1.本技术涉及导热界面材料技术领域，特别是一种氮化硼填充的导热界面材料及其制备方法。
背景技术：2.在电子信息产业领域中，电子设备在运行过程中，不可避免产生热量，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％；温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。随着电子技术的迅速发展，技术进步和市场需求促使电子元器件向小型精密化、高性能化以及智能化方向发展，电子元器件的集成程度和功率密度不断提高，电子器件的耗散功率密度和发热量越来越大。因此，解决散热问题变得越来越重要，对热管理技术的要求也更加严格。
3.氮化硼(bn)包含六种晶型，常见的bn有立方氮化硼(c-bn)和六方氮化硼(h-bn)。立方氮化硼与金刚石类似，一般用于制造切割工具。六方氮化硼具有类似石墨的层状结构，具有出色的力学性能，其面内机械强度可以达500n/m。六方氮化硼还具有出色的耐高温性能，在空气中抗氧化温度为900℃，在真空条件下更是可以达到2000℃。同时六方氮化硼还具有超高的热导率和优良的绝缘性能。六方氮化硼用高纯单晶在300k下测得导热系数为730w/m.k，立方氮化硼的导热系数则大于1000w/m.k，而目前市场上最常用的类球形金刚石填料导热系数仅30w/m.k。氮化硼不仅可有效提高聚合物基体的导热性，同时还能保持材料的电绝缘性，所以是制备填充型高导热、绝缘复合材料的首选。用氮化硼填充硅胶基材制备而成的高导热界面材料具有非常低的介电常数，保证信号传输中的延迟时间足够短，而不是阻碍信号传输，从而保证信号接收和传输的顺利进行，因此它也最先广泛应用于网络通信设备中。目前市面上此类低介电导热材料做得最为成熟的是莱尔德公司开发的tflex 700hd，其介电常数为5.0，导热系数为5w/mk。
4.但是，由于氮化硼化学稳定性很好，不容易形成化学键，而且容易团聚，所以氮化硼与基质材料的亲和力差，在填充过程中难以混合均匀。除了分散性较差以外，随着氮化硼填充量的提高，基质材料的粘度较高会导致其无法充分润湿所有氮化硼粉体，在加工过程中可能出现掉粉、干裂现象。并且，在装配过程中，导热界面材料的硬度过高可能会压坏芯片，而延伸率过低则会导致产品本身被压碎。为提高产品的柔软性，现有的导热界面材料采用大量的小分子硅油作为增塑剂，但是这类小分子硅油极易在高温下挥发和析出，导致产品的耐老化性急剧下降，长时间高温工作后，产品容易出现干裂粉化现象，从而导致导热功能下降甚至失效。此外，采用现有的生产工艺在对氮化硼和基质材料进行混合时难以避免包裹空气，进而导致成品出现大量的空洞和凹陷，极大地影响了良品率。
技术实现要素：5.鉴于所述问题，提出了本技术以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种氮化硼填充的导热界面材料及其制备方法，包括：
6.一种氮化硼填充的导热界面材料，包括：填料骨架和硅树脂基体；
7.所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；
8.所述填料骨架包括氮化硼复配粉体和成型剂；所述氮化硼复配粉体包括改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体；所述改性氮化硼粉体包括球形氮化硼粉体和沉积在所述球形氮化硼表面的氮化硅膜；所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体的粒径为100-300nm；
9.所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷；所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂的质量比为100：20-40：30-50：8：1。
10.优选地，所述成型剂为纳米二氧化硅。
11.优选地，所述扩链剂为端含氢硅油；所述交联剂为侧链含氢硅油；所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为乙炔环己醇。
12.一种根据上述任一项所述的导热界面材料的制备方法，包括：
13.将改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体；
14.将所述氮化硼复配粉体和所述成型剂混合均匀，制得混合浆料；
15.通过3d打印将所述混合浆料构筑形成具有所述蜂窝状网络结构的所述填料骨架；
16.将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体；
17.通过真空浸渍将所述硅树脂基体注入所述填料骨架的空隙中，得到所述导热界面材料。
