TW201242505A - Thermal management within an LED assembly - Google Patents

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201242505 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於基於發光二極體（led)之照明系統之熱管 理。 [相關申請案的交互參照] 本申請案在35 U.S.C. § 119(e)下主張2011年3月22曰提出 申請之美國臨時專利申請案第61/466231號之權利。美國 臨時專利申請案第61/466231號係以引用方式併入本文 中。 【先前技術】 對於較兩功率之LED應用而言，熱管理成為關鍵問題。 在沒有適當熱管理之情形下’ LED封裝之溫度可顯著升 高。此溫度升高可引起以下問題：光之輸出波長發生變 化、透鏡黃化、線接合斷裂、分層及内部焊接接頭分離。 最終結果可為LED裝置發生災難性故障。 存在三種用於耗散來自LED之熱能之機制：傳導、賴射 及對流。傳導發生於放置LED晶片、LED之機械結構、 LED安裝結構（例如印刷電路板）及燈具殼體以使其彼此物 理接觸時。通常優化與LED之物理接觸以提供電功率及機 械支持。在LED與燈具之間提供電及機械接觸之傳統方式 提供了在LED及外部燈具表面（例如模鑄殼體）之間傳導之 較差方式。在燈具外套内使用導熱結構之一個缺點在於其 將熱量耗散至通常密封之外殼中。此有效地升高了環繞 LED之空氣之環境溫度，由此加重了熱相關故障。衣， 幸田射係能量經由電磁傳播自一個點運動至另—點。許夕 162569.doc 201242505 輻射能經由透明光學元件（發光區域 '透鏡等）及反射器自 燈具逸出’該等透明光學元件（發光區域、透鏡等）及反射 器經設計以根據應用需要將輻射能（特定而言，可見光）重 定向離開燈具》並不經由透鏡逸出之輻射能由燈具内之各 種材料吸收並轉化成熱量。 對流發生於暴露於空氣之任一表面上，但可受限於發射 表面附近之空氣運動量、可用於耗散之表面積及發射表面 與周圍空氣間之溫度差。在許多情形下，進一步封閉燈具 以限制LED周圍之空氣流。在封閉燈具之情形下，由led 生成之熱藉由對流轉移至外殼内之空氣中，但不會逸出外 殼之邊界》因此，外殼内之空氣經歷熱聚集，此會升高燈 及燈具溫度並可引起熱相關故障。 LED板與散熱片之間之熱轉移係經由裝配式熱界面塾進 行。通常以形狀陣列形式自包含銅及紹之金屬來形成或壓 印習用散熱片。通常，其具有附接LED板之平坦表面或凹 陷空腔。在附接散熱片之前，將模切裝配式熱墊置於散熱 片與LED板之間。 本發明涉及LED封裝之熱管理之新穎方法。並不使用裝 配式熱墊，而是將可固化熱管理組合物之薄層印刷或直接 釦配於LED板或散熱片上。熱管理組合物可（1)在附接led 板及散熱片之前使用室溫或低溫固化預固化於LEd板或散 熱片上，或（2)附接至LED板或散熱片上，隨後附接LED板 及散熱片並在LED板與散熱片之間隨時間流逝進行固化。 【發明内容】 I62569.doc 201242505 本發明係關於將熱管理組合物施加至led安裝電路板與 散熱片之間之方法，其中該LED安裝電路板包括基板，該 基板具有第一表面（上面安裝有至少一個LED)及第二表面 (與該第一表面相對），該方法包括以下步驟： (a) 經由具有至少一個孔隙之沈積工具將熱管理組合物 之沈積物施加於LED安裝電路板之第二表面上或施加於散 熱片之表面上，其中該至少一個孔隙具有由側壁環繞之周 邊’其中該等側壁具有高度，其中該等高度與沈積工具之 平均尚度相比在沈積工具上孔隙周邊之至少一部分周圍有 所減小，及 (b) 固定LED安裝電路板及散熱片，其中熱管理組合物 駐留於LED安裝電路板之第二表面與散熱片之表面之間。 