一种绝缘导热硅脂材料 本发明属于电子制造业用绝缘导热材料领域。特别适用于电子部件采用一种不干型的油膏状绝缘导热材料作为散热传导体。
随着电子集成技术和组装技术的迅速发展，真空电子元器件、电子镇流器、大规模集成电路和电子应用整机等产品对绝缘散热的要求越来越高。如半导体管中陶瓷基片与铜座的连接、管心的保护和管壳的密封、整流器和热敏电阻器的导热绝缘、集成电路与散热片之间的导热绝缘组装等。在这些器件中，由于界面之间接触不完全而产生较大的接触热阻，使热流传递受到极大阻碍，引起界面很大温差。当在这些界面涂上绝缘导热硅脂后，能有效填满接触面的空气间隙，从而大大降低接触热阻，降低电子元器件的工作温度，提高可靠性和延长寿命。绝缘导热硅脂主要由油脂和固体粉末导热填料混合而成，常用的油脂有矿物油、硅油、氟油等，导热填料为氧化铝、氧化锌等粉末。主要缺点是导热填料的导热系数低，这样就造成电子器件散热慢，使用寿命短，易烧蚀等现象。
本发明的目的是提出一种导热系数高、绝缘性能好的绝缘导热硅脂材料。
根据本发明目的，我们所提出绝缘导热硅脂的具体成份为(重量％)：甲基硅油30-55％，甘油1-6％，氮化铝粉40-65％。其中，甲基硅油作为主要载体，与导热填料形成油膏状物质，长期搁置后不会油固分离；甘油是稳定剂和分散剂，便于固体粉末分散于硅油中形成稳定的悬浮液；氮化铝粉为绝缘导热填料。所用甲基硅油和甘油均为市售化学纯试剂；氮化铝粉是一种灰白色粉体，密度为3.26g/cm3，熔点为2450℃，理论导热系数为320W/m·k，电阻率为3×1014Ω·cm。所用氮化铝粉的平均粒度为0.1-2.0μm。
导热填料对导热硅脂的导热性能起着决定性作用。本发明采用氮化铝作为导热填料，其目的是在保持原综合性能好的前题下，尽可能的改善电子器件的使用温度，因此本发明所选择的导热填料具有更高地导热系数，本发明所采用氮化铝作为导热填料与现有技术导热填料的性能对比见表1。表1氮化铝与其它填料的性能对比 材料名称 导热系数(W/m·k) 电阻率(25℃， Ω·cm) 密度(g/cm3) 氮化铝 320 3×1014 3.26 氧化铝 25 1×1016 3.97 氧化锌 28 2×1015 5.6
本发明导热硅脂的制备方法为：按所设计的成分范围分别称取相应重量的甲基硅油和甘油，放入容器内搅拌均匀后，再把称好的氮化铝粉放入混好的溶剂内，搅拌均匀后即可装袋备用。
本发明绝缘导热硅脂由于采用了高导热系数的填料，所以与现有技术相比具有更高的导热系数，而其它性能相近。在使用时可改善电子管的工作温度，提高电子器件的工作稳定性和使用寿命。
表格说明：
表1氮化铝与其它填料的性能对比
表2本发明导热硅脂的具体成份(重量％)及导热系数
表3本发明绝缘导热硅脂与现有硅脂主要性能比较
表4本发明与市售现有技术导热硅脂的使用效果比较
实施例
根据本发明所设计的成份范围，我们配制三种不同配比的绝缘导热硅脂，其含量见表2。制备方法是按设定量称重后在溶器中匀均搅拌混匀，然后再，涂于不同型号的晶体管上，为了对比方便，我们还例举了三种市售导热硅脂他们是采用氧化铝或氧化锌作为导热填料的，其主要性能比较见表3，表4是本发明实施例与市售导热硅脂的效果比较。
表2本发明导热硅脂的具体成份(重量％)及导热系数 代码 甲基硅油 甘油 氮化铝粉 (粒度) 导热系数(W/m·k)导热硅脂A 38％ 3 59 2.0导热硅脂B 45 4 51 1.9导热硅脂C 53 5 42 1.7
表3本发明绝缘导热硅脂与现有硅脂主要性能比较 导热 填料 导热 系数 (W/m·k) 电阻率 (25℃， Ω·cm) 击穿场强 (kv/mm) 针入度 (25℃ /24hr) 使用温 度(℃) 本发明 氮化铝 ＞1.5 ＞1013 ＞5 72 -60- +150 KDZ-2 导热脂 氧化铝 0.65 ＞1015 ＞10 76 -60- +100 SZ高效 导热脂 氧化锌 0.96 ＞1013 ＞6 72 -60- +150 T-50导 热硅脂 氧化锌 ＞0.913 ＞1013 ＞4 -60- +200注：以上三种市售导热硅脂的性能参数均摘自其产品说明书或产品简介。
表4本发明与市售现有技术导热硅脂的使用效果比较 管壳温度(℃) 导热硅 脂A 导热硅 脂B 导热硅 脂C KDZ-2 导热脂 SZ高 效导热 脂 T-50 导热 硅脂 3DD8型晶体管 (100W) 50℃ 51℃ 52℃ 59℃ 58℃ 60℃ DD20，G4晶体 管(45W) 61℃ 63℃ 64℃ 68℃ 67.5℃ 69℃ 3DF5B，F4晶 体管(72W) 70℃ 72℃ 74℃ 80℃ 79.5℃ 79℃
根据实施例可见，本发明导热硅脂比现有技术导热硅脂具有更好的传热效果，有效降低了晶体管壳的温度，提高晶体管等电子元器件的稳定性、延长器件寿命(一般情况下，管壳温度每降低8℃，管子寿命延长一倍)。