CN108623840A - 导热复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通过将导热填料分散于基体中所获得的导热复合材料。所述导热填料为包含氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的混合物，所述氮化硼颗粒的平均粒径为10μm至100μm，所述氮化铝颗粒的平均粒径为氮化硼颗粒的平均粒径的1/100至1/2；相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，氮化硼颗粒的含量为60体积％至90体积％；相对于复合材料的总量，导热填料的含量为80体积％至95体积％，以及复合材料的孔隙率为10体积％以下。

Description

导热复合材料
技术领域
本发明涉及一种通过将导热填料分散于基体中所获得的导热复合材料。
背景技术
已知氮化硼是具有高热导率的高度绝缘材料，并且已经开发了其中在基体中分散氮化硼颗粒作为导热填料的各种导热复合材料。例如，在日本未经审查的专利申请公开号2010-260225(JP 2010-260225A)中公开了一种导热成型体，其通过在层合方向上切割有机硅层合体获得，所述有机硅层合体包含具有不同平均粒径的两种类型氮化硼粉末作为导热填料。
另外，已经开发了通过组合包括氧化铝、氮化铝、氧化硅、氮化硅、金刚石、石墨等的其他导热材料颗粒与氮化硼颗粒所获得的导热复合材料。例如，日本未经审查的专利申请公开号2011-184507(JP 2011-184507A)公开了一种树脂组合物，其包含高度导热填料，所述高度导热填料包括：(A)平均粒径为30μm至49μm并且平均球形度为0.85以上的氧化铝，(B)平均粒径为2μm至8μm、石墨化指数为2.0至7.0并且粉末X-射线衍射中(002)面与(100)面之间的峰强度比I(002)/I(001)为6至18的氮化硼，和(C)平均粒径为0.1μm至3μm的氮化铝，并且其中按体积比计(A)/(B)之比为80/20至70/30，以及按体积比计(A)+(B)的总体积(A+B)与(C)之间的比率(A+B)/(C)为95/5至75/25。
另外，日本未经审查的专利申请公开号2012-201106(JP 2012-201106A)公开了(i)一种导热成型体，其通过在层合方向上切割有机硅层合体获得，在有机硅层合体中层合有包含40体积％至70体积％导热填料的有机硅树脂复合物，所述导热填料包含平均粒径为20μm至50μm的六方氮化硼粉末(A)和平均粒径为0.5μm至5μm的氧化铝粉末(B)，并且按体积比计(A)：(B)的混合比为7:3至9:1，和(ii)一种导热成型体，其通过在层合方向上切割有机硅层合体获得，在有机硅层合体中层合有包含40体积％至70体积％导热填料的有机硅树脂复合物，所述导热填料包含平均粒径为20μm至50μm的六方氮化硼粉末(A)和平均粒径为0.5μm至5μm的氮化铝粉末(B)，并且按体积比计(A)：(B)的混合比为7:3至9:1。
然而，在相关技术的这类导热复合材料中，导热性的提高是有限的，不一定能获得足够的导热性。
发明内容
本发明提供了一种具有优异的导热性的导热复合材料。
为了实现上述目的，本发明人已进行了广泛的研究，结果发现，当使用具有特定平均粒径的氮化硼颗粒和氮化铝颗粒作为导热填料时，它们将以特定的混合比分散于基体中使得获得比在相关技术中更高的特定填料填充比，并且所得复合材料的孔隙率低于特定孔隙率，出人意料地，由于所述氮化硼颗粒与所述氮化铝颗粒之间的协同效应，获得了与单独使用它们时相比具有更高导热性的复合材料，由此完成了本发明。
本发明的一个方面涉及一种导热复合材料，其包含基体和在基体中的导热填料。所述导热填料为包含氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的混合物，所述氮化硼颗粒的平均粒径为10μm至100μm，所述氮化铝颗粒的平均粒径为氮化硼颗粒的平均粒径的1/100至1/2。相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，氮化硼颗粒的含量为60体积％至90体积％。相对于复合材料的总量，导热填料的含量为80体积％至95体积％。复合材料的孔隙率为10体积％以下。
相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，氮化硼颗粒的含量可以为70体积％至90体积％。相对于复合材料的总量，导热填料的含量可以为85体积％至95体积％。
