Теплопроводящая диэлектрическая композиция
HEAT-CONDUCTIVE DIELECTRIC COMPOSITION

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»).