[發明專利]一種PDMS/SiC功能梯度襯底及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010038767.9
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111152452B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 蘭紅波;楊建軍;張源值;朱曉陽;齊田宇;周龍健
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;H10K77/10;H10K50/00;H01L31/0392;H01L31/0445;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

1.一種PDMS/SiC功能梯度襯底，其特征在于：該襯底中PDMS為基體材料，SiC為增強相；

SiC的含量從襯底外側至襯底內側梯度增大，襯底外側SiC含量的最小值為0-5％，襯底內側SiC含量的最大值為30-55％；

其中，所述襯底內側為用于嵌入電子元器件和連接電路的一側；

該襯底為層級結構，層高為0.01-0.3mm，相鄰層中，內層SiC含量比外層SiC含量大5％-15％；

襯底從外表面到內表面剛度逐漸增大，柔性逐漸變小；

襯底具有優良的散熱性能和優良的絕緣性；

所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，包括如下步驟：

配制打印材料I和打印材料II，打印材料I為PDMS與固化劑的混合物，打印材料II為PDMS、固化劑與SiC的混合物；

打印平臺預熱；

自襯底外側向襯底內側依次打印，打印設定層時，將打印材料I和打印材料II按設定流速同時注入打印噴頭內，并在打印噴頭中混勻，除氣泡后，進行單噴頭打印；除氣泡的方法為：將打印噴頭的混料室的出口處閥門關閉，使混料室密封，對混料室抽真空，對混合均勻的打印材料除氣泡；

打印時，向打印噴頭中施加正壓，使混料室中恢復正壓，將混料室的出口處閥門打開，利用正壓將打印材料推出，壓強為20-50kPa，或對打印噴頭與打印平臺之間施加高壓電場，進行電噴印；

打印完成后，調整打印材料I和打印材料II的流速，以調節打印材料I和打印材料II的比例，按照以上方法進行下一梯度的打印，直至打印完畢。

2.根據權利要求1所述的PDMS/SiC功能梯度襯底，其特征在于：相鄰層中，內層SiC含量比外層SiC含量大10％。

3.根據權利要求1所述的PDMS/SiC功能梯度襯底，其特征在于：SiC的粒度為600-900nm。

4.權利要求1-3任一所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

配制打印材料I和打印材料II，打印材料I為PDMS與固化劑的混合物，打印材料II為PDMS、固化劑與SiC的混合物；

打印平臺預熱；

自襯底外側向襯底內側依次打印，打印設定層時，將打印材料I和打印材料II按設定流速同時注入打印噴頭內，并在打印噴頭中混勻，除氣泡后，進行單噴頭打印；除氣泡的方法為：將打印噴頭的混料室的出口處閥門關閉，使混料室密封，對混料室抽真空，對混合均勻的打印材料除氣泡；

打印時，向打印噴頭中施加正壓，使混料室中恢復正壓，將混料室的出口處閥門打開，利用正壓將打印材料推出，壓強為20-50kPa，或對打印噴頭與打印平臺之間施加高壓電場，進行電噴印；

打印完成后，調整打印材料I和打印材料II的流速，以調節打印材料I和打印材料II的比例，按照以上方法進行下一梯度的打印，直至打印完畢。

5.權利要求4所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：打印材料I中，PDMS與固化劑的質量比為8-12:1。

6.權利要求5所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：打印材料I中，PDMS與固化劑的質量比為為10:1。

7.權利要求4所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：打印材料II中，SiC的質量百分數為30-55％。

8.權利要求7所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：打印材料II中，SiC的質量百分數為為50％。

9.權利要求4所述PDMS/SiC功能梯度襯底的制備方法，其特征在于：還包括對SiC進行預處理的步驟，預處理方法為：對SiC材料加熱烘干后進行表面改性或者進行球磨；

所述表面改性為在SiC材料表面進行大分子接枝；

打印材料II制備時，采用超聲振動法將PDMS和SiC混合均勻。