CN107429107A - 散热涂敷组合物及通过其形成的散热单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供散热涂敷组合物。本发明一实施例的散热涂敷组合物包含：涂敷层形成成分，包含主剂树脂；碳类填充剂，相对于100重量份的上述主剂树脂，包含8～72重量份；以及物性提高成分，用于提高散热性及附着性。根据上述不仅热传导性优秀，而且热辐射性也优秀，从而能够实现表达突出的散热性能的散热涂敷层。并且，作为通过上述实现的散热涂敷层与被涂敷面的粘结性非常优秀，来显著防止使用中的散热涂敷层的剥离，并且，形成为散热涂敷层之后，还对外部的热、有机溶剂、水分、冲击等的物理刺激、化学刺激能够保持涂敷层的耐久性。进而，所形成的散热涂敷层的表面非常光滑，并且平滑性优秀，从而随着表面品质突出，能够广泛地应用于需要散热的整个产业。

Description

散热涂敷组合物及通过其形成的散热单元
技术领域
本发明涉及散热涂敷组合物，更详细地涉及散热涂敷组合物及由其覆盖而成的散热单元，上述散热涂敷组合物形成散热涂敷层之后，表达优秀的散热性能，同时涂敷层的耐久性、与被涂敷面的附着性及涂敷层的表面品质非常突出。
背景技术
通常，为了防止在电子装置的使用中基于设置于装置内的各种部件中产生的热的误动作，将散热部件安装于存在发热的部件。作为散热板或散热器等的散热部件通常可使用热传导率高的金属来使装置后部件内的快速地向外放出热。作为一例，上述散热器通常采用如下结构：以高温状态加热、熔融铝、铜及其合金原材料之后，利用具有规定的形状的模具，通过进行圧缩成形的方法在前部面排列有规定地突出的多个散热片。
但是，在模具中利用圧缩成形的方法制备排列有多个散热片的散热器是制备工序麻烦，并且为了制备具有多种形态的散热器需要具有与其相应的额外的模具，因此存在加工费上升的问题。并且，作为金属材质的散热器存在如下问题：有可能热传导率高，但是向空气中辐射所传导的热的热辐射效率非常低。为了解决上述问题试图通过阳极氧化处理等在金属材质的散热器表面形成氧化皮膜，来提高散热性，但是利用所生成的氧化皮膜难以表达所目的的水平的散热性能，并且存在使用中氧化皮膜剥离而有可能持续散热性能的问题。进而，具有金属材质的散热部件的电子装置因散热部件的重量难以进行轻量化，并且在移动性电子装置中在使用上存在限制，为了解决上述问题简化散热部件的结构，如减少散热片的数量等，在减少散热部件的厚度的情况下，存在难以实现所目的的水平的散热性能的问题。
为了解决上述问题，最近试图通过在散热部件形成散热涂敷层，来谋求提高散热性能的，但是存在如下问题：难以同时实现散热涂敷层的耐久性、散热性能、与被涂敷面的粘结力等物性，散热涂敷层的表面凹凸不平，散热填充剂向表面突出等散热涂敷层的表面品质非常不好。
对此，当前急需与可实现散热涂敷层的散热涂敷层形成组合物相关的研究，上述可实现散热涂敷层的散热涂敷层形成组合物与被涂敷面的附着力优秀，对热/水分/有机溶剂等的对外部的物理刺激、化学刺激突出，涂敷层的表面品质优秀，可显著提高散热性能。
发明内容
技术问题
本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于，提供散热涂敷组合物，不仅热传导性优秀，而且热辐射性也优秀，从而可实现表达突出的散热性能的散热涂敷层。
并且，本发明的目的在于，提供散热涂敷组合物，与被涂敷面的粘结性非常优秀，来显著防止使用中的散热涂敷层的剥离，并且，形成为散热涂敷层之后，还对外部的热、有机溶剂、水分、冲击等的物理刺激、化学刺激可保持涂敷层的耐久性。
并且，本发明的目的在于，提供散热涂敷组合物，所形成的散热涂敷层的表面非常光滑，并且平滑性优秀，从而可实现表面品质突出的散热涂敷层。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明提供散热涂敷组合物，上述散热涂敷组合物包含：涂敷层形成成分，包含主剂树脂；碳类填充剂，相对于100重量份的上述主剂树脂，包含8～72重量份；以及物性提高成分，用于提高散热性及附着性。
根据本发明的一实施例，上述主剂树脂可包含选自由缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、线型脂肪族环氧树脂、橡胶改性环氧树脂及它们的衍生物组成的组中的一种以上的环氧树脂。此时，优选地，可包含含有双酚A型环氧树脂的缩水甘油醚型环氧树脂，更优选地，环氧当量可以为350～600g/eq。
并且，上述涂敷层形成成分还可包含含有酸酐类、胺类、咪唑类、聚酰胺类及聚硫醇类中的一种以上的成分的固化剂。在上述主剂树脂包含双酚A型环氧树脂的情况下，上述固化剂可包含聚酰胺类成分。此时，上述聚酰胺类成分可以为胺价为180～300mgKOH/g的聚酰胺类成分。
并且，相对于100重量份的上述双酚A型环氧树脂，可具有45～75重量份的包含上述聚酰胺类成分的上述固化剂。
并且，上述碳类填充剂可包含石墨及碳黑中的一种以上。
并且，相对于100重量份的上述环氧树脂，可包含17～42重量份的上述碳类填充剂。