18.优选地，所述将改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤之前，还包括：
19.将球形氮化硼粉体装入反应炉并加热至第一指定温度；
20.依次将含氮气体和叠氮基三甲基硅烷气体输入所述反应炉；
21.在第一指定时长内持续转动所述反应炉，使所述球形氮化硼粉体与所述含氮气体和所述叠氮基三甲基硅烷气体充分接触，制得所述改性氮化硼粉体。
22.优选地，所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体的粒径为100-300nm；所述将改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤，包括：
23.按照第一指定梯度调整第一混合比例，并测量按照所述第一混合比例混合均匀的所述改性氮化硼粉体和所述第一类球形金刚石粉体的第一振实密度，直至所述第一振实密度达到最大值，将与最大的所述第一振实密度对应的所述第一混合比例作为第一最佳混合比例；
24.按照所述第一最佳混合比例将所述改性氮化硼粉体和所述第一类球形金刚石粉体混合均匀，制得一级氮化硼复配粉体；
25.按照第二指定梯度调整第二混合比例，并测量按照所述第二混合比例混合均匀的所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体的第二振实密度，直至所述第二振实密度达到最大值，将与最大的所述第二振实密度对应的所述第二混合比例作为第二最佳混合比例；
26.按照所述第二最佳混合比例将所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体混合均匀，制得二级氮化硼复配粉体；
27.按照第三指定梯度调整第三混合比例，并测量按照所述第三混合比例混合均匀的所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体的第三振实密度，直至所述第三振实密度达到最大值，将与最大的所述第三振实密度对应的所述第三混合比例作为第三最佳混合比例；
28.按照所述第三最佳混合比例将所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体。
29.优选地，所述将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体的步骤之前，还包括：
30.脱去双封乙烯基硅油中全部的第一硅氧烷和一半以上的第二硅氧烷，制得所述硅树脂；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
31.本技术具有以下优点：
32.在本技术的实施例中，通过填料骨架和硅树脂基体；所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；所述填料骨架包括氮化硼复配粉体和成型剂；所述氮化硼复配粉体包括改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体；所述改性氮化硼粉体包括球形氮化硼粉体和沉积在所述球形氮化硼表面的氮化硅膜；所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体的粒径为100-300nm；所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷；所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂的质量比为100：20-40：30-50：8：1，所述填料骨架可以在所述硅树脂基体中建立宏观且连续的导热网络，可以在3d空间内更均匀有效地散热(导热系数达到10w/mk以上)，同时具备良好的力学性能与电绝缘性，能够有效减少界面热阻，使得界面声子散射最小，此外，所述导热界面材料还具有较低的硬度和较高的延伸率，并且不易挥发渗油，具备较好的耐老化性能。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对本技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本技术一实施例提供的一种填料骨架的结构示意图；
35.图2是本技术一实施例提供的一种氮化硼复配粉体的结构示意图；
36.图3是本技术一实施例提供的一种导热界面材料的制备方法的步骤流程图。
37.说明书附图中的附图标记如下：
38.1、改性氮化硼粉体；2、第一类球形金刚石粉体；3、第二类球形金刚石粉体；4、第三类球形金刚石粉体。
具体实施方式
