【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及有機硅，尤其涉及一種導熱性有機硅組合物及其固化物和應用。
技術介紹
1、作為信息工業的支撐產業-半導體技術正面臨一個重大的瓶頸與挑戰-熱墻(thermal?wall)。也就是說，高速化和高密度的微/納電子器件在很小的空間產生巨大的熱量。這些熱量積聚在極小的范圍內，使得電子器件的溫度急劇升高。在這種情況下，電子器件運行的可靠性和速度降低，并最終導致集成電路被燒毀。因此，如何將產生的熱量及時耗散出去是半導體電子工業發展所面臨的一個重要課題。從微觀上看，在不同材料形成的界面處，固體表面的粗糙度會使界面附近充滿空氣，從而使實際的接觸面積遠小于界面的表面積。由于空氣的導熱性能很差，因此會極大地增加界面的整體熱阻。為了減小這一不利因素的影響，人們通常在界面處填充具有較高導熱系數的熱界面材料(thermal?interfacematerials,tim)。這類材料需要具有一定的變形性和流動性，從而盡可能地充滿界面處的縫隙，增大接觸面積。比較常見的熱界面材料有導熱脂、導熱凝膠、導熱膠黏劑、導熱墊片、相變材料等，它們都是將導熱填料，如氧化鋅、氧化鋁等加到聚硅氧烷類高分子基材中或者碳鏈烴油中的復合材料。
2、提高填充形熱界面材料的導熱系數，采用提高填充量以及采用更高導熱系數的導熱填料是常規手段。當前采用導熱系數約為27w/m·k的氧化鋁填料體系，填料重量百分比接近96％，體積百分比接近86％時，導熱凝膠最高導熱系數約6w/m·k。采用氮化鋁填料體系時，當填料重量百分比接近96％，體積百分比接近86％時導熱凝膠導熱系數可提升
3、對于導熱凝膠材料來說，其成型過程的使用場景是采用點膠工藝，材料會流經點膠機的各處復雜流道。但是無論是氧化鋁、氮化鋁或者金剛石，其莫氏硬度都在7以上屬于超硬材料，而且>5w/m·k的高導熱的熱界面材料，其填料體積填充率已經高于80％。這種莫氏硬度為7以上的填料顆粒在高體積填充時，對于點膠設備的流道具有很強的磨蝕性，容易造成設備磨損導致高額的維修和生產成本。所以點膠設備在處理高導熱材料時，要求導熱材料對設備低磨損的點膠工藝性要求更高，技術難度更大。如cn112608720b基于不同粒度氮化鋁、氧化鋁填料復配提供了一種高導熱系數，自動化點膠工藝的導熱凝膠材料，但缺乏對點膠工藝中設備磨損的考量，按其填料體系及填料量技術路線，滿足高導熱的情況下其對設備的磨損無法滿足行業內使用場景的新需求，目前行業內缺乏這種高導熱性基礎上兼具優良點膠工藝、低磨損性能的熱界面材料。
4、因此，研究得到一種提高導熱性、點膠工藝性，降低對設備的磨損性的網絡結構導熱有機硅組合物作為熱界面材料，具有重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對現有技術的不足提供一種導熱性有機硅組合物及其固化物和應用。具有新型導熱填料網絡結構的導熱有機硅組合物作為熱界面材料，可以在高填充量所帶來的高導熱性能的基礎上，兼具優良的點膠工藝性，尤其是對設備的低磨損性。
2、為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種導熱性有機硅組合物，所述導熱性有機硅組合物包含有機聚硅氧烷、復合填料粉；
4、復合填料粉包含核層、中間層和殼層；核層為莫氏硬度≥7的導熱粉，殼層為莫氏硬度≤7的導熱粉，中間層為有機硅聚合物；
5、核層的導熱粉為金剛石、氮化鋁、碳化硅和氧化鋁中的一種或幾種，殼層的導熱粉為氧化鋅、氧化鎂、氫氧化鋁和氮化硼中的一種或幾種；
6、殼層和核層的體積比為0.5～5：100，中間層和核層的體積比為0.1～5：100；核層導熱粉的d50為20～150μm，殼層導熱粉的d50為0.05～5μm。
7、作為優選，核層導熱粉的粒徑和殼層導熱粉的粒徑之比為10～1000：1；復合填料粉的表面能為18～60mj/m2，復合填料粉的d50為20～200μm。
8、作為優選，復合填料粉的制備方法為：有機硅聚合物對核層導熱粉進行第一包覆，再用殼層導熱粉對有機硅聚合物進行第二包覆，第二包覆完成后進行加熱反應，得到復合填料粉；
9、加熱反應的溫度為60～150℃，加熱反應的時間為4～24h；
10、進行第一包覆前，核層導熱粉的含水率≤5％；
11、第一包覆和第二包覆中，運動速度獨立的為10～80m/s，裝料系數獨立的為20～60％。
12、作為優選，有機聚硅氧烷包含烯基有機聚硅氧烷和/或硅油；烯基有機聚硅氧烷在25℃下的粘度為10～10000mpa·s，1分子烯基有機聚硅氧烷中，烯基的個數≥2個。
13、作為優選，導熱性有機硅組合物包含可固化型導熱性有機硅組合物和預固化型導熱性有機硅組合物；導熱性有機硅組合物還包含有機氫聚硅氧烷、導熱填料、鉑族金屬催化劑、硅氫加成反應抑制劑和分散劑中的一種或幾種；1分子有機氫聚硅氧烷中，sih基的個數≥2個。
14、作為優選，可固化型導熱性有機硅組合物中，有機氫聚硅氧烷中sih基的個數為有機聚硅氧烷中烯基個數的0.5～1.5倍，預固化型導熱性有機硅組合物中，有機氫聚硅氧烷中sih基的個數為有機聚硅氧烷中烯基個數的0～0.8倍。
15、作為優選，導熱填料為金剛石、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、碳化硅、鋁和銅的一種或多種；導熱填料的d50≤30um，d99≤180um；
16、導熱填料和復合填料粉的體積比為1～3：1～10；導熱填料和復合填料粉的體積填充率之和≥80％。
17、作為優選，鉑族金屬催化劑中鉑族金屬原子的質量為有機聚硅氧烷質量的0.1～500ppm，硅氫加成反應抑制劑的質量為有機聚硅氧烷質量的0.01～5％，分散劑的質量為復合填料粉和導熱填料總質量的0.1～10％。
