專利名稱：低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物及其制備方法，本發(fā)明還涉及其在發(fā)熱電子組件與散熱器之間作為降低熱阻抗值的填縫熱傳導(dǎo)接口的用途，以及提高熱傳導(dǎo)效率的方法。
背景技術(shù)：
已知，應(yīng)用于發(fā)熱電子組件上幫助散熱的導(dǎo)熱材料可分成以下幾種類型第一類是陶瓷導(dǎo)熱膠材，是以陶瓷薄片作為導(dǎo)熱墊片，以云母及石墨等片狀為主，使用時(shí)導(dǎo)熱片兩面須涂抹導(dǎo)熱膏，以降低接口阻抗，缺點(diǎn)是容易破碎不利裁切。
第二類是導(dǎo)熱墊片，是將導(dǎo)熱高分子材料刮涂在玻纖布上所制成的導(dǎo)熱墊片，玻纖布具有高抗張強(qiáng)度及柔軟性等優(yōu)點(diǎn)，容易裁切不易破碎，缺點(diǎn)為玻纖布厚度大于0.05mm，加上刮涂的高分子材料總厚度無法小于0.1mm，所以熱阻抗值較高，目前應(yīng)用在低發(fā)熱組件上。
第三種為導(dǎo)熱膏，是以液態(tài)高分子中添加陶瓷粉末、石墨或金屬粉，做成液態(tài)或半固狀的導(dǎo)熱膏，這類材料的優(yōu)點(diǎn)為熱阻抗值低，傳熱效果良好，其缺點(diǎn)為使用時(shí)容易污染電子組件或電路板，且在高溫環(huán)境下有干化及揮發(fā)小分子物質(zhì)的可能。
第四種是低熔點(diǎn)金屬導(dǎo)熱片，是利用熔點(diǎn)低于100的低熔點(diǎn)合金涂布在金屬箔的兩面所制成的導(dǎo)熱材料，因?yàn)榈腿埸c(diǎn)合金的強(qiáng)度及延展性遠(yuǎn)小于一般金屬材料，附著在金屬箔上方能成型。這種材料的缺點(diǎn)是合金熔化后附著力變小，受壓后容易外滲，會(huì)導(dǎo)致性能降低，穩(wěn)定性差以及無法重復(fù)使用。
為了解決上述諸多缺點(diǎn)，已在產(chǎn)業(yè)上創(chuàng)新出一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材的技術(shù)，例如美國專利第5950066號(hào)及第6197859號(hào)等低溫軟化導(dǎo)熱膠材的專利技術(shù)文獻(xiàn)，但該兩專利是先將16～19個(gè)烷基的烯類與30～45個(gè)硅烷基且每個(gè)硅至少接上1個(gè)氫原子的硅烷在白金催化下合成低溫軟化膠材，然后再添加15～20重量份的柔軟劑，如乙烯醋酸樹脂等增加柔軟性，所組成的一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材。這種低溫軟化導(dǎo)熱膠材，在配置過程上需再添加柔軟劑工藝，不僅工藝復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，況且材料因溶解性參數(shù)差異過大會(huì)產(chǎn)生相分離的現(xiàn)象，故其適用性不甚理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物。
一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，主要包括分子量為300～10000的液態(tài)丙烯腈橡膠(Liquid NBR)、聚醋酸乙烯(EVA)和適量的導(dǎo)熱劑。
其中所述液態(tài)丙烯腈橡膠的分子式為CH3(CH2CH＝CH-CN)nCH2CH2，n＝13～50。
其中所述導(dǎo)熱劑可為氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)、石墨(C)、銅(Cu)、鋁(Al)、銀(Ag)、金屬粉或納米粘土等所制成的粉末粒徑范圍在次微米或納米的粉末導(dǎo)熱劑，其目的是形成導(dǎo)熱性佳且熱阻抗低的低溫軟化導(dǎo)熱膠材，使低溫軟化導(dǎo)熱膠材能應(yīng)用于發(fā)熱電子組件與散熱器之間作為降低熱阻抗值的填縫熱傳導(dǎo)接口用，以提高熱傳導(dǎo)效率。
其中所述低溫軟化導(dǎo)熱膠材可加入適量稀釋溶劑。
其中所述稀釋溶劑可為丙酮(Acetone)、乙酸丁酯(Butyl acetate)、甲苯(Methyl benzene)或丁酮(Butanone)。
其中所述導(dǎo)熱膠材組合物可進(jìn)一步加入適量的蠟(Paraffin)。
