪族不饱和键并且由碳和氢组成的基团，其非限制性实例为乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基、二十烯基及当存在多于3个碳原子时它们的异构体。如本文所使用，“芳基”意指通过从环碳原子上去除氢原子而衍生自单环和多环芳烃的基团，其非限制性实例为苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基和苯乙基。术语“ppm”是指每百万重量份。
[0009]除非另有说明，否则粘度是根据ASTM D
‑
445，IP 71，在25℃下使用粘度玻璃毛细管(CTM0004 A)测量的，其中液体的运动粘度是通过测量固定体积样品通过使用重力流校准的玻璃毛细管所需的时间来确定的。
[0010]导热组合物.
[0011]本专利技术的导热组合物包含：(A)有机聚硅氧烷组合物；(B)填料处理剂；(C)热稳定剂；和(D)导热填料，其为至少三种不同种类的填料的混合物：(D
‑
1)平均尺寸至多为3μm的小颗粒导热填料；(D
‑
2)平均尺寸为50至150μm的球形氮化铝；和(D
‑
3)平均尺寸为20至200μm的氮化硼，且可进一步包含其它导热性粒子。
[0012](A)基础聚合物.导热组合物的组分(A)可为不可固化或可固化有机聚硅氧烷组合物。不可固化组分(A)的实例包含具有通式(I)的有机聚硅氧烷
[0013]R
13
SiO
‑
(R1R2SiO)
a
(R
12
SiO)
b
‑
R3‑
SiR
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0014]其中每个R1独立地为不含脂肪族不饱和度的单价有机基团，即直链或分支链烷基，优选由1、2、3或至多6个碳原子组成。R1可为甲基。每个R2为芳基。R2可为苯基。每个R3选自氧原子或二价烃基。R3为氧原子或为二价烃基取决于用于制备式(I)的有机聚硅氧烷的方法。二价烃基可以由1个或更多个、2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个组成，并且同时一般由至多6个、至多10个或至多12个碳原子组成。优选地，R3为氧原子。下标“a”可为0，或具有至少1的平均值，且下标“b”具有至少1的平均值。下标“a”和下标“b”可具有平均值，以使总和(a+b)足以提供粘度在10或更高、20或更高、40或更高且同时具有100或更低、200或更低、300或更低或至多400mPa.s范围内的式(I)有机聚硅氧烷，但20
‑
400mPa.s的范围对于良好可加工性是合乎需要的。例示性粘度为100mPa.s。总和(a+b)为20或更高、50或更高、80或更高且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物，其包含：(A)有机聚硅氧烷组合物；(B)填料处理剂；(C)热稳定剂；和(D)导热填料，其包含：(D
‑
1)平均尺寸至多为3μm的小颗粒导热填料；(D
‑
2)平均尺寸为50至150μm的球形氮化铝；(D
‑
3)平均尺寸为20至200μm的氮化硼。2.根据权利要求1所述的组合物，其中组分(A)包含：具有通式(I)的有机聚硅氧烷R
13
Si
‑
(R1R2SiO)
a
(R
12
SiO)
b
‑
R3‑
SiR
13
ꢀꢀꢀ
(I)其中每个R1独立地为C1
‑
C6烷基，每个R2为芳基，每个R3选自氧原子或二价烃基，下标a为0或具有至少1的平均值，下标b具有至少1的平均值。3.根据权利要求1所述的组合物，其中组分(A)为可固化的。4.根据权利要求3所述的组合物，其中组分(A)为包含以下的有机聚硅氧烷的组合：(A'1)含烯基的有机聚硅氧烷，其具有以下通式：R
1(3
‑
p)
R
4p
SiO(R
12
SiO)
c
(R1R2SiO)
d
(R1R4SiO)
e
SiR
1(3
‑
q)
R
4q
， (II)R
13
SiO(R
12
SiO)
f
(R1R2SiO)
g
(R1R4SiO)
h
SiR
13
，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(III)或其组合，其中每个R1独立地为烷基，R2独立地为芳基，R4独立地为烯基，下标d和下标e可以为0或正数，下标p和q独立地为0、1或2，其条件是p、q和e不能同时都...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小链，张纪光，郑艳，陈红宇，陈晨，D，
申请(专利权)人：美国陶氏有机硅公司，
类型：发明
国别省市：