专利名称：一种导热硅橡胶垫片的制作方法
技术领域：
本发明涉及导热硅橡胶复合材料，尤其是一种用来作为导热垫片的导热硅橡胶复合材料，属新材料技术领域。
背景技术：
近年来，拜电子科技大幅跃进所赐，信息数字化及网络化发展引发人类对电子产品效能与速度永无止境的渴望与需求。Intel主导的个人电脑芯片行业，芯片设计持续演进，纳米技术的世代更新，高密度布线，芯片线宽/间距的缩小，嘉惠了全世界笔记本电脑及桌上型电脑用户，不只满足了基本的CPU频率、内存容量、存取速度的需求、更在声光影音方面一再地令人惊艳。此外，企业用户的高阶服务器/工作站/网络通讯设备，在运算速度与稳定性方面不断提升。个人家庭用户方面，各种电子产品，例如智能型手机、液晶投影机、可携式投影机、液晶电视、电浆电视等五花八门，日新月异的可携式多媒体装置、数字影音装置以及个人数字助理等的显著需求，也使得内建多功能，轻便型，高效能电子工IC元件的技术需求越来越重要。热一直是电子元件和集成电路如影随形且无法避免的问题，也是影响电子元件或系统可靠性与稳定性的重要因素，不容等闲视之。根据“10°c理论”，当电子元件每升高 10°C，其寿命则相对减少一半，可见温度对电子产品的重要性。根据统计，由热所产生的损坏，占电子元件故障因素的一半以上。温度过高除了会造成半导体元件损毁，也会造成电子元件可靠性降低及运作性能下降。特别是近年来3C产品不断朝高性能化、高速度化和轻薄短小化的趋势发展，电子产品的散热问题更成为相关产品的技术瓶颈与不可或缺的一环， 这也是为何热管理(Thermal Management)技术日益受到重视的原因。对于热问题的解决， 必须寻求封装层级、印刷电路板层级以及系统层级的整体解决方案。此处所讨论的导热硅橡胶复合材料，特指适用于封装层级的导热硅橡胶垫片，应用位置介于发热元件与金属散热器之间。良好的导热界面材料必须可以吸收由发热源产生的热量，而不显著增加本身温度，且能快速地将所吸收的热量再传递给金属散热器。现有技术由于采用的方法及成份上的差异，一般存在不够柔软、易出油、可压缩/ 可回弹/可重工性不够、缺乏自勃性。因此，若能开发出导热硅橡胶垫片，具有可压缩/可回弹/可重工(维修后，仍可重复使用)的特质，将可以确保客户以及终端电子产品用户在这方面的便利性与权益。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种垫片形式的导热硅橡胶复合材料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种导热硅橡胶复合材料，包含硅橡胶；具多个分散颗粒，分布于该硅橡胶之中的导热填料；以及一偶合介质，该偶合介质分子具一亲水端与一亲油端，其中该亲水端与该多个分散颗粒表面结合，使该多个分散颗粒表面因该亲油端而具亲油性。该偶合介质为一硅烷偶合剂的水解物。
该导热填料的含量占该导热硅橡胶复合材料的重量百分比为70%至95%。该导热填料为陶瓷填料、金属氧化物、金属氮化物或碳化物。该金属氧化物是选自由氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铍、氧化铁所构成的群组；该金属氮化物是选自由氮化硼、氮化铝所构成的群组；且该碳化物是选自由碳化硅、碳黑所构成的群组。该多个分散颗粒的形状是选自由破碎型、球型、类球型、扁平型、圆饼型、鳞片状所构成的群组。该导热填料包括第一导热填料及第二导热填料。该第一导热填料与该第二导热填料为不同种类的导热填料。该第一导热填料与该第二导热填料的平均粒径的比值介于10 1至100 1之间。该硅橡胶为一有机基硅氧烷聚合物。该有机基硅氧烷聚合物中含有未交联的乙烯基。该未交联的乙烯基在该导热硅橡胶复合材料中的含量，足以使该导热硅橡胶复合材料呈现具有自勃性的凝胶态。所述导热硅橡胶复合材料，还包含一结构补强材料，其中该结构补强材料为玻璃纤维布、石墨片或金属箔，其中该金属箔为铜箔或铝箔。本发明的高导热界面材料，专指导热硅橡胶垫片形式的平面片材。产品特性包括高热传导系数(可达5w/mK)、难燃、柔软、自勃性、易压缩、易回弹、可重工、低出油率，长期使用不会硬化。主要应用场所为各种发热体(主要是芯片)与铝铜底座等金属散热器之间， 作为一种重要的导热机构件。本发明的组成主要分为液态硅橡胶与经过粉体表面改质的导热填充物(氧化铝)，经过混练与成型两大加工步骤，做成0. 5-3. Omm厚度的平面片材或是卷材。整张导热硅胶垫片素材经裁切成适当尺寸后，可将导热垫片由离形膜上撕下，利用其优良的自勃性， 极易装设至各种发热性元件/散热器/散热模块/机壳间隙。