并且，上述碳类填充剂可以为碳黑，并且平均粒径可以为250nm以下，更优选地，可以为50～250nm。并且，上述碳类填充剂的D90可以为260nm以下。
并且，上述物性提高成分可包含选自由3-缩水甘油醚氧基丙基甲基乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基三甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基甲氧基硅烷及3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷组成的组中的一种以上。
并且，相对于100重量份的主剂树脂成分，可包含2～5重量份的上述物性提高成分。
并且，上述涂敷层形成性成分可包含主剂树脂及固化剂，上述主剂树脂包含双酚A型环氧树脂，上述固化剂包含聚酰胺类成分，上述碳类填充剂可包含碳黑。
另一方面，本发明提供散热单元，上述散热单元包括：基材；以及散热涂敷层，由本发明的散热涂敷组合物涂敷于上述基材的外部面的至少一部分来固化而成。
根据本发明的一实施例，上述散热涂敷层的厚度可以为10～100μm。
并且，在上述散热涂敷层中，相对于散热涂敷层的总重量，可包含5～30重量百分比的碳类填充剂。
并且，上述基材可由金属、非金属及高分子有机化合物中的一种以上的材质成形而成。
发明的效果
本发明的散热涂敷组合物不仅热传导性优秀，而且热辐射性也优秀，从而可实现表达突出的散热性能的散热涂敷层。并且，作为通过上述实现的散热涂敷层与被涂敷面的粘结性非常优秀，来显著防止使用中的散热涂敷层的剥离，并且，形成为散热涂敷层之后，还对外部的热、有机溶剂、水分、冲击等的物理刺激、化学刺激可保持涂敷层的耐久性。进而，所形成的散热涂敷层的表面非常光滑，并且平滑性优秀，从而随着表面品质突出，可广泛地应用于需要散热的整个产业。
附图说明
图1至图3为示出本发明一实施例的散热单元的立体图及部分剖视图的图。
图4至图5为本发明一实施例的基材的立体图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明一实施例的散热涂敷组合物包含含有主剂树脂的涂敷层形成成分、碳类填充剂及用于提高散热性及附着性的物性提高成分，相对于100重量份的上述主剂树脂，包含8～72重量份的碳类填充剂。
首先，对涂敷层形成成分进行说明。
上述涂敷层形成成分包含主剂树脂，在上述主剂树脂为固化型树脂的情况下，还可包含固化剂，并且还可包含其他固化促进剂、固化催化剂。
上述主剂树脂可形成涂敷层，在作为本领域中公知的成分的情况下，可无限制地使用。只是为了同时实现与被涂敷基材的粘结性、不被发热基材的热脆化的耐热性、机械强度及基于与碳类填充剂的相容性改善的散热性能的提高，上述主剂树脂可包含选自缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、线型脂肪族环氧树脂、橡胶改性环氧树脂及它们的衍生物组成的组中的一种以上的环氧树脂。
具体地，上述缩水甘油醚型环氧树脂包含苯酚类的缩水甘油基醚和醇类的缩水甘油基醚，作为上述苯酚类的缩水甘油基醚有双酚类环氧树脂，如双酚A型、双酚B型、双酚AD型、双酚S型、双酚F型及间苯二酚等；苯酚类酚醛，如线型酚醛(Phenol novolac)环氧树脂、芳烷基苯酚酚醛、萜烯酚酚醛等；以及甲酚醛类环氧树脂，如邻甲酚醛(Cresolnovolac)环氧树脂等等，可独立使用或并用两种以上。
作为上述缩水甘油基胺型环氧树脂有二缩水甘油基苯胺、四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷、N，N，N'，N'-四缩水甘油基-间-苯二甲胺、1，3-双(二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、兼有缩水甘油基醚和缩水甘油基胺的两个结构的三缩水甘油基-间氨基苯酚、三缩水甘油基-对氨基苯酚等，可独立使用或并用两种以上。
作为上述缩水甘油基酯型环氧树脂可以为羟基羧酸，如对羟基苯甲酸、β-羟基萘甲酸等；基于如邻苯二甲酸、对苯二甲酸等多元羧酸等的环氧树脂，可独立使用或并用两种以上。
作为上述线型脂肪族环氧树脂可以基于1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、十二氢联苯酚A、苯酚F、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等的缩水甘油基醚，可独立使用或并用两种以上。
上述橡胶改性环氧树脂只要是在骨架具有橡胶和/或聚醚的环氧树脂，就并不特别限制，作为一例可以为在分子内与羧基改性丁二烯-丙烯腈弹性体以化学方式结合的橡胶改性环氧树脂，如环氧树脂(端羧基聚丁二烯丙烯腈(CTBN)改性环氧树脂)、丙烯腈-丁二烯橡胶改性环氧树脂(丁腈橡胶(NBR)改性乙氧基树脂)、氨基甲酸乙酯改性环氧树脂、硅酮改性环氧树脂等，可独立使用或并用两种以上。
只是，在后述的碳类填充剂，尤其在其中与碳黑的相容性非常突出，从而在提高散热特性、涂敷层的耐久性方面及提高散热涂敷层的表面品质方面上，上述主剂树脂可以为半酣双酚A型环氧树脂的缩水甘油醚型环氧树脂。
