导热性两部分粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种两部分的导热性粘合剂组合物，其包括：包含以下物质的第一部分：（甲基）丙烯酸酯基的可聚合单体组分；过氧化物基固化剂组分；一种或多种选自伯、仲或叔胺或者含有－ＣＯＮＨＮＨ－基团的化合物的助固化剂组分；稳定组分；导热性填料组分；和包含以下物质的第二部分：丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基的可聚合单体组分；用于催化固化反应的催化组分；稳定组分；和填料组分，其中该组合物的至少一个部分包含包括导热性填料的填料组分。该导热性填料可以在第一部分或第二部分或者这两个部分中，但希望是在第二部分中。该组合物可用于将发热元件例如电气元件粘结在基材例如散热片上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术总的涉及导热性粘合剂，特别是可用于粘结电子元件并且有助于将在该电子元件工作期间产生的热从其中散发的那些。相关技术的简述电子工业的进展已经使得热处理成为一个日益重要的考虑因素，特别是相对于包装问题而言。例如，电子产品中的热积累导致了降低的可靠性(“平均失效时间”)、更缓慢的性能和降低的功率操作能力。另外，尽管通常希望降低其的能量消耗，但在增加电子元件的数目和减小半导体芯片尺寸中持续的兴趣也有助于热处理的重要性。而且，其中半导体芯片被直接安置在印刷电路板(“pcb”)上的板上的芯片技术由于更有效地利用了其上的表面积(即，pcb上更大的真实状况密度)而因此产生了对热处理的进一步需求。热处理或散热技术通常包括对流或传导装置，其中可以通过在器件周围的空气(例如自由流动的或强制的)对流、通过散热器的流体(例如水或氟碳化合物)对流，或者通过其物理接触的部分传导而将热从电子器件(例如工作的硅集成电路)上除去。这些技术的组合通常被用于将温度保持在设计标准内。热对流涉及到贯穿界面的传热，这与(1)界面上暴露的面积的数量、(2)温差和(3)传热系数成正比。另一方面，热传导涉及到在长度上每单位面积的热流量，这与贯穿该长度的温度梯度成正比。因此，热传导(或导热性)是测量某些材料将热传送通过的能力的一种稳态性能。除了其它的相同之外，对流与传导相比需要更大的表面积以使得相同数量的热散发。当然，伴随着电子包装(package)持续的尺寸减小，表面积被降低，由此使得对流是较少所希望的。由轻质的导热性材料例如铝合金或石墨复合材料构成的散热片通常被用于电子器件以有助于从其中散热。散热片应该具有足够的重量以获得不超过对环境的热流量的热容量，该热容量本身应该与来自将要使用该散热片的器件的热流量相匹配。迄今为止，散热片具有变化的成功量度。这种变化的一个原因是散热片与发热电子器件之间的界面热阻。一般而言，可以通过将具有(1)高的导热性、(2)与散热片和电子器件紧密的表面接触，和(3)例如通过探测在散热片与发热器件之间的界面接合处的失效或性能损耗的热循环度量的优良耐用性的材料放置在电子器件与散热片之间的界面接合处而将该阻抗最小化。机械紧固件和导热性油脂、云母芯片和陶瓷绝缘体、衬垫和胶带，以及粘合剂被用作这类散热片或界面材料。机械紧固件是耐用的，但通常由于在高度抛光的表面中均匀存在的微观界面孔隙而提供了高的界面热阻。可以使用穿透该界面或表面孔隙的热油脂来提高与这类紧固件的表面接触，由此有效地降低界面热阻。然而，这些油脂通常会缺乏溶剂抗性并且通常随着时间的过去而从界面接合处迁移出来。一些使用者还认为热油脂浪费时间并且使用起来脏，以及难以清理。另外，当施用热油脂时，应该避免焊接处理以将污染最小化。还建议避免将含有热油脂的元件放置在干净的浴液中以将热油脂从界面接合处的洗去最小化，其结果将造成干燥的接合处(和因此提高的热阻)和浴液污染。云母芯片便宜并且具有优良的介电强度；然而，它们也是脆的并且容易损坏。另外，云母本身具有高的热阻抗，因此迄今为止还是普遍使用热油脂。陶瓷绝缘体昂贵并且脆，因此如同云母芯片那样容易损坏。导热性衬垫是层压的复合材料，其通常用压敏性粘合剂涂覆以有助于粘结和与在它们被放置之间的基材表面优良接触。参见例如美国专利No.4,574,879(DeGree)。这类导热性衬垫的例子包括可在商标“CHO-THERM”下从W.R.Graceunit，Chomerics，Inc.商购获得的那些。衬垫的芯层通常是高度导热性的，尽管涂料本身是具有低导热性的覆盖材料。因此，导热性衬垫的热性能通常是装备压力和工作温度的函数，其中涂料表面渗透到接合表面的程度确定了界面热阻。