[發明專利]一種熱界面材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011083769.6
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112208173A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 曾小亮;孫蓉;許建斌;鄧飛;辛陪陪;任琳琳;張晨旭;葉振強
• 申請（專利權）人: 深圳先進電子材料國際創新研究院;深圳烯灣科技有限公司
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B27/08;B32B27/18;B32B27/38;B32B27/40;B32B27/28;B32B27/32;B32B27/42;B32B27/36;B32B27/20;B32B37/06;B32B37/10;B32B38/00;C08L63/0
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明屬于高分子復合材料技術領域，公開了一種熱界面材料的制備方法，包括如下步驟，步驟一、將石墨微粉浸漬在酸性水溶液，洗滌，烘干；步驟二、將熱固性樹脂、有機溶劑、偶聯劑、導熱填料和步驟一得到的石墨微粉攪拌均勻，得到混合物；步驟三、將混合物涂布在離型膜上，烘干；步驟四、從離型膜上剝離，多層疊加，壓制得到層壓復合物；步驟五、將層壓復合物，沿著層壓方向切割；步驟六、固化后得到熱界面材料。本發明然后采用涂布方式，實現石墨微粉在熱固性樹脂中的水平取向，將水平取向的石墨微粉/熱固性樹脂層層疊加，壓制成型，采用切割方式實現石墨微粉在厚度方向的取向，制備出高導熱系數的熱界面材料。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料技術領域，具體涉及一種熱界面材料及其制備方法。

背景技術

隨著5G時代的來臨，頻段和帶寬的增加、聯網設備和天線數量的成倍增長、折疊屏和全面屏、以及無線充電功能強化等因素，電子器件的熱量聚集問題愈發嚴重，有效散熱已經成為制約現代電子器件發展的關鍵問題。熱界面材料廣泛應用于電子器件的散熱管理，主要用于填充電子器件與散熱器之間空隙，降低電子器件與散熱器之間接觸熱阻，直接影響電子器件的性能和使用壽命。在大功率芯片封裝結構中，熱界面材料主要用于填補芯片與均熱板、均熱板與熱沉接觸時產生的微空隙。熱界面材料有這幾種材料：導熱膠黏劑、導熱凝膠、高熱膏和導熱相變材料。其基本組成為聚合物基體，如環氧樹脂或有機硅樹脂，和導熱填料組成，如鋁、氧化鋁、氧化鋅或金屬銅、銀。現有商用的熱界面材料具有延伸率高、應變高、加工性能好、加工范圍大的有點。但是這些材料的缺點是導熱系數小于10W/mK，已經無法滿足高性能芯片散熱的要求。

碳纖維被認為是望制備出高導熱系數的熱界面材料的填料之一。Kojiro Uetani等采用靜電植絨技術實現了碳纖維取向，注入橡膠彈性體后制備了碳纖維/橡膠序構聚合物復合材料，當碳纖維含量為13.2wt％時，其導熱系數達到23.3W/mK(AdvancedMaterials,2014,26,5857-5862.)。如能進一步提高碳纖維含量，制備出更高導熱系數的聚合物復合材料是非常有可能的。然而受限于靜電植絨技術，無法實現更高含量碳纖維的取向。CN111500070A公開了一種碳纖維取向熱界面材料及其制備方法。該專利利用震動的方式使一維線性的短切碳纖維沿熱界面材料的厚度方向定向排列，實現了碳纖維沿震動方向定向排列，使得導熱填料在材料中定向排列而形成縱向導熱通道，進而熱界面材料的最高導熱系數為20.5W/mK，硬度(邵氏C)為40±2。CN110229367A公開了一種各向異性絕緣導熱性片材，包括導熱片材，制備該各向異性絕緣導熱性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纖維、球形微粉和阻燃劑，實現碳纖維在導熱性片材的厚度方向取向。其最高導熱系數為29.3W/mK，硬度(邵氏C)為42。然而，高導熱碳纖維價格昂貴、且制備的導熱系數依然無法突破30.0W/mK。石墨烯具有高的導熱系數，是制備熱界面材料優異的填料。近年來，已有研究者通過技術手段實現了石墨烯在聚合物的有序排列。如研究者采用以高質量石墨烯微片和氧化石墨烯為原料，采用水熱還原、定向冷凍技術、結合高溫石墨化工藝制備了高取向度的石墨烯三維導熱骨架，注入環氧樹脂后制備出導熱系數達到35.5W/mK的熱界面材料(AcsApplied MaterialsInterfaces,2018,10,17383-17392)。然而，該制備工藝復雜，成本較高。因此，傳統熱界面材料在滿足高性能芯片的冷卻需求，如在人工智能、5G通訊、機器學習和超級計算機等方面正迅速達到極限。基于此，開發一種導熱系數高且柔順性好的熱界面材料，是本領域亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述背景技術中所提出的問題，本發明的目的在于提供一種熱界面材料及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

本發明第一個目的是提供一種熱界面材料制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將石墨微粉浸漬在酸性水溶液，使石墨微粉表面接枝含氧基團，采用去離子水將其洗滌至中性，然后烘干待用；