上述双酚A型环氧树脂的环氧当量可以为350～600g/eq。在环氧当量小于350g/eq的情况下，存在如下问题：使涂敷层的硬度增加，从而可容易破碎或发生裂纹，尤其在弯曲的被涂敷面容易发生剥离。并且，在环氧当量大于600g/eq的情况下，存在如下问题：因产生未固化的部分导致可降低耐化学性、粘结力及耐久性。
并且，上述双酚A型环氧树脂的粘度可以为10～200cps。若双酚A型环氧树脂的粘度小于10cps的情况下，有可能难以生成涂敷层，生成之后还存在可降低与被涂敷面的粘结力的问题，在大于200cps的情况下，难以制备成薄厚度的涂敷层，有可能涂敷工序变得不容易，尤其在喷射方式的涂敷的情况下，更难以进行涂敷工序。并且，存在有可能降低涂敷层内碳黑的分散性的问题。
并且，与作为与上述的主剂树脂的环氧树脂一种包含于涂敷层形成成分的固化剂可根据所选择的环氧树脂的具体种类不同地设置其种类，具体的种类可使用在本领域中公知的固化剂，优选地，可包含酸酐类、胺类、咪唑类、聚酰胺类及聚硫醇类中的一种以上的成分。
具体地，在上述酸酐类的情况下，优选的是在一分子中具有多个羧基的化合物的酸酐。作为一例，上述酸酐可独立使用邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、二偏苯三酸乙二醇酯、三偏苯三酸甘油酯、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基丁烯基四氢邻苯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基环己烯二羧酸酐、氯菌酸酐等或并用两种以上。
并且，上述胺类可以为芳香族胺类、脂肪族胺类或它们的改性物。作为上述芳香族胺类的一例，可独立使用间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、偶氮甲酚或并用两种以上。并且，作为上述脂肪族胺类的一例可独立使用二乙烯三胺、三乙烯四胺等或可并用两种以上。
并且，作为上述聚酰胺类的一例，作为脂肪酸通过作为聚合物的二聚酸和聚胺的缩合生成的反应物，可以为在分子中具有多个氨基、一个以上的胺基的聚酰胺胺。
并且，作为一例，上述咪唑类可以为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑蕹盐偏苯三酸酯及环氧咪唑加合物(adduct)等。
并且，作为一例，上述聚硫醇类可以为在聚丙二醇链的末端存在硫醇基或在聚乙二醇链的末端存在硫醇基。
并且，替代上述的固化剂或与此并用，来可根据目的包含苯酚树脂、氨基树脂、聚硫树脂等的公知的固化剂。
另一方面，根据本发明的一实施例，在作为上述主剂树脂包含双酚A型环氧树脂的情况下，上述涂敷层形成成分还可包含聚酰胺类成分作为固化剂，并且通过上述非常有利于提高碳类填充剂，其中有利于提高与碳黑的相容性，有利于涂敷层的粘结性、耐久性、表面品质等全部物性，进而具有如下优点：在适用散热涂敷组合物的粘附面为不是平滑的平面的弯曲或形成有高度差的情况下，进一步防止在形成于相应部分的散热涂敷层发生裂纹或被剥离。并且，为了表达进一步提高物性，优选地，上述聚酰胺类成分的胺价可以为180～300mgKOH/g，更优选地，在40℃的温度下，粘度可以为50000～70000cps。
在聚酰胺类固化剂的胺价小于180mgKOH/g的情况下，固化品质降低，来有可能均降低表面品质、耐久性及粘结性，并且还可同时降低散热性能。并且，在胺价大于300mgKOH/g的情况下，迅速进行固化，来可产生涂敷中凝聚的现象。并且，在聚酰胺类固化剂的粘度小于50000cps的情况下，存在流下的问题，在大于70000cps的情况下，当进行喷射涂敷时可产生未进行涂敷，堵塞喷嘴且凝聚的问题。
并且，在上述涂敷层形成成分中，作为主剂树脂的一例，在主剂树脂为双酚A型环氧树脂的情况下，相对于100重量份的双酚A型环氧树脂可具有45～75重量份的上述聚酰胺类固化剂。在具有小于45重量份的聚酰胺类固化剂的情况下，存在未固化问题、耐久性降低的问题。并且，在聚酰胺类固化剂大于75重量份的情况下，因过于的固化可存在破碎现象等的问题。
另一方面，在上述的涂敷层形成成分中，在主剂树脂、上述主剂树脂为固化型树脂的情况下，除了上述固化剂之外还可包含固化促进剂。上述固化促进剂起到用于调节固化速度或固化物的物性等的作用，可根据所选择的固化剂的种类选择公知的固化促进剂来使用，作为对此的非限制性例，可以为胺类、咪唑类、有机膦类、路易斯酸固化促进剂。作为固化促进剂的使用一例，在使用聚酰胺类固化剂的情况下，例如可并用苯酚类或胺类的固化促进剂，此时可考虑环氧树脂的当量等适当地变更添加量。并且，固化催化剂也可考虑主剂树脂的种类、固化剂的种类等，来选择公知的固化催化剂，并且可考虑主剂树脂和固化剂的含量、环氧当量、固化温度等来适当地进行变更，因此本发明对此不特别进行限定。
其次，对提高散热性能的碳类填充剂进行说明。
