[发明专利]一种相变微胶囊导热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热界面导热材料，特别是涉及一种相变微胶囊导热材料，以及该导热材料的制备方法。

背景技术

集成技术和组装技术迅速发展，电子元器件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小，也导致了其工作功耗和发热量急剧增大。高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害影响，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%，50℃时的寿命只有25℃时的1/6。如果电子元器件的热传导问题解决不好，发热元器件产生的热量不能及时排出，将直接影响电子元器件的信号处理速度，增加电子元器件功耗，进而影响其使用寿命。

为了解决发热电子元器件的散热问题，通常使用散热器对元器件进行散热。但是，限于现有的工业生产技术，在电子元器件表面与散热器之间存在着极细微的凹凸不平的界面缝隙，界面缝隙中的空气会增加界面热阻，阻碍了热量传导，严重影响电子元器件的整体散热效果。

热界面导热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。相变导热材料是其中主要的一种。

传统的相变导热材料是利用聚合物技术，以有机高分子材料、导热填料及石蜡等相变填料混合制成。该材料在高温下变为液体，容易污染周边电子元器件，在使用时需要使用丝网印刷，增加了操作工序，使用操作不方便。同时，长期高温状态下使用，相变导热材料易老化变干，有游离物质析出粘贴在电子元器件板上，污染并损坏电子元器件板。

发明内容

本发明的目的是提供一种相变微胶囊导热材料，可以直接贴合到电子元器件板上，高温状态下不会变为液体，不会粘贴、损坏电子元器件板。

本发明的相变微胶囊导热材料是一种高分子复合材料，其由下述重量百分比的原料制备得到：双组份加成型液体硅橡胶5%～13%，石蜡-丙烯酸相变微胶囊10%～30%，导热粉体40%～70%，乙烯基封端硅油6%～20%。

其中，所述的导热粉体是由大、中、小三种粒径的导热粉体按照6～7﹕2～3﹕1的重量比组成，所述大粒径导热粉体的颗粒尺寸为60μm～80μm，中粒径导热粉体的颗粒尺寸为35μm～45μm，小粒径导热粉体的颗粒尺寸为1μm～4μm。

进一步地，所述的导热粉体是氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种或几种的任意比例混合物。

上述原料中，所述的双组份加成型液体硅橡胶的粘度为12万cst、硬度30（shore A），其中A、B组分的重量比为100﹕1。

所述的石蜡-丙烯酸相变微胶囊是以石蜡为芯材、丙烯酸为壁材，采用原位聚合法制备得到的相变微胶囊，微胶囊呈球形，粒径40μm～50μm，相变温度50℃～60℃，相变潜热≥140J/g。

优选地，所述的乙烯基封端硅油是由粘度为20000cst～30000cst的乙烯基封端硅油和粘度为3000cst～4000cst的乙烯基封端硅油按照2～3﹕6的重量比组成的混合物。

本发明相变微胶囊导热材料的制备方法是将所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比双组份加成型液体硅橡胶的A组分中混合均匀，再加入所述重量百分比的导热粉体和石蜡-丙烯酸相变微胶囊，及双组份加成型液体硅橡胶的B组分，于80Pa～150Pa真空度下搅拌混合得到胶料，硫化成型得到相变微胶囊导热材料。

更具体地，本发明所述的相变微胶囊导热材料可以采用下述方法制备：

1).以石蜡为芯材、丙烯酸为壁材，采用原位聚合法制备得到相变微胶囊；

2).分别将颗粒尺寸60μm～80μm的大粒径导热粉体、颗粒尺寸35μm～45μm的中粒径导热粉体、颗粒尺寸1μm～4μm的小粒径导热粉体于200℃烘烤30h～40h除去水分后，按照6～7﹕2～3﹕1的重量比混合得到导热粉体原料；

3).将所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比的双组份加成型液体硅橡胶的A组分中混合均匀，以降低液体硅橡胶的粘度；

4).向步骤3)的液体中加入所述重量百分比的导热粉体原料、所述重量百分比的相变微胶囊，混合均匀，再加入所述重量百分比的双组份加成型液体硅橡胶的B组分，80Pa～150Pa真空度下充分搅拌混合得到胶料；

5).胶料倒入模具中，于平板硫化机中180℃～240℃、10MPa～20MPa下硫化1min～3min，成型得到相变微胶囊导热材料；

6).在相变微胶囊导热材料的两面贴合离型膜，以保护材料表面不受损。