本技術(shù)涉及電子封裝，更具體地說，它涉及一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、絕緣膠膜是一種在電子工業(yè)中廣泛應(yīng)用的材料，尤其是在電子封裝領(lǐng)域，絕緣膠膜起到絕緣、保護(hù)和固定等重要作用。隨著電子電器技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子元器件和設(shè)備的體積不斷減小，集成密度不斷提高，單位面積的功率密度顯著增加，這導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生也更加集中，對封裝材料的要求也越來越高。絕緣膠膜作為一種重要的封裝材料，其性能直接影響到電子器件的可靠性、穩(wěn)定性和工作效率。

2、絕緣膠膜是由環(huán)氧樹脂、活性酯、聚丙烯酸酯和有機(jī)硅等原料與導(dǎo)熱陶瓷分體等填料混合后涂覆于pet、pi及玻纖布等基材上進(jìn)行干燥處理后得到的。

3、針對上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)目前市售的絕緣膠膜大多都以聚丙烯酸酯、有機(jī)硅制成的硅橡膠這兩類材質(zhì)為主，聚丙烯酸酯具有不飽和雙鍵的單體，在催化劑的作用下單體能夠進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)形成自粘性聚合物，在很小的作用就能形成比較牢固的粘接力，可以方便對薄膜的粘貼，但是其耐熱性和導(dǎo)熱性均很低；硅橡膠具有優(yōu)異的耐高溫、耐熱氧老化和優(yōu)異的絕緣性能，但是硅橡膠的原料有機(jī)硅的熱導(dǎo)率僅有0.2w/(m·k)，傳熱效率非常低，且有機(jī)硅是非極性聚合物，分子間作用力低，粘接力低，尤其是在導(dǎo)熱填料高填充時(shí)，硅橡膠的粘接力會(huì)進(jìn)一步降低甚至失去粘性，這些均不利于進(jìn)行高可靠性的導(dǎo)熱絕緣膠膜的制備，使得最終制得絕緣膠膜的導(dǎo)熱性能不佳，無法有效地將熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)出去，從而限制了電子設(shè)備的性能和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高絕緣膠膜的導(dǎo)熱性能，優(yōu)化絕緣膠膜的粘接力，本技術(shù)提供一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜及其制備方法，包括基材和設(shè)置于基材任一側(cè)的絕緣膠層，以重量份計(jì)，所述絕緣膠層包括以下原料：多官能環(huán)氧樹脂30-40份、酚醛樹脂20-40份、活性酯30-40份、硅烷類交聯(lián)劑8-16份、溶劑10-20份、改性硅填料80-90份以及導(dǎo)熱填料80-100份；所述導(dǎo)熱填料包括質(zhì)量比為10:2:(1-2):(20-30)的氮化鋁、碳納米管、瀝青基碳纖維以及絕緣高聚物基體。

4、通過采用上述技術(shù)方案，導(dǎo)熱填料中的碳納米管和瀝青基碳纖維均為熱導(dǎo)率較高、熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、比表面積較大的填料，大的比表面積能夠增大導(dǎo)電填料與絕緣膠層其他原料之間的接觸面積，從而提高熱傳導(dǎo)的效率。

5、瀝青基碳纖維具有纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠在絕緣膠層中形成纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而為絕緣膠層內(nèi)的熱量傳導(dǎo)提供更多路徑；碳納米管為納米級別，具有一維結(jié)構(gòu)，可以作為熱量傳遞的橋梁將分散的導(dǎo)熱填料顆粒連接在一起，能夠改變絕緣膠層基體材料的分布狀態(tài)，形成更多的熱傳導(dǎo)路徑；兩種不同形態(tài)和尺寸的填料混合能夠發(fā)揮積極的協(xié)同作用，在絕緣高聚物基體中形成更多的導(dǎo)熱通路。

6、氮化鋁具有低摩爾質(zhì)量、強(qiáng)鍵合和相對簡單的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)絕緣膠膜受到熱量時(shí)，氮化鋁能夠迅速將熱量分散并傳遞出去，從而有效地防止熱量在局部積聚，提高了絕緣膠膜的整體散熱性能。

7、絕緣高聚物基體具有良好的絕緣性，與氮化鋁、碳納米管和瀝青基碳纖維復(fù)合，能夠在氮化鋁、碳納米管和瀝青基碳纖維之間形成屏障，減少電子的遷移，進(jìn)一步提高絕緣膠層的絕緣性能，減少氮化鋁、碳納米管和瀝青基碳纖維對絕緣膠層的導(dǎo)電性影響。