在一實施例中，在步驟（b)之後固化該熱管理組合物且 在另一實施例中，在步驟（b)之前固化該熱管理組合物。 【實施方式】 參照圖1，呈膜或層30形式之熱管.理組合物在LEd安裝 電路板20與散熱片40(例如熱傳遞材料之區塊）之間提供熱 界面以促進自LED安裝電路板20至散熱片40之熱轉移。應 瞭解，LED安裝電路板在其操作中生成過量熱，該熱若不 去除則可損壞或損害LED安裝電路板之操作。 膜30之厚度為約〇.丨毫米至！毫米或約〇 15毫米至〇 3毫 米。若需要’膜厚度可進一步增加以適用某些應用需求 (例如電子或電源冷卻應用中之較大間隔特性）。 如圖2中所展示，在20内，包含複數個LED 2〇6之1^1)陣 162569.doc 201242505 列203存在於薄基板215之頂部表面209上，薄基板215具有 底部表面210。基板215具有平面或非平面表面^ LED 206 可以隨機放置、基質或明確界定圖案（其界定字母、符號 或圖形）之形式存在《不管LED陣列203如何，在組裝時， 每一LED 206皆附接至基板21 5之頂部表面209並與終端電 連接。終端用於與LED 206電連接以向LED安裝電路板20 供應電流》 基板215係金屬核心印刷電路板（MCPCB) ^為形成 MCPCB ’使用由銘（A1)製得之平面形金屬板。另一選擇 為’金屬板可由具有較高導熱率之其他材料（例如銅（Cu)或 其合金）製得。然後，在金屬板之外表面上形成絕緣層。 然後，使用銅箔層經由濺鑛、熱壓、無電鍍銅沈積或電沈 積來塗覆絕緣層。最後，藉由光阻劑塗覆、暴露及蝕刻銅 鑌層來形成電路組。應理解，基板2丨5可為其他種類之印 刷電路板，例如金屬基印刷板、陶瓷基板印刷板等等。 圖3中所展示之散熱片4〇配置於熱管理組合物3〇下方。 此實施例中所展示之散熱片40係擠出之鋁鰭片型散熱片。 另一選擇為，散熱片40可為板型熱管或蒸氣室，其因所使 用之相變機制而具有相對較高之熱轉移能力。另外，散熱 片4〇可為冷板，其中界定流動溝道以用於通過工作流體。 另外，散熱片40可由諸如銅或其合金等高度導熱材料製 仵。散熱片40包含底盤41及複數個自底盤41向下延伸之針 型鰭片42。針型鰭片42用於增加散熱片4〇之熱耗散面積。 另-選擇為，n片42可為平坦型m2及底盤41可單獨 162569.doc 201242505 形成，且然後藉由焊接連接至一起。散熱片4〇之底盤41之 頂部表面附接至熱管理組合物30上。另一選擇為，散熱片 40可為板型熱官或蒸氣室，#因所使用之相變機制而具有 相對較南熱轉移能力。另外，散熱片4〇可為冷板其中界 定流動溝道以用於通過工作流體。另外，散熱片4〇可由諸 如銅或其合金等高度導熱材料製得。 藉由迫使熱管理組合物穿過具有至少一個由側壁環繞之 孔隙之沈積工具，可將該組合物施加至LED安裝電路板之 底部表面210上或施加至散熱片之頂部表面412上。與沈積 工具之平均高度相比，側壁之高度在沈積工具上孔隙周邊 之至少一部分周圍有所減小。舉例而言，可藉由諸如印刷 等製程將熱管理組合物施加於LED安裝電路板之底部表面 上或施加於散熱片之表面上。適宜印刷製程之實例包含模 板印刷（使用由局部減薄模板（d〇Wn_step stencn)例示之沈 積工具）及絲網印刷（使用由具有複數個孔隙（每一孔隙皆由 側壁％繞）之絲網例示之沈積工具）。與絲網之平均厚度相 比，側壁之高度在絲網上每一孔隙周邊之至少一部分周圍 有所減小。適宜局部減薄模板之實例展示於圖4a、4b ' 4c 及4d中《圖4a展示局部減薄模板400之俯視圖，局部減薄 模板400包含複數個正方形孔隙4〇1。每一孔隙4〇1在後緣 周圍具有蝕刻區域402。