专利名称：低温软化导热胶材组合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低温软化导热胶材组合物及其制备方法，本发明还涉及其在发热电子组件与散热器之间作为降低热阻抗值的填缝热传导接口的用途，以及提高热传导效率的方法。
背景技术：
已知，应用于发热电子组件上帮助散热的导热材料可分成以下几种类型第一类是陶瓷导热胶材，是以陶瓷薄片作为导热垫片，以云母及石墨等片状为主，使用时导热片两面须涂抹导热膏，以降低接口阻抗，缺点是容易破碎不利裁切。
第二类是导热垫片，是将导热高分子材料刮涂在玻纤布上所制成的导热垫片，玻纤布具有高抗张强度及柔软性等优点，容易裁切不易破碎，缺点为玻纤布厚度大于0.05mm，加上刮涂的高分子材料总厚度无法小于0.1mm，所以热阻抗值较高，目前应用在低发热组件上。
第三种为导热膏，是以液态高分子中添加陶瓷粉末、石墨或金属粉，做成液态或半固状的导热膏，这类材料的优点为热阻抗值低，传热效果良好，其缺点为使用时容易污染电子组件或电路板，且在高温环境下有干化及挥发小分子物质的可能。
第四种是低熔点金属导热片，是利用熔点低于100的低熔点合金涂布在金属箔的两面所制成的导热材料，因为低熔点合金的强度及延展性远小于一般金属材料，附着在金属箔上方能成型。这种材料的缺点是合金熔化后附着力变小，受压后容易外渗，会导致性能降低，稳定性差以及无法重复使用。
为了解决上述诸多缺点，已在产业上创新出一种低温软化导热胶材的技术，例如美国专利第5950066号及第6197859号等低温软化导热胶材的专利技术文献，但该两专利是先将16～19个烷基的烯类与30～45个硅烷基且每个硅至少接上1个氢原子的硅烷在白金催化下合成低温软化胶材，然后再添加15～20重量份的柔软剂，如乙烯醋酸树脂等增加柔软性，所组成的一种低温软化导热胶材。这种低温软化导热胶材，在配置过程上需再添加柔软剂工艺，不仅工艺复杂且费时，况且材料因溶解性参数差异过大会产生相分离的现象，故其适用性不甚理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温软化导热胶材组合物。
一种低温软化导热胶材组合物，主要包括分子量为300～10000的液态丙烯腈橡胶(Liquid NBR)、聚醋酸乙烯(EVA)和适量的导热剂。
其中所述液态丙烯腈橡胶的分子式为CH3(CH2CH＝CH-CN)nCH2CH2，n＝13～50。
其中所述导热剂可为氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、石墨(C)、铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、金属粉或纳米粘土等所制成的粉末粒径范围在次微米或纳米的粉末导热剂，其目的是形成导热性佳且热阻抗低的低温软化导热胶材，使低温软化导热胶材能应用于发热电子组件与散热器之间作为降低热阻抗值的填缝热传导接口用，以提高热传导效率。
其中所述低温软化导热胶材可加入适量稀释溶剂。
其中所述稀释溶剂可为丙酮(Acetone)、乙酸丁酯(Butyl acetate)、甲苯(Methyl benzene)或丁酮(Butanone)。
其中所述导热胶材组合物可进一步加入适量的蜡(Paraffin)。
本发明的另一目的是提供所述低温软化导热胶材组合物制备方法，主要包括将分子量300～100000的液态丙烯腈橡胶与聚醋酸乙烯相混合，制成软化温度为38～65℃的胶材，再添加适量的导热剂制成低温软化导热胶材。
发明的又一目的是提供所述低温软化导热胶材组合物在发热电子组件与散热器之间作为降低热阻抗值的填缝热传导接口，以提高热传导效率方面的应用，是将所述低温软化导热胶材加热软化成膏状后，可直接刮涂或喷涂在发热电子组件或散热器上作为导热接口，且刮涂或喷涂厚度控制在0.01～0.1mm；或将所述低温软化导热胶材加入稀释溶剂，搅拌稀释成粘度在800～1000cps的溶液，可直接刮涂于离型纸的一面，再将其进行烘干，使溶剂挥发，待低软化温度导热胶材冷却后，其上面再覆盖另一层离型纸，即可制成低温软化导热胶材的导热接口成品，其中所述离型纸为由一般纸类、聚乙烯(Polyethlyene)、聚丙烯(Polyproplyene)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride)及聚酰亚胺(Polyimide)等材料制成的薄膜，贴于黏性物质上，具有防止黏性物质互相粘连的作用，也可称之为护粘纸。