作为上述碳类填充剂，在其材质中包含碳的情况下，可无限制地使用，并且可使用在本领域中公知的碳类物质。并且，不限制上述碳类填充剂的形状、大小，在结构上还可以为多孔质或非多孔质，并且可根据目的不同地选择，在本发明中对此不进行特别限定。作为一例，可包含由碳纳米管，如单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管等；石墨烯；氧化石墨烯；石墨；碳黑以及碳-金属组成的组中的一种以上。只是，优选地，在容易实现如优秀的散热性能、涂敷层的形成容易性、涂敷层的表面品质等所目的的物性的方面上，可包含石墨及碳黑中的一种以上，更优选地，在提高涂敷层的表面品质的方面上可以为碳黑。
作为上述碳黑可选择炉黑、灯黑、槽法碳黑等公知的碳黑的种类中的一种以上，来无限制地使用。只是，优选地，上述碳黑的平均粒径为250nm以下，更优选地，可以为50～250nm。在平均粒径大于250nm的情况下，可存在表面的均匀性降低的问题，在平均粒径小于50nm的情况下存在产品成本上升的担忧，并且实现为涂敷层之后，蘸在表面而出来的碳黑的量增加，从而存在可降低散热性能的问题。尤其，为了表面品质具有的碳黑在体积累积粒度分布中，D90可以为260nm以下。在D90大于260nm的情况下，尤其可降低涂敷层的表面品质，如表面粗糙度增加等。上述D90意味着在体积累积粒度分布中，当累积度为90％时的碳黑栗子的粒径。具体地，在横轴取粒径、在纵轴取粒径最小侧的体积累积频度的图表(基于体积的粒径分布)中，相对于总粒子的体积累积值(100％)，从最小的粒径相当于体积百分比的累积值的90％的粒子的直径相当于D90。可利用激光衍射散射粒度分布装置测定上述碳黑的体积累积粒度分布。
并且，作为上述碳类填充剂，可使用利用硅烷基、氨基、胺基、羟基、羧基等的官能团对表面进行改性的碳类填充剂，此时上述官能团可直接与碳类填充剂的表面相结合或可介入碳数为1～20个的取代或非取代的脂肪族碳化氢或碳数为6～14个的取代或非取代的芳香族碳化氢间接地与碳类填充剂相结合。并且，将上述碳类物质用作芯或壳，并且异种物质可以为构成芯或壳的芯壳类型的填充剂。
相对于100重量份的上述的主剂树脂包含8～72重量份的上述碳类填充剂，优选地，为了进一步提高的物性的表达，可包含17～42重量份。
在相对于100重量份的主剂树脂包含小于8重量份的碳类填充剂的情况下，存在有可能不能表达目的的水平的散热性能。并且，在碳类填充剂大于72重量份的情况下，所实现的涂敷层的粘结力弱化，来可容易发生剥离，并且使涂敷层的硬度变大，从而对物理冲击容易导致打破或破碎。并且，随着突出于涂敷层的表面的碳类填充剂变多，表面粗糙度增加，从而可降低涂敷层的表面品质。并且，即使还具有碳类填充剂，也有可能散热性能的提高程度甚微。
另一方面，优选地，可具有42重量份以下的上述碳类填充剂，在具有大于42重量份的上述碳类填充剂的情况下，为了实现薄厚度的涂敷层，在将散热涂敷组合物涂敷于被涂敷面的过程中，一部分涂敷方法，例如，当利用喷射方式进行涂敷时，组合物难以均匀地涂敷被涂敷面，并且降低分散于组合物内的碳类填充剂的分散性，来即使组合物涂敷于被涂敷面，也可存在非均匀地分散而配置的问题，由此，存在涂敷层表面整体上难以表达均匀的散热性能的问题。
接着，对包含于散热涂敷组合物的物性提高成分进行说明。
当本发明的散热涂敷组合物涂敷于被涂敷面时，上述物性提高成分起到表达更提高的散热性，并且同时表达突出的粘结性来提高耐久性的功能。
上述物性提高成分可以为硅烷类化合物，如果是本领域中采用的公知的硅烷类化合物，可无限制地使用，但是在上述的涂敷层形成成分的主剂树脂、碳类填充剂中，还与碳黑一同使用的情况下，上述硅烷类化合物可包含选自由3-缩水甘油醚氧基丙基甲基乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基三甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基甲氧基硅烷及3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷组成的组中的一种以上，从而产生使目的的物性上升的作用，来可表达耐久性和散热性。
并且，优选地，相对于100重量份的主剂树脂可包含2～5重量份的上述物性提高成分。在具有小于2重量份的物性提高成分的情况下，可存在不能同时将通过物性提高成分的散热性及提高粘结性等目的的物性达到目的的水平的问题。并且，在具有大于5重量份的上述物性提高成分的情况下，可存在与被涂敷面的附着力弱化的问题。
另一方面，上述的散热涂敷组合物还可包含用于提高碳类填充剂的分散性的分散剂、溶剂。
上述分散剂作为碳类填充剂的分散剂可使用在本领域中公知的成分。作为一例可例举聚酯类分散剂、聚亚苯基醚类分散剂；聚烯烃类分散剂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物分散剂、聚芳酯类分散剂、聚酰胺类分散剂、聚酰胺酰亚胺类分散剂、聚芳基磺酸酯分散剂、聚醚酰亚胺类分散剂、聚醚砜类分散剂、聚亚苯基硫化物类分散剂、聚酰亚胺类分散剂；聚醚酮类分散剂、聚苯并恶唑类分散剂、聚苯并恶唑类分散剂、聚苯并噻唑类分散剂、聚苯咪唑类分散剂、聚吡啶类分散剂、聚三唑类分散剂、聚吡咯烷类分散剂、聚二苯并呋喃类分散剂、聚砜类分散剂、聚脲类分散剂、聚氨酯类分散剂、或聚磷腈类分散剂等，还可使用它们的独立混合物或选自它们中的两种以上的混合物或共聚物。并且，作为一例可将尿素成分和醛成分用作分散剂，例如由异丁醛缩合而成的反应物。