氮化硼颗粒可为板状六方氮化硼颗粒。
这里，尚未清楚地理解本发明的导热复合材料具有优异的导热性的原因。本发明人推测原因如下。即，首先，虽然氮化铝颗粒本来具有比氮化硼颗粒更高的热导率，但当添加的氮化铝颗粒的量增加时，孔隙率增大，颗粒之间的界面接触变差，那么界面阻力增大并且相反地，热导率降低。因此，在相关技术中，即便添加氮化铝颗粒，也无法获得具有足够高的热导率的复合材料。另一方面，在本发明的导热复合材料中，当使用具有特定平均粒径的氮化硼颗粒和具有比氮化硼颗粒小的特定平均粒径的氮化铝颗粒作为导热填料并且它们以特定的混合比分散于基体中使得获得比在相关技术中更高的特定填料填充比时，具有相对柔性的氮化硼颗粒以重叠的方式密实地填充到复合材料中，并且可以将以非常高的填料填充比获得的复合材料的孔隙率降低至低于特定孔隙率的孔隙率，这对于一般的含填料复合材料来说是不可想象的。因此，在这样的复合材料中，氮化铝颗粒以其中氮化硼颗粒可变形的范围含在氮化硼颗粒中，并且因氮化硼颗粒的柔性而在氮化铝颗粒与氮化硼颗粒之间形成紧密粘附的界面。本发明人推断如下。氮化铝颗粒与氮化硼颗粒之间的界面的界面阻力具有比氮化铝颗粒之间的界面低得多的热阻。因此，在本发明的导热复合材料中，根据氮化铝颗粒与氮化硼颗粒之间如此低的界面阻力和氮化铝颗粒本来具有的高热导率，出人意料地，由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应，获得了与单独使用它们时相比具有更高导热性的复合材料。
根据本发明，可以提供具有优异的导热性的导热复合材料。
附图说明
本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1为示出了实施例和对比例中制得的柱状复合材料和自其切取的用于测量热导率(x轴方向)的样品的示意图；
图2为示出了实施例1至5和对比例1至9中获得的复合材料中氮化硼颗粒的含量与x轴方向上的热导率之间的关系的图；
图3为示出了实施例1至5和对比例1至9中获得的复合材料中氮化硼颗粒的含量与z轴方向上的热导率之间的关系的图；
图4为示出了实施例1至5和对比例1至9中获得的复合材料中氮化硼颗粒的含量与孔隙率之间的关系的图；
图5为扫描电子显微镜照片，示出了实施例2中获得的复合材料的截面的SEM图像；
图6为扫描电子显微镜照片，示出了对比例2中获得的复合材料的截面的SEM图像；
图7为扫描电子显微镜照片，示出了实施例4中获得的复合材料的截面的SEM图像；
图8为示出了对比例10至15中获得的复合材料中氮化硼颗粒的含量与x轴方向和z轴方向上的热导率之间的关系的图；以及
图9为扫描电子显微镜照片，示出了对比例11中获得的复合材料的截面的SEM图像。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的导热复合材料的示例性实施方案。
根据本发明的实施方案的导热复合材料为通过将导热填料分散于基体中所获得的导热复合材料。所述导热填料为包含氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的混合物，所述氮化硼颗粒的平均粒径为10μm至100μm，所述氮化铝颗粒的平均粒径为氮化硼颗粒的平均粒径的1/100至1/2。相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，氮化硼颗粒的含量为60体积％至90体积％。相对于复合材料的总量，导热填料的含量为80体积％至95体积％。复合材料的孔隙率为10体积％以下。
在本发明的实施方案中，作为导热填料，使用其中组合了氮化硼(BN)颗粒和氮化铝(AlN)颗粒的混合物。当这样的氮化硼颗粒和氮化铝颗粒分散在基体中使得满足下文将详细描述的具体条件时，由于其协同效应，可以获得与当单独使用这些颗粒时相比具有更高导热性的复合材料。
本发明的实施方案中使用的氮化硼颗粒的氮化硼包括具有六方常压相、立方高压相等的那些。然而，优选板状六方氮化硼颗粒，因为它们密实地填充到基体中并且其在与氮化铝颗粒的界面处的热阻往往较小。
