DE60305411T2

DE60305411T2 - Wärmeleitende polymere gussgeformte Gegenstände

Info

Publication number: DE60305411T2
Application number: DE2003605411
Authority: DE
Inventors: Masayuki isesaki-shi Tobita; Naoyuki Saitama-shi Shimoyama; Tsukasa Saitama-shi Ishigaki; Hisashi Tama-shi Aoki; Toru Funabashi-shi Kimura; Tsunehisa Chofu-shi Kimura; Masafumi Hachioji-shi Yamato
Original assignee: Polymatech Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: JP2004149722A; US7347955B2; EP1416031B1; EP1416031A1; KR20040038673A; KR100975613B1; TWI324631B; DE60305411D1; TW200415230A; US20040087697A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wärmeleitende Polymerformprodukte, die Wärme leiten, die von elektronischen Geräten usw. erzeugt wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf wärmeleitende Polymerformprodukte, die eine überlegene Wärmeleitfähigkeit verwirklichen können.
In letzter Zeit sind eine Packung mit hoher Dichte von Halbleitergehäusen und hoher Integration und hoher Geschwindigkeit von LSI, die innerhalb der elektronischen Geräte untergebracht sind, erforderlich in Übereinstimmung mit hoher Leistungsfähigkeit, verringerter Größe und geringem Gewicht elektronischer Geräte. Maßnahmen zum wirkungsvollen Ableiten von Wärme aus den elektronischen Komponenten nach draußen wurden sehr wichtig, weil die in verschiedenen elektronischen Komponenten erzeugte Wärme mit den oben beschriebenen Trends ansteigt. Als Wärmeableitungselement werden wärmeleitende Formprodukte, die wärmeableitende Materialien wie z.B. Metall, Keramik, Polymerverbindungen usw. enthalten, verwendet für Leiterplattenbaugruppen, Halbleiterpackungen, Gehäuse, Wärmeleitungen, Wärmeableitplatten und Wärmediffusionsplatten usw.
Unter den obigen Wärmeableitelementen werden wärmeleitende Formprodukte mit Polymerverbindungen (im folgenden als wärmeleitende Polymerformprodukte bezeichnet) weit verwendet, weil sie leicht in beliebige Formen gebracht werden können und ein relativ leichtes Gewicht haben.
Bekannte Polymerverbindungen zum Bilden von wärmeleitenden Polymerformen enthalten Verbindungen, in denen ein oder mehrere wärmeleitende Füllstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit in ein Polymergrundmaterial eingefügt sind, das z.B. Harz oder Gummi enthält. Metalloxide, wie z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Quarz, usw.; Metallnitride wie z.B. Bornitrid, Alu miniumnitrid usw.; Metallcarbide wie z.B. Siliziumcarbid; Metallhydroxide, wie z.B. Aluminiumhydroxid; Metalle wie z.B. Gold, Silber, Kupfer, usw.; Kohlefasern und Graphite werden als wärmeleitende Füllstoffe verwendet.
Andererseits werden Polymerverbindungen, die thermotrope Flüssigkristallpolymere enthalten, als Grundharz in den Anwendungen verwendet, bei denen eine Verformung der Formprodukte aufgrund hoher Temperaturen während des Packungsvorgangs oder während seiner Verwendung nicht auftreten soll. Ein thermotroper Flüssigkristallpolymer hat eine gute Verarbeitbarkeit und eine überlegene Wärmewiderstandsfähigkeit. Eine elektrisch isolierende Verbindung mit guter Wärmeleitfähigkeit, die etwa 50–90 Gew.-% Zirkon und 50–10 Gew.-% thermotropen Flüssigkristallpolymer enthält, ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 5-271465 offenbart. Weiter ist eine Verbindung mit 20–80 Gew.-% wärmeleitendem Füllstoff, wie z.B. Kohlefaser, und 80–20 Gew.-% thermotropem Flüssigkristallpolymer in der japanischen Veröffentlichung 2001-523892 der nationalen PCT-Phase offenbart.
Die physikalischen Eigenschaften von Flüssigkristallpolymeren hängen von dem dreidimensionalen Aufbau und dem Orientierungsgrad der Molekülketten ab, die in dem Flüssigkristall enthalten sind. Die Polymerketten sind in dem Flüssigkristall teilweise in einer Kristallstruktur angeordnet, die spezifisch für jedes der Polymere ist. Als Verfahren zum Beobachten der Anordnung der Polymerketten wird Röntgenstrahlenbeugung verwendet.
In den wärmeleitenden Polymerformprodukten, die durch die oben beschriebene herkömmliche Technik erzeugt werden, ist jedoch die Wärmeleitfähigkeit unzureichend, weil die Menge der Wärme, die von den elektronischen Komponenten abgegeben wird, aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit ansteigt.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die Probleme bereitgestellt, die der herkömmlichen Technik innewohnten. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, wärmeleitende Polymerformprodukte bereitzustellen, die eine überlegene Wärmeleitfähigkeit verwirklichen.
Im Hinblick auf das Obige liefert die vorliegende Erfindung ein Formprodukt, das eine Flüssigkristallverbindung zum Leiten von Wärme enthält und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkristallverbindung ein Flüssigkristallpolymer enthält mit einem Orientierungsgrad α, der durch die Gleichung 1 unten gewonnen wird, Orientierungsgrad α = (180 – Δβ)/180 Gleichung 1wobei Δβ eine Halbwertsbreite einer Intensitätsverteilung ist, die gewonnen wird, indem der Streuspitzenwinkel bei einer Röntgenstrahlbeugungsmessung festgehalten wird und der Azimutwinkel von 0 bis 360 Grad geändert wird, und wobei der Orientierungsgrad α in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden klar aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen ist, die als Beispiel die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Zwecken und Vorteilen am besten verstanden werden durch Bezug auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Graph ist, der die Intensitätsverteilung in der äquatorwärtigen Richtung des wärmeleitenden Polymerformprodukts von Beispiel 3 zeigt;
2 ein Graph ist, der die Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung des wärmeleitenden Polymerformprodukts von Beispiel 3 zeigt;
3 ein Graph ist, der die Intensitätsverteilung in der äquatorwärtigen Richtung eines herkömmlichen wärmeleitenden Polymerformprodukts zeigt (Vergleichsbeispiel 1);
4 ein Graph ist, der die Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung eines herkömmlichen wärmeleitenden Polymerformprodukts zeigt (Vergleichsbeispiel 1);
5 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Wärmeleitblatt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 schematisch ein Verfahren zeigt zum Herstellen eines Wärmeleitblatts mit hohem Orientierungsgrad in der Richtung seiner Dicke; und
7 schematisch ein Verfahren zeigt zum Herstellen eines Wärmeleitblatts mit hohem Orientierungsgrad in der Richtung in der Ebene.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Detail unten beschrieben.
