[发明专利]粘度可控高性能硅基导热膏及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热界面有机导热材料，尤其涉及一种粘度可控的高性能硅基导热膏。

背景技术

在电子元件的应用中，如果解决不好电子元件的热传导问题，将直接影响设备的使用寿命，降低信号的处理速度，以及增加设备的功率耗散等。随着电子设备功能集成规模的增加，对电子元件散热能力的要求也日益提高。

为了解决发热电子元件的散热问题，通常在电子元件上方安置散热装置以对电子元件进行散热。但是，由于工业生产技术的限制，电子元件与散热装置之间的接触面不能达到理想的平整面，即由于表面的凹凸不平，不能达到完全接触的程度。因此当电子元件与散热装置贴合时，在其接触界面的缝隙中会存有空气，而空气的导热系数很低，一般为0.025W/(m·℃)，这将增加界面热阻，严重影响整体的散热效果。因此，一般在散热装置与发热电子元件之间涂抹诸如热导环氧树脂、相变材料和导热膏等热界面材料，以填补散热装置与电子元件之间的空气缝隙，减小界面接触热阻，提高散热性能。

在热界面材料中，导热膏由于具有热导率高、胶层厚度薄等优点而得到广泛应用。所述导热膏是在液态高分子基体材料(如硅油)中添加陶瓷粉体、石墨粉或金属粉等填料制备而成的液态或半固态的膏体。在实际应用中，通过将上述导热性较高的填料均匀分散于所述基体内，而使导热膏具有提高导热性能的作用。

但是，随着微电子行业的发展，导热膏产品在电子元件中的实际使用方式也越来越多，例如可以直接涂抹、丝网印刷及注射成型等方式将导热膏施加至所需电子元件上。不同的使用方式和使用场合不仅对导热膏的导热性能提出了不同的要求，而且还对导热膏的流变性提出了不同的要求，因此，针对不同的使用方式，需要导热膏具有不同的粘度范围，以实现不同的工装方式。

中国专利申请公布CN101294067A中公开了一种由有机硅油、硅烷偶联剂和导热粉体组成的导热硅脂组合物，该文献中对导热粉体大、中、小三种粒径粉体进行极配，并对金属粉体进行热处理以在表面形成一层氧化膜，所得的导热硅脂组合物虽然具有较高热导率和改善的流动性能，但是其制备方法复杂，且不能随意控制导热硅脂组合物的粘度。

有鉴于此，需要提供一种导热性高、热阻性小、成本低廉且粘度可控，并能适用于多种成型工艺的高性能硅基导热膏。

发明内容

本发明第一方面的目的在于提供一种硅基导热膏，所述硅基导热膏的导热性能高、制备成本低廉并且具有可控的粘度，能够满足微电子器件发展多元化的需求。

为了实现上述发明目的，本发明涉及一种可用于电子元件与散热装置之间的硅基导热膏，所述硅基导热膏由下述成分组成：5质量％～20质量％的基体，大于1质量％～10质量％的粘度调节剂，以及余量的导热填充粉，所述硅基导热膏优选包括：7质量％～12质量％的基体，大于1质量％～3质量％的粘度调节剂，以及余量的导热填充粉。

其中，所述基体是硅氧烷基树脂，优选是甲基硅油，所述基体在25℃的粘度范围是50mm²/s～1000mm²/s；所述导热填充物是选自氧化铝、氧化锌、铝粉、银粉、氮化硼、氮化铝、铜粉、氧化钛、氢氧化铝、石墨等粉末中的一种或多种粉末的混合物。粘度调节剂主要是选自硅烷偶联剂、硅烷交联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、分散剂、流平剂等物质中的一种或多种化合物的混合物。

与现有硅基导热膏相比，本发明提供的高性能硅基导热膏具有以下优点：第一，所用基体材料容易获得，使得该热界面材料容易制备，降低了生产的成本；第二，由于粘度调节剂的存在，使得导热膏的粘度得以实现设计控制；第三，由于粘度调节剂的存在，改善了导热粉末填充物在导热膏体系中的稳定性，从而得到更好的导热性能。

本发明第二方面的目的在于提供一种简单可行的制备高性能硅基导热膏的方法，所述硅基导热膏的导热性能高且制备成本低廉，通过所述方法可容易的实现对硅基导热膏的粘度控制，从而可以根据不同的需求制备出具有不同粘度的硅基导热膏。