本发明的实施方案中使用的氮化硼颗粒需要具有10μm至100μm的平均粒径。当以此方式使用具有较大平均粒径的氮化硼颗粒时，即便如下文所述获得的复合材料中填料的含量增加，也可以充分地减小孔隙率。结果，可根据氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。当氮化硼颗粒的平均粒径小于10μm时，在所得复合材料中填料的含量增加时无法充分地减小孔隙率。结果，无法由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。另一方面，当氮化硼颗粒的平均粒径超过100μm时，所得复合材料中导热填料的分散均匀性和填充比降低并且导热性下降。另外，考虑到由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应所致导热性由此倾向于进一步改善的事实，氮化硼颗粒的平均粒径更优选为10μm至50μm，特别优选10μm至30μm。
另外，本发明的实施方案中使用的氮化铝颗粒需要具有为与其组合使用的氮化硼颗粒的平均粒径的1/100至1/2的平均粒径。当以此方式使用比与其组合使用的氮化硼颗粒小的氮化铝颗粒时，氮化铝颗粒占据氮化硼颗粒之间的小空隙并嵌入其中，并且氮化铝颗粒本来具有的高热导率得以有效展现。结果，可根据氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。当氮化铝颗粒的平均粒径小于与其组合使用的氮化硼颗粒的平均粒径的1/100时，由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间以及氮化铝颗粒之间的晶界阻力和复合材料中晶界的数量增大，因而导热性降低。另一方面，当氮化铝颗粒的平均粒径超过与其组合使用的氮化硼颗粒的平均粒径的1/2时，在氮化硼颗粒之间的界面处存在剥离，具有低界面阻力的氮化硼颗粒之间热有利的界面被破坏，氮化铝颗粒相邻的界面扩大，并且由于氮化铝颗粒的硬表面处的点接触而产生较大的界面阻力。结果，不能由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而获得导热性的改善。另外，考虑到由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应所致导热性由此倾向于进一步改善的事实，氮化铝颗粒的平均粒径更优选为与其组合使用的氮化硼颗粒的平均粒径的1/30至1/2，特别优选为1/10至1/2。
这里，本说明书中的“平均粒径”指通过激光衍射散射法(或使用电子显微镜的粒径测量)获得的累积粒径分布中50％处的粒径(中值直径：D50)。
另外，在本发明的实施方案中，为了进一步改善在基体中的分散性，可向用作导热填料的氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的表面键合官能团如羟基基团、羧基基团、酯基团、酰胺基团或氨基基团。
根据本发明的实施方案的导热复合材料通过将氮化硼颗粒和氮化铝颗粒分散于基体中作为导热填料获得。
作为根据本发明的实施方案的导热复合材料中的基体，优选使用绝缘树脂。虽然不受特别限制，但具体而言可以例示例如热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂和有机硅树脂及热塑性树脂如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚烯烃弹性体、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、ABS树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、丁基橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯和聚醚酰亚胺。此类树脂可单独使用或者可组合使用其两者或更多者。
在根据本发明的实施方案的导热复合材料中，相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，需要使氮化硼颗粒的含量为60体积％至90体积％。当氮化硼颗粒和氮化铝颗粒以这样的混合比组合(氮化硼颗粒为60体积％至90体积％，氮化铝颗粒为40体积％至10体积％)并使用时，氮化铝颗粒占据氮化硼颗粒之间的小空隙并嵌入其中，并且氮化铝颗粒本来具有的高热导率得以有效展现。结果，可因氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。当氮化硼颗粒的含量低于60体积％时，在氮化硼颗粒之间的界面处存在剥离，具有低界面阻力的氮化硼颗粒之间热有利的界面被破坏，氮化铝颗粒相邻的界面扩大，并且由于氮化铝颗粒的硬表面处的点接触而产生较大的界面阻力。结果，无法由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。另一方面，当氮化硼颗粒的含量超过90体积％时，不会获得由于添加氮化铝颗粒所致的效果。另外，考虑到由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应所致导热性由此倾向于进一步改善的事实，相对于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总量，氮化硼颗粒的含量更优选为70体积％至90体积％，特别优选75体积％至85体积％。
