一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺，包括如下重量份的组分：含氢硅油5

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺


[0001]本专利技术涉及导热界面材料
，尤其涉及一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺。

技术介绍

[0002]随着快速制造技术的发展以及5G技术的普及，电子元器件、电路模块以及集成电路等领域往高性能、微型化、集成化三大趋势发展，电子散热问题越来越突出，因为热量不及时的导出会降低电子器件的寿命以及可靠性，同时还会影响设备的安全性能。因此，有效的热管理对于确保其高性能和可靠性至关重要。然而，许多电子器件的热管理仍然依赖于基本的被动冷却系统：内部散热器和外部自然对流。对于高功率、高密度的电子器件依靠被动冷却技术无法保证达到其正常工作所需的内部温度。
[0003]导热界面材料是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能。空气热导率为0.024W/mK，热的不良导体，严重阻碍热传导。高导热TIM填充间隙，排除空气，建立有效热传输通道，大幅度降低热阻，充分发挥散热器作用。因此，在电子封装中导热界面材料是必不可少的。导热界面材料主要包括导热脂、导热凝胶、导热垫片和相变化材料。导热凝胶凭借着高导热系数、较强的材料内聚力、形状可恢复以及不易析油，长期储存稳定等特点广泛应用于导热界面材料。目前传统导热硅凝胶存在导热性能不佳、不耐高温以及长时间后导热凝胶热阻上升、储存条件苛刻等问题，因此还需对其进行研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种低粘度低模量高导热单组份凝胶制备工艺，包括如下重量份的组分：含氢硅油5
‑
30份，乙烯基硅油9
‑
15份，硅烷偶联剂3
‑
7份，处理剂8
‑
10份，硅氢加成反应催化剂1
‑
2份和导热填料60
‑
80份。
[0007]作为本专利技术的进一步方案，所述含氢硅油粘度为300
‑
500mPa
·
s，含氢量为0.1
‑
0.3％，选自侧链含氢硅油、双封端含氢硅油、单封端含氢硅油或端侧混合含氢硅油中的一种或多种。
[0008]作为本专利技术的进一步方案，所述乙烯基硅油粘度50
‑
100mPa
·
s，乙烯基含量为0.8
‑
2.5％，选自多乙烯基硅油、双乙烯基硅油或单乙烯基硅油中的一种或多种。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，所述导热填料包括金属填料、碳材料和无机导热粒子中的至少一种。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述金属填料包括金粒子、银粒子、铜粒子、铝粒子、铁粒子、锌粒子、镍粒子和液体合金中的至少一种；
[0011]所述碳填料包括金刚石、石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯以及石墨炔中的至少一种；
[0012]所述无机导热粒子包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化锌以及二氧化硅中的至少二种；
[0013]所述导热填料为粒径尺寸为0.3
‑
0.8微米的球形或类球形导热粒子，其中，粒径为0.3
‑
3微米的球形或类球形导热粒子占总量的12
‑
30％，粒径为10
‑
30微米的球形或类球形导热粒子占总量的15
‑
30％，粒径为70
‑
150微米的球形或类球形导热粒子占总量的22
‑
50％。
[0014]作为本专利技术的进一步方案，所述硅烷偶联剂为长链烷基硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括辛基三甲氧基硅烷偶联剂、癸基三甲氧基硅烷偶联剂、十二烷基三乙氧基硅烷偶联剂、十六烷基三甲氧基硅烷偶联剂、十六烷基三乙氧基硅烷偶联剂；
[0015]所述硅烷偶联剂改性导热填料的制备方法为：将导热填料加入到硅烷偶联剂的乙醇、水或者乙醇/水溶液中进行表面处理，反应过程搅拌进行，反应完全后经醇洗、真空干燥得到所述硅烷偶联剂改性导热填料；更优选地，所述反应温度为45
‑
85℃，所述反应时间为2
‑
3h，所述硅烷偶联剂的质量为导热填料质量的0.1
‑
3％。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，所述处理剂包括长链烷烃三甲氧基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅氧烷、钛酸酯或新型处理剂，该新型处理剂的分子式为CnH2n+1(SiMe2O)mSi(OR)3。
