粘度可控高性能硅基导热膏及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能硅基导热膏，该导热膏包括占5质量％～质量20％的基体，占大于1质量％～10质量％的粘度调节剂，和余量的的导热填充物，通过添加粘度调节剂，可实现导热膏粘度的设计控制要求，并且改善了导热粉末填充物在导热膏体系中的稳定性，获得性能优良的导热膏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热界面有机导热材料，尤其涉及一种粘度可控的高性能硅基导热膏。
技术介绍
在电子元件的应用中，如果解决不好电子元件的热传导问题，将直接影响设备的使用寿命，降低信号的处理速度，以及增加设备的功率耗散等。随着电子设备功能集成规模的增加，对电子元件散热能力的要求也日益提高。为了解决发热电子元件的散热问题，通常在电子元件上方安置散热装置以对电子元件进行散热。但是，由于工业生产技术的限制，电子元件与散热装置之间的接触面不能达到理想的平整面，即由于表面的凹凸不平，不能达到完全接触的程度。因此当电子元件与散热装置贴合时，在其接触界面的缝隙中会存有空气，而空气的导热系数很低，一般为 0. 025ff/(m · V )，这将增加界面热阻，严重影响整体的散热效果。因此，一般在散热装置与发热电子元件之间涂抹诸如热导环氧树脂、相变材料和导热膏等热界面材料，以填补散热装置与电子元件之间的空气缝隙，减小界面接触热阻，提高散热性能。在热界面材料中，导热膏由于具有热导率高、胶层厚度薄等优点而得到广泛应用。 所述导热膏是在液态高分子基体材料(如硅油)中添加陶瓷粉体、石墨粉或金属粉等填料制备而成的液态或半固态的膏体。在实际应用中，通过将上述导热性较高的填料均勻分散于所述基体内，而使导热膏具有提高导热性能的作用。但是，随着微电子行业的发展，导热膏产品在电子元件中的实际使用方式也越来越多，例如可以直接涂抹、丝网印刷及注射成型等方式将导热膏施加至所需电子元件上。不同的使用方式和使用场合不仅对导热膏的导热性能提出了不同的要求，而且还对导热膏的流变性提出了不同的要求，因此，针对不同的使用方式，需要导热膏具有不同的粘度范围， 以实现不同的工装方式。中国专利申请公布CN101294067A中公开了一种由有机硅油、硅烷偶联剂和导热粉体组成的导热硅脂组合物，该文献中对导热粉体大、中、小三种粒径粉体进行极配，并对金属粉体进行热处理以在表面形成一层氧化膜，所得的导热硅脂组合物虽然具有较高热导率和改善的流动性能，但是其制备方法复杂，且不能随意控制导热硅脂组合物的粘度。有鉴于此，需要提供一种导热性高、热阻性小、成本低廉且粘度可控，并能适用于多种成型工艺的高性能硅基导热膏。
技术实现思路
本专利技术第一方面的目的在于提供一种硅基导热膏，所述硅基导热膏的导热性能高、制备成本低廉并且具有可控的粘度，能够满足微电子器件发展多元化的需求。为了实现上述专利技术目的，本专利技术涉及一种可用于电子元件与散热装置之间的硅基导热膏，所述硅基导热膏由下述成分组成5质量％ 20质量％的基体，大于1质量％ 10质量％的粘度调节剂，以及余量的导热填充粉，所述硅基导热膏优选包括7质量％ 12质量％的基体，大于1质量％ 3质量％的粘度调节剂，以及余量的导热填充粉。其中，所述基体是硅氧烷基树脂，优选是甲基硅油，所述基体在25°C的粘度范围是 50mm2/s 1000mm2/S ；所述导热填充物是选自氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、 铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等粉末中的一种或多种粉末的混合物。粘度调节剂主要是选自硅烷偶联剂、硅烷交联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、分散剂、流平剂等物质中的一种或多种化合物的混合物。与现有硅基导热膏相比，本专利技术提供的高性能硅基导热膏具有以下优点第一，所用基体材料容易获得，使得该热界面材料容易制备，降低了生产的成本；第二，由于粘度调节剂的存在，使得导热膏的粘度得以实现设计控制；第三，由于粘度调节剂的存在，改善了导热粉末填充物在导热膏体系中的稳定性，从而得到更好的导热性能。