18、本專利技術還提供了所述的導熱性有機硅組合物固化得到的有機硅組合物固化物，有機硅組合物固化物的導熱率≥5w/m·k。
19、本專利技術還提供了所述的導熱性有機硅組合物在電子元器件中的應用。
20、本專利技術的有益效果包括以下幾點：
21、1)本專利技術從熱界面材料導熱填料結構影響材料擠出流動工藝性能以及導熱性的角度著手，創新性地對填料結構做出設計，包括顆粒形貌結構及顆粒界面結構。通過整形包覆造粒的精確控制工藝，如，控制包覆整形中的工藝參數、包括受力方式、包覆劑用量、反應溫度等，得到本專利技術的復合填料粉。此種填料結構在保證高填充量提高導熱性能的基礎上，同時可以保證材料在點膠過程中的擠出流動狀態下，具有低流動阻力從而提高點膠擠出流動性，同時對點膠設備具有低磨損性。
22、2)本專利技術的復合填料粉，高莫氏硬度顆粒的核層表面有一層低莫氏硬度顆粒殼層，可起到低磨損作用，使材料擠出流動時與點膠設備管壁接觸的部分是低莫氏硬度的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種導熱性有機硅組合物，其特征在于，所述導熱性有機硅組合物包含有機聚硅氧烷、復合填料粉；
2.根據權利要求1所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，核層導熱粉的粒徑和殼層導熱粉的粒徑之比為10～1000：1；復合填料粉的表面能為18～60mJ/m2，復合填料粉的D50為20～200μm。
3.根據權利要求1或2所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，復合填料粉的制備方法為：有機硅聚合物對核層導熱粉進行第一包覆，再用殼層導熱粉對有機硅聚合物進行第二包覆，第二包覆完成后進行加熱反應，得到復合填料粉；
4.根據權利要求3所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，有機聚硅氧烷包含烯基有機聚硅氧烷和/或硅油；烯基有機聚硅氧烷在25℃下的粘度為10～10000mPa·s，1分子烯基有機聚硅氧烷中，烯基的個數≥2個。
5.根據權利要求1所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，導熱性有機硅組合物包含可固化型導熱性有機硅組合物和預固化型導熱性有機硅組合物；導熱性有機硅組合物還包含有機氫聚硅氧烷、導熱填料、鉑族金屬催化劑、硅氫加成反應抑制劑和分散劑中的一種或
6.根據權利要5所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，可固化型導熱性有機硅組合物中，有機氫聚硅氧烷中SiH基的個數為有機聚硅氧烷中烯基個數的0.5～1.5倍，預固化型導熱性有機硅組合物中，有機氫聚硅氧烷中SiH基的個數為有機聚硅氧烷中烯基個數的0～0.8倍。
7.根據權利要求5或6所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，導熱填料為金剛石、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、碳化硅、鋁和銅的一種或多種；導熱填料的D50≤30um，D99≤180um；
8.根據權利要求7所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，鉑族金屬催化劑中鉑族金屬原子的質量為有機聚硅氧烷質量的0.1～500ppm，硅氫加成反應抑制劑的質量為有機聚硅氧烷質量的0.01～5％，分散劑的質量為復合填料粉和導熱填料總質量的0.1～10％。
9.權利要求1～8任一項所述的導熱性有機硅組合物固化得到的有機硅組合物固化物，其特征在于，有機硅組合物固化物的導熱率≥5W/m·K。
10.權利要求1～8任一項所述的導熱性有機硅組合物在電子元器件中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種導熱性有機硅組合物，其特征在于，所述導熱性有機硅組合物包含有機聚硅氧烷、復合填料粉；
2.根據權利要求1所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，核層導熱粉的粒徑和殼層導熱粉的粒徑之比為10～1000：1；復合填料粉的表面能為18～60mj/m2，復合填料粉的d50為20～200μm。
3.根據權利要求1或2所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，復合填料粉的制備方法為：有機硅聚合物對核層導熱粉進行第一包覆，再用殼層導熱粉對有機硅聚合物進行第二包覆，第二包覆完成后進行加熱反應，得到復合填料粉；
4.根據權利要求3所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，有機聚硅氧烷包含烯基有機聚硅氧烷和/或硅油；烯基有機聚硅氧烷在25℃下的粘度為10～10000mpa·s，1分子烯基有機聚硅氧烷中，烯基的個數≥2個。
5.根據權利要求1所述的導熱性有機硅組合物，其特征在于，導熱性有機硅組合物包含可固化型導熱性有機硅組合物和預固化型導熱性有機硅組合物；導熱性有機硅組合物還包含有機氫聚硅氧烷、導熱填料、鉑族金屬催化劑、硅氫加成反應抑制劑和分散劑中的一種或幾種；1分子有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓楊，周占玉，李素卿，陳肖男，唐云輝，
申請(專利權)人：北京中石偉業科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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