并且，作为上述溶剂可根据所选择的主剂树脂、固化剂等选择适合的溶剂，从而在本发明中对此并不特别限定，作为上述溶剂可使用实现各个成分的适当的溶解的溶剂，例如可使用选自由水等的水类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、胺类溶剂、胺类溶剂、酯类溶剂、酰胺类溶剂、卤代烃类溶剂、醚类溶剂及呋喃类溶剂组成的组中的一种以上。
并且，在上述的散热涂敷组合物中，还可添加均化剂、pH调节剂、离子捕获剂、粘度调整剂、摇变性赋予剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、着色剂、脱水剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉菌剂、防腐剂等的各种添加剂的一种或者两种以上。上述记载的各种添加剂可使用在本领域中公知的添加剂，从而在本发明中并不特别限定。
在25℃的温度下，上述的本发明一实施例的散热涂敷组合物的粘度可以为50～250cps。在散热涂敷组合物的粘度小于50cps的情况下，因组合物的流下等难以生成涂敷层，生成之后可存在与被涂敷面的粘结力弱化的问题，在大于250cps的情况下，难以制备成厚度薄的涂敷层，即使制备也有可能表面不均匀，并且涂敷工序有可能变得不容易，尤其，在喷射方式的涂敷的情况下，有可能难以进行涂敷工序。并且，可存在降低涂敷层内碳黑的分散性的问题。
另一方面，如图1所示，在本发明中包含散热单元100，上述散热单元100包含在基材10a及上述基材10a的外部面的至少一部分涂敷本发明的散热涂敷组合物而固化的散热涂敷层10b。
作为上述基材10a，功能上与是否存在散热特性无关，在涂敷本发明的散热涂敷组合物之后具有可形成涂敷层的程度的机械强度的情况下，可无限制地采用。对此，在材质上上述基材10a可以为金属、非金属及高分子有机化合物中的一种以上。在上述金属的情况下，可由铝、铜、锌、银、金、铁、它们的氧化物及上述金属的合金组成的组中的一种金属材质成形而成。并且，上述非金属可以为氧化铝、通常统称为陶瓷的成分。并且，上述高分子有机化合物可以为通常统称为塑料的高分子有机化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯化乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AN)、甲基丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、氟树脂、苯氧树脂、苯酚树脂(PE)、尿素树脂(UF)、三聚氰胺树脂(MF)、不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂等。
不限制上述基材10a的形状。在上述基材10a为具有散热特性的基材的情况下，为了扩大向外辐射热的表面积，如图1可以为具有多个尖状的散热片10a1的结构。或如图2基材10a还可以为具有板状的散热片11a1的结构。并且，如图3可以为如下结构的基材：以底板的两侧端相向的方式向上部弯曲，从而执行散热片的功能。另一方面，随着由本发明一实施例的散热涂敷组合物形成的散热涂敷层10b、11b、12b表达得到提高的散热性能，如图3的散热单元100"的基材12a的散热片数量少于图1及图2，但是与以不具有散热涂敷层的状态在结构上仅具有表面积增加的如图1或图2的形状的散热基材相比，可在散热性能上优越地优秀。由此存在如下优点：如图1及图2即使不采用在结构上难以进行成形，并且可使制备时间和制备成本上升的结构的基材10a、11a，也可达到目的的水平的散热性能。
并且，如图1或图2在基材10a、11a具有多个散热片10a1、11a1的复杂的形状的情况下，也随着散热涂敷层的粘结性优秀，还在弯曲或形成有高度差的外部面可不发生散热涂敷层剥离或产生裂纹。
可随着具有散热单元100、100’、100”的适用处的大小、位置多样地变更上述基材10a、11a、12a的厚度、长度、宽度等，本发明对此并不特别限定。
另一方面，如图3上述基材12a在外部面和散热涂敷层12b之间还可具有功能层12c，上述功能层为了用于提高散热涂敷层12b的粘结性的额外的底漆层或提高散热性能，可以为对基材12a的外部面进行阳极氧化等的表面改性来形成的氧化皮膜。
本发明的散热涂敷组合物至少覆盖于上述的基材10a、11a、12a的至少以区域来形成散热涂敷层，与图1至图3不同可仅在基材10a、11a、12a的一部分形成有散热涂敷层。这是当进行一部分覆盖时，所覆盖的面积可随着目的的水平的散热性能不同，因此本发明对此并不进行特别限定。
本发明的散热涂敷组合物固化于基材的外部面上来形成上述散热涂敷层10b、11b、12b。作为形成上述散热涂敷层10b、11b、12b的具体方法可选择将散热涂敷组合物涂敷于基材的公知的方法来使用，作为对此的非限制性例，可利用喷射、浸涂、丝印、辊涂敷、沉积涂敷或旋转涂敷等的方法涂敷于多种基材上而制备。
