一种多层结构的复合绝缘导热胶膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多层结构的复合绝缘导热胶膜及其制备方法，复合绝缘导热胶膜包括依次设置的上绝缘导热层

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构的复合绝缘导热胶膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于导热复合材料
，具体涉及一种多层结构的复合绝缘导热胶膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着电子设备不断向微型化
、
集成化和高功率化的方向发展，电子设备运行时产生的热量不断增加并在电子设备中积累，导致电子设备的工作温度急剧增大
。
由于电子元器件的正常工作温度范围是有限的，当电子元器件的工作温度高于其允许温度时，电子元器件的可靠性
、
稳定性以及使用寿命会严重下降
。
随着
5G
时代的到来，电子设备传输速度的提升必然会使得能量损耗增加，终端设备的生热将会进一步加剧，电子设备对散热的要求也会进一步提高
。
[0003]传统导热高分子复合材料在低填充量下，填料均匀地分散在高分子体系中，填料之间没有接触或相互作用，不能形成导热通路，因此导热系数较低
。
为了获得较高的导热系数，需要增大导热填料的用量
。
高填料用量会导致高分子复合材料的加工性能和力学性能变差，并且会导致复合材料的密度增大以及生产成本增加
。
[0004]碳纤维沿其轴向具有高导热性，利用碳纤维的取向排列可以大大提高导热复合材料的导热性能
。
但是由于碳纤维具有导电性，碳纤维复合材料的应用受到了极大地限制
。
[0005]CN107396610B
公开了一种通过静电植绒制备各向异性碳纤维绝缘导热垫，该技术方案的不足在于虽然保证了垂直方向的绝缘性，但是其水平方向仍然具有导电性，并且由于碳纤维的垂直取向，材料水平方向的导热系数不高
。
而且其涉及的双面绝缘的各向异性绝缘导热垫是通过两片相同结构的导热垫扣合形成，这种方法使得材料的稳定性差
、
容易滑移并且会产生界面热阻，从而降低其导热性能
。
[0006]有鉴于此，如何解决现有绝缘导热材料中存在的水平方向的导热系数不高
、
具有导电性，且形成的材料稳定性差
、
容易滑移并且会产生界面热阻等问题，便成为本专利技术所要研究解决的课题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种多层结构的复合绝缘导热胶膜及其制备方法
。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的第一个方面提出了一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其创新点在于：
[0009]其包括依次设置的上绝缘导热层
、
碳纤维取向导热层和下绝缘导热层；
[0010]所述碳纤维取向导热层包含碳纤维，所述碳纤维具有轴向垂直于所述上绝缘导热层
、
下绝缘导热层的取向性，在垂直取向的所述碳纤维之间填充有用于桥连碳纤维的绝缘导热填料和用于水平方向隔绝绝缘的绝缘热固性聚合物；
[0011]所述上绝缘导热层与所述碳纤维取向导热层之间以及所述碳纤维取向导热层与所述下绝缘导热层之间均通过化学交联连接而形成界面层
。
[0012]优选地，所述上绝缘导热层和下绝缘导热层主要由以下重量百分比的组分组成：
20
‑
80%
绝缘导热填料和
20
‑
80%
绝缘热固性聚合物
。
[0013]优选地，所述碳纤维取向导热层主要由以下重量百分比的组分组成：
10
‑
70%
绝缘导热填料
、10
‑
70%
碳纤维和
10
‑
70%
绝缘热固性聚合物
。
[0014]优选地，所述绝缘导热填料为氧化铝
、
氧化锌
、
氧化镁
、
氮化硼
、
氮化硅
、
碳化硅
、
氮化铝
、
金刚石
、
硅微粉中的一种或几种的混合物
。
其中，绝缘导热填料的尺寸和形貌无特定限制
。
[0015]优选地，所述绝缘热固性聚合物为硅橡胶
、
环氧树脂
、
聚氨酯
、
酚醛树脂
、
苯并噁嗪中的一种
。
[0016]优选地，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维
、
沥青基碳纤维
、
粘胶基碳纤维
、
酚醛基碳纤维
、
气相生长碳纤维中的一种
。
[0017]优选地，上下两绝缘导热层的厚度为
0.1
‑
2mm
，碳纤维取向导热层的厚度为
0.5
‑
5mm。
[0018]优选地，所述碳纤维经过静电植绒插入绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物的混合物中，并将绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物的混合物填充包裹于垂直取向的所述碳纤维之间；位于中间层的所述碳纤维
