本发明专利技术属于导热片的制备技术及半导体散热领域，具体公开了一种定向导热片的制备方法，该方法包含以下步骤：S1.制备导热片用流体组合物；S2.将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体，S3.将多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；S4.对取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。本发明专利技术方法制备的汇集体取向性好，缺陷少，效率高，经过切片处理获得的导热片具有高定向性、高导热性和均一性，同时，该导热片能够很好地应用到半导体散热装置中。
【技术实现步骤摘要】
一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置
本专利技术涉及导热片的制备技术及半导体散热领域，具体涉及一种定向导热片的制备方法与半导体散热装置。
技术介绍
随着5G技术的发展，芯片的功率密度不断增加，对芯片的散热提出了更高的要求。在散热组件中，通常使用导热硅胶垫片来减少芯片与散热器之间的界面热阻，提高散热效率。目前，常规的导热硅胶垫片是在硅胶基体中填充各向同性的球形导热填料（氧化铝、氮化铝、氧化锌等）实现的，由于球形陶瓷填料的本征导热系数低，因此垫片的导热系数一般难以超过10W/m·k。在各项异性导热填料中，纤维状或片状导热填料往往沿纤维长度方向或片状面内方向具有高导热性，例如：中间相沥青基碳纤维轴向的导热系数可达900W/m·k，六方氮化硼微片面内导热系数可达400W/m·k。因此，采用各向异性导热填料，并使其沿垫片厚度方向上取向，是制备高导热硅胶垫片的有效方法之一。在已公开的专利中，一般采用磁场法、挤出法和流体剪切法使各向异性填料发生取向。保力马科技株式会社公布了专利CN100548099C，采用超导磁场并施加一定频率的振动使高填充量的碳纤维在高粘度组合物内沿磁场方向取向，由于添加的氧化铝和碳纤维填料的密度分别是硅树脂基体密度的3.8倍和2倍，在施加振动后，会引起填料沉降，造成组合物整体不均匀，最终影响导热性能的均一性。此外，超导磁体价格及运行费用高，增加了成本。迪睿合株式会社公布了CN107004651A、CN108463882A及CN109891577A，该方法是采用挤出法，使碳纤维沿挤出的方法取向，经我们试验发现，为了制备高导热片，当填充的碳纤维与树脂的质量比大于1.3时，组合物的粘度较大，流动性变差，难以挤出加工。此外，在中空模具内成型时，由于流动性差，相邻挤出体之间容易造成间隙，因此挤出法不适合高填充量组合物的取向。已公开专利CN110734562A采用环形槽作圆周运动，使槽内组合物中的纤维沿旋转方向进行取向，该方法存在以下两个缺点：1.所得环形固化物的尺寸受限于环形槽的尺寸，因此，对环形固化物沿半径方向切片后得到的导热片的宽度也受限于环形槽的宽度，无法获得宽度较大的导热片；2.当环形槽的宽度变大时，此时只有靠近环形槽壁两侧的组合物有取向，而组合物内部无法受到与槽壁之间的摩擦力，因而会使组合物取向不充分，该缺点尤其会体现在高粘度的组合物，导致最终无法获得高取向性、高导热性的导热片。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种定向导热片的制备方法，该方法结合高速剪切取向和连续成型装置，制备的定向导热片具有高取向性、高导热性和均一性。本专利技术的另一目的在于提供一种定向导热片。本专利技术还有一目的在于提供一种半导体散热装置。具体方案如下：一种定向导热片的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：S1.制备导热片用流体组合物；S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；S3.固化：将步骤S2所得多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；S4.切片：对步骤S3所得取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。进一步的，步骤S1具体为：将加成型硅油、导热填料经搅拌和脱泡后形成一定粘度的流体组合物；优选所述流体组合物的粘度为20万～300万mPa·s。所述加成型硅油为乙烯基硅油和含氢硅油在催化剂的作用下进行加成反应（加热）后得到硅胶，优选所述加成型硅油为乙烯基硅油、含氢硅油和铂金催化剂的混合物。进一步的，步骤S1中，所述导热填料含有两种类型的导热填料，一种为纤维状高导热填料和/或片状高导热填料，另一种为球形导热填料。本专利技术添加球形导热填料，搭接相邻高导热填料之间的接触，使导热网络更加丰富。进一步的，所述纤维状高导热填料为碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯纤维；所述片状高导热填料为六方氮化硼微片或石墨微片；所述球形导热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅的一种或几种。进一步的，步骤S1中，所述纤维状或片状高导热填料与硅油的质量比为0.5～2.5，球形导热填料占组合物总质量的50～80%。进一步的，步骤S2中，取向成型装置带动流体组合物进行圆周运动，在圆周运动过程中，对沿圆周的流体组合物逐层施加高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物。