热界面材料用高柔顺低渗出硅凝胶的制备与性能研究
热界面材料(TIM)是一种普遍用于集成电路封装和电子散热的材料，是确保各类微电子产品与设备安全散热，可靠稳定长期工作的关键材料。随着当代电子技术的迅猛发展，电子元器件、集成电路等更加趋向于集成化、小型化，对于辅助其散热的弹性体TIM提出了高导热、电绝缘、高柔顺、低渗出等性能需求。硅凝胶具有高柔顺性，电气性能优异，是弹性体TIM的首选基材，配合导热填料可以赋予材料高导热性能。然而，高份数导热填料的添加会影响材料的柔顺性，现有商业化产品一般采用加入小分子增塑剂来改善，但这导致了后期使用过程中增塑剂迁移渗出、影响使用的问题。因此，本工作以提高弹性体TIM基体的柔顺性与减少渗出为研究出发点，采用硅氢加成方法制备了一系列的高柔顺、低渗出的TIM用硅凝胶，主要研究内容和结论如下: (1)（对应论文第三章，体系1）以低粘度的双乙烯基封端的甲基乙烯基硅油(VS100，VS50)为基础硅油、双硅氢基封端的甲基氢基硅油CE4为扩链剂、含有多个硅氢基侧链的甲基氢基硅油XL17作为交联剂，制备硅凝胶及复合材料。通过平衡溶胀法表征硅凝胶的交联密度，GPC表征硅凝胶中溶胶部分的分子量分布，渗出减重实验研究其迁移特性。研究表明，所制备的硅凝胶柔顺性较好，交联密度可达10-5数量级，在减少扩链剂用量、增加交联剂用量时，复合材料的渗出性能可得到改善。 (2)研究了基础硅油的粘度（分子量）对硅凝胶柔顺性及复合材料硬度的影响。由于VS50分子链更短，形成的交联点更为密集，所制备硅凝胶的交联密度更高，复合材料硬度增加，柔性变差。在反应中通过降低Si-H的量、减少交联剂的用量，可以调控硅胶及复合材料的硬度，获得具有高柔顺性的硅橡胶基体。 (3)（对应论文第四章，体系2）通过分步反应:第一步，以侧链多乙烯基硅油VDM500与单氢基(H-3000、H-5000)硅油反应，多氢基硅油(XL13、XL17)与单乙烯基硅油(MCR-V21)反应，分别制备了具有支化结构的乙烯基硅油和氢基硅油预聚物;第二步，以乙烯基(Vi)与硅氢键(Si-H)的不同摩尔比为变量，制备不同结构的硅凝胶。利用平衡溶胀法测得交联密度介于10-6～10-5之间，并且由于此体系下溶胶分子的分子量＞10万，与交联网络之间的摩擦力较大，不易迁移至材料表面，渗出性能优良。 (4)通过低场固态核磁对样品进行表征，发现体系1的样品松弛趋于0，而体系2样品松弛有一定余量，表明体系2所制备的带悬尾结构的硅凝胶赋予材料一定的柔性。
弹性体;硅凝胶;制备工艺;柔顺性能;渗出性能;交联密度
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
赵秀英
2019
中文
TQ334
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）