[發(fā)明專利]一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211166135.6
• 申請日: 2022-09-23
• 公開（公告）號: CN115322687B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹文鑫;趙坤龍;朱嘉琦;王超;趙雨薇;高鴿;王彪;王卓超;王曉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09J1/00
• 分類號: C09J1/00;C09J11/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接方法，本發(fā)明涉及無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有導(dǎo)熱絕緣膠無法兼顧高導(dǎo)熱、優(yōu)絕緣、強(qiáng)粘接、低熱膨脹性的同時滿足。一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑，它由磷酸二氫鋁溶液、固化劑及導(dǎo)熱填料混合而成；粘接方法：將高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑分別涂覆于兩塊待粘接件表面，然后貼合，得到粘接件，在真空及室溫條件下，粘接件靜置，然后升溫保溫。本發(fā)明用于高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接方法。

背景技術(shù)

隨著電子器件微小型化、高集成化和多功能化的發(fā)展，單位面積產(chǎn)生的熱流密度急劇增加，使得散熱問題成為制約電子工業(yè)發(fā)展的瓶頸。作為熱界面材料的一種，導(dǎo)熱絕緣膠用于各個組成器件間的連接與導(dǎo)熱，以實現(xiàn)將芯片、熱沉、制冷、散熱器等一套完整的熱管理系統(tǒng)連接組合來達(dá)到散熱的目的，是電子封裝領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。良好的導(dǎo)熱絕緣膠應(yīng)具備高導(dǎo)熱、強(qiáng)粘接、優(yōu)絕緣性能等特點。

目前導(dǎo)熱絕緣膠多為環(huán)氧樹脂、聚氨酯等有機(jī)膠類，具有較好的粘接、絕緣、低熱膨脹性和不揮發(fā)性，可以滿足一般商用的粘接需求。但是針對更高集成化、更苛刻散熱要求的高端電子產(chǎn)業(yè)，有機(jī)膠的導(dǎo)熱能力有限、粘接性差等問題極大影響著整體散熱效果和電子器件在嚴(yán)酷環(huán)境下使用時性能的安全穩(wěn)定。雖然燒結(jié)銀可用于高熱流密度器件鏈接，但其良好的導(dǎo)電性時刻影響著電子器件的安全穩(wěn)定。因此一種兼顧高導(dǎo)熱、優(yōu)絕緣、強(qiáng)粘接、低熱膨脹性的膠黏劑，對于解決電子工業(yè)熱管理系統(tǒng)中器件連接和散熱的應(yīng)用需求意義非凡。

磷酸二氫鋁是由磷酸鹽以及氧化鋁等化學(xué)成分組成的無機(jī)膠粘劑。具有粘接強(qiáng)度高且耐久性好、固化工藝簡單且收縮率小、生產(chǎn)周期短且價格低廉等特點。同時磷酸二氫鋁以晶格振動為主要導(dǎo)熱載體，固化劑常為氧化鋁、氧化鎂等無機(jī)填料，其本征導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)2～5W/(m·K)，遠(yuǎn)高于有機(jī)高分子，在導(dǎo)熱絕緣膠方面極具潛力。目前關(guān)于磷酸鹽用于熱管理材料上的專利較少，只有CN?108484219A制備了磷酸二氫鋁保溫陶瓷的制備方法。其他關(guān)于磷酸二氫鋁的專利如CN?106833396A、CN?108250985?A、CN?108276916A僅涉及磷酸二氫鋁增韌、低溫固化、低粘度化等本征材料優(yōu)化，目前沒有磷酸鹽基無機(jī)膠在高導(dǎo)熱粘接劑方面的應(yīng)用。雖然金剛石是目前導(dǎo)熱系數(shù)最高的絕緣導(dǎo)熱填料，但是由于界面問題，在有機(jī)膠體系中其作為導(dǎo)熱填料的利用率遠(yuǎn)不及氧化鋁、氮化鋁，因此在導(dǎo)熱絕緣膠上研究較少。

由此可知，現(xiàn)有導(dǎo)熱絕緣膠無法兼顧高導(dǎo)熱、優(yōu)絕緣、強(qiáng)粘接、低熱膨脹性的同時滿足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有導(dǎo)熱絕緣膠無法兼顧高導(dǎo)熱、優(yōu)絕緣、強(qiáng)粘接、低熱膨脹性的同時滿足，進(jìn)而提供一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑及其粘接方法。

一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑，它按質(zhì)量份數(shù)由100份磷酸二氫鋁溶液、80份～120份固化劑及50份～300份導(dǎo)熱填料混合而成；

所述的磷酸二氫鋁溶液按質(zhì)量份數(shù)由100份磷酸溶液、10份～30份的氫氧化鋁、5份～10份偏鋁酸鈉及1.1份～6份氧化鋁制備而成；

所述的固化劑按質(zhì)量份數(shù)由10份～20份氧化鋁纖維、10份～20份磷酸鑭粉體及100份氨水制備而成；

所述的導(dǎo)熱填料為表面覆有氧化鋁鍍層的微米金剛石。

一種高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑的粘接方法，它是按以下步驟進(jìn)行：

按質(zhì)量份數(shù)稱取100份磷酸二氫鋁溶液、80份～120份固化劑及50份～300份導(dǎo)熱填料并混合，得到高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑，將高熱導(dǎo)率磷酸鹽基無機(jī)絕緣膠黏劑分別涂覆于兩塊待粘接件表面，然后貼合，得到粘接件，在真空壓力不高于10^-1Pa及室溫條件下，粘接件靜置1h～2h，然后以升溫速度為5℃/h～10℃/h將粘接件溫度升溫至130℃～140℃，并在溫度為130℃～140℃的條件下，保溫2h～4h。