本发明方法可制出38～65℃低温软化温度的导热胶材，利用发热电子组件的温度能促使导热胶材软化，并提高导热胶材的填缝性，以降低发热电子组件与散热器之间的热阻抗值。
图1为本发明的低温软化导热胶材制成导热接口方法的流程示意图。
具体实施例方式
本发明的低温软化导热胶材组合物是以分子量为300～100000的液态丙烯腈橡胶与聚醋酸乙烯混合，制成软化温度在38～65℃之间的胶材，再添加适量的导热剂制成。
该液态丙烯腈橡胶分子式为CH3(-CH2CH＝CH-CN-)nCH2CH2，n＝13-50。
该导热剂可为氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、石墨、铜、铝、银、金属粉或纳米粘土等制成的次微米或纳米的粉末导热剂。
由此得到的低温软化导热胶材，熔点在38～65℃，熔化后粘度在1×102～1×105cps之间，所述次微米或纳米的粉末导热剂可涂布形成的薄膜厚度在0.01～5mm之间，而热传导系数在0.5～5W/m-K之间，热阻抗值在0.005～0.2℃m2/W之间。
如图1所示，将本发明的低温软化导热胶材组合物制成导热接口的方法，其步骤如下步骤(1)，先将100重量份的液态丙烯腈橡胶与5～50重量份的聚醋酸乙烯置入100℃搅伴槽中加热溶解，并予以搅拌均匀。
步骤(2)，在加热混合制成的胶材中，再加入50～500重量份的导热剂，并经30分钟的搅拌处理后静置制成低软化温度的导热胶材。
步骤(3)，将20克的低软化温度导热胶材加入80毫升的稀释溶剂中，加热搅拌30分钟以上融化成粘度约800-1000cps稀释液后，以利实施喷涂或刮涂。
该稀释溶剂可为丙酮、乙酸丁酯、甲苯或丁酮等。
步骤(4)，使用时可直接喷涂或刮涂在散热器底部或电子发热组件表面上，厚度控制在0.01～0.1mm，待溶液挥发后即形成低温软化导热薄膜。亦可喷涂在离型纸其中一面，待溶液挥发后再贴上另一层离型纸，形成导热薄膜材料。
导热薄膜使用方法是先将其中一面离型纸撕去，再将涂有低温软化导热胶材的那一面贴在散热器底部或电子发热组件表面，即能利用导热粘着剂转粘贴应用于发热电子组件与散热器之间，进而使低温软化导热胶材作为热传导接口用，以提高散热效率。
以下为更进一步说明低温软化导热胶材制成导热接口方法，将列举以下实施例作更具体的说明。
实施例1低温软化导热胶材制成导热接口的制备方法(1)、先将100重量份的液态丙烯腈橡胶与10重量份的聚醋酸乙烯置入100℃搅伴槽中加热溶解，并予以搅拌均匀。
(2)、在加热混合制成的胶材中再加入300重量份的氧化铝及50重量份氧化锌导热剂，并加热至100℃后搅拌至少30分钟后静置制成低软化温度的导热胶材。
(3)、将低温软化导热胶材加热软化成膏状后用刮涂机直接刮涂在经表面粗化的金属铝合金散热器上，且刮涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后将冷却后的低软化温度导热胶材薄膜再粘贴离型纸避免沾粘，制成低温软化导热胶材的导热接口成品。
由此制成低温软化导热胶材的导热接口成品应用于发热电子组件之上，其试验得知其热阻抗值为0.12℃m2/W；因此本发明所制出低温软化导热胶材的热阻抗值极低，填缝性也佳，经实机测试可使用在中央处理器为运算频率在2.4GHz、功率在70W以下的桌上型计算机中，作为中央处理器与散热器之间的导热填缝胶材之用。
实施例2(1)、先将100重量份的液态丙烯腈橡胶与10重量份的聚醋酸乙烯置入100℃搅伴槽中加热溶解，并予以搅拌均匀。
(2)、将加热混合制成胶材再加入150重量份的氮化铝及50重量份氧化锌导热剂，并加热至100℃后搅拌至少30分钟，静置制成低软化温度的导热胶材。
(3)、将低软化温度导热胶材加热软化成膏状后直接添加200重量份的乙酸丁酯及50重量份甲苯，搅拌30分钟以上，并采用喷涂机予以均匀喷涂在经表面粗化的金属铝合金散热器上，且喷涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后将冷却后的低软化温度导热胶材薄膜再粘贴离型纸，以避免粘结，制成低温软化导热胶材的导热接口成品。