蝕刻區域4〇2具有小於模板400之 其他部分之高度400z之高度402z。熟習此項技術者應認識 到，所選確切模板組態取決於各種因素，包含選擇用於形 成平坦頂部沈積物之組合物及期望平坦頂部沈積物之尺寸 162569.doc 201242505 及形狀。模板可具有使用如圖4a中所展示之正方形隅角之 孔隙或使用圓形隅角之孔隙。另一選擇為，模板可具有環 繞每一孔隙之整個周邊之#刻區域。可視需要對模板實施 電拋光。 在沈積後，可藉由任一便利方式（例如藉由固化）來將熱 管理組合物硬化。適宜可固化聚矽氧組合物係矽氫化或過 氧化物可固化聚矽氧組合物，其包括： (A)聚有機矽氧烷基礎聚合物，其平均每分子具有至少 兩個脂肪族不飽和有機基團， 視需要，（B)交聯劑，其平均每分子具有至少兩個矽鍵 結氫原子， (C) 觸媒，其選自矽氫化反應觸媒及過氧化物固化觸 媒， (D) 導熱填充劑，及視需要 (E) 有機增塑劑，其可溶於成份（A)中且並不抑制組合物 之固化。 熱管理組合物可（例如）藉由矽氫化或過氧化物固化進行 固化。在矽氫化可固化組合物中，存在成份（B)。在過氧 化物可固化組合物中’成份（B)係可選的。 石夕氫化可固化組合物 矽氫化可固化組合物可包括：1〇〇重量份數之（A,)，其係 平均每分子具有至少兩個脂肪族不飽和有機基團之聚有機 矽氧烷基礎聚合物；（B，）交聯劑，例如矽烷或矽氧烷，其 平均每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子；及其量足以引發 162569.doc 201242505 組合物固化之（c，），其係鉑族金屬觸媒，其中該等成份及 量可經選擇以便藉由固化組合物製得之固化聚矽氧係聚石夕 氧橡膠。 成份（A’）基礎聚合物 矽氫化可固化組合物之成份（A，）可包括平均每分子具有 至少兩個脂肪族不飽和有機基團之聚有機矽氧烷。成份 (A’）可具有直鏈或具支鏈結構。成份（A,)可為均聚物或共 聚物。脂肪族不飽和有機基團可為烯基，例如但不限於乙 烯基、烯丙基、丁烯基及己烯基。不飽和有機基團可為快 基’例如但不限於乙炔基、丙炔基及丁炔基。成份（A,)中 之脂肪族不飽和有機基團可位於末端、側鏈或末端及側鏈 位置處。 成份（A·)中之剩餘矽鍵結有機基團可為不含脂肪族不飽 和之單彳貝有機基團。該等單價有機基團可具有1至a個碳 原子或1至10個碳原子，且例如但不限於烷基，例如甲 基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基及十八烷基；環 院基’例如環戊基及環己基；及芳族基團，例如苯基'甲 苯基、二曱苯基、苄基及2-苯基乙基。 成份（AJ可包括以下聚有機矽氧烷： 式⑴：， 式（II) : R^SiCKR^SiOMRysio)#!^ ;或其組合。 在式（I)及（II)中，每一 R1獨立地係不含脂肪族不飽和之 單價有機基團且每一 R2獨立地係脂肪族不飽和有機基團。 下標d具有至少2之平均值’另一選擇為，下標d可具有介 162569.doc 201242505 於2至2000之間之值。下標e可為〇或正數。另一選擇為， 下標e可具有介於。至2〇〇〇之間之平均值。下標f可為。或正 數。另一選擇為，下標f可具有介於〇至2〇〇〇之間之平均 值。下標g具有至少2之平均值。另一選擇為，下標g可具 有介於2至2000之間之平均值。適用於义丨之單價有機基團 包含但不限於：院基，例如甲基、乙基 '丙基、戊基、辛 基、十一烷基及十八烷基；環烷基，例如環戊基及環己 基；及芳基，例如苯基、曱苯基、二曱苯基、苄基及2_苯 基乙基母一 R獨立地係脂肪族不飽和單價有機基團。R2 由以下基團例示：烯基，例如乙烯基、烯丙基及丁烯基； 及炔基’例如乙炔基及丙炔基。 