專利名稱：一種加成型高導熱有機硅電子灌封膠及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子灌封材料技術領域，具體的說，涉及有機硅電子灌封膠及其制備技術。
背景技術：
加成型硅橡膠一般以含乙烯基的聚二甲基硅氧烷為基礎聚合物，含氫硅油為交聯(lián)劑，在鉬系催化劑作用下通過硅氫加成反應交聯(lián)成彈性體。加成型硅橡膠與縮合型硅橡膠相比，具有硫化過程不放出低分子副產物、收縮率極小、可深層硫化、無腐蝕、交聯(lián)結構易控制，硫化產品既可在常溫下硫化，又可加熱硫化等優(yōu)點，是國內外公認電子灌封膠的首選材料。但典型未填充的硅橡膠導熱性差，導熱系數只有0. 2W · πΓ1 · Γ1左右，用它作為灌封膠往往會導致電子設備所產生的熱量無法及時散發(fā)出去，從而使電子元器件的可靠性和壽命下降，據統(tǒng)計，電子元器件溫度每升高2°C，可靠性下降10%，50°C時的壽命只有25°C時的 1/6。因此，為了使電子元器件能以高可靠性正常工作，就必須提高硅橡膠的導熱性能。目前，提高硅橡膠導熱性能的常用方法是向硅橡膠中填充絕緣性良好的導熱填料 (如氧化鋁、氮化鋁等)，但制備高導熱性(導熱率大于1. Off .m-1 -Γ1)的硅橡膠，填料的填充量往往很大，會導致液體硅橡膠粘度增大，不利于灌封。中國發(fā)明專利200410055033. 2 公開了一種RTV導熱硅橡膠組合物，當填充導熱填料達900份以上時，可以制備導熱率大于 2. Off · πΓ1 · K-1的RTV導熱硅橡膠，但其粘度超過了 60Pa · s。美國專利6，169，142利用球形氧化鋁和普通氧化鋁復配制備導熱硅橡膠，當填充640份粒徑為16微米球形氧化鋁和 160份粒徑為3微米普通氧化鋁時，其導熱率可達2. Off · πΓ1 · Γ1以上，但其室溫粘度高達 1900Pa · s。中國發(fā)明專利200810219101. 2公開了一種電子用導熱阻燃液體硅橡膠，雖然具有較高的熱導率(導熱率1. 5 2. 5W · πΓ1 · Γ1)和阻燃性能，但由于其粘度在20 · s 以上，缺乏良好的流動性能，不能用作電子灌封膠。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種加成型高導熱有機硅電子灌封膠及其制備方法，其特點是該高導熱有機硅電子灌封膠不但具有較高的導熱性能(導熱率為1. O 2. 5W · m—1 · K-1)，而且具有優(yōu)良的流動性能。本發(fā)明所述的的高導熱有機硅電子灌封膠的制備方法包括如下步驟(1)基料的制備將乙烯基聚二甲基硅氧烷、球形氧化鋁、氮化硼、碳化硅晶須加入真空捏合機內，在100 150°C，真空度0. 06 0. IMPa下，共混60 120分鐘后出料，冷卻后用三輥機研磨3次獲得基料；原料的重量份數如下
組分的制備在常溫下，在步驟⑴制得的基料中，加入含氫量為0.3
1.6wt%的含氫硅油交聯(lián)劑和交聯(lián)抑制劑，充分攪拌10 30分鐘制得A組分，原料的重量份數如下基料100份含氫硅油0.2 12份交聯(lián)抑制劑 0.002 0.01份交聯(lián)抑制劑為加成型硅橡膠常用的炔醇類化合物，如2-甲基-3- 丁炔基-2-醇、 2-甲基-1-己炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基-1-環(huán)己醇一種或兩種以上的混合物；(3)B組分的制備在常溫下，取步驟(1)制得的基料，加入鉬含量為1000 5000ppm的氯鉬酸或其鉻合物作為鉬催化劑，充分攪拌10 30分鐘制得B組分；所述基料與鉬催化劑的重量比為100 2. 0 100 0. 01 ；(4)加成型高導熱有機硅電子灌封膠的制備在常溫下，取等重量的步驟( 制得的A組分和步驟(3)制得的B組份混合均勻，在真空度0. 06 0. IMPa下脫泡5 10分鐘， 得到加成型高導熱有機硅電子灌封膠。步驟(1)中所述乙烯基聚二甲基硅氧烷為直鏈型乙烯基聚二甲基硅氧烷或支鏈型乙烯基聚二甲基硅氧烷中的一種或兩種以上的混合物，乙烯基聚硅氧烷的乙烯基含量為 0. 3 3. 0%，25°C時的粘度為 200 IOOOmPa · S。步驟(1)中所述的球形三氧化二鋁的平均粒徑為1 50 μ m，氮化硼的平均粒徑為 0. 1 5 μ m，碳化硅晶須的直徑為0. 05 2. 5 μ m、長徑比大于等于10。步驟(1)中所述的為聚有機氫硅氧烷，活性氫質量分數為0. 1 0. 3% ；步驟(4)所制備的加成型高導熱有機硅電子灌封膠的熱導率為1.0