由此制成低温软化导热胶材的导热接口成品，应用于发热电子组件之上，其试验得知其热阻抗值为0.11℃m2/W，熔点在57℃；因此本发明所制出低温软化导热胶材的热阻抗值极低，填缝性也佳，经实机测试可使用在中央处理器为运算频率在2.2GHz、功率在60W以下的桌上型计算机中，作为中央处理器与散热器之间的导热填缝胶材之用。
实施例3步骤(1)～(2)同实施例2步骤(1)～(2)。
(3)、将低软化温度导热胶材加热软化成膏状后直接添加200重量份的乙酸丁酯及50重量份甲苯搅拌30分钟以上，并采用刮涂方式，而均匀披覆于离型纸的一面上，再将其进行烘干，使溶剂挥发。
该离型纸的材料可以为一般纸类、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚酰亚胺等，且刮涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后将冷却后的低软化温度导热胶材薄膜再粘贴离型纸避免沾粘，制成低温软化导热胶材的导热薄膜成品。
由此制成低温软化导热胶材的导热接口成品应用于发热电子组件与散热器之间，其试验得知其热阻抗值为0.11℃m2/W，熔点在57℃；因此本发明所制出低温软化导热胶材的热阻抗值极低，填缝性也佳，经实机测试可使用在中央处理器为运算频率在2.2GHz、功率在60W以下的桌上型计算机中，作为中央处理器与散热器之间的导热填缝胶材之用。
另外，本发明的低温软化导热胶材组成物所制成导热接口，可进一步在组合物中加入适量的蜡，以增加导热接口软化温度者。
权利要求
1.一种低温软化导热胶材组合物，主要包括分子量为300～10000的液态丙烯腈橡胶、聚醋酸乙烯和适量的导热剂。
2.根据权利要求1所述的低温软化导热胶材组合物，其中所述液态丙烯腈橡胶的分子式为CH3(CH2CH＝CH-CN)nCH2CH2，n＝13～50。
3.根据权利要求1所述的低温软化导热胶材组合物，其中所述导热剂为以氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、石墨、铜、铝、银、金属粉或纳米粘土所制成的粉末粒径范围在次微米或纳米的粉末导热剂。
4.根据权利要求1所述的低温软化导热胶材组合物，其中所述低温软化导热胶材可加入适量稀释溶剂。
5.根据权利要求4所述的低温软化导热胶材组合物，其中所述稀释溶剂可为丙酮、乙酸丁酯、甲苯或丁酮。
6.根据权利要求1所述的低温软化导热胶材组合物，其中所述导热胶材组合物可进一步加入适量的蜡。
7.一种低温软化导热胶材组合物的制备方法，主要包括以分子量300～10000的液态丙烯腈橡胶与聚醋酸乙烯混合，制成软化温度在38～65℃的胶材，并在所述胶材内添加适量的导热剂制成低温软化导热胶材。
8.一种低温软化导热胶材组合物在发热电子组件与散热器之间作为降低热阻抗值的填缝热传导接口，以提高热传导效率方面的应用，是将权利要求1-6之一的低温软化导热胶材加热软化成膏状后，直接刮涂或喷涂在发热电子组件或散热器上作为导热接口，且刮涂或喷涂厚度控制在0.01～0.1mm。
9.一种低温软化导热胶材组合物在发热电子组件与散热器之间作为降低热阻抗值的填缝热传导接口，以提高热传导效率方面的应用，将权利要求1-6之一的低温软化导热胶材加入稀释溶剂，搅拌稀释成粘度在800～1000cps的溶液，直接刮涂于离型纸的一面，再将其进行烘干，使溶剂挥发，待低软化温度导热胶材冷却后，其上面再覆盖另一层离型纸，制成低温软化导热胶材的导热接口成品。
10.根据权利要求9所述的低温软化导热胶材组合物的制备方法，其中所述离型纸为由一般纸类、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚酰亚胺等材料制成的薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种低温软化导热胶材组合物及其制备方法和应用，用分子量300～100000的液态丙烯腈橡胶与聚醋酸乙烯混合，制成软化温度38～65℃的胶材，添加适量的导热剂，如氧化铝、氧化锌、氮化铝，氮化硼、石墨、金属粉或纳米粘土等制成次微米或纳米粉末导热剂，可制成薄膜厚度在0.01～5mm之间，热传导系数在0.5～5W/m－K之间，热阻抗值在0.005～0.2℃m
文档编号C09J7/04GK1539901SQ0312207
公开日2004年10月27日 申请日期2003年4月24日 优先权日2003年4月24日
发明者简忠义, 陈钰龙 申请人:忠山仪器有限公司