一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片及其制备方法与流程

本发明涉及导热吸波硅胶垫片领域，具体是一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子元器件小型化和密集化不断发展的趋势，各器件之间的电磁波干扰和热管理问题日益突出，因此兼顾低界面热阻、导热、吸波效能的导热吸波硅胶垫片应运而生，为综合解决电磁兼容和热管理问题带来了一线曙光。但是目前商用的导热吸波硅胶垫片因简单采用硅油，导热粉和吸波粉三元共混成型的生产工艺，导热粉和吸波粉存在竞争填充关系，无法同时兼顾高导热和高吸收，且由于大部分吸波粉体本征导电，大量填充会严重损害硅胶垫片的电绝缘性能，进而带来重要电子元器件的短路、失效、起火等经济和安全风险。目前市场上大部分普通导热吸波垫片的击穿强度低于1kv/mm，难以符合高绝缘环境的应用条件。而随着电子技术的进一步发展，市场上对高绝缘、高导热、高吸收的导热吸波垫片的需求必将更加迫切。

技术实现思路

1、基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片及其制备方法；本发明所提供多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片厚度范围为0.5-5mm，在兼顾3kv/mm以上击穿强度的同时，可实现宽频带的吸波和2-8w的高导热率。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一方面，本发明提供一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，所述硅胶垫片包括a导热吸波层和b导热绝缘层，其中a导热吸波层和b导热绝缘层采用两种不同配方材料以压延、刮涂或喷涂的方式复合在一起，整个复合结构为ba、bab、baba、babab组合中的任一种。

4、进一步优选的，所述硅胶垫片为五层结构，即babab组合结构，具体包括两层a导热吸波层和三层b导热绝缘层，五层结构从上到下依次设置为：第一层采用b导热绝缘层，第二层采用a导热吸波层，第三层采用b导热绝缘层，第四层采用a导热吸波层，第五层采用b导热绝缘层。

5、进一步优选的，所述a导热吸波层包括如下重量份的组分：

6、硅油3～20份；

7、吸波粉20～80份；

8、导热粉10～50份；

9、助剂0.5～5份。

10、进一步优选的，所述b导热绝缘层包括如下重量份的组分：

11、硅油3～40份；

12、导热粉 20～90份；

13、助剂0.5～5份。

14、进一步优选的，所述硅油为乙烯基硅油、含氢硅油、羟基硅油中的一种或多种组合。

15、进一步优选的，所述吸波粉为铁硅铝、铁硅铬、铁钴铬、锰锌铁氧体、碳黑、碳纳米管、镀镍石墨粉、羰基铁粉、铁氧体中的一种或多种组合。

16、进一步优选的，所述导热粉为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化锌、氧化镁中的一种或多种组合。

17、进一步优选的，所述助剂为炔基环己醇或炔醇类化合物、醇改性氯铂酸催化剂、硅烷偶联剂中的一种或者多种组合。

18、另一方面，本发明还提供一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片的制备方法，其包括以下步骤：

19、步骤一、浆料制备；

20、将硅油、导热粉、吸波粉、助剂按照相应配比加入料筒内，利用双行星动力混合机进行均匀混合制备a导热吸波层的浆料；

21、将硅油、导热粉、助剂按照相应配比加入料筒内，利用双行星动力混合机进行均匀混合制备b导热绝缘层的浆料；

22、步骤二、成型固化；

23、采用双辊压延机、涂布机，以压延、刮涂或喷涂的方式将a导热吸波层和b导热绝缘层浆料进行复合成型，随后进入隧道炉固化。

24、进一步优选的，所述a导热吸波层浆料和b导热绝缘层浆料的具体制备过程为：

25、(1)硅油和助剂的预混：硅油和除醇改性氯铂酸催化剂外的各种助剂按配方精确称量后加入双行星动力混合机，混合机公转转速50-80rad/min，分散转速0rad/min，真空度0mpa，充分混合5-10min。

26、(2)粉体加入：加入微米或纳米级导热粉和吸波粉，混合机公转转速20-50rad/min，分散转速500-1500rad/min，真空度＜-0.1mpa，充分混合60-120min，控制料筒温度25±3℃；其中此步骤若是制备b导热绝缘层浆料，则不加入含导电性的吸波粉；

