[发明专利]一种导热硅脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热界面材料领域，具体说是一种导热硅脂及其制备方法。

背景技术

随着国家政策的引导和芯片技术的日益成熟，高效节能半导体LED灯具取代传统节能灯、高压钠灯、钨丝灯开始商业化并平民化，已经越来越多的进入寻常百姓家，但目前LED芯片技术只有30％的电能转换为光，另外70％的电能转换为热量，LED半导体芯片封装成光源并作为灯具使用，若不能有效地耗散这些热量，随之而来的热效应将会致使结温升高，直接减少芯片出射的光子，降低取光效率。温度的升高也会使芯片的发射光谱发生红移，使色温质量下降，尤其是对基于蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧光粉的转换效率也会随着温度升高而降低。同时，在工作过程中由于芯片的重复发热，功率模块会不断经历热循环载荷的作用，由于不同材料的热膨胀系数(CTE)不匹配，会产生层间热应力，并随着时间的推移会发生翘曲、剥离、裂纹，甚至产生失效和死灯，这也是导致LED和功率模块最终失效的一个主要原因。因此，由于温度升高而产生的各种热效应集聚会严重影响到LED灯具的使用寿命和可靠性。

而作为21世纪智能化的机器人、自动化工业生产的机器手、计算机系统核心的中央处理器CPU的运算速度越来越快，其发热量也随之增大。如果CPU散热不好，温度过高，很容易导致智能化设备在运行过程中出现设备突然中断、热启动、死机等问题。因此，为CPU提供良好的导热通道，并通过散热系统保证设备自动运行、智能控制，是计算机正常工作的重要条件之一。

针对大功率LED照明系统热源及CPU芯片等发热源的散热问题，常用的方法是在发热源上安装散热片。而在CPU等热源和散热片之间即使是很光滑的面-面接触也不可避免地存在一定空隙，空隙的存在将严重地影响导热效果，从而影响最终散热器的散热效果，最终影响产品稳定性和可靠性。

热界面材料因为能有效降低热源和散热器之间的界面热阻而得到广泛应用。导热硅脂就是其中一种最为常用的导热介质，它是用来填充发热源与散热片之间空隙的材料，将热源散发出来的热量传导给散热片，使热源温度保持在一个可以稳定工作的水平，延长器件的使用寿命，防止热源因散热不良而受损。

导热硅脂为导热填充料加树脂、硅油混合而成，市面常见主要分为两大类：一类是最为常见的白色导热硅脂，这类导热硅脂在常温下是粘稠的液体状态，其填料主要为氧化铝、氮化硼、碳化硅、铝粉；另一类是灰色导热硅脂。这类导热硅脂是在白色导热硅酯中添加了一定量的石墨，以增强其导热性能，灰色导热硅脂的填料一般为石墨、银粉或高导热性纳米金属氧化物。

在现有高端导热硅脂中，添加物一般为银粉和石墨材料，石墨粉的导热率一般在200-300W/(M·K)，银粉的导热率也仅为429W/(M·K)，且价格昂贵，对硅脂整体导热率的提高帮助有限，且因为单纯的金属做填充，容易导电，将造成LED灯具和CPU漏电和安规问题，影响使用安全。

此外，在长期使用过程中，经常出现硅油与导热填料发生分离的现象，导致现有的导热硅脂普遍存在涂层硬化、粉化、碎裂，导热性能变差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导热性能好的导热硅脂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种导热硅脂，包括以下重量份的组分：

本发明的导热硅脂，具有以下有益效果：

通过纳米钻石材料与相变胶囊的添加，不仅提高硅脂本身的导热系数，而且提高硅脂本身的耐温性能和减小界面之间的结合间隙，使导热硅脂具有相变效果、高导热性能，同时具有良好的电气绝缘性和使用耐候性能，解决了传统硅脂在使用中因温度过高出现的导热效果差、导电、易硬化、粉化等问题。采用本发明的导热硅脂，可以大大提高热源热流通道的处理能力，减小热流的集聚和材料之间内应力，降低热源和散热器之间的界面温度和热阻，提高热源的工作稳定性和使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种上述导热硅脂的制备方法，包括以下步骤：

将各重量份的组分混合搅拌均匀，搅拌速度为2500～3500rpm；

将搅拌后得到的物料置于真空搅拌机内抽真空处理1.5～3h，得到导热硅脂。

本发明的制备方法，具有以下有益效果：