2.5W · πΓ1 · IT1，25°C 時的粘度為 2000 5000mPa · s。一種本發(fā)明所述的制備方法制得的加成型高導熱有機硅電子灌封膠。由本發(fā)明硅橡膠組合物制備的高導熱有機硅電子灌封膠，按GB/T 10247-2008 測試粘度；按GB/T 13354-1992測試密度；按GB/T 531-2008測試邵氏A硬度；按GB/ T 528-2009測試拉伸強度及斷裂伸長率；按GB/T1695-2005測試介電強度；按GB/T 1692-2008測試體積電阻率；按GB/T 11205-2009測試熱導率；按UL 94測試阻燃級別。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明的高導熱有機硅電子灌封膠粘度低，流動性優(yōu)良，可室化溫固化，固化物擁有良好的力學性能和電學性能。2、利用少量碳化硅晶須充當導熱填料，穿插于球形氧化鋁與氮化硼之間，有利于形成導熱網鏈，增加灌封膠的導熱性能，還能增強填料與基體之間的界面結合力，提高灌封膠的的力學性能。
3、本發(fā)明的高導熱有機硅電子灌封膠導熱高，根據導熱填料的粒徑和配比的不同，導熱率為1. 0 2. 5ff.ni-1 · K—1，綜合性能優(yōu)異，可以彌補現(xiàn)有電子灌封膠導熱性不高的不足，拓寬有機硅電子灌封膠的應用領域，具有良好的市場前景。
具體實施例方式實施例1 將粘度為200mPa · S、乙烯基含量為0. 8wt%的直鏈型乙烯基硅氧烷100質量份， 50 μ m的球形三氧化二鋁425質量份，0. 1 μ m的氮化硼45質量份，直徑為2. 5 μ m、長徑比為 20的碳化硅晶須30質量份加入真空捏合機中，于溫度120°C，真空度為0. 08MPa，脫水共混 120分鐘后，用三輥機研磨3次獲得基料。將含氫量為0. 的含氫硅油交聯(lián)劑11. 9質量份，適量交聯(lián)抑制劑和100質量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將適量鉬催化劑和100質量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等質量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻后，在真空度為0. IMPa下脫泡 8分鐘，獲得高導熱有機硅電子灌封膠，測得灌封膠粘度為4800mPa · s，密度為2. 5g/cm3 ； 灌封膠固化物邵A硬度為85，導熱率為2. 5W · πΓ1 · K—1，拉伸強度為1. 5MPa,斷裂伸長率為 28%，體積電阻率為6. 8 X IO14 Ω · cm，介電強度為18. 6kV/mm。實施例2:將粘度為IOOOmPa · S、乙烯基含量為0. 3wt%的直鏈型乙烯基硅氧烷80質量份， 粘度為450mPa *s、乙烯基含量為3. Owt %的支鏈型乙烯基硅氧烷20質量份，1 μ m的球形三氧化二鋁100質量份，50 μ m的球形三氧化二鋁20質量份，5 μ m的氮化硼76質量份，直徑為0. 05 μ m、長徑比為10的碳化硅晶須4質量份加入真空捏合機中，于溫度120°C，真空度為0. 08MPa，脫水共混120分鐘后，用三輥機研磨3次獲得基料。將含氫量為0. 3%的含氫硅油交聯(lián)劑7. 5質量份，適量交聯(lián)抑制劑和100質量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將適量鉬催化劑和100質量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等質量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻后，在真空度為0. IMPa下脫泡 8分鐘，獲得高導熱有機硅電子灌封膠，測得灌封膠粘度為3860mPa · s，密度為1. 8g/cm3 ； 灌封膠固化物邵A硬度為72，導熱率為1. 