一种取向型导热凝胶、制备方法及其应用技术

本申请涉及热界面材料的领域，具体公开了一种取向型导热凝胶及其制备方法及应用。取向型导热凝胶组包含以下原材料：液体树脂、球形填料、各向异性填料、延迟剂、固化剂、催化剂；其制备方法为：将上述取向型导热凝胶通过点胶的方式涂覆在电子产品发热器件的散热界面，取向型导热凝胶在电子产品散热界面上以胶点的形式存在；然后将散热器件通过取向型导热凝胶的粘性与发热器件贴合；最后通过热固化或常温固化的方式，使取向型导热凝胶固化成型。本申请的取向型导热凝胶可用于电子产品的散热领域。本申请中，通过球形填料和各向异性导热填料在液体树脂中的合理配比分散，制得的取向型导热凝胶具有优良的导热性能的同时保持有较好的挤出性能。挤出性能。

【技术实现步骤摘要】
一种取向型导热凝胶、制备方法及其应用


[0001]本申请涉及热界面材料的领域，更具体地说，它涉及一种取向型导热凝胶、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着互联网的快速普及，各种电子产品逐渐向微型化、精细化和高功率化的方向发展，导致电子芯片上晶体管的集成密度大幅增加。电子晶体管集成化大幅提升意味着封装在电路板中的电子元器件会产生更多的热量。电子元器件运行过程中产生的热量如果不及时传导出去，会严重影响电子设备的正常运行。为了提升电子产品的散热性能，目前多采用热界面材料作为导热介质进行散热。热界面材料是用于涂敷在散热器件与发热器件之间、降低它们之间接触热阻所使用的材料的总称。常用的热界面材料的类型主要有导热垫片、相变化金属片以及导热凝胶等。
[0003]导热凝胶是具有超高适配性的一种热界面材料，相较于导热垫片，导热凝胶更加柔软，并且具有更好的表面亲和性，可以压缩至非常低的厚度。导热凝胶常温下一般以胶体的形式存在，具有优异的可塑性，可以适应各种不规则、形状多变以及凹凸不平的散热界面，应用场景更加灵活多变。
[0004]目前市面上的导热凝胶主要是通过在树脂体系中掺杂导热填料的方式制备。为了获取更高的导热系数，一般会在树脂体系中添加更多的导热填料，通过提高导热填料的填充比例来获取更好地导热性能。但是当树脂体系中导热填料的填充量过高时，导热凝胶的粘度增加，进而影响导热凝胶在实际应用过程中的点胶特性或挤出特性，导热凝胶的挤出速率降低会严重影响应用过程中的生产效率。

