一种低热阻相变复合导热绝缘片及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热粘接材料技术领域，尤其涉及一种低热阻相变复合导热绝缘片及其制备方法。

背景技术

目前市场上使用的导热绝缘片，主要有高抗撕的硅胶绝缘片和低热阻的相变绝缘片组成，硅胶绝缘片具有较好的物理强度和电性能，但由于技术和设备精度的限制，厚度最小只能做到0.2mm左右，韧性有余，热阻偏高，低热阻相变复合导热绝缘片材料是一种低热阻，低硬度，绝缘强度和韧性较差，但在MOS等器件安装过程中很容易破损，因此，在本发明中将有机硅绝缘片和相变绝缘片相结合，制作成具有高抗撕，高绝缘的低热阻绝缘片，既能保证安装正常，也可以提供很低的热阻，能够保护器件安全有效的运行，可以在-40～200℃的温度下连续工作，优良的电气绝缘性能保证原器件的安全使用材料，低硬度高韧性，使MOS块在安装时能与接触界面充分接触，固定时不会发生撕裂，减少返工操作，增强绝缘性和可靠性，优良的电绝缘性和化学稳定性、超低的热阻、提高热量及时传导，保证原器件的使用寿命等。

发明内容

本发明提供一种低热阻相变复合导热绝缘片，包括基材，导热硅胶层和导热相变三部分组成，其中，导热硅胶层由以下重量份组分组成：分子量30-40万的乙烯基生胶5-10份，粘度120MPa.s的乙烯基硅油5-20份，交联剂0.1-1.0份、阻燃剂5-10份、催化剂0.1-0.5份、锚定剂0.01-0.1份和导热粉体a 50-80份；导热相变层由以下重量份组分组成：微晶蜡10-20份，热塑性弹性体5-10份，导热粉体b 50-80份，抗氧化剂0.1-0.5份，增粘剂0.5-5份；基材选取25-50um的聚酰亚胺膜。

进一步，所述导热硅胶层使用的乙烯基生胶为端乙烯基生胶，分子量为30-40万，南京东爵有机硅材料有限公司和江苏宏达化工有限公司的生胶质量可靠，硬度稳定，抗撕强度好，透明度高，可以满足使用要求。

进一步，所述乙烯基硅油为端乙烯基硅油，所述交联剂为直连型扩链剂，具体的该扩链剂是粘度为1000CPS双含氢封端的智联型硅氧烷；

进一步，所述阻燃剂为改性氢氧化铝(日本昭和化工的H-32氢氧化铝)、催化剂铂金络合物(含量5000PPM的氯铂酸)。

进一步，所述锚定剂为改性有机硅烷(德国BYK公司的BYK-9076产品)，可以提高液体物料和基材的附着力。

进一步，所述导热粉体a为不同粒径的氧化铝粉，分别有10um,5um,0.2um的氧化铝粉，按照5:3:1的重量复配后添加。

进一步，所述导热相变层使用的微晶蜡相变点为55℃，所述热塑性弹性体为有机硅类热塑性弹性体，陶氏化学的8200系列热塑性弹性体，中低温就可以软化，生产方便，冷却后韧性足，不易断裂，可以满足要求。所述导热粉体b为粒径0.6um长，0.2um粗的晶须氧化锌。

进一步，抗氧化剂为2-特丁基-6-(3-特丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯，该氧化剂具有良好的粒子捕捉功能，能够很好的改善硅橡胶的老化性，增粘剂为异丙基二油酸酰氧基钛酸酯，增粘效果优异，增强了物料对基材的附着力。

本发明还涉及上述所述的低热阻相变复合导热绝缘片的制备方法，其特征在于，硅胶层基料制作：将乙烯基生胶、乙烯基硅油、交联剂、阻燃剂、锚定剂、导热粉体a依次加入到真空密炼机中混合50min，混合好的物料经过开炼机炼制均匀，加入催化剂继续炼制均匀，待用；相变层基料制作：将微晶蜡、热塑性弹性体、导热粉体b、抗氧化剂、增粘剂逐步加入行星搅拌机混合，温度控制在125±5℃，真空搅拌直至物料成均匀的膏状流体，保温待用；产品成型，选用剥离力3g的氟塑离型膜为底膜，导热聚酰亚胺膜为上膜，通过5辊压延的方式将开练均匀的有机硅基料压延成片材，随履带一起进入隧道炉固化，隧道炉后端连接双辊压延机，辊温度控制在125±5℃，将搅拌均匀的相变基料压延在聚酰亚胺膜表面，上层用相同的氟塑离型膜保护，将压延的片材收卷，冷却后即为成品卷材。