Die wärmeleitende Polymerform dieser Ausführungsform wird gewonnen aus einer Flüssigkristallverbindung, die ein Flüssigkristallpolymer enthält. Die Zustände der Kristallisierung und die Anordnung der Kristalle können gemessen werden, indem Röntgenstrahlen durch eine Substanz hindurchgelassen werden und die Beugung der Röntgenstrahlung erfasst wird. Ein Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers in diesem wärmeleitenden Polymerformprodukt liegt in einem Bereich von 0,5 bis 1,0. Der Orientierungsgrad α ist ein Wert, der aus der Gleichung (1) unten von einer Weitwinkel-Röntgenbeugungsmessung gewonnen wird. Orientierungsgrad α = (180 – Δβ)/180 (1)wobei β eine Halbwertsbreite in der Intensitätsverteilung bei einem Azimut von 0 bis 360 Grad durch Festhalten des Spitzenstreuungswinkels darstellt, die aus der Röntgenstrahlungsbeugungsmessung gewonnen wird.
Das wärmeleitende Polymerformprodukt kann auf Wärmefreigabeelemente in Leiterplattenbaugruppen oder Halbleiterpackungen wie z.B. Gehäuse, Wärmeleitung, Wärmeabführplatte, Wärmestreuplatte usw. angewendet werden. Das wärmeleitende Polymerformprodukt kann die in verschiedenen elektronischen Komponenten erzeugte Wärme leiten und die Wärme zum Äußeren der elektronischen Geräte hin freigeben.
Die Flüssigkristallverbindung wird unten detaillierter beschrieben. Flüssigkristallpolymere, die in der Flüssigkristallverbindung enthalten sind, weisen eine geschmolzene Phase mit einer optisch anisotropen Eigenschaft durch regelmäßige Anordnung der Molekülketten der Polymere innerhalb der Flüssigkristallphase auf. Die optische anisotrope Eigenschaft kann bewiesen werden durch eine beliebige allgemeine Polarisationserfassung, die orthogonale Polarisatoren verwendet. Beispiele für Flüssigkristallpolymere sind thermotrope Flüssigkristallpolymere und lyotrope Flüssigkristallpolymere.
Das thermotrope Flüssigkristallpolymer ist ein thermoplastisches Polymer, das in einen Flüssigkristallzustand wechselt, wenn es auf einen bestimmen Temperaturbereich wärmegeschmolzen wird. Das thermotrope Flüssigkristallpolymer hat eine lange und flache Form und enthält Polymere, die eine starre Molekülkette entlang der langen Kette des Moleküls aufweisen. Eine Mehrzahl von Molekülkette, die koaxial oder parallel angeordnet sind, haben Kettenverlängerungsverbindungen.
Andererseits ist ein lyotropes Flüssigkristallpolymer ein Flüssigkristallpolymer, das einen Flüssigkristallzustand aufweist, der eine optische anisotrope Eigenschaft aufweist, wenn es in einem Lösungsmittel in einem gewissen Konzentrationsbereich gelöst ist.
Das bevorzugt verwendete oben beschriebene Flüssigkristallpolymer ist das thermotrope Flüssigkristallpolymer. Der Flüssigkristallzustand kann durch Wärme erreicht werden ohne Verwendung irgendeines Lösungsmittels, wenn das thermotrope Flüssigkristallpolymer für die wärmeleitende Verbindung verwendet wird. Dementsprechend werden die Flüssigkristallpolymere leicht orientiert.
Die Beispiele der thermotropen Flüssigkristallpolymere sind thermotroper flüssigkristalliner Polyester, thermotropes flüssigkristallines Polyesteramid, thermoplastischer flüssigkristalliner Polyesterether sowie thermotropes flüssigkristallines Polyestercarbonat und thermotropes flüssigkristallines Polyesterimid. Die thermotropen flüssigkristallinen Polymere können eingeordnet werden in hauptketten-thermotrope flüssigkristalline Polymere, seitenketten-thermotrope flüssigkristalline Polymere und thermotrope flüssigkristalline Polymere vom Kombinationstyp. Das hauptketten-thermotrope flüssigkristalline Polymer besitzt eine mesogene Gruppe in der Hauptkette, was die Polymere zum Bilden der Flüssigkristallstruktur veranlasst. Beispiele davon sind Polyestercopolymer (Copolymer von Polyethylenterephthalat und Hydroxybenzoesäure) und ein Copolymer von Hydroxynaphthoesäure und Hydroxybenzoesäure. Das seitenketten-thermotrope flüssigkristalline Polymer besitzt eine mesogene Gruppe in seiner Seitenkette, und die Beispiele davon sind Moleküle, die eine Wiederholungseinheit einschließt, die eine Ethylen-basierende oder Siloxan-basierende Hauptkette aufweist, und die mesogene Gruppe ist in Form einer Seitengruppe mit der Hauptkette verbunden. Das thermotrope flüssigkristalline Polymer vom Kombinationstyp besitzt mesogene Gruppen sowohl in der Hauptkette als auch in der Seitenkette.
Ein Beispiel des thermotropen Flüssigkristalls ist ein thermotroper Flüssigkristall von der Art eines voll-aromatischen Polyesters. Im allgemeinen ist im thermotropen Flüssigkristall mit voll-aromatischem Polyester ein Segmentabschnitt, der eine optisch anisotrope Schmelzphase bildet, aus einem Ester aus aromatischer Carboxylsäure und aromatischem Alkohol gebildet. Der Segmentabschnitt, welcher in dieser Ausführungsform nicht keine optisch anisotrope Schmelzphase des thermotropen flüssigkristallinen voll-aromatischen Polyesters bildet, kann aus einem Ester eines Alkohols und einer aliphatischen oder alicyclischen Säure gebildet sein. Der thermotrope flüssigkristalline voll-aromatische Polyester dieser Ausführungsform kann mit einem Segmentabschnitt gebildet sein, der die optisch anisotrope Schmelzphase bildet und der einen Ester eines Alkohols und einer aliphatischen oder alicyclischen Säure und einen anderen Segmentabschnitt einschließt, der die optisch anisotrope Schmelzphase nicht bildet und der einen Ester einer aromatischen Carboxylsäure und eines aromatischen Alkohols einschließt. Ferner kann der Segmentabschnitt, welcher die optisch anisotrope Schmelzphase nicht bildet, aus einem Ester eines aromatischen Alkohols und einer aliphatischen oder alicyclischen Säure oder aus einem Ester einer aromatischen Carboxylsäure und eines aliphatischen oder alicyclischen Alkohols zusammengesetzt sein.
Die Beispiele der Zusammensetzungen des thermotropen voll-aromatischen Polyesters sind: (a) mindestens eine Verbindung von aromatischen Dicarboxylsäureverbindungen und alicyclischen Dicarboxylsäureverbindungen; (b) mindestens eine Verbindung von aromatischen Hydroxycarboxylsäureverbindungen; (c) mindes tens eine Verbindung von aromatischen Diolverbindungen, alicyclischen Diolverbindungen und alicyclischen Diolverbindungen; (d) mindestens eine Verbindung von aromatischen Dithiolverbindungen, aromatischen Thiophenolverbindungen und aromatischen Thiolcarboxylsäureverbindungen; und (e) mindestens eine Verbindung von aromatischen Hydroxylaminverbindungen und aromatischen Diaminverbindungen. Diese Komponenten (a)–(e) können alleine verwendet werden, jedoch werden sie vorzugsweise in Kombination verwendet, zum Beispiel in den Kombinationen (a) und (c); (a) und (d); den Kombinationen (a), (b) und (c) und (a), (b) und (e); und der Kombination (a), (b), (c) und (e).