本發(fā)明的另一目的是提供所述低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物制備方法，主要包括將分子量300～100000的液態(tài)丙烯腈橡膠與聚醋酸乙烯相混合，制成軟化溫度為38～65℃的膠材，再添加適量的導(dǎo)熱劑制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材。
發(fā)明的又一目的是提供所述低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物在發(fā)熱電子組件與散熱器之間作為降低熱阻抗值的填縫熱傳導(dǎo)接口，以提高熱傳導(dǎo)效率方面的應(yīng)用，是將所述低溫軟化導(dǎo)熱膠材加熱軟化成膏狀后，可直接刮涂或噴涂在發(fā)熱電子組件或散熱器上作為導(dǎo)熱接口，且刮涂或噴涂厚度控制在0.01～0.1mm；或?qū)⑺龅蜏剀浕瘜?dǎo)熱膠材加入稀釋溶劑，攪拌稀釋成粘度在800～1000cps的溶液，可直接刮涂于離型紙的一面，再將其進(jìn)行烘干，使溶劑揮發(fā)，待低軟化溫度導(dǎo)熱膠材冷卻后，其上面再覆蓋另一層離型紙，即可制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品，其中所述離型紙為由一般紙類、聚乙烯(Polyethlyene)、聚丙烯(Polyproplyene)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride)及聚酰亞胺(Polyimide)等材料制成的薄膜，貼于黏性物質(zhì)上，具有防止黏性物質(zhì)互相粘連的作用，也可稱之為護(hù)粘紙。
本發(fā)明方法可制出38～65℃低溫軟化溫度的導(dǎo)熱膠材，利用發(fā)熱電子組件的溫度能促使導(dǎo)熱膠材軟化，并提高導(dǎo)熱膠材的填縫性，以降低發(fā)熱電子組件與散熱器之間的熱阻抗值。


圖1為本發(fā)明的低溫軟化導(dǎo)熱膠材制成導(dǎo)熱接口方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物是以分子量為300～100000的液態(tài)丙烯腈橡膠與聚醋酸乙烯混合，制成軟化溫度在38～65℃之間的膠材，再添加適量的導(dǎo)熱劑制成。
該液態(tài)丙烯腈橡膠分子式為CH3(-CH2CH＝CH-CN-)nCH2CH2，n＝13-50。
該導(dǎo)熱劑可為氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、石墨、銅、鋁、銀、金屬粉或納米粘土等制成的次微米或納米的粉末導(dǎo)熱劑。
由此得到的低溫軟化導(dǎo)熱膠材，熔點(diǎn)在38～65℃，熔化后粘度在1×102～1×105cps之間，所述次微米或納米的粉末導(dǎo)熱劑可涂布形成的薄膜厚度在0.01～5mm之間，而熱傳導(dǎo)系數(shù)在0.5～5W/m-K之間，熱阻抗值在0.005～0.2℃m2/W之間。
如圖1所示，將本發(fā)明的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物制成導(dǎo)熱接口的方法，其步驟如下步驟(1)，先將100重量份的液態(tài)丙烯腈橡膠與5～50重量份的聚醋酸乙烯置入100℃攪伴槽中加熱溶解，并予以攪拌均勻。
步驟(2)，在加熱混合制成的膠材中，再加入50～500重量份的導(dǎo)熱劑，并經(jīng)30分鐘的攪拌處理后靜置制成低軟化溫度的導(dǎo)熱膠材。
步驟(3)，將20克的低軟化溫度導(dǎo)熱膠材加入80毫升的稀釋溶劑中，加熱攪拌30分鐘以上融化成粘度約800-1000cps稀釋液后，以利實(shí)施噴涂或刮涂。
該稀釋溶劑可為丙酮、乙酸丁酯、甲苯或丁酮等。
步驟(4)，使用時(shí)可直接噴涂或刮涂在散熱器底部或電子發(fā)熱組件表面上，厚度控制在0.01～0.1mm，待溶液揮發(fā)后即形成低溫軟化導(dǎo)熱薄膜。亦可噴涂在離型紙其中一面，待溶液揮發(fā)后再貼上另一層離型紙，形成導(dǎo)熱薄膜材料。
導(dǎo)熱薄膜使用方法是先將其中一面離型紙撕去，再將涂有低溫軟化導(dǎo)熱膠材的那一面貼在散熱器底部或電子發(fā)熱組件表面，即能利用導(dǎo)熱粘著劑轉(zhuǎn)粘貼應(yīng)用于發(fā)熱電子組件與散熱器之間，進(jìn)而使低溫軟化導(dǎo)熱膠材作為熱傳導(dǎo)接口用，以提高散熱效率。