39.为使本技术的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.参照图1，在本技术一实施例中，提供一种氮化硼填充的导热界面材料，具体包括：
41.填料骨架和硅树脂基体；
42.所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；
43.所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
44.需要说明的是，与传统方案中氮化硼粉体随机混合在基质材料中相比，本技术提供的所述填料骨架可以在所述硅树脂基体中建立宏观且连续的导热网络，可以在3d空间内更均匀有效地散热(导热系数达到10w/mk以上)，同时具备良好的力学性能与电绝缘性，能够有效减少界面热阻，使得界面声子散射最小化。
45.此外，所述第一硅氧烷为高温下易挥发成分，所述第二硅氧烷为高温下易渗出成分，所述硅树脂基体为脱去全部所述第一硅氧烷和一半以上所述第二硅氧烷的所述双封乙烯基硅油与所述扩链剂和所述交联剂加成反应形成的大分子网状聚合物，其具备低粘度、低硬度、高延伸率(延伸率达到1000％以上)、低挥发和低渗油的特性，可以充分满足产品的加工、装配要求，并且提升产品的使用寿命。
46.下面，将对本示例性实施例中一种氮化硼填充的导热界面材料作进一步地说明。
47.参照图2，本实施例中，所述填料骨架包括氮化硼复配粉体和成型剂；所述氮化硼复配粉体包括改性氮化硼粉体1、第一类球形金刚石粉体2、第二类球形金刚石粉体3和第三类球形金刚石粉体4；所述改性氮化硼粉体1的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体2的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体3的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体4的粒径为100-300nm。需要说明的是，由于粉体形状的不规则性，粉体在无序堆积的时候，无法像正方体一样无缝堆积，粉体之间始终存在大量的空隙，这些空隙需要基体填充，导致成品的粉体填充量很低，本技术提供的所述氮化硼复配粉体采用粒径为200μm的所述改性氮化硼粉体1(第一级成分)、粒径为20-30μm的所述第一类球形金刚石粉体2(第二级成分)、粒径为1-3μm的所述第二类球形金刚石粉体3(第三级成分)和粒径为100-300nm的所述第三类球形金刚石粉体4(第四级成分)进行复配，可以有效减少粉体之间的空隙，充分发挥出所述氮化硼复配粉体的导热效果，以实现产品的导热系数达到10w/mk以上。
48.本实施例中，所述改性氮化硼粉体1包括球形氮化硼粉体和沉积在所述球形氮化硼表面的氮化硅膜。
49.需要说明的是，传统氮化硼粉体外形为片状晶体，其比表面积非常大，实际填充率较低，直接使用传统氮化硼粉体制备导热界面材料，导热系数无法超过2w/mk。本技术选择比表面积较小的球形氮化硼粉体作为基础材料，通过化学气相沉积法(cvd，chemical vapor deposition)在其表面沉积氮化硅膜(si3n4)，可以在改善其与所述硅树脂基体的相容性的同时，降低其与所述硅树脂基体的界面热阻，使其在相同填充率的情况下，所述混合物料具备更低的粘度和更高的导热系数。
50.本实施例中，所述成型剂为纳米二氧化硅，质量分数为1-3％。
51.本实施例中，所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂的质量比为100：20-40：30-50：8：1，优选为100：30：40：8：1。上述配比有利于所述硅树脂与所述扩链剂和所述交联剂发生加成反应，形成大分子网状聚合物，以实现所述硅树脂基体的高韧性。
52.本实施例中，所述扩链剂为端含氢硅油；所述交联剂为侧链含氢硅油；所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为乙炔环己醇。所述端含氢硅油是通过硅氢化反应，在末链端引入硅氢键的聚硅氧烷；所述侧链含氢硅油是通过硅氢化反应，在侧支链端引入硅氢键的聚硅氧烷；所述铂金催化剂以金属铂为主要活性组分，具有催化活性高、选择性强、催化剂制作方便、使用量少等优点；所述乙炔环己醇呈白色晶体或无色透明液体，可作为硅-氢加成反应的抑制剂。
53.本实施例中，所述双封乙烯基硅油的粘度为50-1000cps，优选为500cps。
54.关于所述导热界面材料的导热性能测试及结果讨论如下：
55.【实施例1】
56.一种氮化硼填充的导热界面材料，包括：
57.填料骨架和硅树脂基体；
58.所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；
