环境温度可固化的单组分导热材料的制作方法

本发明总体上涉及热界面材料，且更具体地涉及在从容器分配之后可以原位形成的机械适形导热材料。本发明的单组分组合物在流体状态下是可分配的，并且在环境温度下是原位可湿固化的。

背景技术：

1、导热材料广泛用作例如发热电子元件和散热器之间的界面，用于允许将过量热能从电子元件传递至热耦合的散热器。用于此类热界面的许多设计和材料已经得到实施，其中当基本上避免热界面与相应热传递表面之间的间隙以促进从电子元件向散热器的传导性热传递时，实现了最高效能。因此，热界面材料优选地机械适形于相应元件的稍微不平整的热传递表面。因此，高性能热界面材料的一个重要物理特性是柔韧性和相对低的硬度。

2、一些适形热界面材料实例包括形成基质的硅酮聚合物，所述基质填充有导热颗粒例如氧化铝、氮化铝和氮化硼。不论在室温和/或升高的温度下，该材料通常均足够柔韧的以适形于界面表面的不规则。然而，基于硅酮的材料在某些应用中可能是不相容的，例如在可能不容许对硅酮蒸汽放气的情况下。替代的非硅酮聚合物体系具有限制它们用于热界面应用中的缺点。一些表现出可接受的硬度值的传统非硅酮体系也表现出相对高的预固化粘度，这对分配和组装提出了挑战。以固化状态包装的其他常规非硅酮热凝胶可能是足够可流动的用于分配，但在热和/或机械应力下倾向于从安装界面泵出。

3、可从当前用于电子器件制造的单组分分配体系分配的原位成形材料是本发明的追求。可分配材料优选在储存中是稳定的，并且在施用后用湿气固化以阻止从预期界面位置错位。无硅酮热界面由相对低粘度的组合物形成，并且可固化至随时间稳定的硬度计硬度，即使暴露于升高的温度和显著的机械应力下。

技术实现思路

1、通过本发明，高导热的无硅酮界面材料可以由这样的组合物形成，该组合物表现出适合通过常规分配设备以流体物质的形式分配的粘度，然后在环境温度下用湿气原位固化至所需的硬度计硬度。本发明组合物的可分配粘度有助于在设备组装期间的低压缩应力。

2、所述组合物通常包括三个主要组分：包含反应性甲硅烷基团的非硅酮可交联聚合物、导热颗粒填料和稀释剂。在固化之前，该组合物表现出可分配粘度，并且可固化形成具有高热导率的软固体。所述稀释剂具有预定的粘度，该预定的粘度在高剪切速率下降低总组合物粘度，但在施用时允许形式稳定性。

3、在一个实施方案中，可湿固化的导热组合物包括包含反应性甲硅烷基团的非硅酮树脂、导热颗粒填料和在25℃下粘度小于1000cp的稀释剂。该导热组合物表现出至少1.0w/m*k的热导率以及在25℃和1s-1下大于300pa*s且在25℃和1500s-1下小于300pa*s的预固化粘度。该组合物在水存在下在25℃下可在不足72小时内固化至小于80肖氏oo的硬度计硬度。

4、可湿固化的导热组合物可以通过孔口以连贯物质的形式分配。出于其目的，术语“连贯”是指联合的或形成一个整体。

5、可以选择用于组合物的催化剂以促进非硅酮树脂的缩合型交联。在一些实施方案中，催化剂可以包括有机锡或有机铋化合物。

6、在包含增稠剂的组合物的实施方案中，所述组合物可包含小于20重量％的包含反应性甲硅烷基团的非硅酮树脂、60-95重量％的导热颗粒填料、小于20重量％的稀释剂、小于1重量％的增稠剂和小于0.5％的催化剂。组合物的固化可以在水、例如组合物的至少0.1重量％的水的存在下发生。

7、电子设备可以包括电子元件和热耦合到该电子元件的可湿固化的导热组合物。在一些实施方案中，该组合物被涂覆在电子元件上。

8、在一个实施方案中，热界面由单组分可分配物质形成，所述单组分可分配物质包含具有反应性甲硅烷基团的非硅酮树脂、导热颗粒填料和稀释剂，其中该可分配物质表现出在25℃和1s-1下300,000cp至1,500,000cp的粘度以促进分配后的稳定形式，以及在25℃和1500s-1下50cp至200cp的粘度以促进通过孔口的分配。可分配物质的至少一部分可通过孔口分配到表面上，并在水的存在下在低于30℃的温度下固化。热界面在25℃下表现出至少1.0w/m*k的热导率和小于80肖氏oo的硬度计硬度。

技术特征：

1.一种可湿固化的导热材料，其包含：

2.根据权利要求1所述的可湿固化的导热材料，其是可通过孔口以连贯物质的形式分配的。

3.根据权利要求1所述的可湿固化的导热材料，其包含选择用于促进所述非硅酮树脂的缩合型交联的催化剂。

4.根据权利要求3所述的可湿固化的导热材料，其中所述催化剂包括有机锡或有机铋化合物。

5.根据权利要求3所述的可湿固化的导热材料，其包含增稠剂。

6.根据权利要求3所述的可湿固化的导热材料，其包含水清除剂。

7.根据权利要求5所述的可湿固化的导热材料，其包含：

8.根据权利要求7所述的可湿固化的导热材料，其中所述水的存在包括约0.1重量％的水。

9.根据权利要求8所述的可湿固化的导热材料，其中所述反应性甲硅烷基团包括二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的可湿固化的导热材料，其中所述非硅酮树脂包括柔性骨架，所述柔性骨架包括聚醚或聚丙烯酸酯。

11.根据权利要求9所述的可湿固化的导热材料，其是在水存在下在25℃下在不足24小时内可固化的。

12.根据权利要求10所述的可湿固化的导热材料，其中所述稀释剂在25℃下具有小于200cp的粘度。

13.一种电子设备，其包括：

14.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述可湿固化的导热材料涂覆在所述电子元件上。

15.一种用于在表面上形成热界面的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的用于形成热界面的方法，其中所述热界面表现出至少50肖氏oo的硬度。

17.根据权利要求15所述的用于形成热界面的方法，其中所述甲硅烷基团包括在所述硅原子上的至少一个可水解基团。

技术总结
可湿固化的导热材料以单组分可分配形式提供并且可原位固化。该材料由非硅酮树脂形成，并表现出至少1.0W/m*K的热导率，以有效地耗散来自电子元件热源的热能。该材料可从单组分分配体系分配，并且在储存中是稳定的。

技术研发人员：C·吴,R·切斯特菲尔德,W·克拉姆林格
受保护的技术使用者：汉高股份有限及两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16