Als die aromatischen Dicarboxylsäureverbindungen (a) können eine aromatische Dicarboxylsäure und ihre Derivate verwendet werden. Die aromatische Dicarboxylsäure kann Terephthalsäure, 4,4'-Diphenyldicarboxylsäure, 4,4'-Triphenyldicarboxylsäure, 2,6-Naphthalendicarboxylsäure, 1,4-Naphthalendicarboxylsäure, 2,7-Naphthalendicarooxylsäure, Diphenylether-4,4'-dicarboxylsäure, Diphenoxyethan-4,4'dicarboxylsäure, Diphenoxybutan-4,4'-dicarboxylsäure, Diphenylethan-4,4'-dicarboxylsäure, Isophthalsäure, Diphenylether-3,3'-dicarboxylsäure, Diphenoxyethan-3,3'dicarboxylsäure, Diphenylethan-3,3'dicarboxylsäure und 1,6-Naphthalendicarboxylsäure einschließen. Die aromatischen Dicarboxylsäure-Derivate besitzen Substituenten wie Alkyl, Alkoxy und Halogen in der aromatischen Dicarboxylsäure, insbesondere der Chloroterephthalsäure, Dichloroterephthalsäure, Bromoterephthalsäure, Methylterephthalsäure, Dimethylterephthalsäure, Ethylterephthalsäure, Methoxyterephthalsäure und Ethoxyterephthalsäure.
Als die alicyclischen Dicarboxylsäureverbindungen (a) können eine alicyclische Dicarboxylsäure und ihre Derivate verwendet werden. Die alicyclische Dicarboxylsäure kann trans-1,4-Cyclohexandicarboxylsäure, cis-1,4-Cyclohexandicarboxylsäure und 1,3-Cyclohexandicarboxylsäure einschließen. Die alicyclischen Dicarboxylsäure-Derivate besitzen Substituenten wie Al kyl, Alkoxy und Halogen in der alicyclischen Dicarboxylsäure. Diese können trans-1,4-(2-Methyl)cyclohexandicarboxylsäure und trans-1,4-(2-Chloro)cyclohexandicarboxylsäure einschließen.
Als die aromatischen Hydroxycarboxylsäureverbindungen (b) können eine aromatische Hydroxycarboxylsäure und ihre Derivate verwendet werden. Die aromatische Hydroxycarboxylsäure kann 4-Hydroxybenoesäure, 3-Hydroxybenzoesäure, 6-Hydroxy-2-naphthoesäure und 6-Hydroxy-1-naphthoesäure einschließen. Die aromatischen Hyroxycarboxylsäure-Derivate besitzen Substituenten wie Alkyl, Alkoxy und Halogen in der aromatischen Hydroxycarboxylsäure und können 3-Methyl-4-hydroxybenzoesäure, 3,5-Dimethyl-4-hydroxybenzoesäure, 2,6-Dimethyl-4-hydroxybenzoesäure, 3-Methoxy-4-hydroxybenzoesäure, 3,5-Dimethoxy-4-hydroxybenzoesäure, 6-Hydroxy-5-methyl-2-naphthoesäure, 6-Hydroxy-5-methoxy-2-naphthoesäure, 2-Chloro-4-hydroxybenzoesäure, 3-Chloro-4-hydroxybenzoesäure, 2,3-Dichloro-4-hydroxybenzoesäure, 3,5-Dichloro-4-hydroxybenzoesäure, 2,5-Dichloro-4-hydroxybenzoesäure, 3-Bromo-4-hydroxybenzoesäure, 6-Hydroxy-5-chloro-2-naphthoesäure, 6-Hydroxy-7-chloro-2-naphthoesäure und 6-Hydroxy-5,7-dichloro-2-naphthoesäure einschließen.
Als die aromatischen Diolverbindungen (c) können ein aromatisches Diol und seine Derivate verwendet werden. Das aromatische Diol kann 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 3,3'-Dihydroxydiphenyl, 4,4'-Dihydroxytriphenyl, Hydrochinon, Resorcin, 2,6-Naphthalendiol, 4,4'-Dihydroxydiphenylether, bis (4-Hydroxyphenoxy)ether, 1,6-Naphthalendiol, 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan und bis(4-Hydroxyphenyl)methan einschließen. Aromatische Diol-Derivate besitzen Substituenten wie Alkyl, Alkoxy und Halogen und können Chlorohydrochinon, Methylhydrochinon, t-Butylhydrochinon, Phenylhydrochinon, Methoxyhydrochinon, 4-Chlororesorcin und 4-Methylresorcin einschließen.
Als die alicyclischen Diolverbindungen (c) können ein alicyclisches Diol und seine Derivate verwendet werden. Das alicyc lische Diol kann trans-1,4-Cyclohexandiol, cic-1,4-Cyclohexandiol, trans-1,4-Cyclohexandimethanol, cic-1,4-Cyclohexandimethanol, trans-1,3-cyclohexandiol, cic-1,2-Cyclohexandiol und trans-1,3-Cyclohexandimethanol einschließen. Die alicyclischen Diol-Derivate besitzen Substituenten wie Alkyl, Alkoxy und Halogen im alicyclischen Diol und können trans-1,4-(2-Methyl)cyclohexandiol und trans-1,4-(2-Chloro)cyclohexandiol einschließen.
Die aliphatischen Diolverbindungen (c) können geradkettige oder verzeigte aliphatische Diole wie Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol und Neopentylglycol einschließen.
Aromatische Dithiol-Verbindungen (d) können Benzol-1,4-Dithiol, Benzol-1,3-Dithiol, 2,6-Naphthalen-dithiol und 2,7-Naphthalen-dithiol einschließen.
Aromatische Thiophenol-Verbindungen (d) können 4-Mercaptophenol, 3-Mercaptophenol und 6-Mercaptophenol einschließen.
Aromatische Thiolcarboxylsäure-Verbindungen (d) können 4-Mercaptobenzoesäure, 3-Mercaptobenzoesäure, 6-Mercapto-2-naphthoesäure und 7-Mercapto-2-naphthoesäure einschließen.
Aromatische Hydroxylaminverbindungen (e) können 4-Aminophenol, N-Methyl-4-aminophenol, 3-Aminophenol, 3-Methyl-4-aminophenol, 2-Chloro-4-aminophenol, 4-Amino-1-naphthol, 4-Amino-4'-hydroxydiphenyl, 4-Amino-4'-hydroxydiphenylether, 4-Amino-4'-hydroxydiphenylmethan, 4-Amino-4'-hydroxydiphenylsulfid und 4,4'-Ethylendianilin einschließen.
Aromatische Diaminverbindungen (e) können 1,4-Phenylendiamin, N-Methyl-1,4-phenylendiamin, N,N'-Dimethyl-1,4-phenylendiamin, 4,4'-Diaminophenylsulfid (Thiodianilin), 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 2,5-Diaminotoluen, 4,4'-Diaminodiphenoxyethan, 4,4'- Diaminodiphenylmethan (Methylendianilin) und 4,4'-Diaminodiphenylether (Oxydianilin) einschließen.
