[发明专利]导热硅脂组合物及其固化产物

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热硅脂组合物，其即使当使用大量导热填料填充以提供优异的导热性时，仍然保持良好的流动性和良好的操作性能，并在高温高湿条件下还显示出优异的耐久性和可靠性。本发明还涉及固化该组合物的方法、该组合物的固化产品、包含该固化产品的电子装置和在电子元件和散热部件间形成导热部件的方法。

背景技术

安装在印刷电路板上的电子元件(包括IC组件(IC packages)如CPU)会因在该元件运行中发热导致温度升高，从而使得元件性能下降甚至使得元件失效。因此，具有良好导热性的导热片或导热油脂通常夹在IC组件和具有散热片的散热部件中间，由此通过散热部件有效地传导由IC组件等产生的热，并随后将热发散出去。然而，随着电子元件性能的改进，由这些元件产生的热量也趋于增加，这意味着需要开发导热性优于常规材料的材料和部件。

为有效除去这些热量，已经提出了多种方法。特别是在产生大量热量的电子元件的情况下，已经提出来通过将导热材料例如导热油脂或导热片放置在电子元件和另一部件例如散热器之间来散热的方法(见专利参考文献1和专利参考文献2)。

由于其可容易地安置和安装，所以导热片提供操作方面的优点。然而，即使CPU或散热片等的表面看似平滑，但其实际上仍包括微小的不规则。从而，导热片实际上不能完全可靠地粘结在该表面上，并在导热片与该表面间形成空气层，导致散热效果下降。为克服该问题，已经提出一种方法，其中在导热片表面提供压敏粘合剂层等以改善粘合性，但是得到的散热效果仍然不能令人满意。

公知的更有效的导热材料实例包括含有混入硅油基体中的氧化锌或氧化铝粉末的散热油脂(见专利参考文献3和专利参考文献4)。

此外，为进一步改进导热性，使用氮化铝粉末的导热材料也是公知的。专利参考文献1公开了一种触变导热材料，其包括液态有机硅载体、二氧化硅纤维和一种或多种选自树枝状氧化锌、薄片状氮化铝和薄片状氮化硼的材料。专利参考文献5公开了一种硅脂组合物，其通过将具有特定粒度范围的球状六边形氮化铝粉末混合入特定的有机聚硅氧烷中得到。专利参考文献6公开了一种导热硅脂，其使用小粒度精细氮化铝粉末和大粒度粗糙氮化铝粉末的组合。专利参考文献7公开了一种导热硅脂，其使用氮化铝粉末和氧化锌粉末的组合。专利参考文献8公开了一种导热油脂组合物，其使用表面经有机硅烷处理的氮化铝粉末。

氮化铝具有70-270W/(m·K)的热导率，而金刚石具有甚至900-2,000W/(m·K)的更高热导率。专利参考文献9公开了一种导热硅酮组合物，其包括硅树脂、金刚石、氧化锌和分散剂。

此外，金属也具有高热导率，其可在电子元件的绝缘性为不必要的情况下使用。专利参考文献10公开了一种导热油脂组合物，其通过将金属铝粉末与基油例如硅油混合获得。

由于其不会被IC组件例如CPU或散热部件的表面中的不规则影响，并顺从和与这些不规则相吻合，因此导热油脂提供了其它优点，这意味着IC组件和散热部件可以无缝地结合在一起，从而保证了较小的界面热阻。然而，这些油脂当经过长期使用时，存在漏油问题。基于这些原因，已经提出了使用液态硅橡胶组合物作为封装剂或粘合剂的方法(见专利参考文献11和专利参考文献12)。

然而，这些导热材料或导热油脂均不能令人满意地处理现代集成电路元件例如CPU产生的热量。

导热片和导热油脂均需要加入导热填料以获得导热性。然而，每种材料的表观粘度必须限制到特定上限。对于导热片的情况，该限制对于在生产过程中避免任何对加工性或处理性的妨碍是必需的，而对于导热油脂的情况，该限制对于在通过注射器来施加该油脂至电子元件时避免任何操作性问题是必需的。从而，存在对在每种材料中可加入多少导热填料的限制，这意味着不能获得令人满意的导热性。