一种界面热管理材料及其制备方法技术

本发明专利技术一种界面热管理材料及其制备方法，涉及界面热管理新材料技术领域。本发明专利技术的界面热管理材料组成有：80wt％～99wt％的多种粒径值存在一定关系的高导热氧化铝粉体、0.99wt％～19.9wt％的有机硅以0.01wt％～5wt％的助剂。通过粒径关系，合理选择高导热氧化铝填料，使填料的添加量得到增加，从而不仅达到导热系数的提高，并具有极低的接触热阻抗，为集成化和高功率的电子元件的散热问题提供有效的解决方案。具体的，本发明专利技术提供了一种极低接触热阻抗的界面热管理材料材料导热系数可以大于4W/mK，接触热阻抗不高于9x10

【技术实现步骤摘要】
一种界面热管理材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及界面热管理新材料
，具体涉及到一种界面热管理材料及其制备方法。所述界面热管理材料为一种极低接触热阻抗的界面热管理材料。

技术介绍

[0002]随着5G进入商用时代，通信网络、新能源汽车、人工智能等为代表的领域表现巨大的发展潜力。然而各个领域的电子元件、芯片等器件由于微型化、高集成、高功率等因素导致设备工作时产生大量的热、表现为设备温度上升、降低设备性能和减少元件的使用寿命。界面热管理材料在上述问题中扮演着重要的桥梁，连接着发热元件和散热器，占据两者之间的空隙，使产生的热量能迅速传递到外部，达到散热、延长器件的寿命。
[0003]如图1所示，当界面热管理材料应用于发热源和散热器之间，不可避免就会存在接触热阻抗R1和接触热阻抗R2。界面热管理材料的实际热阻抗R
TIM
应为如下：
[0004]R
TIM
＝R
T
+R
接
‑‑‑‑‑
(1)
[0005][0006]R
接
＝R1+R2‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(3)
[0007]因此，界面热管理材料的有效热阻抗R
TIM
包括界面热管理材料本身的热阻抗R
T
和接触热阻抗R
接
，要达到良好的散热效果，就需要较低的有效热阻抗R
TIM
。目前电子元件的尺寸往微型化发展(即厚度L不断减小，通常会达到200微米以下)和功率密度不断增大，接触热阻抗R
接
对界面热管理材料的有效热阻抗R
TIM
影响会越加明显。仅仅通过提升界面热管理材料的的导热系数k
T
的方法改善散热效果并不是一个最佳的方案。在200微米以下的操作空间下，界面热管理材料应同时关注两方面：界面热管理材料的高导热系数和低接触热阻抗，即提升有效导热系数k
TIM
＝L/R
TIM
，最终保证电子元件的散热效果达到最佳。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对上述的问题，提供了一种界面热管理材料及其制备方法。所述界面热管理材料为一种极低接触热阻抗的界面热管理材料。本专利技术的界面热管理材料组成中含有：80 wt％～99wt％的多种粒径值存在一定关系的高导热氧化铝粉体、0.9wt％～19.9wt％的有机硅以及0.01wt％～5wt％的助剂。通过填料粒径值的筛选和处理，使得界面热管理材料达到合适的填充，从而达到低接触热阻抗、高导热系数的关键性能。
[0009]本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种界面热管理材料，由以下原料制备得到，所述原料包括：(1)多种不同粒径的氧化铝；(2)有机硅凝胶或有机硅油；和(3)一种或多种硅烷偶联助剂。
[0011]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，所述的多种不同粒径的氧化铝包括三种或四种不同粒径范围的氧化铝，都为α
‑
氧化铝。
[0012]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，第一种氧化铝的粒径范围不低于40微米，
不超过200微米。
[0013]第一种氧化铝的粒径范围不低于40微米，不超过200微米。例如第一种氧化铝的粒径为40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、 130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195或200微米。
[0014]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，第一种氧化铝的粒径与第二种氧化铝的粒径比值不低于3，不超过10。第一种氧化铝的粒径与第二种氧化铝的含量比例为(2～6)：(1～6)。例如，第一种氧化铝的粒径与第二种氧化铝的粒径比值为3、4、5、6、7、8、9或10。
[0015]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，第一种氧化铝的粒径与第三种氧化铝的粒径比值不低于10，不超过80。第一种氧化铝的粒径与第三种氧化铝的含量比例为(2～7)：(1～5)。例如，第一种氧化铝的粒径与第三种氧化铝的粒径比值为10、15、20、25、30、35、40、45、 50、55、60、65、70、75或80。
