一種高導熱性能的相變石墨導熱材料及制備方法技術

本發明專利技術提供一種高導熱性能的相變石墨導熱材料，由下述物質組成：基礎相變樹脂10～25％，抗氧劑0～5％，交聯劑0～5％，偶聯劑1～5％，石墨導熱粒子40～80％。本發明專利技術的相變石墨導熱材料可用于半導體表面封裝中熱源類元器件/LED組裝工藝中散熱器的界面散熱等等，極大地提高熱源類元器件與LED散熱器的散熱效果及長期可靠性。該產品具有良好的表面潤濕性能優秀和快速有效的散熱效果，電氣性能良好，成本低廉，長期使用效果尤其優秀。本產品制備方法簡單，可以適用于機械工藝及手工使用等等，可滿足高端電子產品，譬如PC、游戲機等及高功率LED越來越高的散熱需求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，尤其適用于半導體 表面封裝中熱源類元器件/LED組裝工藝中散熱器的界面散熱。
技術介紹
隨著二十一世紀電子科技的蓬勃發展，各類電子元器件的熱密度越來越高，散熱 問題也就成為電子產品設計中至關重要的考慮。 本專利技術與市場上普遍存在的導熱硅脂比較，初期熱阻抗低，傳熱性能優秀；由于其 為相變材料，隨著溫度變化該產品改變形態，由固態變為液態，可提供一定的潛熱；該產品 在功能性元器件不工作過程中，恢復為初始的固態，因而比較導熱硅脂，可靠性優秀，非常 優秀的長期有效保證，即使在垂直方向使用材料都不會擴散或者下滴。 本專利技術與市場上存在的其他相變導熱材料比較，由于其使用了導熱性能非常優秀 的石墨導熱粒子，縱向傳熱性能優秀、快速，橫向熱擴散性能良好，因而，既解決了不同界面 的熱傳導問題，更提供了一種由于熱無法在界面間很好擴散，可能會出現過熱聚點的方案。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有大多數導熱界面材料無法滿足目前越來越高的散熱 要求，提供一種高導熱性能的相變石墨導熱材料。本專利技術的相變石墨導熱材料，可以制備為 各種形狀、不同厚度的墊片形式和添加不同的稀釋劑制備的膏狀物。使用過程方便簡單，對 于片狀形式的產品，將表面的保護膜去掉后，完整的貼合在需要導熱的兩個界面；對于膏狀 物，涂布在需要導熱的兩個界面之間；使用少許壓力（一般建議20~40PSI)，使兩個界面 貼合良好即可。減少了目前普遍存在的導熱膠固化等待時間，極大地提高了工藝生產效率。 本專利技術為一 100%固含量的產品，不含任何揮發性溶劑，是完全環境友好型產品。 本專利技術提供非常優秀的界面潤濕能力，主要用于各類熱源發生器與散熱器之間的導熱連 接，可以廣泛應用于半導體，電源電氣，白色家電及LED等等行業的散熱設計。 本專利技術的高導熱性能的相變石墨導熱材料，其組分及質量百分含量為： 基礎相變樹脂 15~35%. 抗氧劑 0~5% 交聯劑 0~5% 偶聯劑 0~5% 石墨導熱粒子 55~85% 其中： 上述的基礎相變樹脂為石蠟、微晶蠟、蜂蠟、C2~C20烷烴化合物、PE蠟中的一種 或多種混合而成，尤以石蠟、微晶蠟為主，將石蠟、微晶蠟及聚丁二烯及其改性物混合均勻， 得到相變點合適的基礎相變樹脂，一般說來，以相變點為40~60攝氏度為最佳； 上述的抗氧劑為2,2' -亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚），抗氧劑1076,抗 氧劑1010等等；一般說來，抗氧劑占相變導熱材料總量的1 一 3%為最佳。 上述的交聯劑為有機硅類（譬如正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷）、金屬 有機化合物（譬如異丙醇鋁、醋酸鋅、乙酰丙酮鈦）、多異氰酸酯等等；通過選擇交聯劑，可 以保證該相變導熱材料具有良好的防下垂性能等等。一般來說，交聯劑的加入量為相變導 熱材料總量的1~3% ; 上述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑（譬如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚 氧基丙基三甲氧基硅烷、γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基）-γ-氨丙 基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等等）、鈦酸酯類偶聯劑（譬如雙（二辛氧基焦磷酸 酯基）乙撐鈦酸酯、十二烷氧基鈦酸酯偶聯劑、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯等等）的一種或 多種混合物；通過選擇合適的偶聯劑，可以提高相變導熱材料的儲存穩定及應用操作性能； 一般來說，偶聯劑的加入量為電子導熱膠總量的1~3% ; 上述的導熱石墨粒子為各類不同D50粒徑的導熱石墨粒子或者片狀石墨粉體的 一種或多種混合物；通過選擇合適的石墨導熱粒子形狀及粒徑，從而調節優化該相變石墨 導熱材料的傳熱及熱擴散性能；填料的加入量一般為相變導熱材料總量的55~70%為宜。 