[0017]作为本专利技术的进一步方案，所述硅氢加成反应催化剂为能够引发组分(A)和(B)硅氢加成反应的硅氢加成反应催化剂，所述硅氢加成反应催化剂选自铂黑、铑、钌、钯、铂金属化合物及其有机复合物、铑金属化合物及其有机复合物、钌金属化合物及其有机复合物、钯金属化合物及其有机复合物中的至少一种；
[0018]所述硅氢加成反应催化剂选自铂黑、铂金属化合物及其有机复合物中的至少一种，所述铂金属化合物包括二氯化铂、四氯化铂、氯铂酸，所述铂金属化合物有机复合物包括氯铂酸与烯烃、乙烯基硅氧烷的复合物。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，包括如下步骤：
[0020]S1：称取以下重量份的原料：含氢硅油5
‑
30份，乙烯基硅油9
‑
15份，硅烷偶联剂3
‑
7份，处理剂8
‑
10份，硅氢加成反应催化剂1
‑
2份和导热填料60
‑
80份备用；
[0021]S2：将S1中称取的含氢硅油，乙烯基硅油，硅烷偶联剂与处理剂加入到行星混合机中，室温搅拌2
‑
3小时，混合均匀待用，得到混合物，搅拌速度1500
‑
2000r/min；
[0022]S3：向S2得到的混合物中加入导热填料，在真空状态下，在行星混合机中二次搅拌均匀，保持真空状态以除去导热凝胶在搅拌过程中产生的气泡；
[0023]S4：在搅拌混合完成后，取出放置，降温至室温，加入硅氢加成反应催化剂，在行星混合机中三次搅拌均匀，得到低粘度低模量高导热单组份凝胶。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]1.本专利技术将含氢硅油，乙烯基硅油，硅烷偶联剂，处理剂，硅氢加成反应催化剂和导热填料进行共混，把不同粒径大小的金属填料进行最优复配，使体系堆积密实，优化导热通路，提高导热凝胶的导热性能；此外，粉体最佳堆积后可以减少导热填料添加量，导致导热凝胶组分粘度降低，同时导热凝胶的本体强度以及韧性也得到明显改善。
[0026]2.含氢硅油中端含氢和侧含氢质量份数比例的优化，不但可以提高导热凝胶的挤出性能，同时能提高导热凝胶的内聚力；最后采用处理剂改性后的导热填料比普通处理剂改性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，包括如下重量份的组分：含氢硅油5
‑
30份，乙烯基硅油9
‑
15份，硅烷偶联剂3
‑
7份，处理剂8
‑
10份，硅氢加成反应催化剂1
‑
2份和导热填料60
‑
80份。2.根据权利要求1所述的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，所述含氢硅油粘度为300
‑
500mPa
·
s，含氢量为0.1
‑
0.3％，选自侧链含氢硅油、双封端含氢硅油、单封端含氢硅油或端侧混合含氢硅油中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，所述乙烯基硅油粘度50
‑
100mPa
·
s，乙烯基含量为0.8
‑
2.5％，选自多乙烯基硅油、双乙烯基硅油或单乙烯基硅油中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，所述导热填料包括金属填料、碳材料和无机导热粒子中的至少一种。5.根据权利要求4所述的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，所述金属填料包括金粒子、银粒子、铜粒子、铝粒子、铁粒子、锌粒子、镍粒子和液体合金中的至少一种；所述碳填料包括金刚石、石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯以及石墨炔中的至少一种；所述无机导热粒子包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化锌以及二氧化硅中的至少二种；所述导热填料为粒径尺寸为0.3
‑
0.8微米的球形或类球形导热粒子，其中，粒径为0.3
‑
3微米的球形或类球形导热粒子占总量的12
‑
30％，粒径为10
‑
30微米的球形或类球形导热粒子占总量的15
‑
30％，粒径为70
‑
150微米的球形或类球形导热粒子占总量的22
‑
50％。6.根据权利要求1所述的一种低粘度低模量高导热单组份凝胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为长链烷基硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括辛基三甲氧基硅烷偶联剂、癸基三甲氧基硅烷偶联剂、十二烷基三乙氧基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：范坤泉，范单敏，
申请(专利权)人：深圳市安伯斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：