本专利技术第二方面的目的在于提供一种简单可行的制备高性能硅基导热膏的方法， 所述硅基导热膏的导热性能高且制备成本低廉，通过所述方法可容易的实现对硅基导热膏的粘度控制，从而可以根据不同的需求制备出具有不同粘度的硅基导热膏。本专利技术第二方面中制备硅基导热膏的方法包括在温度0°C 50°C将a重量份基体和b重量份粘度调节剂混合于反应器中，并在较低速度下进行搅拌，使得基体和粘度调节剂混合均勻；然后保持温度不变，将c重量份的填充导热粉一次性或分成2 5等份或不等份分别加入至反应器中，同时在真空状态下进行搅拌，其中在每一次加入填充导热粉的过程中，分别将搅拌速度由较低速度调节至较高速度，待搅拌至混合均勻后，将搅拌速度调节至较低速度，并重复进行上述加入填充导热粉的操作，直至加入所有的填充导热粉，以形成所述硅基导热膏；其中，上述a值为5 20，b值为大于1 10，c值为(100-a-b)。由此可见，上述制备高性能硅基导热膏的方法简单可行，而且，由于粉料粒径匹配合理及混合搅拌均勻，无需三辊研磨机进行进一步的捏合，减少了制备成本。另外，由于加入了粘度调节剂，可根据不同的需求，而通过本专利技术的制备方法制得粘度可控的硅基导热膏。附图说明图1是本专利技术高性能硅基导热膏的示意图。 具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的一个方面提供了一种粘度可控高性能硅基导热膏，如图1所示，该硅基导热膏10由基体11、填充导热粉12及粘度调节剂13组成。所述基体11为硅氧烷树脂，所述硅氧烷树脂包括甲基硅氧烷及其改性系列树脂， 所述改性系列树脂包括氢基改性甲基硅氧烷，苯基改性甲基硅氧烷等。所述硅氧烷树脂包括可由市场上购得的产品，例如二甲基硅油。所述填充导热粉12为导热性能优良的无机氧化物粉末及金属或非金属单质粉末，所述粉末为选自氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、铝粉、银粉、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等粉末中的一种或几种，其粒径范围为0. 02μπι 200μπι，优选的粒径范围为0. 05 μ m 100 μ m。优选的是，所述填充导热粉12的粒径是均一的，即填充导热粉中没有较大的粒径差。一般地，在同一种粉末中，所述粒径差不大于ΙΟμπι，优选为不大于5μπι。当所述填充导热粉12由两种以上的上述粉末组成时，不同粉末之间的粒径差不大于50μπι， 优选不大于25 μ m。为了实现本专利技术粘度可控硅基导热膏的目的，本专利技术的硅基导热膏还包含粘度调节剂13。所述粘度调节剂13为选自硅烷偶联剂、硅烷交联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、分散剂、流平剂等物质中的一种或几种，并且在高性能硅基导热膏10中的含量优选为大于1质量％ 3质量％。所述分散剂例如本领域技术人员熟知的Texaphor963和1^4 等，所述流平剂例如本领域技术人员常用的Β (333和Τ-306等。其中，为了获得不同的粘度，可在上文列出的粘度调节剂化合物中选择两种或两种以上的化合物组成粘度调节剂，并通过设定粘度调节剂中不同化合物的含量，实现对预定粘度的调节，其中，本专利技术的硅基导热膏的粘度控制范围为80，OOOmPa· s 800，OOOmPa · S。以下描述本专利技术的硅基导热膏的制备方法。如上所述，本专利技术制备硅基导热膏的方法可分为在温度0°C 50°C将a重量份基体11和b重量份粘度调节剂13混合于反应器中，并在较低速度下进行搅拌，以使基体和粘度调节剂混合均勻；然后保持温度不变，将c重量份的填充导热粉12 —次性或分成2 5等份或不等份分别加入至反应器中，同时在真空状态下进行搅拌，其中在每一次加入填充导热粉的过程中，分别将搅拌速度由较低速度调节至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万炜涛，
申请(专利权)人：天津莱尔德电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：