在上述涂敷后固化所使用的涂敷层形成成分的主剂树脂种类为固化型主剂树脂的情况下，可根据一同具有的固化剂的种类对涂敷组合物处理热和/或光来实现为涂敷层。施加的热的温度和/或光的强度和处理时间等可根据所使用的主剂树脂种类、固化剂的种类、它们的含量、涂膜厚度等存在差异。作为一例，包含上述的双酚A型环氧树脂作为主剂树脂，并且在具有聚酰胺固化剂的情况下，可在作为小于基材的变形点的温度的60℃至300℃的温度下处理10分钟至120分钟。在处理温度小于60℃的情况下，散热涂敷组合物难以覆盖于基材上，在处理温度大于300℃的情况下，存在基材变形或制备成本上升的问题。并且，在处理工序时间小于10分钟的情况下，还散热涂敷组合物难以覆盖于基材上，并且在表面处理工序时间大于120分钟的情况下，不必要地增加上述散热装置的制备时间，因此，优选地，在上述散热装置中，进行10分钟至120分钟的表面处理工序。
并且，使用于本发明的散热涂敷组合物与固体基材，尤其与金属基材相接触之后露出于空气中，来在常温或50℃以下的温度下形成在水分内无黏糊地迅速固化的皮膜，因此在作业场上基于灰尘等的污染的可能性少，并且可在较低的温度下进行最终固化，从而不仅作业性优秀，而且在固化中还可防止金属基材的变形。
所形成的散热涂敷层10b、11b、12b的厚度可以为10～100μm，更优选地，可以为15～50μm。在厚度大于100μm的情况下，可在涂敷表面存在产生断裂现象等的问题，在厚度小于10μm的情况下，可存在散热特性降低的问题。
并且，在上述散热涂敷层10b、11b、12b中，相对于散热涂敷层总重量可包含5～30重量百分比的碳类填充剂。在实现的散热涂敷层内具有小于5重量百分比的碳类填充剂的情况下，存在有可能不能表达目的的水平的散热性能的问题。并且，在碳类填充剂大于30重量份的情况下，涂敷层的粘结力弱化，来可容易发生剥离，并且使涂敷层的硬度变大，从而对物理冲击容易导致打破或破碎。并且，随着突出于涂敷层的表面的碳类填充剂变多，表面粗糙度增加，从而可降低涂敷层的表面品质。并且，即使还具有碳类填充剂，也有可能散热性能的提高程度甚微。
另一方面，形成本发明的散热涂敷层的散热涂敷组合物可提高涂敷层的弯曲强度的实质性增加、涂敷层和基材之间的优秀的粘结力、得到提高的耐湿性及耐候性，碳类填充剂的湿润性，当复合时，可提高粘度降低及形成有散热涂敷层的基材表面软性。并且，对优秀的散热性、有机溶剂表达突出的耐溶剂性，并且随着当进行固化时无变色，容易调节热传导，包含由此实现的散热涂敷层的散热单元可持续表达得到提高得物性。由此，可广泛地应用于发光二极管(LED)灯等的照明装置、能量充电装置、加热装置，显示装置，发动机，马达等的动力装置、电池等的能量储存装置、热交换器、冷凝器、蒸发器等电气电子汽车、能源、整个航空航天产业的散热单元或外壳。
通过以下实施例对本发明进行更具体的说明。但是，以下实施例并不是限定本发明的范围，这是应解释为用于便于理解本发明。
实施例1
作为涂敷层形成成分，相对于100重量份的作为主剂树脂环氧当量为550g/eq的双苯酚A型乙氧基树脂(国都化学、YD-011)混合搅拌65重量份的聚酰胺类的固化剂(国都化学、G-5022)、22重量份的平均粒径为150nm且D90为190nm的碳黑、3重量份的作为环氧类硅烷化合物的物性提高成分(上海理工大学聚合物工艺(Shanghai Tech PolymerTechnology)、Tech-7130)、18重量份的分散剂(异丁醛和尿素的缩合物)、18重量份的作为溶剂的甲基乙基酮、28.8重量份的甲苯及285重量份的环己酮。搅拌之后去除包含于混合物内的气泡、并且将最终粘度制备成以25℃为基准的100～130cps，来制备如表1的散热涂敷组合物，之后在5℃的温度下储存。
实施例2至实施例20
与实施例1相同地进行制备，如下列表1、表2或表3，变更碳类填充剂的种类、平均粒径、粒度分布及涂敷层形成成分的种类来制备了如下列表1、表2或表3的散热涂敷组合物。
比较例1至比较例4
与实施例1相同地进行制备，如下列表4，变更碳类填充剂的含量、散热填充剂的种类来制备了如下列表4的散热涂敷组合物。
实验例1
针对于在实施例及比较例中制备的散热涂敷组合物，利用如图4所示的两侧端向上部方向弯曲而成的形状的铝材质(Al 1050)在厚度为1.5mm、横向×竖向×高度分别为35mm×34mm×12mm的、重量为8.12g的基材的前部面以最终厚度为25μm的方式进行喷射涂敷而涂敷之后，以150℃的温度进行10分钟的热处理，制备形成有散热涂敷层的散热单元之后，对以下物性进行评价来显示于表1至表4。
1.热辐射性评价
使散热单元位于横向、竖向、高度分别为30cm×30cm×30cm的丙烯酸腔体的中央之后，将腔体内部的温度和散热单元的温度调节为25±0.2℃。之后通过使用TIM(热传导性胶带：1W/mk)在散热单元贴热源(结合有陶瓷加热器(heater)的铜块)来制备了试验试片。向制备的试片的热源施加规定的电流产生热，并且保持1小时之后测定散热单元的温度来评价了热辐射率。具有地，作为热辐射率，相对于不具有散热涂敷层的基材以在相同的条件下测定的温度为基准根据以下数学式进行计算。
