[发明专利]一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。该方法先进行间位芳纶纤维的剪裁，将两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入分散剂，疏解，抄造成型，真空干燥，并进行高压光处理；将绝缘树脂和固化剂按混合搅拌，熟化后，加入六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液和硅烷偶联剂；将压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，1～60s后取出；真空干燥，冷却后取出，得高导热绝缘半固化片。本发明无须对芳纶纤维进行改性，只需在后期浸胶过程中加入硅烷偶联剂，实现热压过程中改性间位芳纶纤维、六方氮化硼，节省了大量的工作。

技术领域

本发明涉及绝缘芳纶材料，特别是涉及一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。该导热绝缘芳纶原纸和半固化片纸可应用于电路板、电机和高产热、绝缘等领域，包括航空航天、密集型电路板、军事防御等高科技领域。

背景技术

从各种电子器件的封装技术的发展来看，精密及微型化是必然趋势，但在此发展趋势中，最大的障碍之一来自于热。随着芯片中晶体管的数目越来越多，发热量也越来越大，在芯片面积不随之大幅增加的情况下，器件发热密度越来越高，过热问题已成为目前制约电子器件技术发展的瓶颈。为了保证电子设备的正常运行，必须解决余热的转移问题，也就是如何及时快速散热。

解决散热问题的方法主要有两种：(1)热沉，所谓热沉，是指它的温度不随传递到它的热能的大小变化，它可以是大气、大地等物体，但是由于电子器件与热沉表面的粗糙难以无隙连接，故散热能力无法大幅度提高。(2)使用兼具高绝缘性、高导热性、可加工性的高效的热界面材料连接器件与热沉。聚合物材料是较好的选择，但是其热导率低。因此，如果能提高其导热率那么电子设备的散热问题将得到极大的改善。目前，大多数是直接在高分子材料中加入高导热填料以提高导热率。这些填料包括无机非金属、金属、导电有机物质和混合导热填料。其中，金属类导热填料因其自身的导热和导电性已被广泛应用于导电非绝缘复合材料。而制备高导热绝缘复合材料，目前常用的是无机非金属填料，其中石墨、陶瓷、碳纤维、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的研究较多。有人使用氮化铝作为导热填料制备环氧树脂电路基板复合材料，导热率从原来的0.5830W/(m.K)提高到1.0076W/(m.K)；也有人采用氮化硼制备了高导热环氧树脂/玻璃纤维复合材料，当氮化硼用量为15％时，导热率为0.7560W/(m.K)。以上现有技术虽然相比于树脂本身的导热性能有所改善和提高，但复合材料的导热性能并未实现显著提升。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种工艺简单、产品性能优异、环境友好和成本低的高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。

本发明通过选择绝缘性好的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和高导热六方氮化硼作为原材料，通过抄纸使间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕、六方氮化硼形成网状结构，然后对纸片实施高温高压条件下实现适度的芳纶纤维表面部分溶解再充分交织，形成致密的网状结构以固定六方氮化硼，使其形成导热回路；在配备树脂溶液中，再次加入经超声剥离所得的少层甚至单层的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液和硅烷偶联剂，偶联剂对六方氮化硼进行表面改性，大大提高了其与树脂的相容性，最终均匀分散在树脂中；经过浸胶过程和真空干燥，六方氮化硼、芳纶绝缘纸、环氧树脂三者高度相容和结合，形成高导热绝缘复合材料，可应用于超密集型的电子器件和大功率电机。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种高导热绝缘芳纶半固化片的制造方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)间位芳纶纤维的剪裁：将间位芳纶纤维裁剪至长度为2～4cm和6～8cm二种规格长度备用；

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入分散剂，疏解，抄造成型，真空干燥；其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为(5～30％)：(10～80％)：(1～40％)，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量的0.5～20％；