具体实施例方式以下针对本发明进行更详细的说明。本发明的导热硅橡胶复合材料的制造方法，大体上可包括下列步骤制备导热填料；以偶合介质散布包覆多个颗粒表面，而使该多个颗粒的表面被改质为具亲油性； 以及将改质后的该导热填料与一液态硅橡胶混掺并进行硫化反应，以得到该导热硅橡胶复合材料。导热硅橡胶垫片，一般可分为片材或是卷材。产品型式可以是导热硅橡胶垫片，添加补强材料(玻纤布等)的导热硅橡胶垫片、湿勃态。也可以再与铜箔、铝箔等功能性箔片进行贴合，产生附加功能价值。片材加工为批次式生产。施工法如下
涂布至补强材料膜材模框静置成型；热压成型机搭配平板模具。卷材加工为连续式生产，施工法如下多滚筒式出片机(压延机)搭配连续式输送带烤箱；螺杆式挤出机(押出机)搭配连续式输送带烤箱。本发明的导热硅橡胶垫片厚度为0.3_10mm，其中市场主流产品为0.5-3.0。对于厚度低于0. 3mm的导热硅橡胶垫片，必须考虑粉末粒径的选用不宜过粗，以免影响导热片表面的平整性；对于厚度高于5. Omm的导热硅橡胶垫片，必须注意半成品浆料的黏度及流动性，如果不是以固定模具成型的方式，而是以涂布方式成型，浆料容易流动，将不利于导热片厚度的调整。以下说明降低出油量的实施例。所使用原材料如下加成型液态硅橡胶，双组份型(道康宁制，25 °C时密度0. 959/cm3,黏度 430mPa · S)；氧化铝粉末GM_80 (日本轻金属制，α氧化铝，密度3. 979/cm3,平均粒径82 μ m)； SRN-70(印度氧化铝制，α氧化铝，密度3.979/cm3，平均粒径6-7μπι)。表1的实施例记载所使用的氧化铝与液态硅橡胶的配比(重量百分比，)，使用真空密闭式捏合机依各自比例混合成泥浆状半成品后，进行1-2小时抽真空，脱气泡制程。将定量浆料置于离型膜上，放入热压机1. Omm平板模具中，以120°C，5分钟加热硫化，可得到1.0mm厚度导热硅橡胶垫片。烘烤除低，是将导热片样品置于真空烤箱中加热，以求除去部分易挥发的低分子量高分子，程序如下(1)170°C，2小时；(2)180°C，1小时(3) 200°C，2小时。出油量测试标准订为200°C，常压下，24小时。前后重量的减少率(％)=(重量(烘烤前))_重量(烘烤后))/重量(烘烤前)X100%。重量减少率以0.5%以下者为宜。由表1可见，假如导热片未经烘烤除低前，重量损失分别为0.422%、0. 383%、 0.217%。经过烘烤除低后，再对导热片进行出油量测试，可以发现
权利要求
1.一种导热硅橡胶垫片，其特征在于，包含硅橡胶；导热填料，具多个分散颗粒，分布于该硅橡胶之中；以及偶合介质，其分子具一亲水端与一亲油端，其中该亲水端与该多个分散颗粒表面结合，使该多个分散颗粒表面因该亲油端而具亲油性。
2.一种如权利要求1所述的导热硅橡胶垫片，其特征在于该导热垫片的厚度在0. 2 毫米至5毫米之间。
全文摘要
本发明涉及一种导热硅橡胶垫片，其包含硅橡胶、具分散颗粒且分布于该硅橡胶之中的导热填料以及偶合介质，该偶合介质分子具一亲水端与一亲油端，其中该亲水端与该些分散颗粒表面结合，使该些分散颗粒表面因该亲油端而具亲油性。本发明有效改善了导热接口材料或元件应用的种种关键性问题。
文档编号C08K9/06GK102220009SQ201110133630
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者卢贤生 申请人:吴江朗科化纤有限公司