[发明专利]一种绝缘型界面导热衬垫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导热绝缘材料领域，具体而言，涉及一种绝缘型界面导热衬垫材料及其制备方法。

背景技术

导热界面材料是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接触时产生的微空隙和凸凹不平的表面，减小热阻，提高器件的散热性能。

随着当代电子技术迅速的发展，电子元器件的集成程度和组装密度不断提高，在提供了强大的使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响，譬如过高的温度会危及半导体的结点，损伤电路的连接界面，增加导体的阻值和造成机械应力损伤。因此确保发热电子元器件所产生的热量能够及时的排出，己经成为微电子产品系统组装的一个重要方面。对于集成程度和组装密度都较高的便携式电子产品(如笔一记本电脑等)，散热甚至成为了整个产品的技术瓶颈问题。在微电子领域，逐步发展出一门新兴学科一热管理(Theral Management)，专门研究各种电子设备的安全散热方式、散热设备及所使用的材料。

热界面(接触面)材料(Thermal Interface Material，TIM)在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。使用原理如下：在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10％，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.025W/(m.K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥，并保证电子器件可以在适宜的温度范围内工作，保证电子器件性能的正常发挥。

随着微电子产品对安全散热的要求越来越高，热界面材料也在不断的发展。导热脂是最早的一种导热界面材料，曾经被广泛使用，但因具有操作使用难度大、长期使用易失效等缺点，此外，导热脂为半流体，收到挤压时会流动，发热体和散热器之间有接触的可能，难以保证绝缘效果。导热垫片为一种新型的导热界面材料，用于替代导热脂，在需要绝缘的情况下，往往需要引入绝缘材料，但绝缘材料的引入会导致导热垫片原有导热率的大幅度下降，难以满足更高的绝缘导热需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种绝缘型界面导热衬垫材料，所述的绝缘型界面导热衬垫材料绝缘效果好，导热效果好，而且绝缘材料所引起的导热垫片本体的导热率损失不大，是一种绝缘性超高导热衬垫材料。

本发明的第二目的在于提供一种所述的绝缘型界面导热衬垫材料的制备方法，该方法工艺简单，可通过自动化工艺快捷操作，便于电子工业中的快速生产。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种绝缘型界面导热衬垫材料，在导热界面材料表面设置绝缘材料层，形成具有核壳结构的绝缘型界面导热衬垫材料，或者在导热界面材料两侧分别设置绝缘材料层，形成具有三明治结构的绝缘型界面导热衬垫材料；

所述绝缘材料层包括均匀掺杂导热陶瓷材料粉体的高分子材料层，其中所述导热陶瓷材料用量为不低于绝缘材料层总质量的30％，优选为不低于50％，进一步优选为不低于75％。

本发明绝缘型界面导热衬垫材料在导热界面材料外侧设置绝缘材料层，得到特定的核壳结构或三明治结构，结合特定成分及组成的绝缘材料层，有助于提高本发明绝缘型界面导热衬垫材料的绝缘效果，同时使其保持优异的导热效果，绝缘材料所引起的导热垫片本体的导热率损失小，是一种绝缘性超高导热衬垫材料。

优选地，所述导热陶瓷材料包括三氧化二铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅、硅、碳酸钙和二氧化硅中的一种或多种。

优选地，所述高分子材料具备流动性，或被溶剂稀释后具备流动性；

优选地，所述高分子材料包括有机硅聚合物和聚酯类聚合物中的一种或多种；

进一步优选地，所述有机硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷中的一种或多种；

进一步优选地，所述聚酯类聚合物包括聚酯、聚氨酯和聚丙烯酸脂中的一种或多种。

优选地，所述具有核壳结构的绝缘型界面导热衬垫材料中绝缘材料层的电阻率为10⁶Ω·cm以上，优选为10¹⁰Ω·cm以上，进一步优选为10¹²Ω·cm以上。