本发明的有益效果是：本发明制备的复合导热绝缘片材料具有低热阻，低硬度，高绝缘强度、高韧性，有很好的断裂伸长率，具有优异的耐高低温性能、可以在-40～200℃的温度下连续工作，优良的电气绝缘性能保证原器件的安全使用材料，低硬度高韧性，使MOS块在安装时能与接触界面充分接触，固定时不会发生撕裂，减少返工操作，增强绝缘性和可靠性，优良的电绝缘性和化学稳定性、超低的热阻、提高热量及时传导，保证原器件的使用寿命等。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种低热阻相变复合导热绝缘片，导热硅胶层由以下重量份组分组成：分子量36万的乙烯基生胶5份，粘度120MPa.s的乙烯基硅油10份，含氢封端的扩链剂交联剂0.7份、改性氢氧化铝阻燃剂8份、氯铂酸催化剂0.2份、锚定剂0.1份和导热粉体a 76份；导热相变层由以下重量份组分组成：微晶蜡15份，热塑性弹性体5份，导热粉体b 76.7份，抗氧化剂0.3份，增粘剂3份；基材选取25um的聚酰亚胺膜，制作总厚度为0.3mm的片材。

实施例2

一种低热阻相变复合导热绝缘片，导热硅胶层由以下重量份组分组成：分子量30万的乙烯基生胶10份，粘度120MPa.s的乙烯基硅油10份，交联剂0.7份、阻燃剂8份、催化剂0.2份、锚定剂0.1份和导热粉体a 71份；导热相变层由以下重量份组分组成：微晶蜡15份，热塑性弹性体10份，导热粉体b 69.5份，抗氧化剂0.5份，增粘剂5份；基材选取25um的聚酰亚胺膜，制作总厚度为0.45mm的片材。

实施例3

一种低热阻相变复合导热绝缘片，导热硅胶层由以下重量份组分组成：分子量30万的乙烯基生胶5份，粘度120MPa.s的乙烯基硅油15份，交联剂0.7份、阻燃剂8份、催化剂0.2份、锚定剂0.1份和导热粉体a 71份；导热相变层由以下重量份组分组成：微晶蜡15份，热塑性弹性体10份，导热粉体b 69.5份，抗氧化剂0.5份，增粘剂5份；基材选取25um的聚酰亚胺膜，制作总厚度为0.45mm的片材。

实施例1-3的一种低热阻相变复合导热绝缘片的制备方法，其特征在于，硅胶层基料制作：步骤为，将基乙烯基生胶、乙烯基硅油、交联剂、阻燃剂、锚定剂、氧化铝粉依次加入到真空密炼机中混合50min，转速为80转rpm，混合好的物料经过开炼机炼制均匀，加入催化剂继续炼制均匀，待用；相变层基料制作：步骤为，将微晶蜡、热塑性弹性体、氧化锌、抗氧化剂、增粘剂逐步加入行星搅拌机混合，温度控制在125±5℃，真空搅拌直至物料成均匀的膏状流体，保温待用；产品成型，选用剥离力3g的氟塑离型膜为底膜，导热聚酰亚胺膜为上膜，通过5辊压延的方式将开练均匀的有机硅基料压延成片材，随履带一起进入隧道炉固化，隧道炉后端连接双辊压延机，辊温度控制在125±5℃，将搅拌均匀的相变基料压延在聚酰亚胺膜表面，上层用相同的氟塑离型膜保护，将压延的片材收卷，冷却后即为成品卷材。

将实施例1-3所得一种低热阻相变复合导热绝缘片进行相关指标检测，如表1所示。从表中数据可以看出，实施例1-3一种低热阻相变复合导热绝缘片具有很低的热阻，很好的热稳定性和机械性能。

表1.实施例1-3导热绝缘片性能测试

从试验对比数据可以看出，竞争对手的有机硅绝缘片SP-400抗穿刺性较好，热阻较高，相变材料Tgard K52热阻很低，抗穿刺性较差，本发明的复合材料具有比较理想的抗穿刺性和较低的热阻，使用范围更广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。