59.所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
60.【实施例2】
61.一种氮化硼填充的导热界面材料，包括：
62.填料骨架和硅树脂基体；
63.所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；
64.所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
65.【实施例3】
66.一种氮化硼填充的导热界面材料，包括：
67.填料骨架和硅树脂基体；
68.所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；
69.所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
70.【对比例1】
71.莱尔德公司开发的tflex 700hd。
72.在散热功率过量的前提下，通过更换导热界面材料来测试工作状态下芯片与芯片上面的散热片的温差(温差
△
t＝芯片温度t
1-散热片温度t2)。首先使用对比例1装机测试，待工作一定时间后，芯片和散热片温度基本稳定时，记录芯片温度和散热片温度，并计算温差
△
t0。然后分别使用实施例1-3装机测试，待工作一定时间后，芯片和散热片温度基本稳定时，记录芯片温度和散热片温度，并分别计算温差
△
t1、
△
t2、
△
t3。最后计算散热性能提升率(散热性能提升率＝(
△
tn‑△
t0)/
△
t0)，n∈{1、2、3})。
73.实施例1-3与对比例1的测试数据如表1所示：
74.项目实施例1实施例2实施例3对比例1温差(℃)24.226.528.818.3散热性能提升率(％)32.244.857.4-75.通过表1数据可以看出，本技术提供的所述导热界面材料可实现散热性能提升率超过30％。
76.参照图3，在本技术一实施例中，还提供一种如上述任一项所述的导热界面材料的制备方法，具体包括：
77.s110、将改性氮化硼粉体1、第一类球形金刚石粉体2、第二类球形金刚石粉体3和第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体；
78.s120、将所述氮化硼复配粉体和所述成型剂混合均匀，制得混合浆料；
79.s130、通过3d打印将所述混合浆料构筑形成具有所述蜂窝状网络结构的所述填料骨架；
80.s140、将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体；
81.s150、通过真空浸渍将所述硅树脂基体注入所述填料骨架的空隙中，得到所述导热界面材料。
82.需要说明的是，与传统方案中将氮化硼粉体随机混合在聚合物基体中相比，本技术将所述填料骨架设计成所述蜂窝状网络结构，便于在3d空间内更有效地散热(导热系数达到10w/mk以上)，同时具备良好的力学性能与电绝缘性。此外，单一的导热填料对提高复合材料的热导率有限，通过添加单一的氮化硼导热填料来提高热导率的常用方法通常不能达到预期的效果。本技术通过对传统氮化硼粉体进行多级复配，形成的所述氮化硼复配粉体具备优异的导热性能(导热系数达到10w/mk以上)。
83.在加工过程中，所述硅树脂基体的粘度过高会导致其与所述填料骨架难以充分结合，可能出现干裂现象；在装配过程中，所述导热界面材料硬度过高会导致压坏芯片，而延
伸率过低则会导致产品本身被压坏，本技术将所述硅树脂搭配所述扩链剂所述交联剂，通过乙烯基和硅-氢的加成反应，形成大分子网状聚合物，可以获得低粘度、低硬度、高延伸率(延伸率达到1000％以上)的所述硅树脂基体，可以充分满足产品的加工、装配要求。
84.此外，在所述填料骨架和所述硅树脂基体的混合过程中容易包裹空气，进而导致成品出现大量的空洞和凹陷，极大地影响了良品率。本技术采用真空浸渍工艺，可以有效避免气泡产生，极大地提升了产品良率。
85.下面，将对本示例性实施例中一种导热界面材料的制备方法作进一步地说明。
86.如步骤s110所述，将改性氮化硼粉体1、第一类球形金刚石粉体2、第二类球形金刚石粉体3和第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体。
87.首先，按照预先测得的第一最佳混合比例将所述改性氮化硼粉体1和所述第一类球形金刚石粉体2混合均匀，制得一级氮化硼复配粉体；其次，按照预先测得的第二最佳混合比例将所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体3混合均匀，制得二级氮化硼复配粉体；最后，按照预先测得的第三最佳混合比例将所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体；其中，所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体2的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体3的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体4的粒径为100-300nm。
