[发明专利]一种导热填隙材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机硅化工领域，涉及一种导热填隙材料其及制备方法，具体涉及导热填隙材料的配方、制作流程，本专利还涉及本导热填隙材料在散热过程中的应用。

背景技术

随着电子工业的飞速发展，集成电路的规模越来越大，电子元件被广泛的应用集成到电子系统中，应用方面包括数据处理，信号传输，供电系统等等。

电子集成块通常有大量的电子元件固定在底板上，比如印刷电路板。为了这些集成块能够正确稳定的运行，各个电子元件所产生的热量必须有效和可靠的从元件上转移出去，他们的运行速度越来越快，但体积却越来越小；人们追求高性能和高频率的同时，电子元件的功率也在节节攀升，这种电子集成块运行的时的温度也越来越高，在电子元件越来越小使其集成密度也越来越高，如何高效稳定的散热成为电子工业进一步发展的需要。事实上，最关键的传热发生在散热器和元件间的连续接触界面上。用显微镜可观察到，电子元件和散热器的表面其实是不规则的，有着大量微小的凹陷和孔隙，它们可以容纳空气，而空气的导热系数是非常低的，这些不规则的孔隙和凹陷必须要用导热材料填补，才能大大降低热阻，使传热更有效。

为了解决孔隙问题，首先发展起来的是导热脂，为了方便操作，运输等等，导热脂被附着在衬垫上，但衬垫被撕下来后将脂贴在电子元件的表面，有超过50％的脂被留在了衬垫上，不仅增加了成本，同时使导热界面的达不到需要的导热效果。另外，在电子元件工作过程中，热量产生后，导热脂就会流出，脱离散热界面，从而产生了新的孔隙。增加了热阻。硅树脂作为一种早期的电子元件的导热界面材料，这种脂的导热陶瓷填料分散于硅树脂中形成有粘性的糊状。当硅树脂应用到电子元件和散热器表面间时，树脂填满了孔隙排除掉了空气，而过多的树脂流出来，并附在电子元件的边缘，这种脂可以最小化散热器和电子元件间的距离，使它们直接接触面积最大化，从而使热阻非常低。硅树脂是非常好的导热材料，与此同时也存在一些问题，它很不易控制，表面潮湿，粘稠，安装它是非常费时的，不容易精确控制使用量。而且，如果硅树脂如果流出散热界面，流到印刷电路板上，会阻止在电路板上继续进行的焊接。另外这种流失也能导致电路板短路。

无硅导热脂解决了上面的硅树脂存在的很多问题。无硅树脂将导热陶瓷填料与烃类油混合。但依然存在流动和污染印刷电路板的问题，依然很不易控制，表面潮湿，粘稠。安装它也是非常困难和费时的。接着，人们更进一步的研究开发出替换导热脂的产品。

蜡或者石蜡作为基础的相变材料也被开发出来，它体现出与脂相似的性能，由于它比较干燥，易操作和安装的优点，这些相变材料可以独立使用，也可以加入玻璃纤维，或者被覆于薄膜上，相变材料在室温下是固态，当他们被加热到相变温度时，它们的特性很像导热脂，它们的熔化温度通常在40到70度间，它们很容易控制。当它们达到相变温度时会变成液态同时流入孔隙中。然而如果导热界面与重力场平行，它们可能流出导热界面。相变材料也存在缺陷，相变材料最高工作温度上限是150℃，而导热脂的高温上限是200℃。同时，在低温度平台上应用时，最高温度达不到相变温度。相变材料是无效的，但是导热脂能够在这个温度下工作。另外每一个导热循环和并发的相变都会带来新的孔隙，这些孔隙也许不能再被填充。

相对来说更稠更干的导热填隙材料被开发出来。它们主要是硅橡胶-包含导热材料如氧化锌，氧化铝，氮化铝，氮化硼。这种导热填隙材料的优点是他们容易控制(比较干)，安装容易费时少。由于以上优点，导热填隙材料非常容易使用。但目前的产品中，这些衬垫阻断了电子元件表面与散热器之间的所有直接接触。因此导热填隙材料只在有一定压力作用下才能应用。而这些压力也许对电子元件造成损害，而在低压力下，衬垫不能有效的填满界面上的所有缝隙。从而产生相对较高的热阻。

虽然一些前沿的文章描述了上诉问题，但是目前还没有提供更高效的配方和相应的生产和使用方法。

发明内容

本发明的目的是为了避免上述不足之处提供一种高效散热的导热填隙材料。

本发明的另一个目的是提供生产这种导热填隙材料的方法。

本发明的目的通过下列技术措施实现：

一种导热填隙材料，其特征在于该导热填隙材料由下列重量份的组分组成：硅凝胶20～40重量份，消泡剂2～5重量份，白碳黑2～5重量份，色粉1～2重量份，导热粉体60～80重量份。

本发明可采用的硅凝胶为无色透明，平均分子量1000～5000，硅凝胶由铂金催化加成聚合反应得到，可在室温或低温下固化，同时可深层固化。