[發明專利]一種絕緣型界面導熱襯墊材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710069168.1
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106833367B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉偉德
• 申請（專利權）人: 昆山市中迪新材料技術有限公司
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D5/25;C09D5/18;C09D7/61;C08L83/04;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/28;H05K7/20;B32B27/28;B32B27/36;B32B9/00;B32B9/04;B3
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 錢學宇

技術領域

本發明涉及導熱絕緣材料領域，具體而言，涉及一種絕緣型界面導熱襯墊材料及其制備方法。

背景技術

導熱界面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觸時產生的微空隙和凸凹不平的表面，減小熱阻，提高器件的散熱性能。

隨著當代電子技術迅速的發展，電子元器件的集成程度和組裝密度不斷提高，在提供了強大的使用功能的同時，也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩定性、可靠性和壽命產生有害的影響，譬如過高的溫度會危及半導體的結點，損傷電路的連接界面，增加導體的阻值和造成機械應力損傷。因此確保發熱電子元器件所產生的熱量能夠及時的排出，己經成為微電子產品系統組裝的一個重要方面。對于集成程度和組裝密度都較高的便攜式電子產品(如筆一記本電腦等)，散熱甚至成為了整個產品的技術瓶頸問題。在微電子領域，逐步發展出一門新興學科一熱管理(Theral Management)，專門研究各種電子設備的安全散熱方式、散熱設備及所使用的材料。

熱界面(接觸面)材料(Thermal Interface Material，TIM)在熱管理中起到了十分關鍵的作用，是該學科中的一個重要研究分支。使用原理如下：在微電子材料表面和散熱器之間存在極細微的凹凸不平的空隙，如果將他們直接安裝在一起，它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10％，其余均為空氣間隙。因為空氣熱導率只有0.025W/(m.K)，是熱的不良導體，將導致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大，嚴重阻礙了熱量的傳導，最終造成散熱器的效能低下。使用具有高導熱性的熱界面材料填充滿這些間隙，排除其中的空氣，在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道，可以大幅度低接觸熱阻，使散熱器的作用得到充分地發揮，并保證電子器件可以在適宜的溫度范圍內工作，保證電子器件性能的正常發揮。

隨著微電子產品對安全散熱的要求越來越高，熱界面材料也在不斷的發展。導熱脂是最早的一種導熱界面材料，曾經被廣泛使用，但因具有操作使用難度大、長期使用易失效等缺點，此外，導熱脂為半流體，收到擠壓時會流動，發熱體和散熱器之間有接觸的可能，難以保證絕緣效果。導熱墊片為一種新型的導熱界面材料，用于替代導熱脂，在需要絕緣的情況下，往往需要引入絕緣材料，但絕緣材料的引入會導致導熱墊片原有導熱率的大幅度下降，難以滿足更高的絕緣導熱需求。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種絕緣型界面導熱襯墊材料，所述的絕緣型界面導熱襯墊材料絕緣效果好，導熱效果好，而且絕緣材料所引起的導熱墊片本體的導熱率損失不大，是一種絕緣性超高導熱襯墊材料。

本發明的第二目的在于提供一種所述的絕緣型界面導熱襯墊材料的制備方法，該方法工藝簡單，可通過自動化工藝快捷操作，便于電子工業中的快速生產。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種絕緣型界面導熱襯墊材料，在導熱界面材料表面設置絕緣材料層，形成具有核殼結構的絕緣型界面導熱襯墊材料，或者在導熱界面材料兩側分別設置絕緣材料層，形成具有三明治結構的絕緣型界面導熱襯墊材料；

所述絕緣材料層包括均勻摻雜導熱陶瓷材料粉體的高分子材料層，其中所述導熱陶瓷材料用量為不低于絕緣材料層總質量的30％，優選為不低于50％，進一步優選為不低于75％。

本發明絕緣型界面導熱襯墊材料在導熱界面材料外側設置絕緣材料層，得到特定的核殼結構或三明治結構，結合特定成分及組成的絕緣材料層，有助于提高本發明絕緣型界面導熱襯墊材料的絕緣效果，同時使其保持優異的導熱效果，絕緣材料所引起的導熱墊片本體的導熱率損失小，是一種絕緣性超高導熱襯墊材料。

優選地，所述導熱陶瓷材料包括三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅、硅、碳酸鈣和二氧化硅中的一種或多種。

優選地，所述高分子材料具備流動性，或被溶劑稀釋后具備流動性；

優選地，所述高分子材料包括有機硅聚合物和聚酯類聚合物中的一種或多種；

進一步優選地，所述有機硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷中的一種或多種；

進一步優選地，所述聚酯類聚合物包括聚酯、聚氨酯和聚丙烯酸脂中的一種或多種。

優選地，所述具有核殼結構的絕緣型界面導熱襯墊材料中絕緣材料層的電阻率為10⁶Ω·cm以上，優選為10¹⁰Ω·cm以上，進一步優選為10¹²Ω·cm以上。