数学式：
热辐射率(％)＝(1-(试验试片的温度(℃)/未涂敷基材的温度(℃)))×100
只是，在实施例13、比较例2的情况下，对耐久性、粘结性进行评价，测定结果为恶劣，从而省略了辐射性评价。
2.散热性能的均匀性评价
使散热单元位于横向、竖向、高度分别为30cm×30cm×30cm的丙烯酸腔体的中央之后，将腔体内部的温度和散热单元的温度调节为25±0.2℃。之后将直径为15mm、厚度为1.5mm、温度为115℃的热源直接与散热单元的底板下部面的正中央地点之后，继续测定在正中央位于延长线上的散热单元末端的4个弯曲点地点的温度。之后，以秒为单位分别测定上述4个地点的温度分别上升10℃所需要的时间，然后计算了与4个地点所需时间相关的标准偏差。可解释为标准偏差越小，散热性能约均匀，并且散热涂敷层的碳类填充剂分散性高。
3.耐久性评价
将散热单元配置于温度为60℃、相对湿度为90％的腔体内之后，经过480小时，然后以肉眼评价了散热单元的表面状态。评价结果，通过确认是否存在散热涂敷层的裂纹、剥离(卷翘)，来在无异常的情况下显示为○、在发生异常的情况下显示为×。
4.粘结性评价
针对于评价耐久性的试片，以1mm间隔的方式利用刀进行十字切割。之后在被切割的面附着透明胶带，并且以60°角度拽出确认了涂敷层被剥离的状态。作为评价基准根据ISO2409进行了评价(5B：0％、4B：5％以下、3B：5～15％、2B：15～35％、1B：35～65％、0B：65％以上)
5.表面品质评价
为了确认散热单元的表面品质，利用手摸表面来确认了是否存在凹凸或粗糙的感觉。在存在光滑的感觉下显示为5、在具有粗糙的感觉的部分的面积为散热单元外部面总面积的2％以下的情况下显示为4、在大于2％且5％以下的面积的情况下显示为3、在大于5％且10％以下的面积的情况下显示为2、在大于10％小于20％以下的面积的情况下显示为1、在大于20％的面积的情况下显示为0。
表1
表2
表3
表4
首先，从表1可确认，在碳类填充剂的含量位于本发明的优选范围内的实施例1、实施例4、实施例5的情况下，与实施例2、实施例3、实施例6及实施例7相比，同时实现热辐射性及粘结性。尤其，在实施例6及实施例7可确认，即使碳类填充剂的含量增加，也热辐射性的提高程度甚微，反而可确认粘结性降低。并且，可确认辐射性能的均匀性也一同降低。
接着，如在表2可确认，在以相同的含量具有碳黑的实施例1、实施例8至实施例12中，在平均粒径大于250nm的实施例11的情况下，可确认表面品质降低、辐射性能均匀性降低。
并且，在碳黑的D90大于260nm的实施例12的情况下，可确认表面品质显著降低，同时粘结性也降低。
另一方面，在作为主剂树脂的环氧树脂的环氧当量小于优选范围的实施例13的情况下，可确认粘结性及耐久性显著不好。并且，在作为主剂树脂的环氧树脂的环氧当量大于优选范围的实施例14的情况下，可知粘结性显著降低，辐射性能的均匀性也降低。
接着，如在表3可确认，在使用主剂树脂的种类不是双苯酚A型环氧树脂的其他种类的环氧树脂的实施例15至实施例17的情况下，可确认热辐射性、粘结性、耐久性及辐射均匀性中的两个以上的物性降低，通过上述可知不适合实现全部物性。
并且，在使用不是聚酰胺类的其他种类作为固化剂的实施例18至实施例20的情况下，可知与实施例1相比放射性能降低，并且显著降低粘结性和耐久性，在实施例20的情况下，表面特性也降低。
接着，如在表4可确认，在碳类填充剂的含量脱离本发明的范围的比较例1的情况下，可确认热辐射性与实施例相比显著不好。并且，在比较例2的情况下，可确认耐久性、粘结性及表面特性非常粗劣。
并且，填充剂的种类而言具有二氧化钛的比较例3的情况下，粘结性、耐久性优秀，但是热辐射性的程度为实施例2的水平，从而当考虑实施例2的填充剂含量与比较例3相比小于1/2时，可预计碳黑与二氧化钛相比散热性能非常突出。
并且，在不包含物性提高成分的实施例4的情况下，可确认辐射性能均匀性、粘结性及耐久性均下降。
实验例2
利用在实验例1中制备的散热单元中通过实施例1的组合物制备的散热单元(制备例4)、为处理散热涂敷层的如图4的散热基材(比较制备例5)及如图5结构的铝材质(Al6063)针对于厚度为2mm、横向×竖向×高度分别为35mm×34mm×12mm的重量为24.33g的散热基材(比较制备例6)之间评价以下物性，来并显示在表5。
1.热源的温度变化
使散热单元位于横向、竖向、高度分别为30cm×30cm×30cm的丙烯酸腔体的中央之后，将腔体内部的温度和散热单元的温度调节为25±0.2℃。之后将直径为15mm、厚度为1.5mm的陶瓷发热体与散热单元的底板下部面正中央地点直接接触之后，施加620mA、5.2V的电源，并且过2小时之后测定了热源的温度。
2.腔室内部温度变化
使散热单元位于横向、竖向、高度分别为30cm×30cm×30cm的丙烯酸腔体的中央之后，将腔体内部的温度和散热单元的温度调节为25±0.2℃。之后将直径为15mm、厚度为1.5mm的陶瓷发热体与散热单元的底板下部面正中央地点直接接触之后，施加620mA、5.2V的电源，并且过2小时之后测定了腔体内部的温度。
