一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法技术

本申请提供了一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法，方法包括按照重量份，将100

【技术实现步骤摘要】
一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法


[0001]本申请涉及热界面材料
，尤其涉及一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着在超高频5G通信、国防工业、高速铁路、城市轨道交通、新能源汽车、智能电网等领域得到广泛应用的电子元器件不断趋于集成化、小型化和高功率化，其功率密度也随之大幅提高，单位面积产热量急剧增加，热量的累积会严重影响电子元器件的工作效率和使用寿命。散热问题成为影响相关设备使用性能和使用寿命的技术瓶颈。凡是表面都会有粗糙度，所以当两个表面接触在一起的时候，不可能完全接触在一起，总会有一些空气隙夹杂在其中，而空气的导热系数非常之小，因此就造成了比较大的接触热阻。而使用热界面材料就可以填充这个空气隙，这样就可以降低接触热阻，提高散热性能。其中，热界面材料是用于涂敷在散热器件与发热器件之间，降低它们之间接触热阻所使用的材料的总称。然而市场现有的热界面材料性能一般，热阻较大，不能很好的将散热发热器件所发出的热量及时的散发出去。因此，如何进一步降低热界面材料的热阻、提高其热传导性能是目前电子封装领域所面临的一个十分重要的课题。
[0003]导热填料填充橡胶基体导热垫片可填充界面空隙、减小界面热阻、提高散热性能，是一种典型的热界面材料。导热填料的作用则是在橡胶基体材料中形成导热通路从而提高复合材料的热导率，现有制备无硅导热垫片的专利技术主要是从优化填料尺寸配比、填料表面改性及提高填料和基体本征热导率等方面开展研究，前者会导致导热垫片的密度过高，而后两者虽然可以改善垫片的导热性能，但其带来的成本的提高则对于其产业化推广十分不利。现有技术虽然尝试通过对片状六方氮化硼填料进行定向排列来提高垫片热导率，但其制备工艺流程十分繁杂，且需使用高挥发性的有毒液态化学试剂，对生产场所所在地区的环境保护以及制备、生活人员和应用场所客户的身体健康产生十分不利的影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法，由此方法制得的导热垫片无需混杂过多种类的导热填料，所制得的样品具备低密度和高热导率的特性；同时制备工艺流程简单、成本可控且不涉及各类毒性液态化学试剂，对环境和人体友好，十分有利于其产业化推广。
[0005]本申请实施例提供一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]按照重量份，将100
‑
200份的树脂加入到开炼机上并进行预热，预热后启动双辊使已经软化的树脂以薄层的形式均匀分布于单侧辊上；
[0007]将400
‑
1600份的粒径为40
‑
180μm片状六方氮化硼填料、1
‑
5份硬脂酸粉体、4
‑
12份
的硬脂酸钠粉体以及20
‑
50份的增塑剂缓慢倾倒在铺满已软化的树脂薄层的双辊间；
[0008]调整双辊间隙，使片状六方氮化硼填料与树脂基体反复捏炼至充分混合均匀，得到片状六方氮化硼填料沿面内取向优先排列的薄层垫片；
[0009]取出薄层垫片，裁剪成合适尺寸后叠层放入到模具中并进行均匀压实；
[0010]将模具置于硫化成型机中在100
‑
150℃下充分预热，并对模具施加10
‑
20MPa的压力，保持压力不变保温10
‑
20min，得到片状六方氮化硼沿垂直于所受压力方向优先排列的树脂基复合材料块体；
[0011]将模具取出并在常温下冷却，将树脂基复合材料块体从模具中取出，沿平行于所施加压力的方向均匀裁切成所需尺寸的薄片，即可得到垂直排列片状六方氮化硼填充树脂基复合材料无硅导热垫片。
[0012]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述树脂与所述片状六方氮化硼填料的质量比为1:2
‑
1:8。
[0013]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述片状六方氮化硼填料加入量为400
‑
800份，粒径为120
‑
180μm，所述硬脂酸粉体加入量为1
‑
2份，所述硬脂酸钠粉体加入量为5
‑
10份，以及所述增塑剂加入量为20
‑
40份。
[0014]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述片状六方氮化硼填料加入量为600
‑
1200份，粒径为120
‑
180μm，所述硬脂酸粉体加入量为1
‑
2份，所述硬脂酸钠粉体加入量为5
‑
10份，以及所述增塑剂加入量为25
‑
50份。
