一种导热绝缘片、制备方法及其应用与流程

本发明涉及导热材料领域，尤其涉及一种导热绝缘片、制备方法及其应用。

背景技术：

1、导热绝缘片是一种通常由硅胶制成的比较薄的绝缘片，厚度通常在几百微米左右。而导热硅胶绝缘片，是在以玻璃纤维或聚酰亚胺(pi)薄膜为基材增强的导热硅胶而制成的导热绝缘材料产品，同时具备导热性能和高耐压绝缘性能。导热硅胶绝缘垫片属于高性能弹性体绝缘材料，可以填充发热器件和散热片或者金属底座之间的空气间隙，用于覆盖发热器件之间不平整的表面。热量从发热器件经过导热硅胶垫片传导到金属外壳或者散热器，从而能够提高发热电子组件的效率和使用寿命。随着电子产品的高新技术电子元器件越来越高效集成大功率，对散热的要求越来越高，目前大部分功率器件都需要安装导热绝缘片与散热器隔离。

2、现有的导热绝缘片的结构包括上下导热硅胶层和位于上下导热硅胶层之间的绝缘层。玻璃纤维或聚酰亚胺薄膜上面附有由导热填料形成的导热涂层。但现有的导热绝缘片存在以下问题：

3、1.由于聚酰亚胺薄膜和玻璃纤维布导热率较低，一般低于0.3w/(m·k)，虽然可以通过添加导热填料提高导热率，都是粉末状的导热填料会造成孔隙，绝缘片不平整，掉粉等问题，热导率不容易做到1w/(m·k)以上。

4、2.硅胶通过溶剂与导热填料混合之后，由于溶剂的挥发是会导致制成的导热绝缘片有很多孔洞，不平整，导致导热率低，很难做到1.5w/(m·k)以上。

5、3.导热填料通常为粉体，在制备工艺上会因为混合不均匀，溶剂挥发，热压不严实，与玻璃纤维或聚酰亚胺薄膜之间的附着力差等原因，导致做出来的导热绝缘片，热导率低，不满足使用要求。

6、因此开发一种均一性好、无孔洞、不掉粉且导热率高的导热绝缘片、制备方法及其应用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供均一性好、无孔洞、不掉粉且导热率高的导热绝缘片、制备方法及其应用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明的第一目的，提供一种导热绝缘片，包括第一硅胶层、第二硅胶层和位于第一硅胶层和第二硅胶层之间的绝缘层；

4、形成第一硅胶层和第二硅胶层的导热硅胶浆料，以重量份为单位包括以下原料：

5、a硅胶树脂：1-5份

6、b硅胶树脂：1-5份

7、溶剂：0-300份

8、导热填料：6-150份

9、抗冲击改性剂：0-0.5份

10、所述绝缘层经过偶联剂、导热填料和锚固剂处理。

11、进一步地，所述a硅胶树脂为有机硅胶与环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种。

12、进一步地，所述b硅胶包括有机硅胶、树脂固化剂、稀释剂。

13、进一步地，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锌、氧化镁中的一种或几种。

14、进一步地，所述绝缘层为玻璃纤维布或聚酰亚胺薄膜中的一种，厚度为45-55μm。

15、进一步地，所述玻璃纤维布经过含硅烷偶联剂、树脂锚固剂和导热填料的母液浸泡处理。

16、进一步地，所述聚酰亚胺薄膜通过在聚酰亚胺单体母液中加入导热填料制备得到，然后所述聚酰亚胺薄膜再经过含硅烷偶联剂和树脂锚固剂的母液中浸泡处理。

17、进一步地，所述溶剂为正己烷、甲苯或丁酮中的一种。

18、进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，用量为a、b硅胶树脂质量之和的0.5～2％。

19、进一步地，所述锚固剂包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂固化剂、促进剂，用量为a、b硅胶树脂质量之和的0.25～1％。

