本发明专利技术公开了一种高导热绝缘灌封复合材料及其制备方法，包括A组分和B组分，两种组分按质量比1：1混合，50~150℃固化20~50min，灌封复合材料的导热系数达到3.5W/m·K（ASTMD5470，HotDisk法）、电绝缘性能及力学性良好。本发明专利技术使用乙烯基硅油作为基胶，含氢硅油作为固化剂，采用球状、片状、针状、柱状等形貌的导热填料填充，通过不同形貌导热填料的合理搭配，使其形成大量导热通路，制备具有高导热系数的灌封复合材料，固化物具有良好的电学性能和力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，该复合材料主要用于大功率电子器件的封装。
技术介绍
随着微电子集成技术的高速发展，组装密度迅速提高，电子元件的工作频率急剧增加，所产生的热量也随之增加。电子元器件温度每升高2°C，其可靠性下降10% (Macromolecules, 1996，29(10) 3376-3383)。因此，散热成为影响电子元器件使用寿命的重要因素。高导热绝缘灌封复合材料不仅能为电子元件提供安全可靠的散热途径，而且起到绝缘、减震、防潮和防腐蚀的作用。导热填料在导热灌封复合材料中形成的导热通路在很大程度上影响复合材料的导热性。Kumlutas等用有限元分析方法研究了颗粒状、纤维状填料填充的复合材料的导热率与填料体积比之间的函数关系(Journal of Thermoplastic Composite Materials, 2006, 19(4) : 441-455) ;Sanada 等用堆砌模拟和有限元法推测了高聚物有效导热率与微观结构之间的关系(Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2009，40 (6—7):724—730)。中国专利CN101418123A申请公开了一种双组分加成型硅橡胶的液体灌封组合物，该组合物对环境无污染，性能稳定，在低温下不开裂，并能起到防潮、防尘、防腐蚀、防震等作用，导热系数达到0. 4ff/m · K，不能满足大功率电子元件的散热要求。中国专利 CN101054507A申请公开了一种高导热有机硅灌封胶，该灌封胶固化物具有良好的力学性能和电学性能、耐高低温、耐辐射，导热系数能达到1. 1 W/m*K，仍不能满足大功率电子元件的散热要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种高导热绝缘灌封复合材料。本专利技术以乙烯基硅油作为基胶，含氢硅油作为固化剂，采用球状、片状、针状、柱状等形貌的导热填料填充；通过不同形貌导热填料的合理搭配，使得不同形貌导热填料紧密堆积，形成大量导热通路，制备具有高导热系数的灌封复合材料，固化物具有良好的电学性能和力学性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的，高导热绝缘灌封复合材料包含A组分和B组分。A组分按质量份计由以下组分混合而成乙烯基硅油100份、球状导热填料5(Γ300 份、针状导热填料(Tioo份、片状导热填料(Γ100份、柱状导热填料5(Γ200份，催化剂2 10 份；B组分按质量份计由以下组分混合而成乙烯基硅油100份、球状导热填料5(Γ300份、针状导热填料(Tioo份、片状导热填料(Γ100份、柱状导热填料5(Γ200份，固化剂2 10份。更为优化的A组分和B组分配方分别为A组分按质量份计由以下组分混合而成乙烯基硅油100份、球状导热填料20(Γ300 份、针状导热填料(Γ100份、片状导热填料(Γ100份、柱状导热填料10(Γ200份，催化剂4、 份；B组分按质量份计由以下组分混合而成乙烯基硅油100份、球状导热填料20(Γ300份、针状导热填料(Γ100份、片状导热填料 (TlOO份、柱状导热填料10(Γ200份，固化剂4、份。使用时，A组分与B组分按质量比1:1混合均勻后，在5(Tl50°C下加热固化 20 50min。本专利技术的高导热绝缘灌封复合材料，其乙烯基硅油为直链型，乙烯基含量 0. 5^2. 5%wt ；固化剂含氢硅油的含氢量0. 1 1. 5%wt ；催化剂为氯钼酸。本专利技术的高导热绝缘灌封复合材料，其球状导热填料为粒径广30 μ m的球状Al2O3^AlNo本专利技术的高导热绝缘灌封复合材料，其片状导热填料为粒径5 50μπι的A1203、 AlN,BN0本专利技术的高导热绝缘灌封复合材料，其针状导热填料为长径比(即长度与直径之比，以下同)20 100、直径0. Γι μ m的SiC、ZnO0本专利技术的高导热绝缘灌封复合材料，其柱状导热填料为长径比广30、直径 0. 