以下為更進(jìn)一步說明低溫軟化導(dǎo)熱膠材制成導(dǎo)熱接口方法，將列舉以下實(shí)施例作更具體的說明。
實(shí)施例1低溫軟化導(dǎo)熱膠材制成導(dǎo)熱接口的制備方法(1)、先將100重量份的液態(tài)丙烯腈橡膠與10重量份的聚醋酸乙烯置入100℃攪伴槽中加熱溶解，并予以攪拌均勻。
(2)、在加熱混合制成的膠材中再加入300重量份的氧化鋁及50重量份氧化鋅導(dǎo)熱劑，并加熱至100℃后攪拌至少30分鐘后靜置制成低軟化溫度的導(dǎo)熱膠材。
(3)、將低溫軟化導(dǎo)熱膠材加熱軟化成膏狀后用刮涂機(jī)直接刮涂在經(jīng)表面粗化的金屬鋁合金散熱器上，且刮涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后將冷卻后的低軟化溫度導(dǎo)熱膠材薄膜再粘貼離型紙避免沾粘，制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品。
由此制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品應(yīng)用于發(fā)熱電子組件之上，其試驗(yàn)得知其熱阻抗值為0.12℃m2/W；因此本發(fā)明所制出低溫軟化導(dǎo)熱膠材的熱阻抗值極低，填縫性也佳，經(jīng)實(shí)機(jī)測試可使用在中央處理器為運(yùn)算頻率在2.4GHz、功率在70W以下的桌上型計(jì)算機(jī)中，作為中央處理器與散熱器之間的導(dǎo)熱填縫膠材之用。
實(shí)施例2(1)、先將100重量份的液態(tài)丙烯腈橡膠與10重量份的聚醋酸乙烯置入100℃攪伴槽中加熱溶解，并予以攪拌均勻。
(2)、將加熱混合制成膠材再加入150重量份的氮化鋁及50重量份氧化鋅導(dǎo)熱劑，并加熱至100℃后攪拌至少30分鐘，靜置制成低軟化溫度的導(dǎo)熱膠材。
(3)、將低軟化溫度導(dǎo)熱膠材加熱軟化成膏狀后直接添加200重量份的乙酸丁酯及50重量份甲苯，攪拌30分鐘以上，并采用噴涂機(jī)予以均勻噴涂在經(jīng)表面粗化的金屬鋁合金散熱器上，且噴涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后將冷卻后的低軟化溫度導(dǎo)熱膠材薄膜再粘貼離型紙，以避免粘結(jié)，制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品。
由此制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品，應(yīng)用于發(fā)熱電子組件之上，其試驗(yàn)得知其熱阻抗值為0.11℃m2/W，熔點(diǎn)在57℃；因此本發(fā)明所制出低溫軟化導(dǎo)熱膠材的熱阻抗值極低，填縫性也佳，經(jīng)實(shí)機(jī)測試可使用在中央處理器為運(yùn)算頻率在2.2GHz、功率在60W以下的桌上型計(jì)算機(jī)中，作為中央處理器與散熱器之間的導(dǎo)熱填縫膠材之用。
實(shí)施例3步驟(1)～(2)同實(shí)施例2步驟(1)～(2)。
(3)、將低軟化溫度導(dǎo)熱膠材加熱軟化成膏狀后直接添加200重量份的乙酸丁酯及50重量份甲苯攪拌30分鐘以上，并采用刮涂方式，而均勻披覆于離型紙的一面上，再將其進(jìn)行烘干，使溶劑揮發(fā)。
該離型紙的材料可以為一般紙類、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚酰亞胺等，且刮涂厚度控制在0.01～0.1mm。
(4)、最后將冷卻后的低軟化溫度導(dǎo)熱膠材薄膜再粘貼離型紙避免沾粘，制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱薄膜成品。
由此制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品應(yīng)用于發(fā)熱電子組件與散熱器之間，其試驗(yàn)得知其熱阻抗值為0.11℃m2/W，熔點(diǎn)在57℃；因此本發(fā)明所制出低溫軟化導(dǎo)熱膠材的熱阻抗值極低，填縫性也佳，經(jīng)實(shí)機(jī)測試可使用在中央處理器為運(yùn)算頻率在2.2GHz、功率在60W以下的桌上型計(jì)算機(jī)中，作為中央處理器與散熱器之間的導(dǎo)熱填縫膠材之用。