20、本发明的第二目的，提供一种导热绝缘片制作方法，采用溶剂法或无溶剂法，用于制作上述的导热绝缘片。

21、进一步地，溶剂法制备导热绝缘片，通过以下步骤制备：

22、1.所述溶剂法包括以下制备步骤：

23、s1.按照导热硅胶浆料各原料的重量份组成进行备料；

24、s2.加入a硅胶树脂、b硅胶树脂、抗冲击改性剂、占溶剂总质量50％的溶剂后密封，机械搅拌均匀；

25、s3.然后加入导热填料和剩余的50％溶剂，手动搅拌混合均匀后，密封，进行超声搅拌，然后真空脱泡，取出得到导热硅胶浆料；

26、s4.所述绝缘层经过偶联剂、导热填料和锚固剂处理后，将其双面电晕备用；

27、s5.将所述导热硅胶浆料涂布在步骤s4电晕后的绝缘层上，然后进行烘干处理，在绝缘层形成第一硅胶层和第二硅胶层；

28、s6.烘干后，经层压机热压，然后冷却得到导热绝缘片。

29、进一步地，在所述溶剂法中，所述导热填料和a、b硅胶树脂质量之和的质量比为2:1-4:1，溶剂质量和导热填料的质量比为2:1。

30、进一步地，所述无溶剂法包括以下制备步骤：

31、s1.按照导热硅胶浆料各原料的重量份组成进行备料；

32、s2.加入a硅胶树脂、b硅胶树脂、抗冲击改性剂，机械搅拌均匀；

33、s3.加入导热填料，超声搅拌至均匀，然后真空脱泡，取出得到导热硅胶浆料；

34、s4.所述绝缘层经过偶联剂、导热填料和锚固剂处理后，将其双面电晕备用；

35、s5.将所述导热硅胶浆料压延或涂布在步骤s4电晕后的绝缘层上，然后进行烘干处理，在绝缘层形成第一硅胶层和第二硅胶层；

36、s6.烘干后，经层压机热压，然后冷却得到导热绝缘片。

37、进一步地，在所述无溶剂法中，所述导热填料和a、b组分硅胶树脂质量之和的质量比为10:1-15:1。

38、本发明的第三目的，提供一种导热绝缘片的应用，用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙。

39、本发明的有益效果是：本发明的导热绝缘片的绝缘层经过偶联剂和锚固剂改性处理，以及在硅胶树脂中添加抗冲击改性剂，不仅能提升硅胶树脂对绝缘基材的附着力，还大幅提升了导热率达到2.39w/(m·k)，热阻仅为0.22℃·in2/w以及提升了导热绝缘片的韧性和强度。

技术特征：

1.一种导热绝缘片，其特征在于：包括第一硅胶层、第二硅胶层和位于第一硅胶层和第二硅胶层之间的绝缘层；

2.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述a硅胶树脂为有机硅胶与环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述b硅胶包括有机硅胶、树脂固化剂、稀释剂。

4.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锌、氧化镁中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述绝缘层为玻璃纤维布或聚酰亚胺薄膜中的一种，厚度为45-55μm。

6.根据权利要求5所述的导热绝缘片，其特征在于，所述玻璃纤维布经过含偶联剂、锚固剂和导热填料的母液浸泡处理。

7.根据权利要求5所述的导热绝缘片，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜通过在聚酰亚胺单体母液中加入导热填料制备得到，然后所述聚酰亚胺薄膜再经过含偶联剂和锚固剂的母液中浸泡处理。

8.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述溶剂为正己烷、甲苯或丁酮中的一种。

9.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂，用量为a、b硅胶树脂质量之和的0.5～2％。

10.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述锚固剂包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂固化剂、促进剂，用量为a、b硅胶树脂质量之和的0.25～1％。

11.一种导热绝缘片制作方法，用于制作权利要求1-10任一项所述的导热绝缘片，其特征在于，采用溶剂法或无溶剂法来制备。

12.根据权利要求11所述的导热绝缘片制作方法，其特征在于，所述溶剂法包括以下制备步骤：

13.根据权利要求12所述的导热绝缘片制作方法，其特征在于，在所述溶剂法中，所述导热填料和a、b硅胶树脂质量之和的质量比为2:1-4:1，溶剂质量和导热填料的质量比为2:1。

14.根据权利要求11所述的导热绝缘片制作方法，其特征在于，所述无溶剂法包括以下制备步骤：

15.根据权利要求13所述的导热绝缘片制作方法，其特征在于，在所述无溶剂法中，所述导热填料和a、b组分硅胶树脂质量之和的质量比为10:1-15:1。

16.一种导热绝缘片的应用，其特征在于，将权利要求1-10任一项所述的导热绝缘片或者是权利要求11-15任一项所述制备方法制备得到的导热绝缘片，用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙。

技术总结
本发明涉及导热材料领域，尤其涉及一种导热绝缘片、制备方法及其应用。本发明公开了一种导热绝缘片，包括第一硅胶层、第二硅胶层和位于第一硅胶层和第二硅胶层之间的绝缘层；形成第一硅胶层和第二硅胶层的导热硅胶浆料，以重量份为单位包括以下原料：A硅胶树脂：1‑5份，B硅胶树脂：1‑5份，溶剂：0‑300份，导热填料：6‑150份，抗冲击改性剂：0‑0.5份。本发明的导热绝缘片的绝缘层经过偶联剂、锚固剂和导热填料改性处理，以及在硅胶树脂中添加抗冲击改性剂，优选采用无溶剂的压延方法制备时，不仅能提升硅胶树脂对绝缘基材的附着力，还大幅提升了导热率达到2.39W/(m·K)，热阻仅为0.22℃·in<supgt;2</supgt;/W以及提升了导热绝缘片的韧性和强度。

技术研发人员：朱向忠,李晓军,封力行,宁隆基
受保护的技术使用者：纳电（广东）材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16