[发明专利]一种柔性导热绝缘材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电子器件散热材料技术领域，具体涉及一种柔性导热绝缘材料及其制备方法和应用。所述柔性导热绝缘材料由包括如下的原料制得：有机硅油、金属氧化物和固化剂；其中所述固化剂为含氢硅油；所述有机硅油、金属氧化物与固化剂的质量比为(10‑30)：(40‑90)：(0.1‑5)。本发明所述的柔性导热绝缘材料可在金属基板上形成绝缘层，所得绝缘层具有良好的导热性、绝缘性及柔性，不易脱落、起皮，可满足散热片的需求；同时采用其制作的IPM模块能够实现高集成度和小型化设计。

技术领域

本发明属于电子器件散热材料技术领域，具体涉及一种柔性导热绝缘材料及其制备方法和应用。

背景技术

智能功率模块(IPM)发热较大，因此需要良好的散热设计以解决可靠性问题，行业上常见的做法是在封装体上设置金属基散热板，通过将热量传递到散热板上来使芯片降温，防止瞬间过热导致芯片烧毁。

以散热金属基板为衬底，能够更好的灵活设计、更高效率的实现散热，目前将金属基线路板作为功率器件绝缘散热组件已受到广泛应用，这些线路板需具有绝缘的功能，因此线路板一般由三层结构组成，分别为金属板、绝缘层和铜箔层。其中，绝缘层主要由环氧树脂、固化剂、金属氧化物导热填料、催化剂、偶联剂、粘结剂、阻燃剂等组成；主要作用在于绝缘铜箔和金属板之间的产生的电压，防止击穿；同时，绝缘层还需要满足高导热的技术要求。

因固化后的环氧绝缘层具有硬度高、导热好、耐热能力强、阻燃性能优异的特征，但脆性大，不能弯折，导致目前IPM导热绝缘金属基散热板都是平面设计，否则绝缘性将受到严重破坏进而致使产品失效。

然而，随着电子产品的技术提升，功率模块越来越呈现高集成和小型化的趋势，而采用环氧类绝缘层金属基板制作的IPM模块的集成度因环氧树脂组合物制成的绝缘层脆性大，弯折后绝缘层产生裂纹，绝缘性能大幅度下降甚至击穿而受到限制；但如果进一步增加金属基板的面积，将使得器件的尺寸不满足小型化的设计需求，通用性降低。可见，绝缘散热层的当前设计无法获得集成度更高，体积更小的金属基散热产品，从而限制了IPM模块的产品升级。

为此，研究人员提出了采用有机硅替代环氧树脂以期制得柔性导热绝缘材料的构想，且现有技术也给出了采用硅油为主体材料制备得到柔性导热绝缘材料的具体方案，该绝缘材料具有柔性、导热、绝缘特性，可用于电子器件灌封中作为垫片。然而，研究发现，散热板中绝缘层材料的使用要求与电子器件灌封中绝缘垫片材料在使用要求方面是存在实质性差异的。在散热板的加工过程中，需要将绝缘层材料涂覆于金属基板上形成超薄涂层，而用于垫片的绝缘材料无法形成符合要求的薄膜涂层；此外，绝缘垫片采用的导热填料填充量大，且使用的三种粒径组合不符合智能功率模块的绝缘层厚度要求，其中大颗粒单颗直径超过了整个绝缘层厚度的三分之一，导致压合过程中颗粒间堆叠，绝缘耐压性能大幅度下降。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提出一种柔性导热绝缘材料。所述柔性导热绝缘材料可在金属基板上形成绝缘层，所得绝缘层具有良好的导热性、绝缘性及柔性，不易脱落、起皮，可满足散热片的需求。

本发明的第一个方面是提供了一种柔性导热绝缘材料，由包括如下原料制得：有机硅油、金属氧化物、固化剂；其中，所述固化剂为含氢硅油；所述有机硅油、金属氧化物与固化剂的质量比为(10-30)：(40-90)：(0.1-5)。

本发明在含有有机硅油、导热填料金属氧化物的体系中加入特定的固化剂，使其与有机硅油产生协同作用，所得绝缘材料不仅具有良好的导热性、绝缘性，而且还可在金属基板上形成柔性的、与基板粘结性好的绝缘层，从而为IPM导热绝缘金属基板设计提供更多的选择。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅油、金属氧化物与固化剂的质量比优选为(10-20)：(80-90)：(1.5-2.5)。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅油选自甲基乙烯基硅油、含乙烯基的苯基硅油或二乙烯基硅油中的一种或多种。