、
绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物之间经加热固化形成所述碳纤维取向导热层，所述绝缘导热填料桥连碳纤维后形成水平及竖直方向的导热通道；位于上方和下方的超出所述碳纤维轴向长度的所述绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物之间经加热固化形成所述上绝缘导热层和所述下绝缘导热层
。
[0019]为达到上述目的，本专利技术的第二个方面提供了一种多层结构的复合绝缘导热胶膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0020]步骤
100、
绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物充分混合后涂覆于静电植绒设备上基板；
[0021]步骤
200、
碳纤维经过静电植绒插入涂覆于上基板的绝缘导热层，并进行加热固化；
[0022]步骤
300、
将绝缘导热填料
、
绝缘热固性聚合物的混合物通过真空浸渍的方法填充包覆，填充的高于所述碳纤维的轴向长度，然后进行加热固化；
[0023]其中位于中间层的所述碳纤维
、
绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物之间经加热固化形成所述碳纤维取向导热层，位于上方和下方的超出所述碳纤维轴向长度的所述绝缘导热填料和绝缘热固性聚合物之间经加热固化形成所述上绝缘导热层和所述下绝缘导热层，且所述上绝缘导热层与所述碳纤维取向导热层之间以及所述碳纤维取向导热层与所述下绝缘导热层之间均通过化学交联连接而形成界面层
。
[0024]优选地，步骤
200
中所述加热固化温度为
50
‑
180℃
，固化时间为
10
‑
60min。
[0025]优选地，步骤
300
中所述真空浸渍的真空度
≤0.09MPa
，时间＞
10min
；步骤
300
中所述加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：其包括依次设置的上绝缘导热层
、
碳纤维取向导热层和下绝缘导热层；所述碳纤维取向导热层包含碳纤维，所述碳纤维具有轴向垂直于所述上绝缘导热层
、
下绝缘导热层的取向性，在垂直取向的所述碳纤维之间填充有用于桥连碳纤维的绝缘导热填料和用于水平方向隔绝绝缘的绝缘热固性聚合物；所述上绝缘导热层与所述碳纤维取向导热层之间以及所述碳纤维取向导热层与所述下绝缘导热层之间均通过化学交联连接而形成界面层
。2.
根据权利要求1所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述上绝缘导热层和下绝缘导热层主要由以下重量百分比的组分组成：
20
‑
80%
绝缘导热填料和
20
‑
80%
绝缘热固性聚合物
。3.
根据权利要求1所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述碳纤维取向导热层主要由以下重量百分比的组分组成：
10
‑
70%
绝缘导热填料
、10
‑
70%
碳纤维和
10
‑
70%
绝缘热固性聚合物
。4.
根据权利要求2或权利要求3所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述绝缘导热填料为氧化铝
、
氧化锌
、
氧化镁
、
氮化硼
、
氮化硅
、
碳化硅
、
氮化铝
、
金刚石
、
硅微粉中的一种或几种的混合物
。5.
根据权利要求2或权利要求3所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述绝缘热固性聚合物为硅橡胶
、
环氧树脂
、
聚氨酯
、
酚醛树脂
、
苯并噁嗪中的一种
。6.
根据权利要求2或权利要求3所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈碳纤维
、
沥青基碳纤维
、
粘胶基碳纤维
、
酚醛基碳纤维
、
气相生长碳纤维中的一种
。7.
根据权利要求1所述的一种多层结构的复合绝缘导热胶膜，其特征在于：所述上绝缘导热层和下绝缘导热层的厚度为
0.1
‑
2mm
，所述的碳纤维取向导热层的厚度为
0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋天刚，李培仙，周乐添，
申请(专利权)人：常州宏巨电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：