导热垫片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种导热垫片及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：提供原材料，原材料包括相变材料、导热填料、基体材料以及交联剂，导热填料的轴向长度与径向长度的比值大于1；在第一温度下，将原材料混合，基体材料在交联剂的存在下发生固化交联反应形成基体，得到预制品，其中，第一温度大于相变材料的熔点且小于相变材料的沸点，基体的交联密度为0.5％

【技术实现步骤摘要】
导热垫片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电子产品领域，特别是涉及导热垫片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着微电子器件的集成化越来越高，散热问题愈发成为制约行业发展的关键问题，导热垫片作为一种用于提高热源与冷源之间导热系数的关键材料，被广泛应用于电子电工领域。
[0003]为了提高导热垫片的导热系数，通常采用添加导热填料以及相变材料的方法来实现。但是，随着导热填料以及相变材料用量的增加，导热垫片在应用时，当温度高于相变材料的熔点时，难以保持形状的完整，相变材料容易溢出，因此，导热填料以及相变材料的添加比例受到限制，导热系数无法进一步提高，无法满足日益增长的散热需求。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种导热垫片及其制备方法和应用，所述制备方法制得的导热垫片具有优异的导热性能以及高温保形性，能更好的作为导热器件应用于电子产品中。
[0005]本专利技术提供的导热垫片的制备方法，包括如下步骤：
[0006]提供原材料，所述原材料包括相变材料、导热填料、基体材料以及交联剂，所述导热填料的轴向长度与径向长度的比值大于1；
[0007]在第一温度下，将所述原材料混合，所述基体材料在所述交联剂的存在下发生固化交联反应形成基体，得到预制品，其中，所述第一温度大于所述相变材料的熔点且小于所述相变材料的沸点，所述基体的交联密度为0.5％
‑
5％；以及
[0008]在第二温度下，将所述预制品进行冷冻处理，得到导热垫片，所述第二温度小于所述相变材料的熔点且温度差达到30℃以上，所述导热垫片中导热填料的轴向与所述导热垫片的表面之间的夹角为60度
‑
90度。
[0009]在一实施方式中，所述预制品的厚度为0.3mm
‑
3mm。
[0010]在一实施方式中，所述导热填料选自棒状的导热填料、椭球状的导热填料或片状的导热填料。
[0011]在一实施方式中，所述导热填料的粒径为0.5μm
‑
500μm。
[0012]在一实施方式中，所述相变材料在所述原材料中的质量分数为45％
‑
89％；
[0013]及/或，所述导热填料在所述原材料中的质量分数为5％
‑
49％；
[0014]及/或，所述基体材料在所述原材料中的质量分数为5％
‑
20％；
[0015]及/或，所述交联剂在所述原材料中的质量分数为0.01％
‑
16％。
[0016]在一实施方式中，所述第一温度与所述相变材料的熔点的温度差为10℃
‑
20℃。
[0017]在一实施方式中，所述相变材料包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、十八烷基或石蜡中的至少一种；
[0018]及/或，所述导热填料包括碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、金刚石、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氮化硼、氮化铝、铜或银中的至少一种；
[0019]及/或，所述基体材料包括硅油、硅凝胶、丙烯酸、丙烯酸橡胶、丙烯酸酯共聚树脂、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚树脂、聚氨酯橡胶或聚乙烯基醚树脂中的至少一种；
[0020]及/或，所述交联剂包括N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、氢化硅油、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或二叔丁基过氧化物中的至少一种。
[0021]在一实施方式中，所述原材料还包括助剂，所述助剂包括引发剂、铂催化剂、表面改性剂、流变改性剂或抗氧剂中的至少一种。
[0022]一种导热垫片，所述导热垫片由如上述的导热垫片的制备方法制备得到。
[0023]一种如上述的导热垫片在电子产品中的应用。
[0024]本专利技术导热垫片的制备方法中，第二温度低于相变材料的熔点且温度差达到30℃以上，由此预制品发生急速冷冻，使得预制品的散热方向垂直于预制品的表面，由此，相变材料的凝固方向垂直于预制品的表面，使导热填料在冷冻处理过程中能够发生旋转，进而使导热填料的轴向与导热垫片之间形成60度
