[发明专利]一种热界面材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热界面材料及其制备方法。该热界面材料的制备方法包括步骤：S1、将球形氮化硼、热固性树脂、固化剂、催化剂和偶联剂搅拌混合均匀，获得混合浆料；S2、将混合浆料进行热固化，得到热界面材料。本发明还公开了一种热界面材料，其包括聚合物基体以及均匀填充在该聚合物基体中的球形氮化硼。本发明采用球形氮化硼填充树脂，提高了氮化硼在树脂中的填充量，从而提高了热界面材料的导热系数；同时降低了热界面材料的粘度，提高了热界面材料的可操作性能。本发明的制备方法简单易行，原料成本低廉，制备的热界面材料导热系数较高，可广泛应用于高密度电子器件散热领域。

技术领域

本发明属于电子器件散热领域，尤其涉及一种热界面材料及其制备方法。

背景技术

随着电子器件向微型化、小型化方向发展，以及电子芯片的集成度越来越高，电子器件的工作效率和可靠性越来越依赖于散热问题的解决，因此电子封装的散热变得越发重要。热界面材料一般应用于集成电路(芯片)或微处理器与散热片或均热片以及均热片与散热片之间的固体界面。热界面材料导热系数的高低直接影响芯片的散热性能。因此，开发热界面材料显得尤为重要。

无机填料填充的聚合物基热界面材料通过向聚合物基体中填充具有高热导率的陶瓷或金属颗粒的方式，实现传热性能的提高。聚合物热界面材料保持了聚合物的加工温度低、柔性、易操作的特点，结合无机填料高导热系数的特点，是目前热界面材料最为常用的材料。由于陶瓷颗粒具有导热系数高、绝缘性好、耐击穿电压强的特点，是目前最为常用的无机填料，常用的陶瓷填料包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅。

氮化硼具有良好的电绝缘性，具有非常好的抗氧化性和抗腐蚀性。常见的氮化硼有无定型、立方和六方等多种晶型。六方氮化硼是最稳定的晶型，有类似于石墨的层状结构，有“白石墨”之称，受到广泛的研究和应用。氮化硼由于其本身的优越性能，在作为导热绝缘聚合物复合材料的导热填料时具有很好的应用前景。

然而，目前采用的氮化硼一般都是片状结构且其密度较强，当树脂与其混合时，树脂与氮化硼表面的摩擦阻力升高，导致树脂聚合物的粘度急剧上升，一般达到600Pa·s以上，由此难以高填充氮化硼，导致氮化硼的填充量最高只能达到35wt％，所以制备的聚合物热界面材料导热系数都低于1W/(m·K)。

发明内容

为解决上述现有技术存在的氮化硼填料添加量有限、热界面材料粘度太大及导热系数较低等问题，本发明从氮化硼填料的填充量、粒径大小、几何形状以及填料-基体间相互作用方面考虑，提供了一种球形氮化硼填充量高达60wt％、粘度不超过600Pa·s和导热系数可达6W/(m·K)的热界面材料及其制备方法。为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供了一种热界面材料的制备方法，包括步骤：

S1、将10～60质量份的球形氮化硼、10～50质量份的热固性树脂、10～50质量份的固化剂、1～5质量份的催化剂和1～5质量份的偶联剂进行混合，得到混合浆料。

S2、在60℃～200℃条件下对所述混合浆料进行加热固化0.5h～6h，得到热界面材料。

其中，步骤S1中所述混合浆料的总质量份为100。

进一步地，在所述步骤S1中，还包括将不超过10质量份的稀释剂一并混合，以获得所述混合浆料。

进一步地，将六方氮化硼一次颗粒进行烧结得到所述球形氮化硼。

进一步地，所述球形氮化硼的粒径为5μm～200μm。

进一步地，所述热固性树脂为液体环氧树脂或有机硅树脂；所述固化剂为甲基六氢苯酐、乙二胺、三乙烯四胺和间苯二胺中的至少一种；所述催化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺和三-(二甲胺基甲基)苯酚中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和双金属偶联剂中的至少一种。