2W · πΓ1 · K—1，拉伸強度為2. 3MPa,斷裂伸長率為 45%，體積電阻率為1. 5 X IO15 Ω · cm，介電強度為21. 2kV/mm。實施例3 將粘度為500mPa *s、乙烯基含量為0. 45wt%的直鏈型乙烯基硅氧烷100質量份， 5 μ m的球形三氧化二鋁160質量份，2 μ m的氮化硼30質量份，直徑為0. 5 μ m、長徑比為40 的碳化硅晶須10質量份加入真空捏合機中，于溫度120°c，真空度為0. OSMPa,脫水共混120 分鐘后，用三輥機研磨3次獲得基料。將含氫量為0. 22%的含氫硅油交聯(lián)劑8. 2質量份，適量交聯(lián)抑制劑和100質量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將適量鉬催化劑和100質重量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等質量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻后，在真空度為0. IMPa下脫泡8分鐘，獲得高導熱有機硅電子灌封膠，測得灌封膠粘度為3660mPa · s，密度為1. 8g/cm3 ； 灌封膠固化物邵A硬度為73，導熱率為1. 5W · πΓ1 · Γ1，拉伸強度為2. IMPa,斷裂伸長率為 43%，體積電阻率為1.4Χ1015Ω · cm，介電強度為20. 8kV/mm。實施例4 將粘度為300mPa *s、乙烯基含量為0. 71wt%的直鏈型乙烯基硅氧烷100質量份， 18 μ m的球形三氧化二鋁120質量份，3 μ m的氮化硼M質量份，直徑為2. 5 μ m、長徑比為30 的碳化硅晶須6質量份加入真空捏合機中，于溫度150°C，真空度為0. IMPa，脫水共混120 分鐘后，用三輥機研磨3次獲得基料。將含氫量為0. 3%的含氫硅油交聯(lián)劑5. 9質量份，適量交聯(lián)抑制劑和100質量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將適量鉬催化劑和100質重量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等質量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻后，在真空度為0. IMPa下脫泡 8分鐘，獲得高導熱有機硅電子灌封膠，測得灌封膠粘度為2000mPa · s，密度為1. 5g/cm3 ； 灌封膠固化物邵A硬度為55，導熱率為1. Off · πΓ1 · K—1，拉伸強度為1. 6MPa,斷裂伸長率為 57%，體積電阻率為1.6 X IO15 Ω · cm，介電強度為22. 5kV/mm。實施例5 將粘度為500mPa *s、乙烯基含量為0. 45wt%的直鏈型乙烯基硅氧烷100質量份， 5 μ m的球形三氧化二鋁200質量份，3 μ m的氮化硼80質量份，直徑為0. 1 μ m、長徑比為50 的碳化硅晶須20質量份加入真空捏合機中，于溫度120°C，真空度為0. OSMPa,脫水共混120 分鐘后，用三輥機研磨3次獲得基料。將含氫量為0. 2%的含氫硅油交聯(lián)劑9質量份，適量交聯(lián)抑制劑和100質量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將適量鉬催化劑和100質重量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等質量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻后，在真空度為0. IMPa下脫泡 8分鐘，獲得高導熱有機硅電子灌封膠，測得灌封膠粘度為5000mPa · s，密度為2. lg/cm3 ； 灌封膠固化物邵A硬度為77，導熱率為2. Off · πΓ1 · K—1，拉伸強度為2. 2MPa,斷裂伸長率為 36%，體積電阻率為9. 4 X IO14 Ω · cm，介電強度為19. 6kV/mm。以下通過實驗進一步說明本發(fā)明的有益效果對比實驗例1 該對比實驗例中導熱有機硅電子灌封膠的制備方法及條件如實施例1，將導熱填料改變?yōu)?0 μ m的球形三氧化二鋁500質量份，制得導熱有機硅電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。對比實例2:該對比實驗例中導熱有機硅電子灌封膠的制備方法及條件如實施例1，將導熱填料改變?yōu)?. 1 μ m的氮化硼500質量份，制得導熱有機硅電子灌封膠，性能測試結果如表1 所示。表 1
