氮化铝填充的导热硅酮组合物的制作方法

本发明涉及含有氮化铝填料的导热硅酮组合物。

背景技术：

1、对于更小且更强大的电子装置的工业驱动已经增加了对可用于消散在此类装置中产生的热量的导热材料的需求。例如，电信行业正在经历向5g网络的世代交替，这要求具有较小大小的高度集成的电气装置并且带来双倍功率要求(从600瓦特至1200瓦特)的要求。如果没有有效地消散，则由较小装置中的高功率产生的热量将损坏装置。导热界面材料通常用于电子器件中以热耦合发热部件和散热部件。为了在耦合的部件之间有效地传递热，导热组合物令人期望地具有如根据astm方法d5470测量的至少8.0瓦/米*开尔文(w/m*k)的热导率。同时，随着电子装置变得越来越小，在快速生产过程期间将导热准确且精确地施加至适当的部件变得越来越重要。在这方面，令人期望的是导热材料具有大于40克/分钟(g/min)的挤出速率(er)，该er如使用下文所描述的程序用标准30立方厘米efd注射器包装在0.62兆帕(90磅/平方英寸)的压力下测量的。

2、在导热材料中同时实现此类热导率和挤出速率是具有挑战性的。增加导热填料的量可以增加热导率，但也会增加粘度，这抑制挤出速率。氮化硼是高度导热的填料，因此可以想到，它能够在足够低的浓度下增加组合物的热导率以避免过高的粘度。然而，氮化硼具有片状形状，因此即使在40体积％或更高的浓度下，导热组合物的粘度也变得过高而不能实现大于40g/min的er。

3、仍需要确定可以同时实现大于40g/min的er和至少8.0w/m*k的热导率的导热组合物。

技术实现思路

1、本发明提供了同时实现大于40g/min的挤出速率和至少8.0w/m*k的热导率的导热材料。此外，该导热材料是反应性的并且可以固化成固化的导热材料。

2、本发明部分地是以下发现的结果：具有30微米或更大的粒径的球形氮化铝填料和不规则形状的氮化铝填料的特定共混物可以与特定量的具有1微米至5微米的粒径的球形氧化铝填料和另外的量的具有0.1微米至0.5微米的平均粒径的填料共混，将提供同时实现大于40g/min的er和至少8.0w/m*k的热导率的导热材料，即使在不存在氮化硼的情况下。

3、在第一方面，本发明是一种导热组合物，该导热组合物包含：(a)可固化硅酮组合物，该可固化硅酮组合物包含：(i)乙烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基聚硅氧烷，该乙烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基聚硅氧烷具有在30毫帕*秒至400毫帕*秒的范围内的粘度；(ii)硅-氢化物官能化交联剂；和(iii)硅氢加成催化剂；其中来自该交联剂的硅-氢化物官能团与乙烯基官能团的摩尔比在0.5∶1至1∶1的范围内；(b)填料处理剂，该填料处理剂包括烷基三烷氧基硅烷和单三烷氧基硅氧基封端的二甲基聚硅氧烷中的一者或两者；(c)导热填料混合物，该导热填料混合物包含：(i)40重量％或更多的氮化铝填料，这些氮化铝填料包括球形氮化铝颗粒和不规则形状的氮化铝颗粒的共混物，这些球形颗粒和不规则形状的颗粒都具有30微米或更大的平均粒径，并且其中具有30微米或更大的粒径的这些球形氮化铝填料以占具有30微米或更大的粒径的氮化铝填料的总重量的40重量％至60重量％的浓度存在；(ii)25重量％至35重量％的具有1微米至5微米的平均粒径的球形氧化铝颗粒；(iii)10重量％至15重量％的具有0.1微米至0.5微米的平均粒径的另外的导热填料；和(iv)任选地，具有大于20微米的平均粒径的氮化硼填料；其中除非另行指出，否则每种导热填料的重量％是相对于组合物重量而言的，并且导热填料混合物的总量占该组合物重量的90重量％至97重量％。

4、在第二方面，本发明是一种制品，该制品包括在另一种材料上的第一方面的导热组合物。

5、本发明的导热组合物可用作例如电子装置的部件之间的导热界面材料。

技术特征：

1.一种导热组合物，所述导热组合物包含：

2.根据权利要求1所述的导热组合物，其中所述乙烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基聚硅氧烷具有在60毫帕*秒至80毫帕*秒的范围内的粘度并且包括1.2重量％至1.4重量％的乙烯基官能团。

3.根据任一前述权利要求所述的导热组合物，其中所述硅-氢化物官能化交联剂包括一种或多种具有选自(ii)和(iii)的化学结构的聚硅氧烷：

4.根据权利要求3所述的导热组合物，其中所述硅酮-氢化物官能化交联剂具有化学结构(ii)。

5.根据任一前述权利要求所述的导热组合物，其中所述烷基三烷氧基硅烷选自c6至c12烷基三甲氧基硅烷，并且所述单三烷氧基硅氧基封端的二甲基聚硅氧烷选自具有平均化学结构(iv)的单三甲氧基封端的二甲基聚硅氧烷：

6.根据任一前述权利要求所述的导热组合物，其中所述组合物不含氧化镁填料。

7.根据任一前述权利要求所述的导热组合物，其中所述组合物不含氮化硼填料。

8.根据任一前述权利要求所述的导热组合物，其中所述另外的导热填料是氧化锌。

9.一种制品，所述制品包括在另一种材料上的根据任一前述权利要求所述的导热组合物。

10.根据权利要求9所述的制品，其中所述导热组合物位于电子装置的发热部件与用于所述电子装置的散热器、冷却板和金属盖中的一者或多于一者之间并与其热接触。

技术总结
一种组合物，包含：(a)可固化硅酮组合物，该可固化硅酮组合物包含：(i)具有30mPa*s至400mPa*s的粘度的乙烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基聚硅氧烷；(ii)SiH官能化交联剂；和(iii)硅氢加成催化剂；其中交联剂SiH官能团与乙烯基官能团的摩尔比为0.5:1至1:1；(b)烷基三烷氧基硅烷和/或单三烷氧基硅氧基封端的二甲基聚硅氧烷处理剂；(c)填料混合物，该填料混合物包含：(i)40wt％或更多的球形AlN颗粒和不规则形状的AlN颗粒，这些球形AlN颗粒和这些不规则形状的AlN颗粒都具有30微米或更大的平均大小，这些球形AlN填料占AlN填料的重量的40wt％至60wt％；(ii)25wt％至35wt％的具有1微米至5微米的平均大小的球形Al2O3颗粒；(iii)10wt％至15wt％的具有0.1微米至0.5微米的平均大小的另外的导热填料；和(iv)任选地，具有大于20微米的平均大小的BN填料；其中填料混合物占90wt％至97wt％，并且除非另行指出，否则wt％是相对于组合物重量而言的。

技术研发人员：郑艳,D·巴格瓦格,D·汉森,魏鹏,吴含光
受保护的技术使用者：美国陶氏有机硅公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15