技术实现思路

[0005]为了使导热凝胶具备到较高的导热系数的同时不影响产品的挤出速率，本申请提供一种取向型导热凝胶、制备方法及其应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种取向型导热凝胶，采用如下的技术方案：一种取向型导热凝胶，由包含以下重量份的原材料制成：一种取向型导热凝胶，由包含以下重量份的原材料制成：
[0007]通过采用上述技术方案，在树脂体系中添加在轴向上具有超高导热效果的各向异性导热填料，通过取向的方式，使制得的取向型导热凝胶在各向异性导热填料的轴向排列
的方向上具有超高导热性能。将此取向型导热凝胶应用于电子产品上，并使各向异性导热填料沿垂直散热界面的方向和/或接近于垂直散热界面的方向取向，可实现各向异性导热填料的导热效率的最大化利用，进而通过较少的导热填料用量即可实现较高的导热性能，使得取向型导热凝胶在具有高导热性能的同时保持较优的挤出特性。
[0008]加入球形填料可以提升各向异性导热填料在液体树脂体系中分散的均匀性。各向异性导热填料呈纤维状或片状，在与液体树脂混合的过程中很难分散均匀且易发生团聚。通过先将球形填料与液体树脂混合，当球形填料完全分散在液体树脂体系中后，可以起到改性的作用，使得纤维状或者片状的各向异性导热填料与液体树脂体系之间的相容性提升，进而利于提升各向异性导热填料在液体树脂中的分散均匀性。另一方面，球形填料自身具有良好的导热效果，可以进一步提升液体树脂体系的整体导热性能。再一方面，取向型导热凝胶点胶涂覆在导热界面上以后，各向异性导热填料在胶点内并不是全部沿垂直导热界面的方向取向，而添加球形填料后，球形填料均匀分布在取向型导热凝胶内部，通过提升取向型导热凝胶整体热传导效果，进一步提升导热填料取向方向的导热性能。
[0009]固化剂和催化剂可以促进液体树脂交联固化，使取向型导热凝胶点胶后固化成型。延迟剂可以抑制液体树脂在常温下的交联速率，为混料预留处足够的操作时间，便于原材料混合均匀，同时也利于取向型导热凝胶的保存。
[0010]优选的，所述各向异性导热填料为碳纤维、氮化铝晶须和六方晶氮化硼中的至少一种。进一步优选，所述各向异性导热填料为碳纤维。
[0011]通过采用上述技术方案，碳纤维、氮化铝晶须和六方晶氮化硼均呈纤维状或片状，其导热性能具有明显的各项异性，在轴向上的导热效果更高，并且具有优良的力学强度。添加至液体树脂中以后，在起到取向型导热效果的同时，还可以提升产品的强度和韧性。
[0012]优选的，所述球形填料为氧化铝、氮化铝和金刚石微粉中的一种或多种组合。进一步优选，所述球形填料为氧化铝、氮化铝和金刚石微粉三种的组合。
[0013]优选的，所述球形填料的粒径为0.5
‑
20μm。
[0014]通过采用上述技术方案，氧化铝、氮化铝和金刚石微粉均具有良好的导热性能，可以有效提高取向型导热凝胶的整体导热性能。同时其机械强度高，稳定性好，可以提升产品的韧性和机械性能。
[0015]球形填料颗粒的粒径要保持在合理的范围，当其粒径过小时，颗粒之间易发生团聚，难以均匀分散与液体树脂中，不能起到提升各向异性导热填料分散均匀性的作用；若其粒径过大，一方面难以在液体树脂中分散开来，另一方面，球形填料会影响各向异性导热填料在液体树脂中的分布，进而影响产品的导热性能。
[0016]可选的，所述液体树脂为乙烯基硅油和苯基乙烯基硅树脂中的至少一种。
[0017]第二方面，本申请提供一种取向型导热凝胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种取向型导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：将液体树脂和球形填料混合，搅拌混合均匀；加入各向异性导热填料继续搅拌混均匀；依次加入延迟剂和固化剂，搅拌，然后加入催化剂，继续搅拌至混合均匀，然后抽真空，得到取向型导热凝胶。
[0018]通过采用上述技术方案，先将球形填料均匀分散在液体树脂中，然后将各向异性
导热填料加入，可以使各项异性导热填料更好地在液体树脂中分散均匀。延迟剂在固化剂和催化剂之前加入，可以有效抑制液体树脂和固化剂在常温下的交联固化速率。
[0019]所有原材料混合均匀后，通过抽真空抽出取向型导热凝胶中混合的空气，尽量避免取向型导热凝胶中掺杂有气泡，将取向型导热凝胶应用于电子产品散热界面后，可以减少因气泡存在而带来的内部空隙，进一步升导热效果。
[0020]第三方面，本申请提供一种取向型导热凝胶在电子器件散热领域的应用，包括以下步骤：将上述取向型导热凝胶通过点胶的方式涂覆在电子产品发热器件的散热界面，取向型导热凝胶在电子产品散热界面上以胶点的形式存在；装配散热器件，散热器件通过取向型导热凝胶的粘性与发热器件贴合；通过热固化或常温固化的方式，使取向型导热凝胶的胶点固化成型。
[0021]优选的，所述胶点在发热器件的散热界面上阵列分布，所述胶点的大小为2*2～8*8
㎜
。
[0022]优选的，装配散热器件时，取向型导热凝胶的胶点在垂直于散热界面方向上的压缩量不超过5％，且压缩后相邻胶点扩散至边缘互相接触。
[0023]通过采用上述技术方案，可以使用3D打印设备或者高精度点胶机，利用程序控制多个点胶头进行同时点胶，或者在同一个平台上实现在多个电子器件散热界面上同步点胶，将上述取向型导热凝胶应用在电子器件的散热界面上。取向型导热凝胶在散热界面上以胶点的形式存在，胶点的大小在2*2～8*8
㎜
范围内，使得单个胶点内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种取向型导热凝胶，其特征在于，由包含以下重量份的原材料制成：液体树脂
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50
‑
80份；球形填料
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300
‑
500份；各向异性填料
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800
‑
1200份；延迟剂
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0.1
‑
0.5份；固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
10份；催化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
10份。2.根据权利要求1所述的一种取向型导热凝胶，其特征在于，所述各向异性导热填料为碳纤维、氮化铝晶须和六方晶氮化硼中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种取向型导热凝胶，其特征在于，所述球形填料为氧化铝、氮化铝和金刚石微粉中的一种或多种组合。4.根据权利要求3所述的一种取向型导热凝胶，其特征在于，所述球形填料的粒径为0.5
‑
20μm。5.根据权利要求1所述的一种取向型导热凝胶，其特征在于，所述液体树脂为乙烯基硅油和苯基乙烯基硅树脂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊尚强，孙爱祥，曹勇，窦兰月，周晓燕，
申请(专利权)人：深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司，
类型：发明
国别省市：