[發明專利]一種低遲滯導熱凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202111453625.X
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114031944B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 曾小亮;任琳琳;胡煜琦;艾代鋒;何彬;孫蓉
• 申請（專利權）人: 深圳先進電子材料國際創新研究院;中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08K3/22;C08K3/08;C09K5/14
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

本發明公開了一種低遲滯性導熱凝膠及其制備方法。其中導熱凝膠包括以下重量份組分：雙端乙烯基硅油1?25質量份；側鏈含氫硅油0.5?4.5質量份；雙端含氫硅油0.9?6質量份；單端乙烯基硅油1.0?15質量份；催化劑0.1?1.0質量份；抑制劑0.001?0.03質量份；硅烷偶聯劑0.1?0.5質量份；導熱填料60?95質量份。本發明在雙端乙烯基硅油的聚合物主鏈接枝高分子鏈單端乙烯硅油，提高聚合物分子鏈物理纏結相互作用，避免形成自由移動的乙烯基硅油，從而降低導熱凝膠的遲滯性能，所制備的導熱凝膠不僅具有低遲滯(≤10％)，而且具有較高的導熱性能(1.0?10W/mK)和較高的柔順性。

技術領域

本發明涉及導熱凝膠技術領域，尤其涉及一種低遲滯導熱凝膠及其制備方法。

背景技術

電子器件在使用過程中都會產生熱量，為了提高可靠性，需要開發高性能散熱技術以消除電子器件產生的多余熱量。熱界面材料是降低電子器件與散熱片之間熱阻，提高電子器件散熱能力必不可少的封裝材料。其種類繁多，包括導熱膏、相變材料、導熱凝膠、導熱墊片等(非專利文獻1)。導熱凝膠是一種預成型高溫固化的有機硅材料，相對于導熱墊片有著更柔軟且具有更好的表面親和性，可以壓縮至非常低的厚度，使傳熱效率顯著提升，最低可以壓縮到0.1mm，此時的熱阻可以控制在0.05K cm² W^-1，可以達到部分硅脂的性能。另外，導熱凝膠模量較低，使用后對設備產生內應力較少(專利文獻1-3)。相對于導熱硅脂，導熱凝膠有著更簡單的操作性。導熱凝膠可以成型為任意形狀，對于不規則的電子元器接觸界面也能保證其良好緊密的接觸；同時，導熱凝膠也有一定的附著性，并且不存在滲油和干燥的問題，耐高溫、耐老化性好，在使用的可靠性上具有一定的優勢，可在-40-200℃下長期工作(專利文獻4)。

隨著電子器件功率密度的提高，封裝尺寸的增加，導熱凝膠除了需要高的導熱系數、低的界面熱阻和柔順性等基本特性外，電子封裝領域對其的力學性能提出了更高的要求，尤其是遲滯性能(非專利文獻2)。高的遲滯性能將會導致導熱凝膠在受到多次循環應力過程中，產生殘余應變，且高的遲滯性能就使導熱凝膠自身產生熱量，增加了導熱凝膠的散熱負擔，造成導熱凝膠可靠性的下降。而較低的遲滯性能，則可以提高導熱凝膠在多次循環應力作用下的可靠性。然而，目前的導熱凝膠鮮有關注其遲滯性能，其主要原因是導熱凝膠一般是采用乙烯基硅油和含氫硅油，在催化劑的作用下，通過加成反應得到，并通過控制乙烯基硅油過量，保持導熱凝膠的柔順性(專利文獻5)，其一般采用過量的低分子量的乙烯基硅油作為增塑劑，屬于粘性流體，容易吸收應力，產生多余的熱量，原因是因為體系中存在未交聯、且可以自由移動的小分子的乙烯基硅油，使導熱凝膠呈現明顯的粘彈性，造成導熱凝膠相對于導熱墊片具有更高的遲滯性能。這導致其在長期使用過程中，受到持續的應力，導熱凝膠的性能發生退化，無法恢復到原始狀態，造成力學性能、可靠性等性能的下降。因此，導熱凝膠的高柔順性和低遲滯性能是相互矛盾，如何開發一種低遲滯導熱凝膠仍然存在較大的技術挑戰。

引用列表：

非專利文獻1：Prasher R.Thermal Interface Materials:HistoricalPerspective,Status,and Future Directions.Proceedings of the IEEE.2006；94(8):1571-86.

非專利文獻2:Hai Lei,Liang Dong,Ying Li,et al.Stretchable hydrogelswith low hysteresis and antifatigue fracture based on polyprotein cross-linkers.NATURE COMMUNICATIONS.2020；11:4032.

專利文獻1：王紅玉；萬煒濤；陳田安.一種穩定性低滲油雙組份導熱凝膠及制備方法.中國發明專利，專利公開號：CN112759933A。