[發明專利]一種相變微膠囊導熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410045783.5
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103773322A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王執乾;王月祥;張貴恩;朱毅;張世麟;白翰林;張小剛;孟德文
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十三研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;B01J13/02
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種熱界面導熱材料，特別是涉及一種相變微膠囊導熱材料，以及該導熱材料的制備方法。

背景技術

集成技術和組裝技術迅速發展，電子元器件、邏輯電路的體積成千成萬倍地縮小，也導致了其工作功耗和發熱量急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩定性、可靠性和壽命產生有害影響，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%，50℃時的壽命只有25℃時的1/6。如果電子元器件的熱傳導問題解決不好，發熱元器件產生的熱量不能及時排出，將直接影響電子元器件的信號處理速度，增加電子元器件功耗，進而影響其使用壽命。

為了解決發熱電子元器件的散熱問題，通常使用散熱器對元器件進行散熱。但是，限于現有的工業生產技術，在電子元器件表面與散熱器之間存在著極細微的凹凸不平的界面縫隙，界面縫隙中的空氣會增加界面熱阻，阻礙了熱量傳導，嚴重影響電子元器件的整體散熱效果。

熱界面導熱材料是一種普遍用于IC封裝和電子散熱的材料，主要用于填補兩種材料接合或接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少傳熱接觸熱阻，提高器件散熱性能。相變導熱材料是其中主要的一種。

傳統的相變導熱材料是利用聚合物技術，以有機高分子材料、導熱填料及石蠟等相變填料混合制成。該材料在高溫下變為液體，容易污染周邊電子元器件，在使用時需要使用絲網印刷，增加了操作工序，使用操作不方便。同時，長期高溫狀態下使用，相變導熱材料易老化變干，有游離物質析出粘貼在電子元器件板上，污染并損壞電子元器件板。

發明內容

本發明的目的是提供一種相變微膠囊導熱材料，可以直接貼合到電子元器件板上，高溫狀態下不會變為液體，不會粘貼、損壞電子元器件板。

本發明的相變微膠囊導熱材料是一種高分子復合材料，其由下述重量百分比的原料制備得到：雙組份加成型液體硅橡膠5%～13%，石蠟-丙烯酸相變微膠囊10%～30%，導熱粉體40%～70%，乙烯基封端硅油6%～20%。

其中，所述的導熱粉體是由大、中、小三種粒徑的導熱粉體按照6～7﹕2～3﹕1的重量比組成，所述大粒徑導熱粉體的顆粒尺寸為60μm～80μm，中粒徑導熱粉體的顆粒尺寸為35μm～45μm，小粒徑導熱粉體的顆粒尺寸為1μm～4μm。

進一步地，所述的導熱粉體是氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅中的一種或幾種的任意比例混合物。

上述原料中，所述的雙組份加成型液體硅橡膠的粘度為12萬cst、硬度30（shore?A），其中A、B組分的重量比為100﹕1。

所述的石蠟-丙烯酸相變微膠囊是以石蠟為芯材、丙烯酸為壁材，采用原位聚合法制備得到的相變微膠囊，微膠囊呈球形，粒徑40μm～50μm，相變溫度50℃～60℃，相變潛熱≥140J/g。

優選地，所述的乙烯基封端硅油是由粘度為20000cst～30000cst的乙烯基封端硅油和粘度為3000cst～4000cst的乙烯基封端硅油按照2～3﹕6的重量比組成的混合物。

本發明相變微膠囊導熱材料的制備方法是將所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比雙組份加成型液體硅橡膠的A組分中混合均勻，再加入所述重量百分比的導熱粉體和石蠟-丙烯酸相變微膠囊，及雙組份加成型液體硅橡膠的B組分，于80Pa～150Pa真空度下攪拌混合得到膠料，硫化成型得到相變微膠囊導熱材料。

更具體地，本發明所述的相變微膠囊導熱材料可以采用下述方法制備：

1).以石蠟為芯材、丙烯酸為壁材，采用原位聚合法制備得到相變微膠囊；

2).分別將顆粒尺寸60μm～80μm的大粒徑導熱粉體、顆粒尺寸35μm～45μm的中粒徑導熱粉體、顆粒尺寸1μm～4μm的小粒徑導熱粉體于200℃烘烤30h～40h除去水分后，按照6～7﹕2～3﹕1的重量比混合得到導熱粉體原料；

3).將所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比的雙組份加成型液體硅橡膠的A組分中混合均勻，以降低液體硅橡膠的粘度；

4).向步驟3)的液體中加入所述重量百分比的導熱粉體原料、所述重量百分比的相變微膠囊，混合均勻，再加入所述重量百分比的雙組份加成型液體硅橡膠的B組分，80Pa～150Pa真空度下充分攪拌混合得到膠料；

5).膠料倒入模具中，于平板硫化機中180℃～240℃、10MPa～20MPa下硫化1min～3min，成型得到相變微膠囊導熱材料；

6).在相變微膠囊導熱材料的兩面貼合離型膜，以保護材料表面不受損。