88.如步骤s120所述，将所述氮化硼复配粉体和所述成型剂混合均匀，制得混合浆料。
89.将所述氮化硼复配粉体和所述成型剂在强剪切力下混合均匀，制得所述混合浆料。具体地，所述成型剂为纳米二氧化硅，质量分数为1-3％。所述成型剂有助于对所述氮化硼复配粉体烧结成型。
90.如步骤s130所述，通过3d打印将所述混合浆料构筑形成具有所述蜂窝状网络结构的所述填料骨架。
91.依据所述蜂窝状网络结构设计三维模型，对所述三维模型进行处理得到每一加工层面的数据信息后保存为stl(stereolithography，立体光刻)文件并导入到sls(selective laser sintering，选择性激光烧结)成型设备中，设定合适的预热温度、激光功率、扫描速度、扫描间距以及铺粉厚度等成型工艺参数，对所述混合浆料进行sls成型，得到所述填料骨架。
92.如步骤s140所述，将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体。
93.将100质量份的所述硅树脂、20-40质量份的所述扩链剂、30-50质量份的所述交联剂、8质量份的所述催化剂和1质量份的所述抑制剂混合均匀，制得所述硅树脂基体。具体地，所述扩链剂为端含氢硅油；所述交联剂为侧链含氢硅油；所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为乙炔环己醇。
94.如步骤s150所述，通过真空浸渍将所述硅树脂基体注入所述填料骨架的空隙中，得到所述导热界面材料。
95.在真空箱内，将所述硅树脂基体注入浸渍容器中，并将所述填料骨架置于所述浸渍容器中，通过反复抽气-放气过程5-8小时，使得所述硅树脂基体充分注入所述填料骨架的空隙中，得到所述导热界面材料。具体地，所述真空浸渍的负压≥5mpa，浸渍时间为4-15h。
96.本实施例中，所述将改性氮化硼粉体1、第一类球形金刚石粉体2、第二类球形金刚石粉体3和第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤之前，还包括：
97.将球形氮化硼粉体装入反应炉并加热至第一指定温度；具体地，所述球形氮化硼粉体可以是通过向片状的传统氮化硼粉体中添加粘合剂再进行喷雾烧结后制得的，所述球形氮化硼粉体的径粒为50-500μm；所述反应炉可以为管式炉；所述第一指定温度可以为600℃。
98.依次将含氮气体和叠氮基三甲基硅烷气体输入所述反应炉；具体地，所述含氮气体的组成为氮气(n2)；所述叠氮基三甲基硅烷气体的组成为叠氮基三甲基硅烷(c3h9n3si)。
99.在第一指定时长内持续转动所述反应炉，使所述球形氮化硼粉体与所述含氮气体和所述叠氮基三甲基硅烷气体充分接触，制得所述改性氮化硼粉体1。具体地，所述第一指定时长可以为30min。
100.需要说明的是，化学气相沉积法是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。本技术通过化学气相沉积法在所述球形氮化硼粉体表面沉积氮化硅膜(si3n4)，属于氮化硼规模化非共价键的表面处理工艺，在所述含氮气体过量的情况下，所述叠氮基三甲基硅烷气体充分反应形成高导热的所述氮化硅膜(导热系数达到150w/mk)，整个工艺过程不产生废水、废气污染，可以在提高所述球形氮化硼粉体与所述硅树脂基体相容性的同时，降低其与所述硅树脂基体的界面热阻，使其在相同填充率的情况下，所述混合物料具备更低的粘度和更高的导热系数。
101.本实施例中，所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体2的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体3的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体4的粒径为100-300nm；所述将改性氮化硼粉体1、第一类球形金刚石粉体2、第二类球形金刚石粉体3和第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤，包括：
102.按照第一指定梯度调整第一混合比例，并测量按照所述第一混合比例混合均匀的所述改性氮化硼粉体1和所述第一类球形金刚石粉体2的第一振实密度，直至所述第一振实密度达到最大值，将与最大的所述第一振实密度对应的所述第一混合比例作为第一最佳混合比例；