權利要求
1.一種加成型高導熱有機硅電子灌封膠的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟(1)基料的制備將乙烯基聚二甲基硅氧烷、球形氧化鋁、氮化硼、碳化硅晶須加入真空捏合機內，在100 150°C，真空度0. 06 0. IMPa下，共混60 120分鐘后出料，冷卻后用三輥機研磨3次獲得基料，原料的重量份數如下 乙烯基聚二甲基硅氧烷 100份； 球形氧化鋁120 425份；氮化硼18 190份；碳化硅晶須4 30份。(2)A組分的制備在常溫下，在步驟(1)制得的基料中，加入含氫量為0.3 1.6Wt% 的含氫硅油交聯(lián)劑和交聯(lián)抑制劑，充分攪拌10 30分鐘制得A組分，原料的重量份數如下 基料100份；含氫硅油0. 2 12份；交聯(lián)抑制劑0. 002 0. 01份；交聯(lián)抑制劑為炔醇類化合物；(3)B組分的制備在常溫下，取步驟(1)制得的基料，加入鉬含量為1000 5000ppm的氯鉬酸或其鉻合物作為鉬催化劑，充分攪拌10 30分鐘制得B組分；所述基料與鉬催化劑的重量比為100 2.0 100 0.01;(4)加成型高導熱有機硅電子灌封膠的制備在常溫下，取等重量的步驟( 制得的A 組分和步驟C3)制得的B組份混合均勻，在真空度0.06 0. IMI^a下脫泡5 10分鐘，得到加成型高導熱有機硅電子灌封膠。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述乙烯基聚二甲基硅氧烷為直鏈型乙烯基聚二甲基硅氧烷或支鏈型乙烯基聚二甲基硅氧烷中的一種或兩種以上的混合物，乙烯基聚硅氧烷的乙烯基含量為0. 3 3. 0%，25°C時的粘度為200 IOOOmPa · S。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的球形三氧化二鋁的平均粒徑為1 50 μ m，氮化硼的平均粒徑為0. 1 5 μ m，碳化硅晶須的直徑為0. 05 2. 5 μ m、長徑比大于等于10。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的為聚有機氫硅氧烷， 活性氫質量分數為0. 1 0. 3% ；
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(4)所制備的加成型高導熱有機硅電子灌封膠的熱導率為1. 0 2. 5W · πΓ1 · 1^,251:時的粘度為2000 5000mPa · s。
6.一種由權利要求1所述的制備方法制得的加成型高導熱有機硅電子灌封膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加成型高導熱有機硅電子灌封膠及其制備方法。將乙烯基聚二甲基硅氧烷、球形氧化鋁、氮化硼、碳化硅晶須加入捏合機，于溫度100～150℃，真空度0.06～0.1MPa，脫水共混，冷卻后研磨3次獲得基料；常溫下，基料中加入含氫硅油交聯(lián)劑和交聯(lián)抑制劑，充分攪拌制成A組分；基料加入鉑催化劑，充分攪拌制成B組分；等重量份A組分和B組份共混均勻，在真空度0.06～0.1MPa下脫泡得到加成型高導熱有機硅電子灌封膠。該灌封膠流動性優(yōu)良，導熱率大于1.0W·m-1·K-1，固化物具有良好的力學性能和電學性能，可廣泛應用于對導熱性能要求比較高的電子電器、汽車、芯片封裝、LED封裝等領域。
文檔編號C09J183/05GK102337033SQ20111023735
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年8月18日
發(fā)明者曾幸榮, 李國一, 李豫, 林曉丹, 羅偉, 胡新嵩, 陳精華, 黃德裕 申請人:華南理工大學, 廣州市高士實業(yè)有限公司