成份（A’）可包括聚二有機矽氧烷，例如丨）二曱基乙烯基 甲夕院氧基封ί而之聚二曱基曱石夕氧烧、⑴二甲基乙稀基曱 矽烷氧基封端之聚（二甲基甲矽氧烷/甲基乙烯基曱矽氧 烷）、di)二曱基乙烯基甲矽烷氧基封端之聚甲基乙烯基甲 矽氧烷、W)三甲基甲矽烷氧基封端之聚（二甲基甲矽氧烷/ 甲基乙烯基甲矽氧烷）、v)三曱基甲矽烷氧基封端之聚曱基 乙烯基甲矽氧烷、V1)二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端之聚 (一曱基甲石夕氧烧/甲基苯基曱石夕氧统）、vii)二曱基乙稀基 甲矽烷氧基封端之聚（二甲基曱矽氧烷/二苯基甲矽氧烷）、 vui)苯基，甲基，乙烯基_曱矽烷氧基封端之聚二曱基甲矽氧 烷、IX)二甲基己烯基甲矽烷氧基封端之聚二曱基甲矽氧 烷、X)二甲基己烯基曱矽烷氧基封端之聚（二曱基曱矽氧烷/ 甲基己烯基曱矽氧烷）、xi)二甲基己烯基甲矽烷氧基封端 162569.doc 201242505 之聚曱基己烯基甲矽氧烷、Xii)三甲基甲矽烷氧基封端之 聚（二甲基甲矽氧烷/甲基己烯基曱矽氧烷）、xiii)其組合。 製備適於用作成份（A’）之聚二有機矽氧院流體之方法（例 如水解及縮合相應有機_代矽烷或平衡環狀聚二有機矽氧 烷）在業内已眾所周知。 除上述聚二有機矽氧烷外，成份（A，）可進一步包括例如 以下樹脂：基本上由R^SiOw單元及ΜΑ,2單元組成之MQ 樹脂、基本上由RhiO3,2單元及R^SiO2,2單元組成iTD樹 月曰基本上由R 3Si〇w2單元及R3Si〇3/2單元組成之河丁樹 脂、組基本上由R33Si〇I/2單元、R3Si〇3/2單元及R32Si〇2/2單 元成之MTD樹脂或其組合。 每一R3係單價有機基團，由R3代表之單價有機基團可具 有1至20個碳原子。單價有機基團之實例包含但不限於單 價烴基團及單價齒化烴基團。單價煙基圓包含但不限於： 燒基’例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一院基及 十八烷基；環烷基，例如環己基；烯基，例如乙烯基、烯 丙基丁烯基及己烯基；炔基，例如乙快基、丙快基及丁 快基；及芳基，例如苯基、甲苯基、2甲苯基、f基及2-苯基乙基。 樹月曰可平均含有3莫耳％至3〇莫耳％之脂肪族不飽和有機 基團。脂肪族不飽和有機基團可為烯基、炔基或其組合。 樹脂中脂肪族不飽和有機基團之莫耳百分比哨脂中含有 不飽和基團之石夕氧烧單元之莫耳數與樹脂中石夕氧烧單元之 總莫耳數之比率X 1 〇〇。 162569.doc 201242505 製備樹脂之方法在業内已眾所周知。舉例而言，可藉由 至少使用含有烯基之封端劑處理藉由Daudt等人之二氧化 矽水溶膠封端製程產生之樹脂共聚物來製備樹脂。 等人之方法揭示於美國專利2,676，182中。 簡言之，Daudt等人之方法涉及在酸性條件下使二氧化 石夕水溶膠與可水解三有機石夕烧（例如三甲基氣甲石夕烧）、石夕 氧烧（例如六甲基二甲石夕氧烧）或其混合物反應，且回收具 有Μ及Q單元之共聚物。所得共聚物通常含有2重量％至$ 重量％之羥基。 通常含有小於2重量％矽鍵結羥基之樹脂可藉由以下方 式來製備：以足以在最終產物中提供3莫耳％至3〇莫耳％不 飽和有機基團之量使Daudt等人之產物與含有不飽和有機 基團之封端劑及不含脂肪族不飽和之封端劑進行反應。封 端劑之實例包含但不限於錢院、錢燒及料。業内已 知適宜封端劑且例示於美國專利4,584,355、4,59丨，622及 ，，巾彳使用單-封端劑或該等試劑之混合物來製 備樹脂。 成份（A·)可為單一基礎聚合物或包括在至少—種下列性 質上不同之兩種或更多種基礎聚合物之組合：結構、黏 度、平均分子量、矽氧烷單元及序列。 成份（B’）交聯劑 石夕氫化固化封裝中之成份（Bl)可為平均每分子具有至少 兩個梦鍵結氫原子之㈣或有機氫聚⑦氧炫1氫化可固 化組合物中成份（B.)之量取決於各種因素，包含成份⑽之 I62569.doc 12 201242505