表5
如在上述表5可确认，表面积大的比较制备例6的散热基材与比较制备例5的散热基材相比，散热性能多少高。
另一方面，在表面积小的比较制备例5的散热基材中具有由本发明一实施例的涂敷组合物实现的散热涂敷层的制备例4的情况下，虽然散热基材本身的表面积小，但是可确认与比较制备例6相比散热性能提高约10％左右。
以上，对本发明的一实施例进行了说明，但是本发明的思想并不限定于在本说明书中提出的实施例，在理解本发明的本发明所属技术的普通技术人员在相同思想的范围下，可通过结构要素的附加、变更、删除、追加，来容易提出其他实施例。这是还属于本发明的思想范围内。

Claims (19)

1.一种散热涂敷组合物，其特征在于，包含：
涂敷层形成成分，包含主剂树脂；
碳类填充剂，相对于100重量份的上述主剂树脂，包含8～72重量份；以及
物性提高成分，用于提高散热性及附着性。
2.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述主剂树脂包含选自由缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、线型脂肪族环氧树脂、橡胶改性环氧树脂及它们的衍生物组成的组中的一种以上的环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述碳类填充剂包含石墨及碳黑中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述涂敷层形成成分还包含含有酸酐类、胺类、咪唑类、聚酰胺类及聚硫醇类中的一种以上的成分的固化剂。
5.根据权利要求2所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述主剂树脂为包含双酚A型环氧树脂的缩水甘油醚型环氧树脂。
6.根据权利要求5所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述双酚A型环氧树脂的环氧当量为350～600g/eq。
7.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述涂敷层形成成分包含双酚A型环氧树脂作为主剂树脂，还包含聚酰胺类成分作为固化剂。
8.根据权利要求7所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述聚酰胺类成分为胺价为180～300mgKOH/g的聚酰胺类成分。
9.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述物性提高成分包含选自由3-缩水甘油醚氧基丙基甲基乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基三甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基甲氧基硅烷及3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷组成的组中的一种以上。
10.根据权利要求3所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述碳类填充剂为平均粒径为250nm以下的碳黑。
11.根据权利要求7所述的散热涂敷组合物，其特征在于，相对于100重量份的上述双酚A型环氧树脂，具有45～75重量份的包含聚酰胺类成分的上述固化剂。
12.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，相对于100重量份的上述环氧树脂，包含17～42重量份的上述碳类填充剂。
13.根据权利要求9所述的散热涂敷组合物，其特征在于，相对于100重量份的主剂树脂成分，包含2～5重量份的上述物性提高成分。
14.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述散热涂敷组合物的粘度为10～200cps。
15.根据权利要求1所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述涂敷层形成性成分具有包含双酚A型环氧树脂的主剂树脂及包含聚酰胺类成分的固化剂，上述碳类填充剂包含碳黑。
16.根据权利要求10所述的散热涂敷组合物，其特征在于，上述碳类填充剂的D90为260nm以下。
17.一种散热单元，其特征在于，包括：
基材；以及
散热涂敷层，由权利要求1至16中任一项所述的散热涂敷组合物涂敷于上述基材的外部面的至少一部分来固化而成。
18.根据权利要求17所述的散热单元，其特征在于，上述散热涂敷层的厚度为10～100μm。
19.根据权利要求17所述的散热单元，其特征在于，在上述散热涂敷层中，相对于散热涂敷层的总重量，包含5～30重量百分比的碳类填充剂。
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