8、硅烷類交聯(lián)劑通過與聚合物中的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，形成硅氧鍵，從而實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，在絕緣膠層中具由優(yōu)異的交聯(lián)效果和耐水性能，硅烷類交聯(lián)劑還可以改善膠層與基材之間的粘附力，提高膠層的耐久性。

9、可選的，所述導(dǎo)熱填料的制備方法如下：

10、將碳納米管與氟碳表面活性劑混合進(jìn)行表面處理，得到改性后的碳納米管，所述氟碳表面活性劑用量為所述碳納米管質(zhì)量的1-2％；將絕緣高聚物基體與基體溶劑混合形成基體乳液，基體溶劑的用量為所述絕緣高聚物基體質(zhì)量的10-15％；將改性后的碳納米管與氮化鋁、瀝青基碳纖維混合，然后加入到所述基體乳液中，經(jīng)過干燥、熱壓處理、粉碎得到導(dǎo)熱填料。

11、通過采用上述技術(shù)方案，在進(jìn)行導(dǎo)熱填料的制備時(shí)對碳納米管進(jìn)行表面活性處理，表面活性劑分子的疏水基團(tuán)通過物理作用吸附在碳納米管表面，這種吸附作用能夠降低碳納米管的表面能，增強(qiáng)碳納米管在聚合物基體中的分散性，防止碳納米管發(fā)生團(tuán)聚，有效降低界面熱阻，提高絕緣膠層的導(dǎo)熱性；氟碳表面活性劑由于含有氟原子，具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的電阻率和低的離子導(dǎo)電性，能夠防止電流通過，提高絕緣膠層的絕緣性能。

12、可選的，所述碳納米管在與表面活性劑混合之前進(jìn)行以下預(yù)處理：將碳納米管在惰性氣體的氣氛中升溫至600-800℃高溫處理1-2h。

13、通過采用上述技術(shù)方案，碳納米管中可能存在雜質(zhì)粒子，對碳納米管進(jìn)行高溫?zé)崽幚砑兓?，在高溫下雜質(zhì)粒子發(fā)生熱解反應(yīng)，有助于消除大部分的雜質(zhì)，提高碳納米管的純度，從而提高其熱導(dǎo)率。

14、可選的，所述改性后的碳納米管和氮化鋁、瀝青基碳纖維混合加入到基體乳液之前進(jìn)行以下預(yù)處理：將改性后的碳納米管與氮化鋁、瀝青基碳纖維混合進(jìn)行研磨1-2h。

15、通過采用上述技術(shù)方案，研磨有助于碳納米管在混合時(shí)更好的包覆在氮化鋁、瀝青基碳纖維的表面，經(jīng)熱壓縮反應(yīng)后在導(dǎo)熱填料內(nèi)能夠形成分離的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于提高導(dǎo)熱填料之間的接觸面積，從而提高絕緣膠膜的熱導(dǎo)率。

16、可選的，所述改性硅填料包括質(zhì)量比為(10-15):(1-2)的聚甲基乙烯基硅氧烷和硼酸。

17、通過采用上述技術(shù)方案，改性硅填料是由硼元素取代硅氧烷聚合物si-o-si分子鏈上的一個(gè)或多個(gè)si后形成的雜鏈有機(jī)硅聚合物，利用硼缺電子的結(jié)構(gòu)能夠與分子鏈上的氧原子形成si-o:b結(jié)構(gòu)，能夠賦予體系良好的自粘性和耐熱性，有效提高絕緣膠層的粘接力，通過向絕緣膠層的原料中添加改性硅填料，能夠彌補(bǔ)導(dǎo)熱填料的填充使絕緣膠層粘接力降低的情況發(fā)生。

18、可選的，所述改性硅填料的制備方法如下：

19、將聚甲基乙烯基硅氧烷和硼酸混合，在170-200℃下反應(yīng)1.5-2h得到黏稠狀聚硼硅氧烷；向黏稠狀的聚硼硅氧烷中加入白炭黑和過氧化物硫化劑進(jìn)行硫化反應(yīng)混煉，冷卻后粉碎，得到改性硅填料，硫化反應(yīng)條件為：150-170℃、壓強(qiáng)8-10mpa、反應(yīng)10-20min，所述聚甲基乙烯基硅氧烷、白炭黑和過氧化物硫化劑的質(zhì)量比為(10-15):1:1。

