[發明專利]一種使用玻璃纖維網作為支撐結構的導熱貼片的制備方法

有效

• 申請號: 201010562456.9
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102153955A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 張海燕;林錦;洪浩群;曹曉國;陳易明;曾國勛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09J7/00
• 分類號: C09J7/00;C09J183/04;C09J183/07;C09J11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種使用玻璃纖維網作為支撐結構的導熱貼片的制備方法。

背景技術

隨著微電子技術的發展，電子元器件向著小型化，集成化，多功能化發展，微電子工業面對著散熱瓶頸問題的困擾，溫度升高，電子元件功能降低，可靠性下降，壽命明顯減小。特別是在LED封裝中，散熱困難極大的阻礙了LED照明功率的提高。傳統的散熱途徑主要有三種：風冷、循環水冷和加裝散熱片，受體積小的限制，目前電子材料封裝中普遍使用的是加裝散熱裝置散熱，散熱裝置一般為導熱性能優良的金屬銅和金屬鋁，發熱部件產生的熱量傳導到銅基或鋁基散熱板，通過增大熱發散面積及時將熱量散出。

這種散熱方式在微電子工業中廣泛應用，散熱是以熱傳導為前提的，研究表明，散熱部件優良的熱導率并不能保證熱量及時散出，這是因為發熱部件和散熱部件之間連接的部分存在較大熱阻。表面看起來光滑的界面存在許多凸凹部位，看起來緊密貼合的兩個部件之間在顯微鏡下清晰的顯示出其連接存在縫隙，導致連接在一起時縫隙被空氣占據，空氣的熱阻很大，并且占據縫隙的空氣流通性極差，易產生局部高溫，這不利于散熱。為解決界面傳熱不良的問題，需要在發熱部件和散熱部件的界面使用熱界面材料(Thermal?interface?materials)，傳統的熱界面材料有兩種：(1)導熱硅脂，在各種有機油脂中添加導熱填料制得，導熱硅脂在溫度較低時，流動性差，隨著溫度升高，導熱硅脂開始流動，能充滿界面間的縫隙，作為填隙材料，導熱硅脂熱導率遠遠高于空氣，能顯著增強散熱。導熱硅脂在電子行業廣泛應用，但是導熱硅脂有明顯的缺點，較高的粘度使得導熱硅脂很難均勻涂覆在界面之間，研究表明，導熱硅脂太少則所起作用有限，涂覆過厚會導致封裝困難。導熱硅脂溫度升高流動性增加，有可能對電子元件產生污染，甚至會引起短路，殘留的油脂不易清除等。(2)導熱灌封膠，環氧樹脂中添加導熱填料制得，能較好的整體封裝發熱部件和散熱部件，同時導熱填料起到熱傳導通道的作用，但是這種灌封膠的導熱性差，且固化后受環境溫度變化的影響，易使兩者脫裂，喪失導熱條件。

片材比油脂容易處理，導熱硅氧烷橡膠或類似物制成的導熱片材廣泛用于各種各樣的應用中。導熱片材通常分為兩類，為了容易處理目的而選擇的通用目的的片材和為了粘合而選擇的低硬度片材。

發明內容

本發明所用導熱填料在傳統導熱填料的基礎上進行創新，使用了常用的三氧化二鋁微米粒子，高熱導率的納米氮化鋁，特別是碳包銅納米復合粒子，單獨使用或混合使用。為改善導熱填料在硅橡膠中的分散性，將硅橡膠溶解配制成硅橡膠溶液，加入硫化劑，導熱填料，偶聯劑，利用超聲分散法將納米填料均勻分散在硅橡膠中，再用球磨法進一步分散均勻。這種混合方法相較于傳統的機械共混法有明顯的優勢，機械共混法會對填料結構產生破壞，填料分散困難。本發明所用溶劑均可以回收再利用，操作簡單，節能環保。超聲分散對納米填料有較好的分散效果，一般800W～1200W，20min～40min能達到均一的分散效果，明顯優于機械共混法，球磨法進一步分散填料，填料分散均勻穩定。高熱導率填料的使用保證了貼片優良的導熱性能，溶液法均勻分散了填料，貼片熱導率均勻一致，涂覆性能較好，表面平整，性能穩定。

本發明提供的一種使用玻璃纖維網作為支撐結構的導熱貼片的制備方法有如下步驟：將硅橡膠經溶劑溶解配制成硅橡膠溶液；依次加入硫化劑、導熱填料、偶聯劑，經超聲分散，球磨至填料分散均勻，得到硅橡膠漿料，將硅橡膠漿料均勻涂布在經預處理的玻璃纖維網上，涂布完漿料的玻璃纖維網充分干燥，模壓硫化成型，修邊即得到使用玻璃纖維網作為支撐結構的導熱貼片。

上述硅橡膠是邵氏A硬度小于50度的甲基乙烯基硅橡膠，經溶劑溶解配制成硅橡膠占溶液質量分數為25％～40％的硅橡膠溶液，所述溶劑是四氫呋喃或汽油。為加速溶解速度，可適當加熱并配合攪拌，但加熱溫度應低于60攝氏度，因為四氫呋喃、汽油屬于易燃易爆物。

上述硫化劑為雙2，5硫化劑，用量為硅橡膠重量的1.5％～4.0％。根據硫化性能和貼片柔軟度適當調整。

上述導熱填料為微米級三氧化二鋁粒子、氮化鋁納米粒子或碳包銅納米粒子；微米級三氧化二鋁粒子、氮化鋁納米粒子或碳包銅納米粒子單獨或者混合使用，導熱填料的總質量應小于或等于硅橡膠重量的30％。

上述的偶聯劑是硅烷偶聯劑KH-550、道康寧Z-6020或道康寧Z-6040，用量為導熱填料總重量的0.5％～2％。

上述超聲分散時間20min～40min，功率800w～1200w；球磨轉速100r/min，時間球磨2h～24h。填料分散均勻即可。