Теплопроводящая диэлектрическая композиция Российский патент 2018 года по МПК H01L23/36 

Изобретение относится к области теплопроводящих диэлектрических композиций и может быть использовано в приборостроении для герметизации элементов радиоэлектронной аппаратуры, например транзисторов, диодов, конденсаторов.

Известна теплопроводящая паста [SU 1624565 А1, опубл. 30.01.1991 г., МПК H01L 23/36], содержащая связующее и наполнитель. В качестве связующего использован расплав индия и галлия, а в качестве наполнителя - алмазный порошок с размерами кристалла в пределах 14-60 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Расплав индия и галлия 75-78 Алмазный порошок 22-25

Однако эта теплопроводящая паста не является диэлектрическим материалом из-за содержания металла в ее составе, имеет вазелиноподобную консистенцию и не во всех конструкциях может использоваться.

Известна «Абразивно-полимерная композиция для полировально-шлифовального инструмента» [RU №2131347, опубл. 10.06.1999 г., МПК B24D 3/32], содержащая абразивный наполнитель, связующее на основе синтетической смолы с добавками пластификатора и оксидов металлов и газообразователь. Абразивный наполнитель содержит алмазный порошок, а композиция дополнительно содержит наполнитель из порошка мягких металлов, причем в качестве газообразователя используют двузамещенный фосфат аммония, в качестве оксидов металлов - оксиды редких и/или редкоземельных металлов, а в качестве пластификатора - полистирол в следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Алмазный порошок 15-30 Синтетическая смола 40-65 Порошок мягких металлов 10-30 Полистирол 10-20 Оксиды редких и/или редкоземельных металлов 12-18 Двузамещенный фосфат аммония 12-20

Эта композиция содержит металлы и не является диэлектрическим материалом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой теплопроводящей диэлектрической композиции является заливочный высокотеплопроводный компаунд К-3 [Рекомендации. Компаунды высокотеплопроводные герметизирующие. Технические условия Р4.029.026-89] следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 100 Эпоксидный модификатор ЭТФ-10 ТУ 6-05-1747-76 20 Алмаз синтетический ГОСТ 9206-80 250 Полиэтиленполиамины ТУ 6-02-594-80 15

Композиция готовится смешиванием предварительно высушенных при 80°С в теч. 2 ч смолы и наполнителя с последующим охлаждением и введением полиэтиленполиаминов. Компаунд отверждают при температуре 25±10°С в течение 24 часов с последующей термообработкой при температуре 50-80°С в течение 3 часов.

Недостатком указанного компаунда является многокомпонентность состава, малая жизнеспособность (30 мин при 42±2°С), длительный режим отверждения, недостаточные электрическая и вибропрочность.

Технической проблемой заявляемого изобретения является достижение возможности получения несложной по составу теплопроводящей диэлектрической композиции с высокими характеристиками.

Техническим результатом предлагаемой теплопроводящей диэлектрической композиции является повышение ее теплопроводности, электрической прочности и вибропрочности.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что теплопроводящая диэлектрическая композиция содержит эпоксидную смолу ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и порошок алмазный синтетический АС6100/80 (ГОСТ 9206-80).

Новым в предлагаемом изобретении является введение отвердителя для эпоксидных смол Л-18 (ТУ 6-06-1123-98), представляющего собой аддукт полиаминов с кислотами растительных масел при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная смола ЭД-20 90-110 Порошок алмазный синтетический АС6 100/80 450-550 Отвердитель Л-18 90-110

Композиция готовится простым смешиванием и отверждением при температуре 25±10°С в течение 4-5 ч, затем при температуре 75±10°С в течение 6-7 ч.

В таблице 1 приведены составы предлагаемой композиции.

Указанный диапазон компонентов выбран вследствие того, что при увеличении количества порошка алмаза синтетического увеличивается вязкость композиции, ухудшаются теплопроводящие и диэлектрические свойства, вследствие того, что получается рыхлая и пористая структура композиции, при уменьшении - не достигается необходимая теплопроводность.

При увеличении количества отвердителя Л-18 снижается жизнеспособность, а при уменьшении - не происходит полного отверждения композиции.

В таблице 2 приведены результаты сравнительных свойств прототипа и заявленной теплопроводящей диэлектрической композиции.

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, предлагаемая теплопроводящая диэлектрическая композиция при сохранении электропрочности и теплопроводности имеет ряд преимуществ:

- малокомпонентная («3 компонента» против «4 компонента»);

- большая жизнеспособность («120 мин» против «30 мин»);

- более короткий режим отверждения («10-12 ч» против «27 ч»);

- электрическая прочность («13-14 кВ/мм» против «10кВ/мм»);

- теплопроводность Вт/м*град («7» против «2,5»);

- вибропрочность («выдерживает» против «не выдерживает»).

Изобретение относится к области теплопроводящих диэлектрических композиций и может быть использовано в приборостроении для герметизации элементов радиоэлектронной аппаратуры, например транзисторов, диодов, конденсаторов. Теплопроводящая диэлектрическая композиция содержит эпоксидную смолу ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и порошок алмазный синтетический АС6100/80 (ГОСТ 9206-80). Для повышения теплопроводности, электрической прочности и вибропрочности в заявляемую теплопроводную диэлектрическую композицию введен отвердитель для эпоксидных смол Л-18 (ТУ 6-06-1123-98), представляющий собой аддукт полиаминов с кислотами растительных масел при определенном соотношении компонентов. 2 табл.

Теплопроводящая диэлектрическая композиция, содержащая эпоксидную смолу ЭД-20 и порошок алмазный синтетический АС6100/80, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отвердитель Л-18 - аддукт полиаминов с кислотами растительных масел при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная смола ЭД-20 90-110 Порошок алмазный синтетический АС6 100/80 450-550 Отвердитель Л-18 90-110