另外，在根据本发明的实施方案的导热复合材料中，相对于复合材料的总量，需要使导热填料的含量(氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的总含量，“填料填充比”)为80体积％至95体积％。以此方式，在根据本发明的实施方案的导热复合材料中，当设置高于相关技术中的填料填充比时，具有相对柔性的氮化硼颗粒以重叠的方式密实地填充到复合材料中，氮化铝颗粒嵌入其间的空隙中，并且根据氮化铝颗粒和氮化硼颗粒之间低的界面阻力和氮化铝颗粒本来具有的高热导率，结果，可根据氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。当导热填料的含量低于80体积％时，在所得复合材料中，填料颗粒在基体中不会充分地彼此接触，并且在氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间不会充分地形成紧密粘附的界面。结果，无法由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。另一方面，当导热填料的含量超过95体积％时，所得复合材料变脆而不能获得自支撑复合材料。另外，考虑到由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应所致导热性由此倾向于进一步改善的事实，相对于复合材料的总量，导热填料的含量更优选为85体积％至95体积％。
此外，在根据本发明的实施方案的导热复合材料中，需要孔隙率为10体积％以下。以此方式，在根据本发明的实施方案的导热复合材料中，如上所述，当孔隙率被减至10体积％以下的低水平时，不管在一般的含填料复合材料中将不可想象的非常高的填料填充比，都将在氮化铝颗粒和氮化硼颗粒之间及氮化硼颗粒之间形成充分地紧密粘附的界面。根据这些界面处低的热阻和氮化铝颗粒本来具有的高热导率，结果，可根据氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。当孔隙率超过10体积％时，在所得复合材料中，填料颗粒在基体中不会充分地彼此接触，并且在氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间不会充分地形成紧密粘附的界面。结果，无法由于氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应而改善导热性。
这里，本说明书中的“孔隙率”指由下式(1)获得的值。
孔隙率[体积％]＝{1-(ρmeas/ρcalc)}×100(1)
在式(1)中，ρmeas表示通过阿基米德法测得的复合材料的密度的实际测量值，ρcalc表示由下式(2)得到的复合材料的密度的计算值(假设没有空隙的复合材料的密度的理论值)。
ρcalc＝{ρBN×x+ρAlN×(1-x)}y+ρmatrix×(1-y)(2)
在式(2)中，ρBN表示BN的密度(在实施例和对比例中，ρBN＝2.27)，ρAlN表示AlN的密度(在实施例和对比例中，ρAlN＝3.26)，ρmatrix表示基体的密度(在实施例和对比例中，ρmatrix＝1.16)，x表示填料中BN的体积分数，y表示复合材料中填料的体积分数。
制备上述根据本发明的实施方案的导热复合材料的方法不受特别限制。如下文将描述的，例如，当将氮化硼颗粒和氮化铝颗粒分散在基体中作为导热填料时，可以获得根据本发明的实施方案的导热复合材料。
即，首先，将导热填料(氮化硼颗粒和氮化铝颗粒)与基体混合。在此情况下，确定氮化硼颗粒、氮化铝颗粒和基体之间的混合比，使得所得复合材料中氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的含量变为所需的含量。另外，混合导热填料与基体的方法不受特别限制，可适宜地使用已知的混合方法。
另外，如果使用树脂作为这样的基体，则当混合导热填料与树脂来制备均匀混合物并将所得混合物成形时，可以获得导热复合材料。以这种方式，当混合导热填料与树脂来制备均匀混合物时，可另外添加分散介质以制备均匀的浆料。在此情况下，优选在通过已知的方法如真空干燥移除分散介质后进行成形。