SiH含量、成份（A·)之不飽和基團含量及期望組合物之固化 產物之性質，然而，成份（B·)之量可足以使成份（B,)中之 SiH基團與成伤（A)中之脂肪族不飽和有機基團之莫耳比率 (統稱為SiH: Vi比率）介於〇.3:ι至5:1之間。成份（b，）可為均 聚物或共聚物。成份（B’）可具有直鏈、具支鏈、環狀或樹 脂性結構。成份（B，）中之矽鍵結氫原子可位於末端、側鏈 或末端及側鏈位置處》 成份（B')可包括矽氧烷單元，包含但不限KHR42Si〇i 2、 R 3Si〇i/2、HR Si02/2、R42si〇2/2、R4Si〇的及 Si〇奶單元。 在刖文之式中，每一 R4獨立地選自不含脂肪族不飽和之單 價有機基團。 成份（B')可包括下式之化合物： (III) R43SiO(R42SiO)h(R4HSiO)iSiR43、 (IV) R42HSiO(R42SiO)j(R4HSiO)kSiR42H或 其組合。 在上式（III)及（IV)中，下標h具有介於0至2000之間之平 均值，下標i具有介於2至2000之間之平均值，下標j具有介 於0至2000之間之平均值，且下標k具有介於〇至2〇〇〇之間 之平均值。每一R9獨立地係單價有機基團。適宜單價有機 基團包含：烷基’例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、 十一烷基及十八烷基；環烷基，例如環戊基及環己基·，烯 基，例如乙烯基、烯丙基、丁烯基及己烯基；炔基，例如 乙炔基、丙炔基及丁炔基；及芳基，例如苯基、甲苯基、 二甲苯基、苄基及2-苯基乙基。 162569.doc -13- 201242505 藉由以下物質來例示成份（B，）： a) 二甲基氫甲矽统氧基封端之聚二甲基甲矽氧炫， b) 二曱基氫甲矽燒氧基封端之聚（二甲基曱矽氧烷/甲基氫 甲矽氧烷）， c) 二甲基氫甲矽烷氧基封端之聚曱基氫甲石夕氧烧， d) 二曱基甲石夕烧氧基封端之聚（二甲基曱石夕氧燒/曱基氫曱 矽氧烷）， e) 三曱基曱矽烷氧基封端之聚甲基氫曱矽氧烷， f) 基本上由H(CH3)2Si01/:2單元及Si〇4/2單元組成之樹脂，及 g) 其組合。 成份（B')可為在至少一種下列性質上不同之兩種或更多 種有機氫聚矽氧烷之組合：結構、平均分子量、黏度、石夕 氧燒單元及序列。具有相對較低聚合度（例如，DP介於3至 50之間）之二曱基氫曱矽烷氧基封端之聚二曱基曱矽氧烷 統稱為鏈伸長劑，且成份（B')之一部分可為鍵伸長劑。 製備適於用作成份（B')之直鏈、具支鏈及環狀有機氫聚 矽氧烷（例如水解及縮合有機鹵代矽氧烷）之方法在業内已 眾所周知《製備適於用作成份（B，）之有機氫聚矽氧烷樹脂 之方法亦已眾所周知’如美國專利5,31〇, 843、4,370,358及 4,707,531中所例示。 成份（C’）矽氫化觸媒 石夕氫化可固化組合物之成份（Cy)係矽氫化觸媒。基於矽 氫化可固化組合物之重量，可以下列範圍量將成份（c，）添 加至s亥可固化組合物中：〇丨沖爪至1〇〇〇叩爪或！卩卩爪至 162569.doc 14 201242505 500 ppm或2 ppm至200或5 ppm至i5〇 ppm重量之鉑族金 屬。 業内已知適宜矽氫化觸媒且市面有售。成份（c，）可包括 選自以下之鉑族金屬：鉑、铑、釕、鈀、餓或銥金屬或其 有機金屬化合物或其組合。藉由例如以下化合物來例示成 伤（C ).氯鉑酸、氣鉑酸六水合物、二氣化鉑及該等化合 物與低分子量有機聚矽氧烷之錯合物或微囊封於基質或核 心-殼層類型結構中之鉑化合物。