[0016]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，所述原料若包括第四种高导热氧化铝，则第一种高导热氧化铝的粒径与第四种高导热氧化铝的粒径比值不低于80，不超过400，第一种高导热氧化铝的粒径与第四种高导热氧化铝的含量比例为(2～9)：(0～4)。
[0017]第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的粒径比值不低于60，不超过200。第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的重量含量比例为(2～9)：(0～4)。例如第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的粒径比值为60、65、70、75、80、85、80、95、100、105、、110、115、120、125、 130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195或200。第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的重量含量比例为(2～9)：(0～4)。
[0018]本专利技术作为一种筛选填料的技术方案，所述的氧化铝包括微观形貌为球形。
[0019]本专利技术所述的有机硅包括粘度在20mPa
·
s～20000mPa
·
s的有机硅油和有机硅凝胶中的一种或多种。
[0020]本专利技术所述的助剂包括γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和N
‑ꢀ
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
[0021]优选地，以所述原料的总重量计，所述多种不同粒径的氧化铝的重量百分含量为80 wt％～99wt％，所述有机硅凝胶或有机硅油的重量百分含量为0.99wt％～19.9wt％，所述一种或多种硅烷偶联助剂的重量百分含量为0.01wt％～5wt％。
[0022]例如，所述多种不同粒径的氧化铝的重量百分含量为80wt％、81wt％、82wt％、83wt％、 84wt％、85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94 wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％或99wt％。
[0023]例如，所述有机硅凝胶或有机硅油的重量百分含量为0.99wt％、1wt％、2wt％、3wt％、 4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、 15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或19.9wt％。
[0024]例如，所述一种或多种硅烷偶联助剂的重量百分含量为0.01wt％、1wt％、2wt％、3wt％、 4wt％或5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面热管理材料，其特征在于，由以下原料制备得到，所述原料包括：(1)多种不同粒径的氧化铝；(2)有机硅凝胶或有机硅油；和(3)一种或多种硅烷偶联助剂。2.根据权利要求1所述的界面热管理材料，其特征在于，所述的氧化铝为α
‑
氧化铝，所述的多种不同粒径为三种不同粒径或四种不同粒径。3.根据权利要求2所述的界面热管理材料，其特征在于，第一种氧化铝的粒径范围不低于40微米，不超过200微米。4.根据权利要求2所述的界面热管理材料，其特征在于，第一种氧化铝的粒径与第二种氧化铝的粒径比值不低于3，不超过10，第一种氧化铝与第二种氧化铝的重量含量比例为(2～6)：(1～6)。5.根据权利要求2所述的界面热管理材料，其特征在于，第一种氧化铝的粒径与第三种氧化铝的粒径比值不低于8，不超过80，第一种氧化铝与第三种氧化铝的重量含量比例为(2～7)：(1～5)。6.根据权利要求2所述的界面热管理材料，其特征在于，第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的粒径比值不低于60，不超过200，第一种氧化铝的粒径与第四种氧化铝的重量含量比例为(2～9)：(0～4)。7.根据权利要求2所述的界面热管理材料，其特征在于，所述的氧化铝包括微观形貌为球形。8.根据权利要求1所述的界面热管理材料，其特征在于，所述的有机硅油的粘度为20mPa
·
s～20000m...

【专利技术属性】
技术研发人员：林悦，黄家劲，
申请(专利权)人：闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：