这样的分散介质不受特别限制，可以例如例示有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、醋酸戊酯、四氢呋喃、二甲基甲醛、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、己醇、辛醇、六氟异丙醇、乙二醇、丙二醇、四亚甲基二醇、四甘醇、六亚甲基二醇、二甘醇、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯酚、苯酚、四氢呋喃、环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、γ-丁内酯、N-二甲基吡咯烷酮、戊烷、己烷、新戊烷、环己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、壬烷、癸烷和二乙醚。
另外，优选地，在成形过程中对混合物加压和压缩。这样的压缩方法不受特别限制，可使用单轴压缩或双轴压缩。另外，可使用流体静压力对混合物进行各向同性压缩。另外，压缩过程中的压力不受特别限制，优选5MPa至20MPa。当压缩过程中的压力低于该下限时，空隙往往残留在所得复合材料中。另一方面，当压缩过程中的压力超过该上限时，难以控制所得复合材料中填料的排列并且往往发生残余应变。
此外，在成形混合物时使树脂凝固的方法不受特别限制，可使用已知的方法，例如，当使用热塑性树脂作为树脂时，可使用通过冷却如辐射冷却的方法，当使用各种(热、光、水)可固化树脂时，可使用合适的固化方法。另外，这样的凝固可在成形的过程中或成形之后进行。
虽然下面将结合实施例和对比例详细描述本发明，但本发明不限于以下实施例。
(实施例1至2和对比例1至5)
使用“Denka氮化硼粉末SGP”(可自Denka Company Limited商购获得，平均粒径：18μm)作为氮化硼颗粒(板状六方氮化硼颗粒)，使用“高度导热的AlN填料FAN-f05”(可自Furukawa Denshi Co.,Ltd.商购获得，平均粒径：7μm)作为氮化铝颗粒，并使用单组分热固型环氧树脂“环氧树脂EP160”(可自Cemedine Co.,Ltd.商购获得)作为基体。使用该导热填料和基体，如下获得复合材料。即，首先，混合环氧树脂的二氯甲烷溶液(浓度：6.0体积％)与氮化硼颗粒和氮化铝颗粒(在对比例1中，仅氮化硼颗粒，而在对比例5中，仅氮化铝颗粒)使得所得复合材料中氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的含量以及导热填料的含量(填料填充比)为表1中示出的含量，一边搅拌所得浆料一边使二氯甲烷挥发，然后通过真空干燥约15分钟完全移除二氯甲烷，得到其中氮化硼颗粒和氮化铝颗粒分散于环氧树脂中的混合物。接下来，将所得混合物填充到预热至110℃的圆柱形容器(内径：)中，使成形后的厚度为35mm，在110℃下放置30分钟，同时在7.5MPa的压力下于圆柱形容器的纵向方向上进行压缩，使环氧树脂固化得到柱状导热性复合材料。
<热导率的测量>
如图1中所示，从柱状复合材料1切取用于热导率测量的样品2(x轴方向长度：3mm，y轴方向长度：10mm，z轴方向长度：10mm)。设定样品的厚度方向(x轴方向)为热流方向，并使用氙气闪光分析仪(“LFA447NanoFlash”，可自NETZSCH商购获得)测量垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上的热扩散率。另外，类似地，从柱状复合材料1切取用于热导率测量的样品(z轴方向厚度：3mm，直径：未示出)，设定样品的厚度方向(z轴方向)为热流方向，并使用氙气闪光分析仪(“LFA447NanoFlash”，可自NETZSCH商购获得)测量平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热扩散率。
另外，使用热振动型差示扫描量热仪(可自TA Instruments商购获得)通过DSC方法测量样品的比热。此外，通过水中置换法(阿基米德法)获得样品的密度。从该结果，根据下式获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率：
热导率(W/(m·K))＝比热(J/(kg·K))×密度(kg/m3)×热扩散率(m2/s)