‑
90度的夹角，并与凝固的相变材料一起形成导热通路，使得导热垫片具有优异的导热性能。同时，导热垫片的基体的交联密度在0.5％
‑
5％之间，机械强度适中，一方面，不影响导热填料的旋转，另一方面，使制备得到的导热垫片具有优异的高温保形性，能更好的作为导热器件应用于电子产品中，即使温度高于相变材料的熔点，依然能够保持形状的完整性，解决了相变材料溢出的问题。
[0025]另外，本专利技术制备方法简单，适用于工业化生产；且具有普适性，通过采用不同种类的导热填料，能够获得不同性能的导热垫片。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的一实施方式的预制品的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术提供的一实施方式的导热垫片的结构示意图。
[0028]图中，10、导热填料；20、相变材料；30、基体。
具体实施方式
[0029]以下将对本专利技术提供的导热垫片及其制备方法和应用作进一步说明。
[0030]本专利技术提供的导热垫片的制备方法，包括如下步骤：
[0031]S1，提供原材料，原材料包括相变材料20、导热填料10、基体材料以及交联剂，导热填料10的轴向长度与径向长度的比值大于1；
[0032]S2，在第一温度下，将原材料混合，基体材料在交联剂的存在下发生固化交联反应形成基体，得到预制品，其中，第一温度大于相变材料的熔点且小于相变材料的沸点，基体的交联密度为0.5％
‑
5％；以及
[0033]S3，在第二温度下，将预制品进行冷冻处理，得到导热垫片，第二温度小于相变材料的熔点且温度差达到30℃以上，导热垫片中导热填料10的轴向与所述导热垫片的表面之间的夹角为60度
‑
90度。
[0034]应予说明的是，交联密度等于被交联的结构单元占总结构单元的百分数，例如，当基体材料为丙烯酸，交联剂为N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺时，那么交联密度等于N,N
’‑
亚甲基
双丙烯酰胺的分子个数在N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酸的分子总个数中所占的百分比。
[0035]本专利技术提供的导热垫片的制备方法，当基体30的交联密度小于0.5％时，则基体30的机械强度过小，导热垫片的高温保形性不足，导致导热垫片在应用时无法保持结构完整，容易导致相变材料20溢出的问题；当导热垫片的基体30的交联密度大于5％时，则基体30的机械强度过大，会阻碍导热填料10在冷冻处理过程中的旋转，由此，本专利技术的基体30的交联密度在0.5％
‑
5％之间，机械强度适中，一方面，不影响导热填料10的旋转，另一方面，使制备得到的导热垫片具有优异的高温保形性。具体的，本专利技术通过基体材料的种类及用量、交联剂的种类及二者的用量来调控基体30的交联密度。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供原材料，所述原材料包括相变材料、导热填料、基体材料以及交联剂，所述导热填料的轴向长度与径向长度的比值大于1；在第一温度下，将所述原材料混合，所述基体材料在所述交联剂的存在下发生固化交联反应形成基体，得到预制品，其中，所述第一温度大于所述相变材料的熔点且小于所述相变材料的沸点，所述基体的交联密度为0.5％
‑
5％；以及在第二温度下，将所述预制品进行冷冻处理，得到导热垫片，所述第二温度小于所述相变材料的熔点且温度差达到30℃以上，所述导热垫片中所述导热填料的轴向与所述导热垫片的表面之间的夹角为60度
‑
90度。2.根据权利要求1所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述预制品的厚度为0.3mm
‑
3mm。3.根据权利要求1所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述导热填料选自棒状的导热填料、椭球状的导热填料或片状的导热填料。4.根据权利要求3所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述导热填料的粒径为0.5μm
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500μm。5.根据权利要求1所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，所述相变材料在所述原材料中的质量分数为45％
‑
89％；及/或，所述导热填料在所述原材料中的质量分数为5％
‑
49％；及/或，所述基体材料在所述原材料中的质量分数为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞锦洪，李茂华，江南，褚伍波，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：