一种半导体用热沉材料

摘要

本发明公开了一种半导体用热沉材料，由以下原料制成：基体、包裹层；所述基体，由以下原料制成：石墨、三氧化二铝、氮化铝、氮化硅、纳米碳管、二氧化硅、高岭土、氧化镁、碳酸钠、二氧化锆溶胶、轻质钙、纤维素、衣康酸二甲酯、粘结剂、偶联剂、相容剂、抗氧化剂、安定剂、架桥剂、调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、稳定剂、终止剂；所述包裹层，由以下原料制成：碳化硅纤维、石墨烯、二氧化硅、氮化硅、偏硅酸钠、羟甲基纤维素钠、引发剂、交联剂、柔软剂、增粘剂、催化剂、阻燃剂。本发明制得的半导体用热沉材料具有良好的机械性能，优良的绝缘性、导热性和较低的膨胀系数，可以广泛应用于半导体技术中的LED导热‑散热的热沉材料。

主权项

一种半导体用热沉材料，其特征在于，以重量为单位，由以下原料制成：基体150‑300份、包裹层8‑15份；所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：石墨50‑80份、三氧化二铝6‑10份、氮化铝8‑12份、氮化硅10‑14份、纳米碳管4‑8份、二氧化硅5‑10份、高岭土2‑4份、氧化镁1‑2份、碳酸钠2‑3份、二氧化锆溶胶4‑6份、轻质钙3‑5份、纤维素9‑13份、衣康酸二甲酯3‑5份、粘结剂5‑12份、偶联剂1‑2份、相容剂1‑2份、抗氧化剂0.8‑1.4份、安定剂0.8‑1.4份、架桥剂0.6‑1.2份、调节剂0.5‑0.9份、强化剂0.4‑0.6份、聚凝剂0.4‑0.6份、增韧剂0.2‑0.4份、稳定剂0.2‑0.4份、终止剂0.1‑0.3份；所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；所述抗氧化剂为抗氧剂1010；所述安定剂组成成分为磷石膏、氧化铁；所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为炭化硅晶须；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；所述包裹层，以重量为单位，由以下原料制成：碳化硅纤维40‑60份、石墨烯6‑8份、二氧化硅10‑20份、氮化硅8‑15份、偏硅酸钠6‑14份、羟甲基纤维素钠4‑6份、引发剂1‑2份、交联剂2‑4份、柔软剂0.4‑0.6份、增粘剂0.2‑0.4份、催化剂0.1‑0.2份、阻燃剂0.2‑0.3份；所述半导体用热沉材料的制备方法，包括以下步骤：S1：基体的制备，包括以下步骤：S11：将碳酸钠、二氧化锆溶胶溶解在6‑8倍于其总质量份数的水中，随后投入纤维素，浸泡6‑7h后在68‑72℃下干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅰ，将混合物Ⅰ与衣康酸二甲酯混合研磨3‑6h后，制得混合物Ⅱ；S12：将石墨、三氧化二铝、氮化铝、氮化硅、纳米碳管、二氧化硅、高岭土，氧化镁、轻质钙、粘结剂，偶联剂、相容剂、抗氧化剂、安定剂、架桥剂、调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、稳定剂、终止剂、300‑500份水在微波功率为100‑300W，温度为650‑700℃，转速为100‑400r/min下搅拌3‑6h，接着所得物干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅲ；所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：S121：配制浓度为30‑35Be’的淀粉浆Ⅰ；S122：向步骤S121中的木薯淀粉浆Ⅰ加入浓度为3%‑5%的己二酸二甲酯、二甲基丁酰胺，然后在温度为35‑38℃，搅拌转速为60‑80r/min下进行交联接枝反应1‑1.5h，制得浆料Ⅱ；S123：向步骤S122的浆料Ⅱ中加入氢氧化钡和环氧氯丙烷，然后在温度为40‑45℃，搅拌转速为60‑80r/min下进行交联反应0.4‑0.6h，制得浆料Ⅲ；S124：将步骤S123的浆料Ⅲ进行预糊化并在温度为105‑125℃下干燥，制得含水率≤8%的物料Ⅳ；S125：将步骤124的物料Ⅳ粉碎、过100‑120目筛子，制得粘结剂；S13：将步骤S11制得的混合物Ⅱ与步骤S12制得的混合物Ⅲ在转速为200‑400r/min下搅拌10‑15min，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.08%，制得混合物Ⅳ；S14：将步骤步骤S13制得的混合物Ⅳ送入模具中，在压力为40‑50MPa下压制成型，在氮气保护下以400‑500℃的温度烧结3‑8h，经自然冷却至室温，制得基体；S2：包裹层浆料的制备，包括以下步骤：S21：将碳化硅纤维、石墨烯、二氧化硅、氮化硅、偏硅酸钠、羟甲基纤维素钠、200‑400份水在转速为200‑300r/min下搅拌5‑10min，制得混合物Ⅴ；S22：向步骤S21制得的混合物Ⅴ中加入引发剂、交联剂、柔软剂、增粘剂、催化剂、阻燃剂，在微波功率为100‑300W，温度为150‑200℃，转速为100‑400r/min下搅拌2‑4h，制得包裹层浆料；S3：将步骤S2制得的包裹层浆料均匀涂布在步骤S1制得的基体表面上，在烘箱内以75‑115℃保持2‑8h，制得复合坯体；S4：将步骤S3制得的复合坯体置于烧结炉中，在氮气保护下，以4‑16℃/min升温至1000‑1100℃烧结3‑5h，经自然冷却至室温，制得半导体用热沉材料。