103.按照所述第一最佳混合比例将所述改性氮化硼粉体1和所述第一类球形金刚石粉体2混合均匀，制得一级氮化硼复配粉体；
104.按照第二指定梯度调整第二混合比例，并测量按照所述第二混合比例混合均匀的所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体3的第二振实密度，直至所述第二振实密度达到最大值，将与最大的所述第二振实密度对应的所述第二混合比例作为第二最佳混合比例；
105.按照所述第二最佳混合比例将所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体3混合均匀，制得二级氮化硼复配粉体；
106.按照第三指定梯度调整第三混合比例，并测量按照所述第三混合比例混合均匀的所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体4的第三振实密度，直至所述第三振实密度达到最大值，将与最大的所述第三振实密度对应的所述第三混合比例作为第三最
佳混合比例；
107.按照所述第三最佳混合比例将所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体4混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体。
108.需要说明的是，球体堆积理论的计算模型是假设粉体都是完美的单一粒径的球体，然而无论什么粉体，其形状都不是完美的球形，其粒径也都是呈现正态分布，理论粒径在其中占比很少。因此球体堆积理论计算出来的最佳粒径及配比只能作为参考。本技术通过不断调整两种粉体的质量比，混合均匀后测试混合粉体的振实密度，当振实密度最大时，记录最佳的复配比例，以此方式逐级复配得到最终所述氮化硼复配粉体，可以有效减少粉体之间的空隙，充分发挥出所述氮化硼复配粉体的导热效果，以实现产品的导热系数达到10w/mk以上。
109.本实施例中，所述将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体的步骤之前，还包括：
110.脱去双封乙烯基硅油中全部的第一硅氧烷和一半以上的第二硅氧烷，制得所述硅树脂；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。具体地，采用薄膜蒸发装置和短程分子蒸馏装置脱去所述双封乙烯基硅油中全部的所述第一硅氧烷和一半以上的所述第二硅氧烷。
111.需要说明的是，所述第一硅氧烷为高温下易挥发成分，所述第二硅氧烷为高温下易渗出成分，这些小分子硅油都会导致产品在使用过程中的加速变干和脆化，从而影响产品的可靠性。本技术通过脱去所述双封乙烯基硅油中全部的所述第一硅氧烷和大部分的所述第二硅氧烷，可以获得低挥发、低渗油的所述硅树脂基体，从而有效提升产品的使用寿命。
112.需要说明的是，在本技术提供的上述导热界面材料的制备方法实施例中，所述导热界面材料的产品形式为柱体形式，在实际应用中，可以将所述导热界面材料直接作为最终成品，也可以采用裁切装置将所述导热界面材料沿轴向切成若干片材，得到厚度更小的导热垫片，以适应不同场景下的使用需求。
113.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
114.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
115.以上对本技术所提供的一种氮化硼填充的导热界面材料及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据
本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
技术特征：1.一种氮化硼填充的导热界面材料，其特征在于，包括：填料骨架和硅树脂基体；所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；所述填料骨架包括氮化硼复配粉体和成型剂；所述氮化硼复配粉体包括改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体；所述改性氮化硼粉体包括球形氮化硼粉体和沉积在所述球形氮化硼表面的氮化硅膜；所述改性氮化硼粉体的粒径为200μm；所述第一类球形金刚石粉体的粒径为20-30μm，所述第二类球形金刚石粉体的粒径为1-3μm，所述第三类球形金刚石粉体的粒径为100-300nm；所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷；所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂的质量比为100：20-40：30-50：8：1。