用于大功率发光二极管的导热硅脂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导热硅脂，具体涉及一种用于大功率发光二极管的导热硅脂。
【背景技术】
[0002] 导热硅脂俗称散热膏，它是一种高导热绝缘有机硅材料，不易固化，可在-50~ 230°C温度下长期保持使用时的脂膏状态，既具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性，同 时具有低油离度，耐高温、耐水、耐老化。可广泛涂覆于各类电子产品、电器设备中的发热体 与散热设施之间的接触面，起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。
[0003] 在大功率发光二极管的制造领域，由于技术的限制，LED的光电转换效率还有待提 高，尤其是大功率LED灯珠，因其功率较高，大约有60%以上的电能将变成热能释放，这就 对大功率发光二极管的散热性提出了更高的要求。在现有技术中，通常是将导热硅脂涂覆 在铝制翅片或铜制散热片上，但我们知道，铝的导热系数约为200W/m?K，而一般的导热硅 脂的导热系数只有1~2W/m?!(，这就导致了在某些情况下，硅脂成了阻碍传热的因素之一， 从理论上来讲，两者的导热系数越接近，则传热效果更高，但根据现有技术的制约，导热硅 脂的导热系数很难突破3. 3W/m?K，这在无形中也影响了LED的散热性能。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于大功率发光二极管的 导热硅脂，其具有更高的导热系数，以进一步提高其对散热设施的传热效率。
[0005] 本发明的技术方案概述如下：
[0006] -种用于大功率发光二极管的导热硅脂，其包括以下重量份的材料：
[0007] 聚二甲基硅氧烷 1彻重量份；
[0008] 甲基乙燦基环娃氧焼 10~1.2.重量份； 4-异丙基环己醇 S~重量份； 氧化铝 20~30重量份。
[0009] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括6~7重量份 的碳化硅。
[0010] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括6~7重量份 的氧化钐。
[0011] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括2~3重量份 的氮化铝。
[0012] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括2~3重量份 的氮化硼。
[0013] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括2~3重量份 的氟化锂。
[0014] 优选的是，所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其中，还包括2~3重量份 的2-甲基辛酸甲酯。
[0015] 本发明的有益效果是：本案通过对传统的导热硅脂的配方进行改进和优化，使得 其具有了更高的导热系数，从而使得当其涂覆于铝制翅片等散热设施表面时，能够发挥出 更佳的传热效率。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书 文字能够据以实施。
[0017] 本案提出一实施例的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其包括以下重量份的材 料：
[0018] 聚二甲基硅氧烷 100重量份； 甲基乙烯基环硅氧烷 10~12重量份;： 4-异丙基环己醇 8~9重量份； 氧化铝 20~30重量份。
[0019] 在该配方中，硅脂主体是聚二甲基硅氧烷，并辅以少量的甲基乙烯基环硅氧烷以 保持硅脂的低油离度，但研究发现，当甲基乙烯基环硅氧烷相对于聚二甲基硅氧烷的占比 升高后，会降低硅脂的导热系数，并会影响氧化铝的分散性。4-异丙基环己醇的作用是提高 氧化铝与聚硅氧烷的兼容性，同时又可使聚硅氧烷长时间的保持稳定的膏胶状态，长期在 高温下使用不软化不变稀，在低温下不变稠，不固化。氧化铝为导热填料，其与硅脂的相容 性好，而以氧化锌替换氧化铝后，会出现沉降、析出等排异现象，因此，氧化铝的使用应被限 制。尽管铝粉、银粉等纯金属粉末的导热性能更出色，但由于这些金属粉末同时具备优异的 导电性能，所以使得在导热硅脂中不能添加这些材料，否则将直接导致重要元器件的短路， 造成不可修复的损伤。并且，研究还发现，导热填料的添加量与导热硅脂的导热系数是呈非 线性的，也就是说，并不是氧化铝的添加量加的越多，硅脂的导热系数就越高，氧化铝的量 还必须和其他的成分含量相匹配才行，并且，通过大量的实验也发现了，若要实现对导热硅 脂的导热系数的提高，导热硅脂中的这些成分的含量也并不是连续的，即只有将它们限定 在一些小的范围内，才能实现对硅脂的优化效果，且有可能能实现这一效果的范围也是不 连续的，尽管本案目前只发现上述提到的这一配比。若要保证硅脂的物理状态，则更加需要 对4-异丙基环己醇的添加量进行限定，非优选的添加量将导致硅脂偏离最理想的膏胶状 态；而研究也同样发现，异丙基及该官能团在环己醇上所处的位置都很重要，因为与之相近 的4-甲基环己醇、4-乙基环己醇、2-异丙基环己醇和3-异丙基环己醇则发现对硅脂没有 改进效果。
[0020] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括6~7重量份的碳化硅。由于上述实 施例配方的限定，使得并不是每个改性剂都能与之共同协效发挥导热作用，但本案还是意 外的发现了少量的碳化硅可以在6~7重量份这一区间内提高硅脂的导热系数（以上述实 施例的配方为基础），而传热性能比它更出色的碳化钛就不能产生这一效果，碳化钛的引入 对硅脂没有提升效果，且本案通过大量实验也没有发现能够产生提升效果的重量份区间范 围，因此，碳化物对硅脂导热性能的提升也是非线性的，具有不可预测性。