Das thermotrope flüssigkristalline Polyesteramid kann zum Beispiel ein voll-aromatisches Polyesteramid einschließen. Das voll-aromatische Polyesteramid kann aromatisches Diamin, aromatische Dicarboxylsäure, aromatisches Diol, aromatische Aminocarboxylsäure, aromatische Oxycarboxylsäure, aromatische Oxyaminoverbindungen sowie deren Derivate und irgendeine Kombination von zwei oder mehreren davon einschließen.
Die obigen thermotropen flüssigkristallinen Polymere werden vorzugsweise aus voll-aromatischem Polyester und voll-aromatischem Polyesteramid ausgewählt, da ein wärmeleitendes Polymerformprodukt, welches eine überlegene Wärmeleitung aufweist, ohne weiteres erhältlich ist. Weiter bevorzugt wird ein voll-aromatischer Polyester verwendet.
Es können geringe Mengen eines anderen Polymers zu der Flüssigkristallverbindung hinzugefügt werden, um die Wärmebeständigkeit und Bearbeitbarkeit zu verbessern. Das Polymer kann Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyarylat, Polyestercarbonat, Polycarbonat, Polyimid, Polyetterimid, Polyamid, Polyurethan, Polyester-Elastomer, Polystyrol, Acrylpolymer, Polysulfon, Silikonpolymer, halogeniertes Polymer und olefinisches Polymer einschließen.
Zusätzlich kann, bei Bedarf, die Flüssigkristallverbindung geringe Mengen an Pigment, Farbstoff, Fluoreszenzbleichmittel, Dispersionsstoff, Stabilisator, Ultraviolettabsorptionsmittel, Energiequencher, Antistatikzusatzstoff, Antioxidans, Feuerschutzmittel, Wärmestabilisator, Gleitmittel, Weichmacher und Solvens enthalten.
Ferner kann ein wärmeleitender Füllstoff geeigneterweise zu der Flüssigkristallverbindung hinzugefügt werden, um die Wärmeleitung der wärmeleitenden Polymerformprodukte zu verbessern. Der wärmeleitende Füllstoff kann Metall, Metalloxid, Metallnitrid, Metallcarbid, Metallhydroxid, Metall-beschichtetes Harz, Kohlenstoffaser, Graphitkohlenstoffaser, natürliches Graphit, künstliches Graphit, kugelförmige Graphitkorn, Mesokohlenstoff-Mikrokügelchen, Whisker-geformter Kohlenstoff, Mikrospiralen-geformter Kohlenstoff, Nanospiralen-geformter Kohlenstoff, Kohlenstoff-Nanotube und Kohlenstoff-Nanohorn einschließen. Die Beispiele des Metalls sind Silber, Kupfer, Gold, Platin und Zirkonium; die Beispiele der Metalloxide sind Aluminiumoxide, Magnesiumoxide; Beispiele der Metallnitride sind Bornitrid, Aluminiumnitrid und Siliziumnitrid; ein Beispiel des Metallcarbids ist Siliziumcarbid; und Beispiele der Metallhydroxide sind Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Die beigemengte Menge des wärmeleitenden Füllstoffs ist vorzugsweise weniger als 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 80 Gewichtsteile und weiter bevorzugt 70 Gewichtsteile in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Flüssigkristallpolymers. Wenn die beigemengte Menge 100 Gewichtsteile in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Flüssigkristallpolymers übersteigt, wird die Dichte der wärmeleitenden Polymerform erhöht unter Verhinderung der Reduktion des Gewichts des Produkts.
Wenn es erforderlich ist, das Gewicht des Produkts zu verringern, ist wärmeleitender Füllstoff vorzugsweise nicht in der Flüssigkristallverbindung enthalten. Vorzugsweise beträgt die Menge von wärmeleitendem Füllstoff mit Bezug auf 100 Gewichtsteile Flüssigkristallpolymer 5 Gewichtsteile oder weniger, in weiter bevorzugter Weise 1 Gewichtsteil. In noch weiter bevorzugter Weise enthält die Flüssigkristallverbindung keinen wärmeleitenden Füllstoff.
Wenn ein lyotropes Flüssigkristallpolymer als Flüssigkristallpolymer verwendet wird, wird ein Lösungsmittel verwendet zum Lösen des lyotropen Flüssigkristallpolymers. Das Lösungsmittel ist nicht besonders eingegrenzt, wenn es in der Lage ist, das lyotrope Flüssigkristallpolymer zu lösen. Es ist vorzuziehen, das Wärmelösungsmittel auszuwählen unter Berücksichtigung der Dispergierbarkeit des Wärmeleitfüllstoffs, weil das Lösemittel auch als Dispergiermedium wirkt. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels wird so gewählt, dass der lyotrope Flüssigkristallpolymer einen Flüssigkristallzustand aufweist.
Als nächstes wird das wärmeleitende Polymerformprodukt beschrieben. Der Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers in dem wärmeleitenden Polymerformprodukt wird gewonnen durch Weitwinkel-Röntgenstrahlungsbeugungsmessung des wärmeleitenden Polymerformprodukts. Um den Orientierungsgrad α zu gewinnen, wird wie in 1 dargestellt eine Intensitätsverteilung der Beugung in der äquatorwärtigen Richtung durch Weitwinkel-Röntgenstrahlungsbeugungsmessung gewonnen. In dem Graph stellt eine bei einem Beugungswinkel 2θ = 20 Grad sichtbare Spitze den Abstand zwischen Flüssigkristallpolymerketten dar, die in der Polymerform parallel angeordnet sind. Der Winkel dieser Beugungsspitze (Spitzenstreuwinkel) beträgt normalerweise 20 Grad und kann abhängig von dem Aufbau des Flüssigkristallpolymers und der Mischung der Flüssigkristallverbindung in einen Bereich zwischen 15 und 30 Grad in der Nachbarschaft von 20 Grad fallen. Die Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung kann wie in 2 gezeigt gewonnen werden, wenn der Winkel der Beugungsspitze (Spitzenstreuwinkel) fest auf 20 Grad gehalten wird und der Azimut von 0 bis 360 Grad verändert wird, um die Intensität zu messen. Die Breite (Halbwertsbreite Δβ) der Spitze an ihrer halben Höhe wird in dieser Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung gewonnen. Der Orientierungsgrad α wird berechnet durch Einsetzen von Δβ in Gleichung (1). In der in 2 gezeigten Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung ist der Orientierungsgrad α gleich 0,83.