鉑與低分子量有機聚矽 氧烷之錯合物包含二乙烯*_Μ，3,3_Θ甲基二甲矽氧 烷與鉑之錯合物。該等錯合物可微囊封於樹脂基質中。另 一選擇為，觸媒可包括U3-二乙烯*_μ，3,3 _四甲基二甲 矽氧烷與鉑之錯合物。在觸媒係鉑與低分子量有機聚矽氧 烷之錯合物時，觸媒之量基於可固化聚矽氧組合物之重量 可介於0.04%至0.4%之間。 (例如）美國專利 、3,419,593 、 、4,784,879 、 適用於成份（C，）之矽氫化觸媒闡述於 3,159,601 3,516,946 3,220,972 > 3,296,291 3,814,730 、 3,989,668 5,〇36，117、5，175,325及 ΕΡ 〇 347 895 Β中。業内已知微囊 封矽氫化觸媒及其製備方法，如美國專利第4,766，丨％號及 美國專利第5,017,654號中所例示。 過氧化物可固化組合物 另一選擇為，過氧化物可固化組合物可包括：1〇〇重量份 數之（Α”）基礎聚合物，視需要其量足以使組合物固化之 (Β )父聯劑，及其量足以加速組合物之固化之（C,,)過氧化 162569.doc !5 201242505 物觸媒，其中該等成份及量經選擇以便組合物之固化產物 可為聚矽氧橡膠》 成份（A”）基礎聚合物 過氧化物固化封裝之成份（A")可包括平均每分子具有至 少兩個脂肪族不飽和有機基團之聚二有機矽氧烷，例如上 文針對矽氫化固化封裝之成份（A，）所述之聚有機矽氧烷。 可選成份（B")交聯劑 成份（B")係交聯劑，可視需要將其添加至過氧化物可固 化組合物中以改良（減小）藉由固化此組合物製得之固化聚 矽氧之壓縮形變。過氧化物可固化組合物中成份（B,，）之量 取決於各種因素，包含成份（B，，）之SiH含量、成份（A")之 不飽和基團含量及期望組合物之固化產物之性質，然而， 成份（B，，）之量可足以使成份（B")中之SiH基團與成份（A，，）中 之脂肪族不飽和有機基團之莫耳比率（統稱為SiH··Vi比率） 介於0.3:1至5:1之間。組合物中成份（b'，）之量可介於〇至15 份數（以重量計）/100重量份數成份（A，，）之間。成份（b,，）可 包括平均每分子具有至少兩個矽鍵結氫原子之聚二有機氮 石夕氧烷。藉由闡述為矽氫化可固化組合物中之成份（B,)之 聚二有機氫矽氧烷來例示成份（B'，）。 成份（C”）觸媒 過氧化物可固化組合物中之成份（C，，）包括過氧化物化合 物。添加至組合物中成份（C")之量取決於選擇用於成份 (c")之具體過氧化物化合物，然而，該量可介於〇2份數至 5份數（以重量計）/100重量份數成份（Am)之間。適用於成份 162569.doc -16· 201242505 (c’’）之過氧化物化合物之實例包含但不限於過氧化- ，* ， 氣苯甲酿、過氧化二異丙苯及其組合以及此一過氧化物與 諸如過苯曱酸第三丁酯之組合等苯甲酸酯化合物。業内已 知適宜過氧化物可固化組合物，且揭示於（例如）美國專利 4,774,281 中。 成份(D)導熱填充劑 成份（D)係導熱填充劑《成份可導熱且導電。另一選 擇為，成份（D)可導熱且電絕緣。成份（D)可選自氮化鋁、 氧化鋁、三水合鋁、鈦酸鋇、氧化鈹、氮化硼、碳纖維、 金剛石、石墨、氫氧化鎂、氧化鎂、金屬微粒、石華 (onyx)、碳化矽、碳化鎢、氧化鋅及其組合。成份⑴)可包 括金屬填充劑、無機填充劑、可熔化填充劑或其組合。金 屬填充劑包含金屬顆粒及顆粒表面上具有層之金屬顆粒。 該等層可為（例如）顆粒表面上之金屬氮化物層或金屬氧化 物層。適宜金屬填充劑由選自以下之金屬之顆粒進行例 示：铭、銅、金、錦、銀及其組合’且另一選擇係銘。適 宜金屬填充劑進-步由在表面上具有選自以下之層之上文 所列示金屬之顆粒進行例示：氮化紹、氧化紹、氧化銅、 氧化鎳、氧化銀及其組合。舉例而言’金屬填充劑可包括 在表面上具有氧化鋁層之銘顆粒。 