[发明专利]一种弹性体热界面材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种弹性体热界面材料及其制备方法，特别是关于弹性体热界面材料中导热填料的处理技术，以及关于一种低模量、热传导性能优的弹性体热界面材料及其制备方法。

【背景技术】

随着微电子技术水平的突飞猛进，各类轻、薄、小、高功能化电子整机产品的元件集成程度和组装密度不断提高，在提供强大使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。高温将会对电子元器件的性能稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响。众所周知，接合处的操作温度对电路(晶体管)耐用性有极大影响，温度小幅降低(10℃-15℃)便能够使设备寿命增加两倍。更低的操作温度同样能缩短讯号延迟，从而有助于提高处理速度。因此，确保发热电子元器件所产生的热量的及时排出，已经成为微电子产品系统组装的一个重要方面。但由于散热器与半导体集成器件的接触界面并不平整，而没有理想的接触界面，会从根本上极大的影响半导体器件向散热器进行热传递的效果。此外，微电子元件较为精密，强度较低，因此在散热器与半导体器件的接触界面间增加一种导热系数较高、模量较低的弹性体热界面材料来增加界面的接触程度从而更好的辅助散热器进行散热就显得十分必要。

请参阅图1，一种现有技术的弹性体热界面材料10是在高分子材料基体11中直接添加一些具有优异热传导性质的填充剂粉体12，如石墨、氮化硼、氧化硅、氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化锌等。依照目前的技术，如果想要获得较为理想的热传导性能，需要向高分子材料基体11中大量填充导热填料12，使得导热填料12在高分子材料基体11中形成连续的导热通路，从而获得具有较高导热系数的弹性体热界面材料10。但是根据填料的纳米增强理论，导热填料的大量填充，会形成很强的填料增强网络结构，大幅度的增加弹性体热界面材料10的模量(请参阅图2)，最终影响其在微电子元件封装领域中的应用。

有鉴于此，提供一种热传导性能优异同时模量较低的弹性体热界面材料及其制备方法实为必要。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种弹性体热界面材料，以及一种弹性体热界面材料制备方法，特别是其中填充的导热填料的有机化包覆、等离子体处理方法。

一种弹性体热界面材料，包括一基体橡胶以及分散在该基体橡胶中的多个填充剂粉体，其特征在于，液体硅橡胶类高分子材料包覆在填充剂粉体表面形成纳米厚度的有机薄膜，填充剂粉体粒子在基体中形成导热通路，但纳米厚度的有机薄膜将填充剂粉体刚性粒子隔离开。

所述基体橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，端乙烯甲基硅橡胶，端乙烯基甲基苯基硅橡胶，二甲基硅橡胶，甲基苯基硅橡胶，氟硅橡胶，乙基硅橡胶，乙基苯撑硅橡胶的一种或多种。

所述填充剂粉体材料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化锌、碳化铝、氧化硅或氧化钛中的一种或多种。

所述液体硅橡胶类高分子材料为，端乙烯基甲基硅橡胶，端乙烯基甲基苯基硅橡胶，端羟基硅橡胶，端甲酰基硅橡胶，甲基苯基硅橡胶或乙基苯撑硅橡胶的一种或多种。

所述的一种弹性体热界面材料的制备方法，包括以下步骤：

使用液体硅橡胶类高分子材料包覆在填充剂粉体表面；液体硅橡胶类高分子材料用量1-10/100g粉体；将液体硅橡胶类高分子材料溶解在有机溶剂中制成溶液，然后将填充剂粉体加入到制备好的硅胶类高分子材料溶液搅拌制成溶液，搅拌均匀后，放入真空烘箱中升温脱除溶剂；

其中，所述有机溶剂为正己烷，正庚烷，正辛烷，甲醇，乙醇，甲苯，四氢呋喃中的一种；放入真空烘箱中后，分两步对溶液进行烘干，先在50℃至80℃温度下烘干，之后在80℃至160℃温度下继续烘干脱除溶剂；

将上述粉体进行等离子体处理；等离子体处理时间为0.5-3小时；等离子体处理功率为40-120W；等离子体发生气体为氧气或氩气，

将上述处理过的粉体与基体橡胶按照以下比例共混并进行硫化，形成弹性体热界面材料；共混时，基体橡胶和增塑剂硅油质量份之和为100，其中基体橡胶50-100份，硅油50-0份；加入粉体质量为每100质量份基体橡胶和硅油混合物中加入200质量份至400质量份的粉体。