27、(3)醇改性氯铂酸催化剂加入：加入适量醇改性氯铂酸催化剂，混合机公转转速10-20rad/min，分散转速0rad/min，真空度＜-0.1mpa，充分混合20-30min，控制料筒温度25±3℃，压出。

28、进一步优选的，所述成型固化具体过程为：

29、(1)a导热吸波层成型工艺：将配置好的a导热吸波浆料采用双辊压延的方式，成型于双面pet或与之相邻的b导热绝缘层上方，以1-5m/min的速度经过压延辊，随后进入隧道炉干燥，温度设置为70-120℃，固化时长控制在20-40min；

30、(2)b导热绝缘层成型工艺：将配置好的b导热绝缘浆料采用喷涂或刮涂的方式，成型于双面pet或与之相邻的a导热吸波层上方，以1-5m/min的速度经过压延辊,随后进入隧道炉干燥，温度设置为70-120℃，固化时长控制在20-40min；

31、(3)复合成型：依据上述a导热吸波层和b导热绝缘层两种成型工艺，根据实际导热和吸波性能需要进行二者的多种组合方式，包括但不限于ba、bab、baba、babab组合。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

33、(1)本多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片因为具有一层或多层b导热绝缘层结构，因此可大幅提高导热吸波垫片的击穿强度至3kv/mm以上，同时做到面内和垂直方向绝缘，使材料具备优异的电绝缘性能。

34、(2)三明治式多层复合结构，通过不同吸波层配方和间距设计，可实现电磁波在两吸波层之间的反复回弹吸收，实现宽频高效吸波功能。

35、(3)位于外界面处的b导热绝缘层结构因为可以大量填充导热粉体，因此能大幅降低材料与基板之间的界面热阻；位于两个a导热吸波层之间的b导热绝缘层结构同时可以起到均热板作用，构建了更高效的导热通路，将热能加速从一个热外界面传导至另一个热界面，大幅提升了导热吸波硅胶垫片的导热率。

36、(4)生产工艺便捷，原材料易于获取，适合于大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述硅胶垫片包括a导热吸波层和b导热绝缘层，其中a导热吸波层和b导热绝缘层采用两种不同配方材料以压延、刮涂或喷涂的方式复合在一起，整个复合结构为ba、bab、baba、babab组合中的任一种。

2.根据权利要求1所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述a导热吸波层包括如下重量份的组分：

3.根据权利要求1所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述b导热绝缘层包括如下重量份的组分：

4.根据权利要求2或3所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述硅油为乙烯基硅油、含氢硅油、羟基硅油中的一种或多种组合。

5.根据权利要求2所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述吸波粉为铁硅铝、铁硅铬、铁钴铬、锰锌铁氧体、碳黑、碳纳米管、镀镍石墨粉、羰基铁粉、铁氧体中的一种或多种组合。

6.根据权利要求2或3所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述导热粉为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化锌、氧化镁中的一种或多种组合。

7.根据权利要求2或3所述的一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片，其特征在于，所述助剂为炔基环己醇或炔醇类化合物、醇改性氯铂酸催化剂、硅烷偶联剂中的一种或者多种组合。

8.一种如权利1至3中任一项所述多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片的制备方法，其特征在于，所述a导热吸波层浆料和b导热绝缘层浆料的具体制备过程为：

10.根据权利要求8所述多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片的制备方法，其特征在于，所述成型固化具体过程为：

技术总结
本发明公开了一种多层复合高绝缘导热吸波硅胶垫片及其制备方法，所述硅胶垫片包括A导热吸波层和B导热绝缘层，其中A导热吸波层和B导热绝缘层采用两种不同配方材料以压延、刮涂或喷涂的方式复合在一起，步骤为：(1)A导热吸波层和B导热绝缘层浆料的制备：将硅油、导热粉、吸波粉、助剂按照相应配比加入料筒内，利用双行星动力混合机进行均匀混合；(2)成型固化：采用双辊压延机、涂布机，以压延、刮涂或喷涂的方式将A导热吸波层和B导热绝缘层浆料进行复合成型，随后进入隧道炉固化。本发明多层导热吸波硅胶垫片兼具耐电压击穿强度高，电磁波吸收效能高、频带宽，导热率高等优点，在电磁波吸收和热界面材料领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：董斌,李皓
受保护的技术使用者：南京冠旭新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16