藉由以下物質來例示無機填充劑. 丹凡削.石華、三水合鋁、金 屬氧化物（例如氧化鋁、氧化鈹、氧 氣化鎂及氧化鋅）、氮化 物（例如氮化鋁及氮化硼）、碳化物 匕物（例如碳化矽及碳化鎢） 及其組合。另一選擇為，藉由氧化 乳化銘、氧化鋅及其組合來 162569.doc 201242505 例不無機填充劑》可熔化填充劑可包括Bi、Ga、In、§11或 其合金。可炫化填充劑可視需要進一步包括Ag、Au、 Cd、Cu ' Pb、Sb、Zn或其組合。適宜可熔化填充劑之實 例包含 Ga、In-Bi-Sn 合金、Sn-In-Zn 合金、Sn-In-Ag 合 金、Sn-Ag-Bi 合金、Sn-Bi-Cu-Ag 合金、Sn-Ag-Cu-Sb 合 金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu-Zn合金及其組 合°可溶化填充劑之熔點可介於5〇t至25〇〇c或15〇艽至 225°C之間。可熔化填充劑可為低共熔合金、非低共熔合 金或純金屬》可熔化填充劑市面有售。 舉例而言’可熔化填充劑可自lndiutn Corporation of

America，Utica，Ν·Υ·，美國；Arconium, Providence, R I·，美國；及 AIM Solder，Cranston，R.I.，美國獲得。 紹填充劑可購自（例如）T〇yal America，lnc. 0f Naperville，

Illinois’ 美國及Valimet Inc.，〇f Stockton，California，美 國。銀填充劑可購自 Metalor Technologies U.S.A. Corp· of Attleboro, Massachusetts，美國。 業内已知導熱填充劑且市面有售，例如參見美國專利 6，169，142 (第 4行第 7-33列）。舉例而言，CB_A2〇^A143_

Me係購自Showa-Denko之具有不同粒度之氧化鋁填充劑， 且 AA-04、AA-2及 AA-18係購自 Sumit〇m〇 chemical 公司之 氡化铭填充劑。氧化鋅（例如具有商標KADOX®及XX®之氧 化鋅）係購自 Horsehead Corporation of Monaca，Pennsylvania， 美國。 導熱填充劑顆粒之形狀並不具體限制，然而，圓形或球 162569.doc -18- 201242505 形顆粒可防止在組合物中載入高含量導熱填充劑後黏度增 加至不期望值。 成份（D)可為單—導熱填充劑或兩種或更多種導熱填充 齊J之組合’該等兩種或更多種導熱填充劑在至少一個諸如 顆粒形狀、平均粒度、粒度分佈及填充劑類型等性質方面 有所不同。舉例而言，可能期望使用無機填充劑之組合， 例如具有較大平均粒度之第一氧化鋁與具有較小平均粒度 之第二氧化链。另一選擇為，可能期望（例如）使用具有較 大平均粒度之氧化鋁與具有較小平均粒度之氧化鋅之組 合°另一選擇為，可能期望使用金屬填充劑之組合，例如 具有較大平均粒度之第一鋁與具有較小平均粒度之第二 在呂。另一選擇為，可能期望使用金屬及無機填充劑之組 口’例如銘及氧化鋁填充劑之組合、鋁及氧化鋅填充劑之 組合或鋁、氧化鋁及氧化鋅填充劑之組合。使用具有較大 平均粒度之第一填充劑及平均粒度小於該第一填充劑之第 一填充劑可改良封裝效率’可減小黏度，且可增強熱轉 移。 導熱填充劑之平均粒度將取決於各種因素，包含選擇用 於成份（D)之導熱填充劑之類型及添加至可固化組合物中 之確切量’以及當使用組合物之固化產物作為TIM時將使 用该固化產物之裝置之黏合層厚度。然而，導熱填充劑之 平均粒度可介於〇.1微米至8〇微米或〇1微米至5〇微米或〇」 微米至10微米之間。 