Der Orientierungsgrad α liegt in einem Bereich von 0,5 bis 0,1, vorzugsweise zwischen 0,55 und 1,0, weiter bevorzugt zwischen 0,6 und 1,0 und am meisten bevorzugt zwischen 0,7 und 1,0. Eine hinreichende Wärmeleitfähigkeit kann nicht erzielt werden, wenn der Orientierungsgrad α kleiner als 0,5 ist, weil die Wärmeleitfähigkeit λ gering ist. Der Orientierungsgrad α wird in der Gleichung (1) nicht 1 oder größer sein, weil die Halbwertsbreite Δβ immer ein positiver Wert ist. Wenn der Orientierungsgrad α in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt, ist die Wärmeleitfähigkeit λ groß und es kann eine überlegene Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Um das wärmeleitende Polymerformprodukt aus der Flüssigkristallverbindung zu gewinnen, die ein thermotropes Flüssigkristallpolymer enthält, wird das thermotrope Flüssigkristallpolymer in einer Form wärmegeschmolzen, und dann wird das thermotrope Flüssigkristallpolymer so orientiert, dass der Orientierungsgrad α in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt. Das geschmolzene thermotrope Flüssigkristallpolymer wird als nächstes verfestigt durch Abkühlen in einen Zustand, in dem der thermotrope Flüssigkristallpolymer orientiert ist. Das wärmeleitende Polymerformprodukt mit dem Orientierungsgrad α in dem oben beschriebenen Bereich kann gewonnen werden durch einen Phasenübergang von dem Flüssigkristallzustand in den festen Zustand.
Um ein wärmeleitendes Polymerformprodukt aus einer Flüssigkristallverbindung zu gewinnen, die ein lyotropes Flüssigkristallpolymer enthält, wird die Flüssigkristallverbindung in einer Form geformt, und das lyotrope Flüssigkristallpolymer wird so orientiert, dass der Orientierungsgrad α in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt. Das wärmeleitende Polymerformprodukt mit dem Orientierungsgrad α in dem oben beschriebenen Bereich kann gewonnen werden, indem als nächstes das Lösungsmittel durch Verflüchtigung entfernt wird in einem Zustand, in dem das lyotrope Flüssigkristallpolymer orientiert ist, um die Phase aus dem Flüssigkristallzustand in den festen Zustand zu überführen.
Die Verfahren zum Orientieren des Flüssigkristallpolymers können Verfahren umfassen, die zumindest eines der Felder verwenden, die aus einer Gruppe gewählt sind, die aus einem Fließfeld, einem Scherfeld, einem magnetischen Feld und einem elektrischen Feld besteht. Unter diesen Orientierungsverfahren ist ein Verfahren unter Verwendung des Magnetfelds vorzuziehen, weil die Richtung und der Orientierungsgrad leicht steuerbar sind. Um ein Flüssigkristallpolymer unter Verwendung einer magnetischen Kraft zu orientieren, wird ein Magnetfeld an das Flüssigkristallpolymer im Flüssigkristallzustand angelegt, um die starre Molekülkette des Flüssigkristallpolymers in einer parallelen Richtung oder einer senkrechten Richtung zu der Linie der magnetischen Kraft zu orientieren. Die Phase des Flüssigkristallpolymers wird als nächstes in einem Zustand, in dem ein Magnetfeld angelegt ist, von dem Flüssigkristallzustand in den festen Zustand überführt. Der Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers wird in einen Bereich von 0,5 bis 1,0 eingestellt entsprechend der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds und der Zeitspanne, in der das Magnetfeld angelegt ist.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds kann einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten, einen supraleitenden Magneten und Spulen enthalten. Unter diesen Magnetfelderzeugungsvorrichtungen ist der Supraleitermagnet vorzuziehen, weil er in der Lage ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine praktische Magnetflussdichte erzeugt.
Die Magnetflussdichte des an den Flüssigkristallpolymer angelegten Magnetfelds liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 20 Tesla (T), in weiter bevorzugter Weise zwischen 2 und 20 T, und in am meisten bevorzugter Weise zwischen 3 und 20 T. Die starre Molekülkette des Flüssigkristallpolymers könnte nicht hinreichend orientiert werden, wenn die Magnetflussdichte kleiner als 1 T ist, und ein wärmeleitendes Polymerformprodukt mit einem Orientierungsgrad α von 0,5 oder mehr kann nicht gewonnen werden. Andererseits ist es nicht praktisch, leicht ein Magnetfeld zu erzielen, das eine Magnetflussdichte über 20 T aufweist. Wenn die Magnetflussdichte in einem Bereich zwischen 3 und 20 T liegt, kann ein wärmeleitendes Polymerformprodukt mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit λ gewonnen werden; weiterhin kann dieser Bereich in einer praktischen Weise erzielt werden.
Es können Formen verwendet werden, die synthetisches Harz formen, wie z.B. Formen für das Einspritzformen, das Extrusionsformen und das Pressformen. Die Flüssigkristallverbindung kann in ein wärmeleitendes Polymer mit verschiedenen Formen geformt sein wie z.B. Blatt, Schicht, Block, Korn und Faser.
Wenn die Molekülkette des Flüssigkristallpolymers in einer bestimmten Richtung orientiert ist, um den Orientierungsgrad α in einem bestimmten Bereich einzustellen, kann die Wärmeleitfähigkeit λ des wärmeleitenden Polymerformprodukts in der Richtung der Längsrichtung der Molekülkette beträchtlich groß sein. Die Wärmeleitfähigkeit λ liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,7 bis 20 W/(m·K), in weiter bevorzugter Weise zwischen 1,0 und 10 W/(m·K) und in am meisten bevorzugter Weise zwischen 2,0 und 10 W/(m·K). Wenn die Wärmeleitfähigkeit λ kleiner als 0,7 W/(m·K) ist, kann es schwierig sein, die von der elektronischen Komponente erzeugte Wärme nach außen zu leiten. Andererseits ist es schwierig, im Hinblick auf die physikalische Eigenschaft des Flüssigkristallpolymers ein wärmeleitendes Polymerformprodukt zu gewinnen, das eine Wärmeleitfähigkeit über 20 W/(m·K) besitzt.
Die Dichte des wärmeleitenden Polymerformprodukts liegt vorzugsweise zwischen 1,10 g/cm³ und 2,10 g/cm³, in weiter bevorzugter Weise zwischen 1,20 g/cm³ und 1,90 g/cm³ und in am meisten bevorzugter Weise zwischen 1,30 g/cm³ und 1,80 g/cm³. Das Gewicht des Produkts kann nicht verringert werden, wenn die Dichte 2,10 g/cm³ oder mehr beträgt. Andererseits ist eine wärmeleitende Polymerformung mit einer Dichte von weniger als 1,10 g/cm³ schwierig im Hinblick auf die physikalische Eigenschaft des Flüssigkristallpolymers.
Beim Formen des wärmeleitenden Polymerformprodukts in eine Blattform liegt die Dicke vorzugsweise zwischen 0,02 und 10 mm, in weiter bevorzugter Weise zwischen 0,1 und 7 mm und in am meisten bevorzugter Weise zwischen 0,2 und 5 mm. Die Bedienbarkeit zur Zeit seiner Anwendung auf das Endprodukt kann gering sein, wenn die Dicke weniger als 0,02 mm beträgt. Andererseits kann das Gewicht des Produkts wie z.B. einer elektronischen Komponente nicht verringert werden, wenn die Dicke 10 mm übersteigt.
Ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeleitenden Polymerform aus einer Flüssigkristallverbindung, die einen thermotropen Polymer verwendet, wird mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben. Wie in 5 dargestellt, kann das blattförmige Wärmeleitblatt 11 in elektronischen Vorrichtungen als Wärmefreigabeelement verwendet werden, wie z.B. als Substrat einer Leiterplattenbaugruppe oder ein Wärmefreigabeblatt. Das Blatt 11 ist ein wärmeleitendes Polymerformprodukt.
Das Verfahren zum Orientieren der starren Molekülkette des thermotropen Flüssigkristallpolymers in der Dickerichtung (Richtung der Z-Achse in 5) wird beschrieben. Wie in 6 dargestellt, wird in der Form 12a ein Hohlraum 14a in einer Form ausgebildet, die einer Form des Blatts 11 entspricht. Ein Permanentmagnetpaar 14a ist über und unter der Form 12a als Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds angeordnet. Die Richtung der Linie der magnetischen Kraft M1 des von dem Permanentmagneten 14a erzeugten Magnetfelds fällt mit der Richtung der Tiefe des Hohlraums 13a zusammen.
Eine Flüssigkristallverbindung 15, bei der das thermotrope Flüssigkristallpolymer sich in einer geschmolzenen Phase befindet, wird in den Hohlraum 13a eingefüllt. Eine in den Figuren nicht dargestellte Heizvorrichtung ist in der Form 12a bereitgestellt, um das thermotrope Flüssigkristallpolymer, das die Flüssigkristallverbindung 15 enthält und in den Hohlraum 13a eingefüllt ist, in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Ein Magnetfeld mit einer bestimmen Magnetflussdichte wird durch einen Permanentmagneten 14a an die Flüssigkristallverbindung 15 angelegt. Die Linie der magnetischen Kraft M1 ist in die Richtung der Dicke der Flüssigkristallverbindung 15 gerichtet, so dass die starre Molekülkette des thermotropen Flüssigkristallpolymers in die Dicke der blattförmigen Flüssigkristallverbindung 15 orientiert werden kann. Das thermotrope Flüssigkristallpolymer wird verfestigt durch Abkühlen in dem orientierten Zustand, und es wird aus der Form 12a entfernt, so dass das Wärmeleitblatt 11 gewonnen werden kann, das einen Orientierungsgrad α zwischen 0,5 und 1,0 aufweist, und bei dem die starre Molekülkette des thermotropen Flüssigkristallpolymers entlang der Richtung seiner Dicke an geordnet ist.
Der Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers in der Richtung der Dicke des Wärmeleitblatts 11 liegt in einem Bereich von 0,5 bis 1,0. Somit hat das Wärmeleitblatt 11 eine hohe Wärmeleitfähigkeit λ entlang der Richtung der Dicke, so dass es für ein Wärmefreigabeblatt für ein Schaltungssubstratmaterial und ein Halbleitergehäuse verwendet werden kann, das eine Wärmeleitfähigkeit in der Dickerichtung erfordert.
Als nächstes wird das Verfahren beschrieben zum Orientieren der starren Molekülkette des thermotropen Flüssigkristallpolymers in einer Längsrichtung parallel zu einer Oberfläche des wärmeleitenden Blatts 11 (im folgenden als "Längsrichtung" bezeichnet). Wie in 7 dargestellt, ist ein Paar von Permanentmagneten 14b so angeordnet, dass sie einander auf Seiten der Form 12b so gegenüberliegen, dass die Linien der magnetischen Kraft M2 parallel zu der Längsrichtung liegen. Ein Magnetfeld wird dann von den Permanentmagneten 14b an die Flüssigkristallverbindung 15 angelegt. Die starren Molekülketten des thermotropen Flüssigkristallpolymers können innerhalb der Flüssigkristallverbindung 15 in die Längsrichtung gerichtet werden, weil die Linie der magnetischen Kraft M2 in die Längsrichtung der blattförmigen Flüssigkristallverbindung 15 gerichtet ist. Ein Wärmeleitblatt 11, in dem die starren Molekülketten des thermotropen Flüssigkristallpolymers in die Längsrichtung gerichtet sind, kann gewonnen werden nach dem Verfestigen des thermotropen Flüssigkristallpolymers in dem orientierten Zustand durch Abkühlen und anschließendes Entfernen aus der Form 12b.
Der Orientierungsgrad α in der Längsrichtung des Flüssigkristallpolymers des Wärmeleitblatts 11 liegt in einem Bereich von 0,5 bis 1,0. Dementsprechend hat das Wärmeleitblatt 11 eine hohe Wärmeleitfähigkeit λ in der Längsrichtung, so dass es für ein Schaltungssubstratmaterial oder einen Wärmefreigabebogen einer Halbleiterpackungsbaugruppe verwendet werden kann, bei der eine Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung erforderlich ist.
Das wärmeleitende Polymerformprodukt der Ausführungsform wird gewonnen aus der Flüssigkristallverbindung, die ein Flüssigkristallpolymer enthält, und der Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers liegt in einem Bereich von 0,5 bis 1,0. Dementsprechend hat das wärmeleitende Polymerformprodukt eine hohe Wärmeleitfähigkeit λ in der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallpolymers und kann eine überlegene Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit des Produkts kann weiter verbessert werden, wenn der wärmeleitende Füllstoff in die Flüssigkristallverbindung eingefügt wird und der Orientierungsgrad α des Flüssigkristallpolymers in dem oben beschriebenen Bereich eingestellt wird. Daher kann eine überlegene Wärmeleitfähigkeit erzielt werden.
Ein wärmeleitender Füllstoff ist in einer Ausführungsform der wärmeleitenden Polymerform vorzugsweise in einer Menge weniger als 100 Gewichtsanteile mit Bezug auf 100 Gewichtsanteile Flüssigkristallpolymer enthalten. In diesem Fall kann das Gewicht des Produkts verringert werden, weil der wärmeleitende Füllstoff nicht in einer großen Menge enthalten ist. Der Herstellungsvorgang wird vereinfacht, weil eine zusätzliche Behandlung wie diejenigen zum Dispergieren des wärmeleitenden Füllstoffs in dem Flüssigkristallpolymer durch Verwendung der verringerten Menge des wärmeleitenden Füllstoffs weggelassen werden kann. Da die Flüssigkristallverbindung hauptsächlich das Flüssigkristallpolymer enthält, kann das erzielte wärmeleitende Polymerformprodukt außerdem Eigenschaften aufweisen wie eine elektrische Isolation des Flüssigkristallpolymers.
Das Flüssigkristallpolymer in der wärmeleitenden Polymerform einer Ausführungsform der Erfindung ist vorzugsweise ein thermotropes Flüssigkristallpolymer. In diesem Fall kann das Flüssigkristallpolymer leicht orientiert werden, und ein wärmeleitendes Polymerformprodukt mit überlegener Wärmeleitfähigkeit kann leicht gewonnen werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das thermotrope Flüssigkristallpolymer vorzugsweise eines, das aus der Gruppe gewählt wird, der aus voll-aromatischen Polyestern und voll-aromatischen Polyesteramiden besteht. In diesem Aufbau kann leicht eine optische Anisotropie erzielt werden, und die Ver arbeitbarkeit des thermotropen Flüssigkristallpolymers ist gut, so dass die Formung in verschiedenen Formen ausgebildet sein kann. Dementsprechend kann das thermotrope Flüssigkristallpolymer leicht orientiert werden, und die Flüssigkristallverbindung kann leicht so gebildet werden, dass ein wärmeleitendes Polymerformprodukt mit guter Wärmeleitfähigkeit leicht gewonnen werden kann.