所得结果示于表1、图2和图3中。
<孔隙率测量>
从热导率的测量中通过水中置换法(阿基米德法)得到的复合材料的密度的实际测量值(ρmeas)和由式(2)获得的复合材料的密度的计算值(假设没有空隙的复合材料的密度的理论值：ρcalc)，通过式(1)获得复合材料的孔隙率。所得结果示于表1和图4中。
<截面的电子显微镜观察>
从实施例2和对比例2中获得的柱状复合材料切取用于截面的电子显微镜观察的样品。使用金刚石糊和氧化铝糊作为研磨剂，使用抛光机(“Minimet TM1000”，可自Buhler商购获得)在长60微米且高40微米的任意区域上进行机械抛光，然后于12W下进行3分钟的氧等离子刻蚀(“等离子体反应器PR300”，可自Yamato Scientific Co.,Ltd.商购获得)。使用锇涂布机进行锇涂布，并使用扫描电子显微镜(“NB-5000”，可自Hitachi High-Technologies Corporation商购获得)进行截面的电子显微镜观察。实施例2和对比例2中获得的复合材料的扫描电子显微镜照片(SEM图像)示于图5和图6中。
(实施例3至5和对比例6至9)
如表2中所示，除了所得复合材料中导热填料的含量为80体积％外，在实施例3中以与实施例1中相同的方式获得导热复合材料，在实施例4中以与实施例2中相同的方式获得导热复合材料，在实施例5中以与对比例2中相同的方式获得导热复合材料，在对比例6中以与对比例1中相同的方式获得导热复合材料，在对比例8中以与对比例4中相同的方式获得导热复合材料，在对比例9中以与对比例5中相同的方式获得导热复合材料。
然后，以与实施例2中相同的方式测量所得复合材料的热导率，并获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率。所得结果示于表2、图2和图3中。另外，以与实施例2中相同的方式获得所得复合材料的孔隙率，所得结果示于表2和图4中。此外，以与实施例2中相同的方式对实施例4中获得的柱状复合材料进行截面的电子显微镜观察，所得扫描电子显微镜照片(SEM图像)示于图7中。
(对比例10至15)
如表3中所示，除使用“氮化铝(AlN)粉末AlN100AF”(可自TOMOE EngineeringCo.,Ltd.商购获得，平均粒径：10μm)作为氮化铝颗粒及此外所得复合材料中导热填料的含量为40体积％外，在对比例10中以与对比例1中相同的方式获得导热复合材料，在对比例11中以与实施例2中相同的方式获得导热复合材料，在对比例12中以与对比例2中相同的方式获得导热复合材料，在对比例13中以与对比例3中相同的方式获得导热复合材料，在对比例14中以与对比例4中相同的方式获得导热复合材料，在对比例15中以与对比例5中相同的方式获得导热复合材料。
然后，以与实施例2中相同的方式测量所得复合材料的热导率，并获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率。所得结果示于表3和图8中。另外，以与实施例2中相同的方式获得所得复合材料的孔隙率，所得结果示于表3中。此外，以与实施例2中相同的方式对对比例11中获得的柱状复合材料进行截面的电子显微镜观察，所得扫描电子显微镜照片(SEM图像)示于图9中。
(对比例16)
如表4中所示，除了使用“氮化铝(AlN)粉末AlN300AF(可自TOMOE EngineeringCo.,Ltd.商购获得，平均粒径：30μm)”作为氮化铝颗粒外，以与实施例2中相同的方式获得导热复合材料。
然后，以与实施例2中相同的方式测量所得复合材料的热导率，并获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上的热导率。所得结果示于表4中。另外，以与实施例2中相同的方式获得所得复合材料的孔隙率，所得结果示于表4中。
(对比例17)
如表4中所示，除了所得复合材料中导热填料的含量为70体积％外，以与实施例2中相同的方式获得导热复合材料。
然后，以与实施例2中相同的方式测量所得复合材料的热导率，并获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上的热导率。所得结果示于表4中。另外，以与实施例2中相同的方式获得所得复合材料的孔隙率，所得结果示于表4中。
(对比例18)
如表4中所示，除了使用金刚石颗粒(“nanoDiamond DPC4-6”，可自VisionDevelopment Co.,Ltd.商购获得，平均粒径：5μm)代替氮化铝颗粒外，以与实施例2中相同的方式获得导热复合材料。
