一种高可靠性热界面材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及热界面材料，尤其涉及一种高可靠性热界面材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着芯片小型化与多功能化的发展，电子器件的产热急剧增加，器件过热容易导致芯片失效。而热界面材料如导热硅凝胶能用于填补芯片与散热片之间的空隙，提高芯片散热。然而，导热硅凝胶在传热过程中受到了严重的热氧老化作用，确保导热硅凝胶具有足够的抗热氧老化性，是实现其具有高可靠性的基础。

2、现有技术中提高导热硅凝胶可靠性的技术手段主要有：(1)通过导热填料与硅油基胶之间产生化学连接，确保得到的导热硅凝胶在热氧老化过程中硬度和导热系数的稳定，提高导热硅凝胶的可靠性；(2)采用聚二甲基硅氧烷三甲氧基硅烷偶联剂原位改性制备导热硅凝胶，提高导热硅凝胶的可靠性；现有技术通过调控导热填料与聚合物之间的相互作用，或者是大分子改性导热填料，所需的工作量大，费时费力，改性过程针对特征产品，影响产品的产品原有的生产过程。

3、基于现有技术中提高性热界面材料导热硅凝胶可靠性存在的问题，有必要对此进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种高可靠性热界面材料及其制备方法和应用，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种高可靠性热界面材料，包括聚合物基质、导热填料、催化剂、抑制剂和和抗老化剂；

3、其中，所述抗老化剂包括酚类、金属氧化物、氢氧化物、稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物、稀土金属有机化物中的至少一种。

4、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，所述酚类包括2，6-二叔丁基对甲酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二丁基羟基甲苯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的至少一种；

5、和/或，所述金属氧化物包括氧化铁、氧化铜中的至少一种；

6、和/或，所述稀土金属氧化物包括氧化镧、氧化钐、氧化钇、氧化铈、氧化钕、氧化镨、氧化镝、氧化铒中的至少一种；

7、和/或，所述稀土金属氢氧化物包括氢氧化镧、氢氧化铈、氢氧化钐、氢氧化钇、氢氧化钕中的至少一种；

8、和/或，所述稀土金属有机化物包括硬脂酸钕、硬脂酸镧、谷氨酸镧、对氨基苯磺酸镧、甘氨酸镝中的至少一种。

9、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，所述聚合物基质包括硅橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的至少一种。

10、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，所述导热填料包括氧化铝粉体、银包铝粉体、银包铜粉体、铝粉、氢氧化铝粉体、氧化锌粉体、氢氧化镁粉体、铜粉、改性氧化铝粉体、改性银包铝粉体、改性银包铜粉体、改性铝粉、改性氢氧化铝粉体、改性氧化锌粉体、改性氢氧化镁粉体、改性铜粉中的至少一种。

11、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，所述催化剂包括铂金催化剂、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、二月桂酸二丁基锡中的一种；

12、和/或，所述抑制剂包括2-己炔-1-醇、5-己炔-3-醇、1-己炔-3-醇、4-己烷-3-醇、1-乙炔基环己烷醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇中的至少一种。

13、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，所述硅橡胶由至少一种含乙烯基的硅油及一种含氢硅油通过硅氢化反应聚合而成。

14、优选的是，所述的高可靠性热界面材料，按重量份计，包括80～120份的聚合物基质、800～2000份的导热填料、0.1～5份的催化剂、0.01～0.5份抑制剂和1～20份的抗老化剂。

15、第二方面，本发明还提供了一种所述的高可靠性热界面材料的制备方法，包括以下步骤：

16、将聚合物基质、导热填料、抑制剂和抗老化剂混合后搅拌，再加入催化剂，继续搅拌，压延成型后，固化，即得高可靠性热界面材料。

17、优选的是，所述的高可靠性热界面材料的制备方法，将聚合物基质、导热填料、抑制剂和抗老化剂混合后于30～150℃下搅拌1～3h，再加入催化剂，继续搅拌0.5～2h，压延成型后，于80～150℃下固化1～5h，即得高可靠性热界面材料。

18、第三方面，本发明还提供了一种所述的高可靠性热界面材料或所述的制备方法制备得到的高可靠性热界面材料在电子封装和发热设备中作为导热材料的应用。

19、本发明的一种高可靠性热界面材料及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：

20、本发明的高可靠性热界面材料，通过采用外加酚类、金属氧化物、氢氧化物、稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物、稀土金属有机化物这些抗老化剂来提高高可靠性热界面材料的热氧稳定性及可靠性，相比现有技术，能够在不改变原有生产工艺的基础上，简单、高效的改性高可靠性热界面材料的热氧稳定性，提高材料的可靠性，能够有效的降低生产成本，提升产品运行期。

技术特征：

1.一种高可靠性热界面材料，其特征在于，包括聚合物基质、导热填料、催化剂、抑制剂和抗老化剂；

2.如权利要求1所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，所述酚类包括2，6-二叔丁基对甲酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二丁基羟基甲苯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的至少一种；

3.如权利要求1所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，所述聚合物基质包括硅橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的至少一种。

4.如权利要求1所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，所述导热填料包括氧化铝粉体、银包铝粉体、银包铜粉体、铝粉、氢氧化铝粉体、氧化锌粉体、氢氧化镁粉体、铜粉、改性氧化铝粉体、改性银包铝粉体、改性银包铜粉体、改性铝粉、改性氢氧化铝粉体、改性氧化锌粉体、改性氢氧化镁粉体、改性铜粉中的至少一种。

5.如权利要求1所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，所述催化剂包括铂金催化剂、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、二月桂酸二丁基锡中的至少一种；

6.如权利要求3所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，所述硅橡胶由至少一种含乙烯基的硅油及一种含氢硅油通过硅氢化反应聚合而成。

7.如权利要求1所述的高可靠性热界面材料，其特征在于，按重量份计，包括80～120份的聚合物基质、800～2000份的导热填料、0.1～5份的催化剂、0.01～0.5份抑制剂和1～20份的抗老化剂。

8.一种如权利要求1～7任一所述的高可靠性热界面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的高可靠性热界面材料的制备方法，其特征在于，将聚合物基质、导热填料、抑制剂和抗老化剂混合后于30～150℃下搅拌1～3h，再加入催化剂，继续搅拌0.5～2h，压延成型后，于80～150℃下固化1～5h，即得高可靠性热界面材料。

10.一种如权利要求1～7任一所述的高可靠性热界面材料或权利要求8～9任一所述的制备方法制备得到的高可靠性热界面材料在电子封装和发热设备中作为导热材料的应用。

技术总结
本发明提供了一种高可靠性热界面材料及其制备方法和应用。本发明的高可靠性热界面材料包括聚合物基质、导热填料、催化剂和抗老化剂；其中，抗老化剂包括酚类、金属氧化物、稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物、稀土金属有机化物中的至少一种。本发明的高可靠性热界面材料，通过采用外加酚类、金属氧化物、氢氧化物、稀土金属氧化物、稀土金属氢氧化物、稀土金属有机化物这些抗老化剂来提高热界面材料的热氧稳定性及可靠性，相比现有技术，能够在不改变原现有生产工艺的基础上，简单、高效的改性热界面材料的热氧稳定性，提高材料的可靠性，能够有效的降低生产成本，提升产品运行期。

技术研发人员：任琳琳,伍勇东,曾小亮,许永伦,何彬
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：2024/3/4