5 5μπι 的 Α1Ν、ΒΝ、Ζη0。本专利技术的另一目的是提供制备导热绝缘灌封复合材料的方法。该方法是使用双行星式混合器，将100份乙烯基硅油和2 10份催化剂加入料筒中，开启搅拌，然后将球状导热填料5(Γ300份、针状导热填料(Γ100份、片状导热填料(Γ100份、柱状导热填料5(Γ200份， 分批逐次加入料筒中，继续搅拌2(Tl00min，制得A组分；将100份乙烯基硅油和2 10份固化剂加入料筒中，开启搅拌，然后将干燥处理的球状导热填料5(Γ300份、针状导热填料 (Γ100份、片状导热填料(Γ100份、柱状导热填料5(Γ200份，分批逐次加入料筒中，继续搅拌 2(Tl00min，制得B组分。与现有产品相比，本专利技术的有益效果在于制备了导热系数高达3. 5 ff/m -KCASTM D 5470,Hot Disk法)的高导热绝缘灌封复合材料，为大功率电子元件的散热，提供了保证。另外，灌封复合材料粘度1000(T50000mPa · s, 不易沉降，操作方便，排泡容易，能够自动流平。固化后，密度2. (Γ3. 5g/cm3,体积电阻率 1013^1015Ω · cm，介电强度13 18kV/mm，拉伸强度1. 5^5. OMPa，能够满足大功率电子元件的灌封要求。具体实施例方式使用双行星式混合器，制备A组分和B组分。实施例1按质量份称取100份乙烯基硅油，6份氯钼酸催化剂，放于双行星式混合器混合10min。缓慢分批加入填料200份5 μ m球状Al203、200份直径0. 5 μ m柱状AlN (长径比为 10)、100份直径0. Iym针状SiC晶须(长径比为50)，混合60 min，制得A组分。称取100 份乙烯基硅油，6份含氢硅油，放于双行星式混合器混合10 min。缓慢分批加入经干燥处理的填料200份5 μ m球状Al203、200份直径0. 5 μ m柱状AlN (长径比为10)、100份直径 0. 1 μ m针状SiC晶须(长径比为50)，混合60 min,制得B组分。将A组分与B组分按质量比1 :1混合均勻，所得混合物粘度为观000 mPa · s，放于120°C固化40min。固化样品导热率 2. 5ff/m · K (ASTM D 5470，Hot Disk 法)，体积电阻率 IO14 Ω · cm，介电强度 14. 5 kV/m, 拉伸强度2. 6 MPa。 实施例2按质量份称取100份乙烯基硅油，6份氯钼酸催化剂，放于双行星式混合器混合10 min。缓慢分批加入填料200份5 μ m球状Al203、200份直径0. 5 μ m柱状AlN (长径比为 10)、100份直径10 μ m片状BN，混合60 min,制得A组分。称取100份乙烯基硅油，6份含氢硅油，放于双行星式混合器混合10 min。缓慢分批加入经干燥处理的填料200份5μπι球状 Al203、200份直径0. 5μπι柱状AlN (长径比为10)、100份直径10 μ m片状ΒΝ，混合60 min, 制得B组分。将A组分与B组分按质量比1 :1混合均勻，所得混合物粘度为25000 mPa-s, 放于120°C固化40min。固化样品导热率2. 8 ff/m ·Κ (ASTM D 5470, Hot D本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高导热绝缘灌封复合材料，包括Ａ组分和Ｂ组分，其特征在于：所述Ａ组分按质量份计由以下组分混合而成：乙烯基硅油１００份、球状导热填料５０～３００份、针状导热填料０～１００份、片状导热填料０～１００份、柱状导热填料５０～２００份，催化剂２～１０份；所述Ｂ组分按质量份计由以下组分混合而成：乙烯基硅油１００份、球状导热填料５０～３００份、针状导热填料０～１００份、片状导热填料０～１００份、柱状导热填料５０～２００份，固化剂２～１０份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫兵，周正发，任凤梅，
申请(专利权)人：合肥博发新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：34
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