另外，本發(fā)明的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組成物所制成導(dǎo)熱接口，可進(jìn)一步在組合物中加入適量的蠟，以增加導(dǎo)熱接口軟化溫度者。
權(quán)利要求
1.一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，主要包括分子量為300～10000的液態(tài)丙烯腈橡膠、聚醋酸乙烯和適量的導(dǎo)熱劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其中所述液態(tài)丙烯腈橡膠的分子式為CH3(CH2CH＝CH-CN)nCH2CH2，n＝13～50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其中所述導(dǎo)熱劑為以氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、石墨、銅、鋁、銀、金屬粉或納米粘土所制成的粉末粒徑范圍在次微米或納米的粉末導(dǎo)熱劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其中所述低溫軟化導(dǎo)熱膠材可加入適量稀釋溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其中所述稀釋溶劑可為丙酮、乙酸丁酯、甲苯或丁酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其中所述導(dǎo)熱膠材組合物可進(jìn)一步加入適量的蠟。
7.一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物的制備方法，主要包括以分子量300～10000的液態(tài)丙烯腈橡膠與聚醋酸乙烯混合，制成軟化溫度在38～65℃的膠材，并在所述膠材內(nèi)添加適量的導(dǎo)熱劑制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材。
8.一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物在發(fā)熱電子組件與散熱器之間作為降低熱阻抗值的填縫熱傳導(dǎo)接口，以提高熱傳導(dǎo)效率方面的應(yīng)用，是將權(quán)利要求1-6之一的低溫軟化導(dǎo)熱膠材加熱軟化成膏狀后，直接刮涂或噴涂在發(fā)熱電子組件或散熱器上作為導(dǎo)熱接口，且刮涂或噴涂厚度控制在0.01～0.1mm。
9.一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物在發(fā)熱電子組件與散熱器之間作為降低熱阻抗值的填縫熱傳導(dǎo)接口，以提高熱傳導(dǎo)效率方面的應(yīng)用，將權(quán)利要求1-6之一的低溫軟化導(dǎo)熱膠材加入稀釋溶劑，攪拌稀釋成粘度在800～1000cps的溶液，直接刮涂于離型紙的一面，再將其進(jìn)行烘干，使溶劑揮發(fā)，待低軟化溫度導(dǎo)熱膠材冷卻后，其上面再覆蓋另一層離型紙，制成低溫軟化導(dǎo)熱膠材的導(dǎo)熱接口成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物的制備方法，其中所述離型紙為由一般紙類、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚酰亞胺等材料制成的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物及其制備方法和應(yīng)用，用分子量300～100000的液態(tài)丙烯腈橡膠與聚醋酸乙烯混合，制成軟化溫度38～65℃的膠材，添加適量的導(dǎo)熱劑，如氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁，氮化硼、石墨、金屬粉或納米粘土等制成次微米或納米粉末導(dǎo)熱劑，可制成薄膜厚度在0.01～5mm之間，熱傳導(dǎo)系數(shù)在0.5～5W/m－K之間，熱阻抗值在0.005～0.2℃m
文檔編號(hào)C09J7/04GK1539901SQ0312207
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者簡忠義, 陳鈺龍 申請(qǐng)人:忠山儀器有限公司