然后，以与实施例2中相同的方式测量所得复合材料的热导率，并获得垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上的热导率。所得结果示于表4中。另外，以与实施例2中相同的方式获得所得复合材料的孔隙率，所得结果示于表4中。
如从表1和表2及图2至图4中所示的结果可以清楚地理解，在其中使用具有本发明中限定的平均粒径的氮化硼颗粒和氮化铝颗粒作为导热填料并且其混合比、填料填充比和孔隙率满足本发明中限定的要求的实施例1至5中获得的复合材料中，确认在垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率的至少之一中，由于氮化硼颗粒和氮化铝颗粒之间的协同效应，获得了与单独使用它们时相比更高的导热性。
另外，在其中满足本发明的要求的实施例2和实施例4中获得的复合材料中，如图5和图7中所示，确认在氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间紧密接触地形成了具有低热阻的结构。
另一方面，如从表1至表2和图2至图4中所示的结果可以清楚地理解，在其中不满足本发明的要求的对比例1至9中获得的复合材料中，确认在垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率二者中，导热性均低于单独使用氮化硼颗粒时的情形，并且未获得氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应。
另外，在其中不满足本发明的要求的对比例2中获得的复合材料中，如图6中所示，确认在氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间形成了空隙，并且该部分处的界面处于高热阻状态。
此外，如从表3和图8中示出的结果可以清楚地理解，在其中填料填充比为40体积％并且不满足本发明的要求的对比例10至15中获得的复合材料中，确认在垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上和平行于压缩方向的方向(z轴方向)上的热导率二者中，导热性均低于单独使用氮化硼颗粒时的情形，并且未获得氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应。
另外，在其中不满足本发明的要求的对比例11中获得的复合材料中，如图9中所示，确认填料颗粒彼此不紧密接触而是以稀疏状态分散，因此界面热阻高，并且没有带来其中热导率比单一填料的热导率高的状态。
此外，如从表4中示出的结果可以清楚地理解，在其中氮化铝颗粒的平均粒径不满足本发明的要求的对比例16、其中填料填充比为70体积％并且不满足本发明的要求的对比例17和其中使用金刚石颗粒代替氮化铝颗粒的对比例18中的全部中，确认在垂直于压缩方向的方向(x轴方向)上的热导率低于本发明的复合材料(实施例2)，并且未获得氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应。
如上所述，根据本发明，可以提供具有优异的导热性的导热复合材料。因此，由于本发明的复合材料具有优异的导热性，因而对于例如汽车的散热材料和加热器材料来说是有利的。

Claims (3)

1.一种导热复合材料，包含基体和分散于所述基体中的导热填料，所述导热复合材料的特征在于：
所述导热填料为包含氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的混合物，所述氮化硼颗粒的平均粒径为10μm至100μm，所述氮化铝颗粒的平均粒径为所述氮化硼颗粒的平均粒径的1/100至1/2，
相对于所述氮化硼颗粒和所述氮化铝颗粒的总量，所述氮化硼颗粒的含量为60体积％至90体积％，
相对于所述复合材料的总量，所述导热填料的含量为80体积％至95体积％，以及
所述复合材料的孔隙率为10体积％以下。
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于：
相对于所述氮化硼颗粒和所述氮化铝颗粒的总量，所述氮化硼颗粒的含量为70体积％至90体积％，以及
相对于所述复合材料的总量，所述导热填料的含量为85体积％至95体积％。
3.根据权利要求1或2所述的导热复合材料，其特征在于所述氮化硼颗粒为板状六方氮化硼颗粒。
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