[0015]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述片状六方氮化硼填料为80
‑
120份粒径为40
‑
60μm和480
‑
720份粒径为120
‑
180μm的混合物，所述硬脂酸粉体加入量为1.4
‑
2.1份，所述硬脂酸钠粉体加入量为7
‑
10.5份，以及所述增塑剂加入量为28
‑
42份。
[0016]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述树脂在开炼机中的预热温度为100
‑
200℃，预热时间为3
‑
10min。
[0017]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述片状六方氮化硼填料与所述树脂基体反复捏炼的时间为10
‑
20min。
[0018]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述模具置于所述硫化成型机中的预热时间为3
‑
6min。
[0019]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述模具包括上盖板、下盖板及样品成型容器，所述样品成型容器上设有用于盛装样品的矩形通孔，所述上盖板上设有与所述矩形通孔相配合的矩形块，所述矩形块用于挤压所述矩形通孔内的样品。
[0020]第二方面，本申请实施例还提供一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基复合材料无硅导热垫片，采用上述第一方面任一实施例所述的垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法制备获得。
[0021]有益效果
[0022]本申请实施例中的垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片及其制备方法，通过使用开炼机反复捏炼使片状六方氮化硼填料与固态树脂充分混合，同时在此过程中双辊之间对片状六方氮化硼填料施以的高剪切力迫使其沿与双辊连接处的切线方向排列，制备得到片状六方氮化硼填料沿面内取向优先排列的薄层垫片，随后通过对薄层垫片叠层、模压与切片最终制备出高性能垂直排列片状六方氮化硼填充树脂基复合材料无硅导热垫
片。由此方法制得的导热垫片无需混杂过多种类的导热填料，所制得的样品具备低密度和高热导率的特性；同时制备工艺流程简单、成本可控且不涉及各类毒性液态化学试剂，对环境和人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：按照重量份，将100
‑
200份的树脂加入到开炼机上并进行预热，预热后启动双辊使已经软化的树脂以薄层的形式均匀分布于单侧辊上；将400
‑
1600份的粒径为40
‑
180μm片状六方氮化硼填料、1
‑
5份硬脂酸粉体、4
‑
12份的硬脂酸钠粉体以及20
‑
50份的增塑剂缓慢倾倒在铺满已软化的树脂薄层的双辊间；调整双辊间隙，使片状六方氮化硼填料与树脂基体反复捏炼至充分混合均匀，得到片状六方氮化硼填料沿面内取向优先排列的薄层垫片；取出薄层垫片，裁剪成合适尺寸后叠层放入到模具中并进行均匀压实；将模具置于硫化成型机中在100
‑
150℃下充分预热，并对模具施加10
‑
20MPa的压力，保持压力不变保温10
‑
20min，得到片状六方氮化硼沿垂直于所受压力方向优先排列的树脂基复合材料块体；将模具取出并在常温下冷却，将树脂基复合材料块体从模具中取出，沿平行于所施加压力的方向均匀裁切成所需尺寸的薄片，即可得到垂直排列片状六方氮化硼填充树脂基复合材料无硅导热垫片。2.根据权利要求1所述的垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法，其特征在于，所述树脂与所述片状六方氮化硼填料的质量比为1:2
‑
1:8。3.根据权利要求1所述的垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法，其特征在于，所述片状六方氮化硼填料加入量为400
‑
800份，粒径为120
‑
180μm，所述硬脂酸粉体加入量为1
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2份，所述硬脂酸钠粉体加入量为5
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10份，以及所述增塑剂加入量为20
‑
40份。4.根据权利要求1所述的垂直排列六方氮化硼填充树脂基无硅导热垫片制备方法，其特征在于，所述片状六方氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，马毓，陈哲，杨明，高殷，唐瑾晨，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：