20、通過采用上述技術(shù)方案，在氧化物高溫硫化的條件下有助于聚硼硅氧烷與白炭黑的復(fù)合，制備的改性硅填料具有良好的粘接性能，且過氧化物硫化所得的產(chǎn)品具有較高的拉伸、撕裂和耐磨性，尤其是在高溫下能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

21、可選的，所述多官能環(huán)氧樹脂選自間苯二酚型環(huán)氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂、萘基環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂中的一種或多種。

22、通過采用上述技術(shù)方案，間苯二酚型環(huán)氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂、萘基環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂均具有較高的耐熱性、絕緣性、耐濕性和化學(xué)穩(wěn)定性，不同的多官能環(huán)氧樹脂的性能之間有一定的差異，多種多官能環(huán)氧樹脂復(fù)合使用能夠性能互補(bǔ)，提高絕緣膠膜的整體性能。

23、可選的，所述絕緣高聚物基體選用乙烯基樹脂。

24、通過采用上述技術(shù)方案，乙烯基樹脂是一種性能優(yōu)良的熱固性樹脂，具有優(yōu)異的電氣絕緣性能，作為絕緣基體，乙烯基樹脂能夠有效地隔離電流，防止電擊和電火災(zāi)的發(fā)生，同時(shí)還能夠承受高溫和潮濕等惡劣環(huán)境，保持穩(wěn)定的絕緣性能。

25、可選的，所述活性酯選自酸酐類活性酯、羧酸類活性酯和酚酯類活性酯的一種或多種。

26、通過采用上述技術(shù)方案，由于活性酯是一類具有活性功能的有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)中含有酯基，可以通過酯鍵的斷裂與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，在絕緣膠層中，活性酯的官能團(tuán)通常與聚合物中的羥基、氨基等官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵連接，從而增加絕緣膠層的交聯(lián)密度和強(qiáng)度，酸酐類活性酯、羧酸類活性酯和酚酯類活性酯均具有良好的電絕緣性和較高的反應(yīng)活性，能夠與聚合物中的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而提高絕緣膠層的整體強(qiáng)度。

27、第二方面，本技術(shù)提供一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：一種高導(dǎo)熱絕緣膠膜的制備方法，包括以下步驟：將多官能環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、活性酯、交聯(lián)劑、改性硅填料以及導(dǎo)熱填料和溶劑混合攪拌1-2h，制得絕緣漿料；將所述絕緣漿料涂覆于基材上形成絕緣膠層；對絕緣膠層進(jìn)行干燥、擠壓成膜、收卷得到絕緣膠膜。

28、通過采用上述技術(shù)方案，將原料混合后涂覆于基材上形成絕緣膠層有助于提高原料與基材的粘附性，使得整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不易出現(xiàn)脫層或者脫落的現(xiàn)象。

29、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

30、1、本技術(shù)采用熱導(dǎo)率良好的碳納米管和氮化鋁、瀝青基碳纖維作為導(dǎo)熱填料，碳納米管為納米級別，且具有較大的表面積，能夠增大導(dǎo)熱填料與絕緣膠層其他原料之間的接觸面積；瀝青基碳纖維能夠在絕緣膠層中形成纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為絕緣膠層中的熱量傳導(dǎo)建立橋梁，提供更多的路徑；氮化鋁具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，三者混合的協(xié)同作用能夠在絕緣膠層中形成更多的導(dǎo)熱通路，有效提高絕緣膠層的導(dǎo)熱性能。

31、2、本技術(shù)中采用硼元素改性形成雜鏈有機(jī)硅聚合物的方式對聚甲基乙烯基硅氧烷進(jìn)行改性，能夠賦予改性硅填料良好的粘接性能，有效提高絕緣膠層的粘接力，起到彌補(bǔ)因?qū)崽盍系奶畛涠斐山^緣膠層粘性降低的效果。

32、3、本技術(shù)的制備方法，對導(dǎo)熱材料中的碳納米管進(jìn)行純化和表面處理，通過表面活性劑的吸附作用降低碳納米管的表面能，能夠有效防止碳納米管團(tuán)聚，降低界面熱阻；通過對碳納米管進(jìn)行純化，去除碳納米管中可能存在的雜質(zhì)粒子對碳納米管熱導(dǎo)率的影響，進(jìn)一步提高了絕緣膠層的導(dǎo)熱性能。