Die Orientierung der starren Molekülkette des Flüssigkristallpolymers kann in einer Ausführungsform des wärmeleitenden Polymerformprodukts in eine gewisse Richtung gesteuert werden durch Anlegen eines Magnetfelds an das Flüssigkristallpolymer des Flüssigkristallzustands. Die Flüssigkristallpolymere können in diesem Aufbau leicht orientiert werden, so dass ein Wärmeleitpolymerformprodukt mit überlegener Wärmeleitfähigkeit leicht gewonnen werden kann.
Es sollte einem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgebildet sein kann, ohne von dem Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte klar sein, dass die Erfindung in den folgenden Arten ausgeführt werden kann.
Ein beliebiger bekannter Füllstoff wie z.B. Glasfaser kann anstelle des oben beschriebenen wärmeleitenden Füllstoffes eingebracht werden.
Der Permanentmagnet 14a, 14b kann auch lediglich auf einer Seite der Form 12a und 12b angeordnet sein, anstelle dass das Magnetpaar so angeordnet ist, dass die Form 12a und 12b dazwischenliegt.
Die Linien der magnetischen Kraft M1 und M2 können gekrümmt sein. Die Permanentmagneten 14a und 14b sind in der obigen Beschreibung so angeordnet, dass die Linien der magnetischen Kraft M1 und M2 sich in eine Richtung erstrecken. Die Perma nentmagneten 14a und 14b können so angeordnet sein, dass die Linien der magnetischen Kraft M1 und M2 sich in zwei oder mehr Richtungen erstrecken. Die Linien der magnetischen Kraft M1 und M2 oder die Form 12a und 12b können gedreht werden.
BEISPIELE
Die Ausführungsformen der Erfindung werden in größerem Detail beschrieben durch Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele.
(Beispiel 1)
Ein Granulat aus voll-aromatischem Polyester (i) mit 80 Mol-% 4-Hydroxybenzoesäure und 20 Mol-% Mischung aus Terephthalsäure und Ethylenglycol wurde entfeuchtet, und ein blattförmiges Produkt mit einer Länge von 50 mm, einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 2 mm wurde durch Extrusionsformen gebildet. Nach dem Schmelzen des blattförmigen Produkts in einem Magnetfeld mit 2,5 Tesla magnetischer Flussdichte, das durch supraleitende Magnete erzeugt wurde, in einer auf 340°C erhitzten Formaushöhlung wurde es zwanzig Minuten in dem Magnetfeld gehalten, und eine wärmeleitende Polymerform wurde gebildet durch Verfestigen durch Abkühlen auf Raumtemperatur. Die Richtung der Linie der magnetischen Kraft war in die Dickerichtung des blattförmigen Formprodukts eingestellt.
(Beispiele 2 und 3)
Die wärmeleitenden Polymerformprodukte der Beispiele 2 und 3 wurden ähnlich wie Beispiel 1 hergestellt unter Verwendung eines blattförmigen Formprodukts, das durch Extrusionsformen aus einem Granulat desselben voll-aromatischen Polyesters (i) wie in Beispiel 1 gebildet wurde, außer dass die magnetischen Flussdichten auf diejenigen geändert wurden, wie sie in Tabelle 1 beschrieben sind.
(Beispiel 4)
Ein blattförmiges Formprodukt wurde ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt unter Verwendung eines voll-aromatischen Polyesters (ii) mit 60 Mol-% 4-Hydroxybenzoesäure und 40 Mol-% Mischung aus Terephthalsäure und Ethylenglycol als thermotropes Flüssigkristallpolymer. Unter Verwendung des blattförmigen Formprodukts wurde das wärmeleitende Polymerformprodukt ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die magnetische Flussdichte auf 5 Tesla geändert wurde.
(Beispiel 5)
Ein blattförmiges Formprodukt wurde ähnlich wie in Beispiel 4 gewonnen. Unter Verwendung des blattförmigen Formprodukts wurde ähnlich wie in Beispiel 1 ein wärmeleitendes Polymerformprodukt hergestellt, außer dass die Magnetflussdichte auf 10 Tesla geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Granulat desselben voll-aromatischen Polyesters (i) wie in Beispiel 1 wurde entfeuchtet, und ein blattförmiges Formprodukt mit einer Länge von 50 mm, einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 2 mm wurde durch Extrusionsformen gebildet. Das blattförmige Formprodukt wurde in der auf 340°C erhitzten Formaushöhlung geschmolzen, 20 Minuten in dem geschmolzenen Zustand gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, um das wärmeleitende Polymerformprodukt durch Verfestigung zu bilden.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein blattförmiges Formprodukt wurde ähnlich wie im Vergleichsbeispiel 1 gebildet. Nach dem Einlegen des blattförmigen Formprodukts in die auf 340°C erhitzte Formaushöhlung und dem Schmelzen in einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 1 Tesla wurde der geschmolzene Zustand 20 Minuten gehalten, und ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde gebildet durch Verfestigen durch seine Abkühlung auf Raumtemperatur. Die Richtung der Linie der magnetischen Kraft wurde auf die Dicke des blattförmigen Formprodukts eingestellt.
(Vergleichsbeispiel 3)
Ein blattförmiges Formprodukt wurde ähnlich wie in Beispiel 4 hergestellt. Unter Verwendung des blattförmigen Formprodukts wurde das wärmeleitende Polymerformprodukt ähnlich dem Verfahren des Vergleichsbeispiels 2 hergestellt.
Die Orientierungsgrade α der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden berechnet unter Verwendung einer von MacScience hergestellten Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung. Die aus einer Röntgenstrahlbeugungsmessung des Beispiels 3 gewonnene Intensitätsverteilung in der äquatorwärtigen Richtung ist in 1 dargestellt, und die Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung bei einem Spitzenstreuwinkel 2θ = 20 Grad ist in 2 dargestellt. Die Intensitätsverteilung in der äquatorwärtigen Richtung durch Röntgenstrahlungsbeugungsmessung des Vergleichsbeispiels 1 ist in 3 dargestellt, und die Intensitätsverteilung in der Azimutrichtung bei einem Spitzenbeugungswinkel 2θ = 20 Grad ist in 4 dargestellt.
Die Wärmeleitfähigkeiten λ der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden durch ein Laserimpulsverfahren gemessen. Die Orientierungsgrade α und die Wärmeleitfähigkeiten λ der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sind in der Tabelle 1 dargestellt.
(Tabelle 1)
Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurden in den Beispielen 1 bis 5 wärmeleitende Polymerformprodukte mit einem Orientierungsgrad α von 0,7 oder mehr gewonnen, und eine überlegene Wärmeleitfähigkeit wurde gewonnen, die 0,7 W/(m·K) übertrifft. Aus den Beispielen 1 bis 5 wurde bewiesen, dass wärmeleitende Polymerformprodukte einen höheren Orientierungsgrad α aufwiesen, wenn die magnetische Flussdichte höher eingestellt war.
Bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 dagegen hatten die wärmeleitenden Polymerformprodukte einen Orientierungsgrad α von weniger als 0,41, und eine unzureichende Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,38 W/(m·K) wurde erzielt.
(Beispiel 6)
Eine Mischung, bei der 60 Gewichtsanteile Kohlefaserkörner (Petoca Materials Ltd.) als wärmeleitender Füllstoff mit 100 Gewichtsanteilen voll-aromatischem Polyester (i) vermischt wurde. Der voll-aromatische Polyester (i) ist derselbe Polyester wie in Beispiel 1 und wurde in einem Extruder schmelzgemischt, und eine granulatförmige Flüssigkristallverbindung wurde gewonnen. Die Flüssigkristallverbindung wurde entfeuchtet, und ein blattförmiges Formprodukt von 50 mm Länge, 50 mm Breite und 2 mm Dicke wurde durch Extrusionsformen hergestellt. Nach Einlegen des blattförmigen Formkörpers in eine auf 340°C erhitzte Formaushöhlung und Schmelzen in einem Magnetfeld von 5 Tesla magnetischer Flussdichte, das von einem supraleitenden Magneten erzeugt wurde, wurde dieser Zustand 20 Minuten gehalten. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde dann hergestellt durch Verfestigung durch Abkühlen auf Raumtemperatur. Die Richtung der Linie der magnetischen Kraft wurde auf die Dicke des blattförmigen Formprodukts eingestellt.
(Beispiel 7)
Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde ähnlich gebildet wie in Beispiel 6, außer dass die magnetische Flussdichte auf 10 Tesla geändert wurde.
(Beispiel 8)
Eine Mischung, in der 50 Gewichtsanteile Aluminiumpulver (hergestellt von Showa Denko) als wärmeleitender Füllstoff mit 100 Gewichtsanteilen voll-aromatischem Polyester (i) desselben Typs wie in Beispiel 1 vermischt wurde, wurde in einem Extruder geschmolzen und gemischt, und eine granulatförmige Flüssigkristallverbindung wurde gewonnen. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde aus der Flüssigkristallverbindung ähnlich wie in Beispiel 6 hergestellt, außer dass die magnetische Flussdichte auf 10 Tesla geändert wurde.
(Beispiel 9)
Eine Mischung, in der 50 Gewichtsanteile Graphitkohlefaserpulver (hergestellt von Petca Materials) als wärmeleitender Füllstoff mit 100 Gewichtsanteilen voll-aromatischem Polyester (ii) desselben Typs wie in Beispiel 4 vermischt wurde, wurde in einem Extruder geschmolzen und gemischt, und eine granulatförmige Flüssigkristallverbindung wurde gewonnen. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde aus der Flüssigkristallverbindung ähnlich wie in Beispiel 6 hergestellt, außer dass die magnetische Flussdichte auf 10 Tesla geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 4)
Eine Flüssigkristallverbindung wurde ähnlich wie in Beispiel 6 gewonnen. Die Flüssigkristallverbindung wurde entfeuchtet, und ein blattförmiges Formprodukt von 50 mm Länge, 50 mm Breite und 2 mm Dicke wurde durch Extrusionsformen gebildet. Das blattförmige Formprodukt wurde in eine auf 340°C erhitzte Formaushöhlung eingelegt, ohne Anlegen eines Magnetfelds geschmolzen, und der Schmelzzustand wurde 20 Minuten gehalten. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde durch Verfestigung durch seine Abkühlung auf Raumtemperatur hergestellt.
(Vergleichsbeispiel 5)
Eine Flüssigkristallverbindung wurde ähnlich wie in Beispiel 8 gewonnen. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde ähnlich wie bei dem Vergleichsbeispiel 4 aus der Flüssigkristallverbindung hergestellt.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als illustrierend und nicht einschränkend anzusehen, und die Erfindung soll nicht auf die darin gegebenen Details eingeschränkt sein, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der angehängten Ansprüche verändert werden.
(Vergleichsbeispiel 6)
Eine Flüssigkristallverbindung wurde ähnlich wie in Beispiel 9 gewonnen. Ein wärmeleitendes Polymerformprodukt wurde aus der Flüssigkristallverbindung ähnlich wie in dem Vergleichsbeispiel 4 hergestellt.
Der Orientierungsgrad α und die Wärmeleitfähigkeit λ der Beispiele 6 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 4 bis 6 sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Tabelle 2)
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde in den Beispielen 6 bis 9 das wärmeleitende Polymerformprodukt mit einem Orientierungsgrad α von 0,7 oder mehr gewonnen. Es wurde auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 1,1 W/(m·K) oder mehr erzielt, weil wärmeleitender Füllstoff eingemischt wurde.
Andererseits sind die wärmeleitenden Polymerformen der Vergleichsbeispiele 4 bis 6 herkömmliche wärmeleitende Polymerformen, die aus einer Flüssigkristallverbindung gewonnen wurde, die ein thermotropes Flüssigkristallpolymer und einen wärmeleitenden Füllstoff enthält. Wie in Tabelle 2 dargestellt, wurde lediglich eine hinreichende Wärmeleitfähigkeit λ von we niger als 0,43 W/(m·K) gewonnen, wenn wärmeleitender Füllstoff in einer kleinen Menge eingemischt wurde, aber das thermotrope Flüssigkristallpolymer nicht orientiert wurde.

Claims

Formprodukt, das eine Flüssigkristallverbindung enthält, zum Leiten von Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallverbindung ein Flüssigkristallpolymer enthält mit einem Orientierungsgrad α, der durch Gleichung 1 unten gewonnen wird, Orientierungsgrad α = (180 – Δβ)/180 Gleichung 1wobei Δβ eine Halbwertsbreite einer Intensitätsverteilung ist, die gewonnen wird, indem der Spitzenstreuwinkel bei einer Röntgenstrahlbeugungsmessung festgehalten wird und der Azimutwinkel von 0 bis 360° geändert wird, und wobei der Orientierungsgrad α in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt.
Formprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallverbindung einen wärmeleitenden Füllstoff mit weniger als 100 Gewichtsanteilen bezogen auf 100 Gewichtsanteile Flüssigkristallpolymer enthält.
Formprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallpolymer ein thermotropes Flüssigkristallpolymer ist, das eine Schmelzphase mit optischer Anisotropieeigenschaft aufweist.
Formprodukt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermotrope Flüssigkristallpolymer ein Polymer enthält, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus vollaromatischen Polyestern und vollaromatischen Polyesteramiden besteht.
Formprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallpolymere mit einem Orientierungsgrad α versehen wurden durch Anlegen einer magnetischen Kraft, die durch eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung erzeugt wurde.
Formprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formprodukt in einer Blattform ausgebildet ist und der Orientierungsgrad α der Flüssigkristallpolymere zumindest in einer Richtung der Dicke in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt.
Formprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeleitfähigkeit λ in zumindest einer Richtung in einem Bereich von 0,7 W/(m·K) bis 20 W/(m·K) liegt.