导热性胶带以相同的方式工作。参见例如美国专利No.5,510,174(Litman)。导热性粘合剂是可固化的(与不旨在是可固化的油脂相比)，但是如同油脂那样通常含有导热性填料，其可商购获得的例子包括由Thermoset，Indianapolis，Indiana或Creative MaterialsIncorporated，Tyngsboro，Massachusetts提供的那些。这些粘合剂以与油脂类似的方式工作，除了该粘合剂如果被准确地配制和涂覆到合适的表面上则将不会从界面接合处迁移之外。公知的是多种导热性粘合剂用于许多应用，例如密封剂、静电复印机中的熔凝器辊涂层、粘结介质等。在该组合物中使用的树脂本身应该是热稳定的，其例子包括硅酮、环氧、酚醛、乙烯基和丙烯酸系材料。硅酮由于例如它们用于应力消除的高弹性、低的水分吸收、离子纯度、宽范围的温度性能和优良的电性能例如电绝缘性能而因此是特别令人希望的树脂。然而，通常希望的是增强这类粘合剂的导热性，当然这取决于树脂本身的导热性。通常可以通过将导热性填料加入树脂基质来获得提高的导热性。。美国专利No.5,430,085(Acevedo)描述了一种包含与填料混合的树脂例如硅酮的导热性和导电性填缝剂，该填料包含80wt％的粒径为300-325微米的传导性颗粒、10wt％的粒径为75-80微米的传导性颗粒，和10wt％的长度为0.020-0.025英寸的传导性纤维。美国专利No.4,604,424(Cole)描述了包含聚二有机硅氧烷、固化剂、含铂的硅氢化催化剂以及氧化锌和氧化镁填料的导热性硅酮弹性体，该填料的粒径使得基本所有的填料颗粒通过325目筛网，并且该填料的平均粒径低于10微米。该填料由50％-90％氧化锌和10％-50％氧化镁组成，每一种以填料的重量计。其他的填料(至多40wt％)包括氧化铝、氧化铁和炭黑。据信该固化的弹性体与包含氧化铝作为唯一填料的组合物相比更大程度地抵抗了磨料的侵蚀。在美国专利No.5,445,308(Nelson)中，提高导热性的另一种方法通过将含有液态金属(例如镓、镓/铟、镓/铟/锡和/或汞)的导热性填料混合到未固化的基质材料(例如热塑体、热固体、W-可固化材料、环氧化物和溶剂承载的材料)中并且此后将基质材料固化而提供了在隔开的表面之间的传导。日本专利文献JP07-292251的英文摘要表明涉及可固化的导热性电绝缘的含氧化镁的硅酮组合物。化学文摘CA 124124432r(1996)涉及用于硅烷弹性体前体的氮化铝粉末的爆炸压实，报导了该前体当聚合时具有所形成的聚合物-陶瓷复合材料的提高的导热性。导热性粘合剂消除了对机械紧固件和芯片的需要，同时提供了在发热电子器件与它们的散热片之间传热的有效方法。这类应用的例子是将变压器、晶体管或其他发热电子元件粘结在印刷电路板组件或散热片上。许多可商购获得的导热性粘合剂包含一种组分活化剂基体系，其中该活化剂是基于溶剂的。这类体系就时间而言可能是有问题的，因为必须在粘合剂分配之前将活化剂涂覆在粘结表面上。另外，在活化剂的组成可能导致健康和安全性问题例如皮肤过敏的情况下，活化剂的使用可能是不希望的。因此，需要提供一种将消除许多的这些问题但将保持现有产品的有利特性的导热性粘合剂体系。当然，存在许多在固化状态中没有导热性的可固化组合物以用于许多不同的最终使用场合。取决于化学性质等，将那些组合物配制成一个部分或两个部分的组合物。已经存在一段时间的一种产品是Loctit本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化形成导热性固化产品的两部分可固化组合物，其包括：包含以下物质的第一部分：（ｉ）至少一种可聚合的（甲基）丙烯酸酯基单体组分；（ｉｉ）过氧化物基固化剂组分；（ｉｉｉ）一种或多种选自伯、仲或叔胺或者含有－ＣＯＮＨＮＨ－基团的化合物的助固化剂组分；（ｉｖ）稳定组分，和（ｖ）填料组分；和包含以下物质的第二部分：（ｉ）至少一种可聚合的（甲基）丙烯酸酯基单体组分；（ｉｉ）用于催化固化反应的催化组分；（ｉｉｉ）稳定组分，和（ｉｖ）导热性填料组分，其中该组合物的至少一个部分包含包括导热性填料的填料组分，该导热性填料可以在第一部分或第二部分或者这两个部分中，但希望是在第二部分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ厄尔，AM雷克斯，
申请(专利权)人：汉高公司，洛克泰特RD有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]