一种氮化硼复合热界面材料的制作方法

本发明属于热界面材料技术领域，具体涉及一种氮化硼复合热界面材料。

背景技术：

由于近年来微电子器件日益微型化、轻量化、高集成化，电子设备中芯片等发热元件的散热问题成为制约其发展的重要原因之一。为了解决散热问题，目前最常用的方法是在电子元件与散热模块之间的缝隙内填入热界面材料，以减少接触热阻，提高导热效率。一般地，热界面材料要求具有高的面外热导率，同时要求具有良好的绝缘性能，以防电子元件漏电或短路导致故障，还要求具有一定的柔性或者可压缩性，以确保热界面材料在电子元件和散热模块之间的填隙作用。

氮化硼作为一种具有高热导率和良好绝缘性的材料，是目前热界面材料的较为理想的填料。通过将氮化硼填入高分子基体制备成复合材料，能够显著提高热界面材料的传热性能。然而通过这种方式制备得到的热界面材料虽然在稳态下具有良好的传热效果，但对于瞬态高热流和周期性热流的传导效果不佳。对于瞬态高热流和周期性热流，目前的解决手段是利用相变化材料制成热界面材料，通过相变化材料的相变潜热来吸收瞬间过剩的热量。但相变化材料熔融时容易流动导致热界面材料渗出流失，导致热界面层失效，甚至导致对电子元件的污染。

技术实现要素：

针对传统热界面材料对瞬态高热流和周期性热流的传导性能不佳，而相变化材料作为热界面材料容易溢出电子元件和散热模块接触面，导致热界面层失效和对电子元件的污染问题，本发明提出一种氮化硼复合热界面材料，将传统热界面材料的优势和相变化材料的优势结合起来，同时避免两者的劣势，使热界面材料能够在应对瞬态高热流和周期性热流的同时，不会发生热界面材料溢出导致的失效和污染问题。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种氮化硼复合热界面材料，包括：高分子材料基体、氮化硼导热填料和相变化导热填料；所述氮化硼导热填料和相变化导热填料通过共混方式填入所述高分子材料基体。

可选地，所述氮化硼导热填料包括氮化硼颗粒、氮化硼微米片或氮化硼纳米片。

可选地，所述相变化导热填料包括聚乙二醇、石蜡或乙酸。

可选地，所述高分子材料基体包括聚硅氧烷、聚丙烯酸、聚氨酯、热塑性弹性体。

可选地，所述相变化导热填料相变化温度为20-60℃。

可选地，所述氮化硼复合热界面材料的面外热导率不低于2.0w/m·k。

可选地，所述氮化硼复合热界面材料的电阻率大于或者等于10¹¹ω·m。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，所述氮化硼导热填料能够显著提高热界面材料整体热导率，并保证其绝缘特性；所述相变化导热填料利用其相变潜热，为热界面材料提供解决瞬时高热流或者周期性高热流的能力；所述高分子材料基体则保证了热界面材料的柔性和可压缩性，能够充分填充电子元件和散热模块之间的空隙，也作为相变化导热填料的载体，避免了传统相变材料溢出的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明一种实施例所提供的氮化硼复合热界面材料结构示意图

图2是图1所示的热界面材料应用于电子元件中的示意图；

图3是图2中电子元件和散热模块的接触界面放大图；

其中：

10-氮化硼复合热界面材料，11-高分子材料基体，12-氮化硼导热填料，13-相变化导热填料，21-散热模块，22-电子元件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明中提供了一种氮化硼复合热界面材料10，包括：高分子材料基体11、氮化硼导热填料12和相变化导热填料13；所述氮化硼导热填料12和相变化导热填料13通过共混方式填入所述高分子材料基体11。

在本发明的一种具体实施例中，所述氮化硼导热填料12包括氮化硼颗粒、氮化硼微米片或氮化硼纳米片。所述相变化导热填料13包括聚乙二醇、石蜡或乙酸。所述高分子材料基体包括聚硅氧烷、聚丙烯酸、聚氨酯、热塑性弹性体。所述相变化导热填料13相变化温度为20-60℃。所述氮化硼复合热界面材料10的面外热导率不低于2.0w/m·k。所述氮化硼复合热界面材料10的电阻率大于或者等于10¹¹ω·m。

如图2所示，可以将本发明的氮化硼复合热界面材料10应用在电子元件22和散热模块21之间。

如图3所示，所述电子元件22、热界面材料10、散热模块21相互之间的接触面均为粗糙面，安装时需要施加压力使其贴合紧密。稳态时，热界面材料10由于加入了氮化硼导热填料12，具有良好的导热效果。当电子元件22受到瞬态高热流和周期性热流时，相变化导热填料13从固态熔融，吸收过剩的热量，此时由于高分子材料基体11作为相变化导热填料13的载体，能够完全包裹住相变化导热填料13，防止其渗漏或溢出而导致失效或污染电子元件22。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于，包括：高分子材料基体、氮化硼导热填料和相变化导热填料；所述氮化硼导热填料和相变化导热填料通过共混方式填入所述高分子材料基体。

2.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述氮化硼导热填料包括氮化硼颗粒、氮化硼微米片或氮化硼纳米片。

3.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述相变化导热填料包括聚乙二醇、石蜡或乙酸。

4.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述高分子材料基体包括聚硅氧烷、聚丙烯酸、聚氨酯、热塑性弹性体。

5.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述相变化导热填料相变化温度为20-60℃。

6.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述氮化硼复合热界面材料的面外热导率不低于2.0w/m·k。

7.根据权利要求1所述的一种氮化硼复合热界面材料，其特征在于：所述氮化硼复合热界面材料的电阻率大于或者等于10¹¹ω·m。

技术总结
本发明公开了一种氮化硼复合热界面材料，包括：高分子材料基体、氮化硼导热填料和相变化导热填料；所述氮化硼导热填料和相变化导热填料通过共混方式填入所述高分子材料基体。本发明中，所述氮化硼导热填料能够显著提高热界面材料整体热导率，并保证其绝缘特性；所述相变化导热填料利用其相变潜热，为热界面材料提供解决瞬时高热流或者周期性高热流的能力；所述高分子材料基体则保证了热界面材料的柔性和可压缩性，能够充分填充电子元件和散热模块之间的空隙，也作为相变化导热填料的载体，避免了传统相变材料溢出的问题。

技术研发人员：罗勇;褚君浩;林正得;张仁钦;陈红梅;叶辰
受保护的技术使用者：苏州浩科通电子科技有限公司
技术研发日：2020.02.17
技术公布日：2021.08.17