[0021] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括6~7重量份的氧化钐。氧化钐是首 次被发现可以在上述配方的基础进行协同提高导热硅脂的导热系数，但本案并没有除6~ 7重量份这一区间以外的任何添加区别范围，由此可以看出，氧化钐的使用量须被限定。此 外，氧化钐的引入还使得硅脂更加容易被擦除，根据现有技术来看，传统的导热硅脂涂覆于 元器件表面后，由于硅脂自身的物理特性，如粘度、润滑度等因素，使得硅脂十分难以擦除 掉，这对于人工施胶的情况而言，是十分危险的，不仅会污染其他的元器件，还有可能提高 装配时的残品率。
[0022] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括2~3重量份的氮化铝。氮化铝被发 现可以协调提高硅脂的导热系数，当然前提是以上述实施例的配方为基础，而脱离了上述 实施例的配方，单纯的以氮化铝替换掉氧化铝，虽然也能微弱的改进效果，但明显达不到氧 化铝对导热系数的改进程度。
[0023] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括2~3重量份的氮化硼。本案发现，并 非所有的氮化物都对导热系数有提升作用，本案所发现的除了氮化铝之外，就只有氮化硼 能与上述实施例的配方进行结合来改性硅脂的导热性能，当然，这些改进与氮化物的添加 量之间也是呈非线性的，添加量的区间只能被限制在2~3重量份。
[0024] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括2~3重量份的氟化锂。氟化锂在这 里的作用是降低硅脂在有机溶剂中的溶解度，以保护导热硅脂在不慎遇到有机溶剂浸润时 不被溶解稀释，从而有效保证其继续发挥它在散热体与散热设施之间的媒介作用。但氟化 锂的添加量应被限制，否则同样将导致硅脂的导热能力下降。
[0025] 在该实施例的基础上，配方中还可优选包括2~3重量份的2-甲基辛酸甲酯。 2-甲基辛酸甲酯的作用是增加硅脂的保湿性，从而有助于稳定其自身的膏胶状态，利于对 导热性能的提升。尽管硅脂本身具有一定的抗干涸性，但由于本案提及的导热硅脂是用于 大功率LED的，而LED的使用寿命又很长，因此，出于对导热硅脂的使用环境及使用要求， 需要对硅脂的物理性能进行全面的提升，而最重要的就是维持其特有的永不固化的膏胶状 态。但研究也发现，并非所有的酯类都具有这一功能，辛酸甲酯、2-甲基辛酸乙酯、2-甲基 辛酸丁酯等这些酯类就没有改性作用或改性效果十分微弱。此外，2-甲基辛酸甲酯的添加 量也应被限制，超出优选的区间范围将导致硅脂导热性能受到一定的影响。
[0026] 本案所涉及的聚二甲基硅氧烷和甲基乙烯基环硅氧烷的分子量不必受限制，因此 分子量对本技术方案的技术效果的实现没有影响，本领域技术人员完全可以根据实际需要 设定所需的分子量区间范围。
[0027] 表一列出实施例1-8的含不同配方的导热硅脂的具体组成及其导热系数大小：
[0028] 表一
[0029]
[0030] 表二列出实施例9-14的含不同配方的导热硅脂的具体组成及其导热系数大小：
[0031] 表二
[0032]
[0033]
[0034] 表三列出对比例1-8的含不同配方的导热硅脂的具体组成及其导热系数大小：
[0035] 表三
[0036]
[0037] 表四列出对比例9-14的含不同配方的导热硅脂的具体组成及其导热系数大小：
[0038] 表四
[0039]
[0040] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出的实施例。
【主权项】
1. 一种用于大功率发光二极管的导热硅脂，其包括以下重量份的材料： 聚二甲基硅氧烷 ]00重量份； 甲基乙烯基环硅氧烷 10~1:2重量份； 4-异丙基环己醇 8~9重量份； 氧化铝 20~30重量份。2. 根据权利要求1所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括6~ 7重量份的碳化娃。3. 根据权利要求2所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括6~ 7重量份的氧化钐。4. 根据权利要求3所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括2~ 3重量份的氮化错。5. 根据权利要求4所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括2~ 3重量份的氮化硼。6. 根据权利要求5所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括2~ 3重量份的氟化锂。7. 根据权利要求6所述的用于大功率发光二极管的导热硅脂，其特征在于，还包括2~ 3重量份的2-甲基辛酸甲酯。
【专利摘要】本案涉及用于大功率发光二极管的导热硅脂，其包括以下重量份的材料：聚二甲基硅氧烷100重量份、甲基乙烯基环硅氧烷10～12重量份、4-异丙基环己醇8～9重量份和氧化铝20～30重量份。本案通过对传统的导热硅脂的配方进行改进和优化，使得其具有了更高的导热系数，从而使得当其涂覆于铝制翅片等散热设施表面时或作为LED中发热体与散热设施的传热媒介时，能够发挥出更佳的传热效率。
【IPC分类】C08K3/16, C08L83/04, C08K3/34, C08K5/101, C08K5/549, C08K5/05, C08K3/38, C08K13/02, C08K3/22, C08K3/28
【公开号】CN105111740
【申请号】CN201510478162
【发明人】董佳瑜, 董春保
【申请人】苏州晶雷光电照明科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月7日