进一步的，本专利技术在步骤S2中，使用了一种取向成型装置，所述取向成型装置包括：圆柱形转筒，所述转筒中心轴线上固定设有转轴，转轴一端为电机一，所述电机一通过转轴带动所述转筒旋转；所述转筒设有装料区，所述装料区的转筒底部侧面设有转筒开口；套筒，所述套筒套设在转筒外，所述转筒可在套筒内部旋转，所述转筒开口相对的套筒侧面设有与转筒开口大小一致的套筒开口；模具，所述模具设有内腔和内腔开口，所述内腔开口边缘与转筒开口边缘平齐且紧挨设置，以垂直于转筒中心轴线的方向为水平方向，所述内腔开口边缘沿水平方向向内延伸形成所述内腔的侧壁，所述模具内设有紧贴内腔腔壁设置的活塞和电机二，所述电机二可带动活塞远离套筒开口方向，所述活塞起始位置与套筒开口平齐；电加热模块，所述电加热模块被设置为加热模具内腔。进一步的，所述转筒与套筒之间存在间隙，所述间隙的间距为0.1～5mm。进一步的，所述装料区沿所述转筒中心轴线对称设置，优选所述装料区为相对转筒中心轴线对称设置的两个扇形圆柱区域。进一步的，本专利技术所述活塞在电机带动下间断式离开套筒开口，优选其间断的间隔时间t（min），所述t≥π/ω，ω为转筒的角速度（r/min）。进一步的，本专利技术优选所述活塞每次离开套筒开口的速度为v（mm/min），所述v≤D·ω/2，D（mm）为转筒与套筒之间的间距，ω为转筒的角速度（r/min）。进一步的，所述套筒内设夹层，所述夹层内充冷却介质。优选所述冷却介质为水。本专利技术还公开了采用上述一种定向导热片的制备方法制备得到的定向导热片。本专利技术进一步公开了一种半导体散热装置，所述半导体散射装置包括上述一种定向导热片的制备方法制备得到的定向导热片，所述的定向导热片被夹持在封装好的芯片与散热器之间。进一步的，所述散热器为翅片散热器或真空均温板。相对现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术创造性地采用连续薄层流体剪切取向法，该方法结合高速剪切取向和连续成型装置，采用高速剪切取向技术可以有效地使每个薄层组合物内的纤维状或片状高导热填料都得到充分的取向，适用组合物的粘度范围广；采用连续成型装置使每个充分取向的薄层组合物形成密实的汇集体，因此该方法制备的汇集体取向性好，缺陷少，效率高，经过切片处理获得的导热片具有高定向性、高导热性和均一性，同时，该导热片能够很好地应用到半导体散热装置中。附图说明构成本专利技术的一部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定向导热片的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：/nS1.制备导热片用流体组合物；/nS2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；/nS3.固化：将步骤S2所得多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；/nS4.切片：对步骤S3所得取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。/n
【技术特征摘要】
1.一种定向导热片的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.制备导热片用流体组合物；
S2.取向成型：将步骤S1所得流体组合物置于取向成型装置中，对流体组合物逐层施加圆周运动的高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物，将所述薄层组合物逐层汇集于模具内，形成连续的多层汇集体；
S3.固化：将步骤S2所得多层汇集体进行热固化，得到取向组合物块体；
S4.切片：对步骤S3所得取向组合物块体沿垂直于取向的方向上切片，得定向导热片。
2.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：将加成型硅油和导热填料经搅拌和脱泡后形成一定粘度的流体组合物。
3.如权利要求2所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述导热填料含有两种类型的导热填料，一种为纤维状高导热填料和/或片状高导热填料，另一种为球形导热填料。
4.如权利要求3所述定向导热片的制备方法，其特征在于，所述纤维状高导热填料为碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯纤维；所述片状高导热填料为六方氮化硼微片或石墨微片；所述球形导热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅的一种或几种。
5.如权利要求3所述的定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纤维状或片状高导热填料与硅油的质量比为0.5～2.5，球形导热填料占所述流体组合物总质量的50～80%。
6.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述流体组合物的粘度为20万～300万mPa·s。
7.如权利要求1所述定向导热片的制备方法，其特征在于，步骤S2中，取向成型装置带动流体组合物进行圆周运动，在圆周运动过程中，对沿圆周的流体组合物逐层施加高速剪切力，使流体组合物内的导热填料沿剪切方向上取向，形成取向的薄层组合物。
8.如权利要求1~7任一项所述定向导热片的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：任泽明，王号，
申请(专利权)人：广东思泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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