2.根据权利要求1所述的导热界面材料，其特征在于，所述成型剂为纳米二氧化硅。3.根据权利要求1所述的导热界面材料，其特征在于，所述扩链剂为端含氢硅油；所述交联剂为侧链含氢硅油；所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为乙炔环己醇。4.一种根据权利要求1-3任一项所述的导热界面材料的制备方法，其特征在于，包括：将所述改性氮化硼粉体、所述第一类球形金刚石粉体、所述第二类球形金刚石粉体和所述第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体；将所述氮化硼复配粉体和所述成型剂混合均匀，制得混合浆料；通过3d打印将所述混合浆料构筑形成具有所述蜂窝状网络结构的所述填料骨架；将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体；通过真空浸渍将所述硅树脂基体注入所述填料骨架的空隙中，得到所述导热界面材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤之前，还包括：将球形氮化硼粉体装入反应炉并加热至第一指定温度；依次将含氮气体和叠氮基三甲基硅烷气体输入所述反应炉；在第一指定时长内持续转动所述反应炉，使所述球形氮化硼粉体与所述含氮气体和所述叠氮基三甲基硅烷气体充分接触，制得所述改性氮化硼粉体。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将改性氮化硼粉体、第一类球形金刚石粉体、第二类球形金刚石粉体和第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体的步骤，包括：按照第一指定梯度调整第一混合比例，并测量按照所述第一混合比例混合均匀的所述改性氮化硼粉体和所述第一类球形金刚石粉体的第一振实密度，直至所述第一振实密度达到最大值，将与最大的所述第一振实密度对应的所述第一混合比例作为第一最佳混合比例；按照所述第一最佳混合比例将所述改性氮化硼粉体和所述第一类球形金刚石粉体混
合均匀，制得一级氮化硼复配粉体；按照第二指定梯度调整第二混合比例，并测量按照所述第二混合比例混合均匀的所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体的第二振实密度，直至所述第二振实密度达到最大值，将与最大的所述第二振实密度对应的所述第二混合比例作为第二最佳混合比例；按照所述第二最佳混合比例将所述一级氮化硼复配粉体和所述第二类球形金刚石粉体混合均匀，制得二级氮化硼复配粉体；按照第三指定梯度调整第三混合比例，并测量按照所述第三混合比例混合均匀的所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体的第三振实密度，直至所述第三振实密度达到最大值，将与最大的所述第三振实密度对应的所述第三混合比例作为第三最佳混合比例；按照所述第三最佳混合比例将所述二级氮化硼复配粉体和所述第三类球形金刚石粉体混合均匀，制得所述氮化硼复配粉体。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述硅树脂、所述扩链剂、所述交联剂、所述催化剂和所述抑制剂按照100：20-40：30-50：8：1的质量比混合均匀，制得所述硅树脂基体的步骤之前，还包括：脱去双封乙烯基硅油中全部的第一硅氧烷和一半以上的第二硅氧烷，制得所述硅树脂；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。
技术总结本申请提供了一种氮化硼填充的导热界面材料，包括：填料骨架和硅树脂基体；所述填料骨架呈蜂窝状网络结构；所述蜂窝状网络结构由网状平面在垂直方向上延伸形成；其中，所述网状平面由若干镂空的正六边形周期排列形成；所述硅树脂基体包括硅树脂、扩链剂、交联剂、催化剂和抑制剂；所述硅树脂为脱去全部第一硅氧烷和一半以上第二硅氧烷的双封乙烯基硅油；其中，所述第一硅氧烷包括硅原子数量为3-20的硅氧烷，所述第二硅氧烷包括硅原子数量为20-50的硅氧烷。本申请可以在3D空间内更均匀有效地散热，同时具备良好的力学性能与电绝缘性，此外，还具有较低的硬度和较高的延伸率，并且不易挥发渗油，具备较好的耐老化性能。具备较好的耐老化性能。具备较好的耐老化性能。
技术研发人员：黄晓辉
受保护的技术使用者：深圳市傲川科技有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/7/5
