[发明专利]一种高导热性能的相变石墨导热材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热性能的相变石墨导热材料及制备方法，尤其适用于半导体表面封装中热源类元器件/LED组装工艺中散热器的界面散热。

背景技术

随着二十一世纪电子科技的蓬勃发展，各类电子元器件的热密度越来越高，散热问题也就成为电子产品设计中至关重要的考虑。

本发明与市场上普遍存在的导热硅脂比较，初期热阻抗低，传热性能优秀；由于其为相变材料，随着温度变化该产品改变形态，由固态变为液态，可提供一定的潜热；该产品在功能性元器件不工作过程中，恢复为初始的固态，因而比较导热硅脂，可靠性优秀，非常优秀的长期有效保证，即使在垂直方向使用材料都不会扩散或者下滴。

本发明与市场上存在的其他相变导热材料比较，由于其使用了导热性能非常优秀的石墨导热粒子，纵向传热性能优秀、快速，横向热扩散性能良好，因而，既解决了不同界面的热传导问题，更提供了一种由于热无法在界面间很好扩散，可能会出现过热聚点的方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有大多数导热界面材料无法满足目前越来越高的散热要求，提供一种高导热性能的相变石墨导热材料。本发明的相变石墨导热材料，可以制备为各种形状、不同厚度的垫片形式和添加不同的稀释剂制备的膏状物。使用过程方便简单，对于片状形式的产品，将表面的保护膜去掉后，完整的贴合在需要导热的两个界面；对于膏状物，涂布在需要导热的两个界面之间；使用少许压力(一般建议20～40PSI)，使两个界面贴合良好即可。减少了目前普遍存在的导热胶固化等待时间，极大地提高了工艺生产效率。

本发明为一100％固含量的产品，不含任何挥发性溶剂，是完全环境友好型产品。本发明提供非常优秀的界面润湿能力，主要用于各类热源发生器与散热器之间的导热连接，可以广泛应用于半导体，电源电气，白色家电及LED等等行业的散热设计。

本发明的高导热性能的相变石墨导热材料，其组分及质量百分含量为：

其中：

上述的基础相变树脂为石蜡、微晶蜡、蜂蜡、C2～C20烷烃化合物、PE蜡中的一种或多种混合而成，尤以石蜡、微晶蜡为主，将石蜡、微晶蜡及聚丁二烯及其改性物混合均匀，得到相变点合适的基础相变树脂，一般说来，以相变点为40～60摄氏度为最佳；

上述的抗氧剂为2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗氧剂1076，抗氧剂1010等等；一般说来，抗氧剂占相变导热材料总量的1－3％为最佳。

上述的交联剂为有机硅类(譬如正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷)、金属有机化合物(譬如异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛)、多异氰酸酯等等；通过选择交联剂，可以保证该相变导热材料具有良好的防下垂性能等等。一般来说，交联剂的加入量为相变导热材料总量的1～3％；

上述的偶联剂为硅烷类偶联剂(譬如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等等)、钛酸酯类偶联剂(譬如双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、十二烷氧基钛酸酯偶联剂、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯等等)的一种或多种混合物；通过选择合适的偶联剂，可以提高相变导热材料的储存稳定及应用操作性能；一般来说，偶联剂的加入量为电子导热胶总量的1～3％；

上述的导热石墨粒子为各类不同D50粒径的导热石墨粒子或者片状石墨粉体的一种或多种混合物；通过选择合适的石墨导热粒子形状及粒径，从而调节优化该相变石墨导热材料的传热及热扩散性能；填料的加入量一般为相变导热材料总量的55～70％为宜。

本发明的一种高导热性能的相变石墨导热材料及制备方法，其优点是：

1.本发明的相变石墨导热材料是专门针对需要优秀导热要求和有更长适用期要求的应用而设计的，通过合理的配方优化和原材料选择，既能满足优秀的热传导性能，又能满足更长时间的使用有效性及特殊使用条件下的可靠性；

2.本发明的相变石墨导热材料具有良好的储存稳定性能，热阻抗低，对众多基材的润湿效果优秀，满足目前的半导体元器件/高功率LED的散热要求；

3.本发明的相变石墨导热材料具有使用方便便捷，产品方式多样的特点。

实施例

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

相变导热材料的组分及各部分的含量如下：

具体制备方法：