本專利技術的，其優點是： 1.本專利技術的相變石墨導熱材料是專門針對需要優秀導熱要求和有更長適用期要 求的應用而設計的，通過合理的配方優化和原材料選擇，既能滿足優秀的熱傳導性能，又能 滿足更長時間的使用有效性及特殊使用條件下的可靠性； 2.本專利技術的相變石墨導熱材料具有良好的儲存穩定性能，熱阻抗低，對眾多基材 的潤濕效果優秀，滿足目前的半導體元器件/高功率LED的散熱要求； 3.本專利技術的相變石墨導熱材料具有使用方便便捷，產品方式多樣的特點。 實施例 以下對本專利技術的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本專利技術，并非用于限 定本專利技術的范圍。 實施例1 相變導熱材料的組分及各部分的含量如下： 全精煉58號石蠟 18. 5% 抗氧劑1076 0, 5% 石墨導熱粒子1)50=Γ3徼米 77.5% 三甲氧基硅烷 0% Υ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 2. 5% 具體制備方法： 在行星動力混合機中按所述配方比例加入全精煉58號石蠟、抗氧劑1076、偶聯劑 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，升高溫度至70攝氏度，攪拌45分鐘成均勻的膏狀 物； 然后加入交聯劑三甲氧基硅烷，攪拌10分鐘至交聯劑完全溶解； 分批加入石墨導熱導熱粒子D50 = 2~3微米，攪拌75分鐘，觀察混合均勻后，進 行真空去泡45分鐘處理，即得相變石墨導熱材料樣品1。 實施例2 相變導熱材料的組分及各部分的含量如下： 低熔點蠟PESO 21.m, 2，2' -亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚） 1.0%: 石墨導熱粒子D50=3~5微米 67. 5% 三甲氧基硅烷 1.0% 異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯 2. 5% 具體制備方法： 在行星動力混合機中按所述配方比例加入低熔點蠟PE80、2, 2' -亞甲 基-二- (4-甲基，6-叔丁基苯酚）、偶聯劑異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯，升高溫度至70攝 氏度，攪拌45分鐘成均勻的膏狀物； 然后加入交聯劑三甲氧基硅烷，攪拌10分鐘至交聯劑完全溶解； 分批加入石墨導熱導熱粒子D50 = 3~5微米，攪拌75分鐘，觀察混合均勻后，進 行真空去泡45分鐘處理，即得相變石墨導熱材料樣品2。 實施例3 相變導熱材料的組分及各部分的含量如下： 微晶蠟70# 23. 0% 抗氧劑1010 1. 0% 石墨導熱粒子D50=2~3微米 72. 5% 乙酰丙酮鈦 1.0% Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 2.? 具體制備方法： 在行星動力混合機中按所述配方比例加入微晶蠟70#、抗氧劑1076、偶聯劑γ-甲 基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，升高溫度至70攝氏度，攪拌45分鐘成均勻的膏狀物； 然后加入交聯劑乙酰丙酮鈦，攪拌10分鐘至交聯劑完全溶解； 分批加入石墨導熱導熱粒子D50 = 2~3微米，攪拌75分鐘，觀察混合均勻后，進 行真空去泡45分鐘處理，即得相變石墨導熱材料樣品3。 實施例4 相變導熱材料的組分及各部分的含量如下： 全精煉58號石蠟 26.0% 2, 2' -亞甲基-雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚） 1.0% 石墨導熱粒子?)50=:Γ5微米 69. 5% 三甲氧基硅烷 L 3% 異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯 2. 2% 具體制備方法： 在行星動力混合機中按所述配方比例加入全精煉58號石蠟、2，2 ' -亞甲 基-二- (4-甲基，6-叔丁基苯酚）、偶聯劑異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯，升高溫度至70攝 氏度，攪拌45分鐘成均勻的膏狀物； 然后加入交聯劑三甲氧基硅烷，攪拌10分鐘至交聯劑完全溶解； 分批加入石墨導熱導熱粒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高導熱性能的相變石墨導熱材料，其特征在于，由下述質量配比的物質組成：所述的基礎相變樹脂為石蠟、微晶蠟、蜂蠟、C2～C20烷烴化合物、PE蠟中的一種或多種混合。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧志軍，萬煒濤，陳田安，
申請(專利權)人：深圳德邦界面材料有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44