一种高粘接性的导热凝胶及其制备方法和应用与流程

本发明涉及导热凝胶，具体涉及一种高粘接性的导热凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着电子器件向精细化、微型化和轻量化发展，器件内部高功率模块的增加带来了极高的散热要求，不良的散热能力会影响电子器件的性能、可靠性和使用寿命。现主要通过热界面材料满足电子器件快速散热的需求，热界面材料中导热凝胶的应用最为广泛。导热凝胶是一种加成型高温硫化的硅橡胶材料，具有较好的柔顺性和表面亲和性，有利于更好的贴合电子元件与散热器之间的空隙。同时，导热凝胶也有一定的粘接性，耐高温和耐老化性好，在可靠性上具有较大的优势，能过够在高温条件下长期工作。

2、在封装过程中，给予导热凝胶一定的封装压力使其与电子元件和散热器更好地贴合，增大有效接触面，降低接触热阻。但导热凝胶一般以硅橡胶为基体，由于硅橡胶表面能较低，表面浸润性能差、惰性大，自身强度和对各种材料的粘接强度都比较低，而在电子产品(如手机、笔记本电脑等)使用过程中，容易发生人为的设备碰撞、跌落等，使导热凝胶发生滑移错位的现象，导致散热性能下降，甚至热量在电子元件内积攒导致设备故障。如何提高提高导热凝胶与基板的粘接性仍存在大的技术挑战。

3、导热凝胶除了需要有好的导热性和柔顺性外，还需要高的粘接性，以提高导热凝胶在应用过程中受到外力作用时的可靠性，延长使用寿命。然而现有的导热凝胶为了提高导热性和柔顺性，通常添加过量的乙烯基硅油作为增塑剂。过量的乙烯基硅油会导致导热凝胶本体强度不足且表面渗油的现象。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种高粘接性的导热凝胶及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供一种高粘接性的导热凝胶，包括以质量份计的以下组份：1～50份的双端乙烯基硅油、0～20份的双端含氢硅油、1～50份的改性侧链含氢硅油、0.1～1.0份的硅烷偶联剂、0.01～0.5份的抑制剂、0.1～1.0份的催化剂和50～95份的导热填料。

4、进一步的，所述双端乙烯基硅油的粘度为50mpa.s～1000mpa.s，乙烯基含量为0.1％～3.0％；所述双端含氢硅油的粘度为8mpa.s～100mpa.s，含氢量为0.03％～0.5％，优选含氢量0.2％；所述侧链含氢硅油的粘度为30mpa.s～500mpa.s，含氢量为0.05％～3.0％，改性官能团含量为1％～30％。

5、进一步的，所述硅烷偶联剂选自正硅酸甲酯、1,10-双(三甲氧基硅基)、甲基三丁氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、长链烷基硅烷中的至少一种。

6、进一步的，所述抑制剂为乙炔基环己醇，2-苯基-3-丁炔-2-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3-甲基-1-乙炔基-3-醇、3,5-二甲基-1-乙炔基-3-醇、3-甲基-1-十二炔-3-醇中的至少一种。

7、进一步的，所述催化剂选自氯铂酸、氯铂酸-异丙醇络合物、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物中的至少一种。

8、进一步的，所述导热填料的粒径在0.3μm～100μm；

9、所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼铝、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。

10、进一步的，该导热凝胶的导热系数在1.0w/mk～10.0w/mk，粘接强度大于等于1.3mpa。

11、本发明第二方面提供上述的高粘接性的导热凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将双端乙烯基硅油、双端含氢硅油、改性侧链含氢硅油、硅烷偶联剂、导热填料和抑制剂加入行星搅拌机，并进行第一次真空搅拌，得到第一混合物；将所述第一混合物冷却至室温，然后加入催化剂；再进行第二次真空搅拌，得到第二混合物；将所述第二混合物罐装，得到高粘接性的导热凝胶。其中，得到高粘接性的导热凝胶需低温储存，具体为-15～35℃。

12、进一步的，第一次真空搅拌的温度为60℃～150℃，时间为0.5h～2.0h；第二次真空搅拌的温度为20～40℃，时间为0.5～3.0h；所述真空度小于等于-90.0kpa。

13、本发明第三方面提供如上述的高粘接性的导热凝胶在电子器件散热领域中的应用。

14、相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

15、本发明提供一种高粘接性的导热凝胶及其制备方法和应用，从分子结构出发，利用侧链硅油进行特征官能团进行改性，得到了具有双官能团的侧链硅油，制备了具有高粘接性的导热凝胶，提高了导热凝胶与基板之间的结合力。本发明在导热凝胶的聚合物链中引入特征官能团，提高导热凝胶的本征强度和界面粘接强度，制得具有高粘接强度(剪切强度≥1.3mpa)的导热凝胶。

技术特征：

1.一种高粘接性的导热凝胶，其特征在于，包括以质量份计的以下组份：1～50份的双端乙烯基硅油、0～20份的双端含氢硅油、1～50份的改性侧链含氢硅油、0.1～1.0份的硅烷偶联剂、0.01～0.5份的抑制剂、0.1～1.0份的催化剂和50～95份的导热填料。

2.根据权利要求1所述的高粘接性的导热凝胶，其特征在于，所述双端乙烯基硅油的粘度为50mpa.s～1000mpa.s，乙烯基含量为0.1％～3.0％；

3.根据权利要求1所述的高粘接性的导热凝胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自正硅酸甲酯、1,10-双(三甲氧基硅基)、甲基三丁氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、长链烷基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高粘接性的导热凝胶，其特征在于，所述抑制剂为乙炔基环己醇，2-苯基-3-丁炔-2-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3-甲基-1-乙炔基-3-醇、3,5-二甲基-1-乙炔基-3-醇、3-甲基-1-十二炔-3-醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高粘接导热凝胶，其特征在于，所述催化剂选自氯铂酸、氯铂酸-异丙醇络合物、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高粘接性的导热凝胶，其特征在于，所述导热填料的粒径在0.3μm～100μm；

7.根据权利要求1所述的高粘接性的导热凝胶，其特征在于，该导热凝胶的导热系数在1.0w/mk～10.0w/mk，粘接强度大于等于1.3mpa。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的高粘接性的导热凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高粘接性的导热凝胶的制备方法，其特征在于，第一次真空搅拌的温度为60℃～150℃，时间为0.5h～2.0h；

10.如权利要求1至7中任一项所述的高粘接性的导热凝胶在电子器件散热领域中的应用。

技术总结本发明提供一种高粘接性的导热凝胶及其制备方法和应用。该高粘接性的导热凝胶，包括以质量份计的以下组份：1～50份的双端乙烯基硅油、0～20份的双端含氢硅油、1～50份的改性侧链含氢硅油、0.1～1.0份的硅烷偶联剂、0.01～0.5份的抑制剂、0.1～1.0份的催化剂和50～95份的导热填料。在该制备方法中通过在聚合物链中引入特征官能团，提高导热凝胶的本征强度和界面粘接强度，制得具有高粘接强度(剪切强度≥1.3MPa)的导热凝胶。技术研发人员：任琳琳,莫平菁,曾小亮,文志斌,艾代峰,许永伦,何彬,胡煜琦受保护的技术使用者：深圳先进电子材料国际创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/16