組合物中成份（D)之量取決於各種因素，包含選擇用於 162569.doc 201242505 組合物之聚矽氧固化機制及選擇用於成份（D)之導熱填充 劑。然而’成份（D)之量可介於組合物之3〇體積％至8〇體積 %或50體積％至75體積°/〇之間。不期望受限於理論，據認 為在填充劑之量大於80%時’組合物可發生交聯以形成對 於一些應用而言具有不充足尺寸完整性之固化聚矽氧，且 在填充劑之量小於30%時，自該組合物製得之固化聚矽氧 可對於TIM應用而言具有不充足導熱率。 成份（E)有機增塑劑 組合物含有有機增塑劑。不期望受限於理論，有機增塑 劑可改良藉由固化組合物製得之固化聚矽氧之壓縮形變性 質。增塑劑平均每分子具有至少一個式（v)之基

其中R代表氫原子或單價有機基團。另—選擇為，r5可代 表具^鏈或直鍵單價烴基團。單價有機基團可為具支鍵或 直鏈單價烴基團，例如具有4至15個碳原子或m個碳原 子之烷基。適宜增塑劑可選自己二酸醋、緩酸酿、鄰苯二 甲酸酯及其組合。 另一選擇為’増塑劑可平 月J J十杓母刀子具有至少兩個在環狀 煙中鍵結至碳原子> w m 之式（V)之基團。增塑劑可具式 (VI): 162569.doc -20- 201242505 (VI) ο

在式（νΐ)φ ^ 個碳原子 Χ代表具有3個或更多個碳原子或3至b ,,U之環狀烴基團^ (下標X可具有介於1至12之間之 值。）基I® γ 、 可為飽和或芳族基團。每一 R，獨立地係氫原子 5二支鏈或直鏈單價有機基图。用於R.之單價有機基團可 :烷基，％如甲基、乙基或丁基。另-選擇為，用於R，之 °°貝有機基團可為醋官能基。每一 r6獨立地係具支鏈或直 鏈單價烴基團，例如具有4至15個碳原子之烷基。 式（VI)之有機增塑劑之實例可具有下文所述之式（νπ)、 (VIII)、（IX)或⑻。 (VII) 0

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162569.doc •21- 201242505 在式（VIII)、（IX)、（χ)及（XI)中，r6如上所述。式（νπ)及 (VIII)代表式（VII) _之環烷基及式（VIII)中之芳基未經取代 之情形。式（IX)及（X)展示，式（IX)中之環烷基及式（X)中 之芳基可經有機基團代替，其中展示在式（VII)之環烷基或 式（VIII)之芳基中’一或多個鍵結至成員原子（member atom)之氫原子經由r’代表之另一單價有機基團代替。每一 R可為烧基，例如曱基、乙基或丁基。另一選擇為，單價 有機基團R_可為酯官能基。 業内已知適宜增塑劑且市面有售。增塑劑可包括：對苯 二甲酸雙（2-乙基己基）酯、i，4_苯二甲酸雙（2_乙基己基） 酯、1，4-笨二曱酸曱基酯2-乙基己基酯、具支鏈及直鏈i，2 環己烷二甲酸二壬基酯、鄰苯二甲酸雙（2_丙基庚基）酯、 己二酸二異壬基酯、偏苯三酸三辛基酯、三乙二醇雙（2-乙 基己酸酯）、鄰笨二甲酸二（2_乙基己基）酯、甘油三乙酸 酉曰、己一酸雙（2-乙基己基）酯、鄰苯二曱酸二曱基酯、鄰 苯二甲酸二乙基酯' 鄰苯二甲酸二丁基酯、己二酸二_2_乙 基己基8曰、1，2,4-笨二甲酸叁（2_乙基己基）酯、脂肪酸酯及 其組合。另一選擇為，增塑劑可選自：對苯二曱酸雙乙 基己基）酯、1，4·笨二甲酸雙（2_乙基己基）酯、14-苯二甲 酸曱基S旨2·乙基己基s旨、具支鏈及直鏈1}2環己燒二甲酸二 壬基酯、鄰笨二甲酸雙(2_丙基庚基)酯、己二酸二異壬基 S旨及其組合。適宜增塑劑之實例及其商業來源包含彼等列 示於下文之表1中者。 添加至組合物中之增塑劑之量取決於各種因素，包含所 162569.doc •22- 201242505 選增塑劑之類型及組合物之其他成份。增塑劑可溶於組合 物中。增塑劑可經選擇以便增塑劑並不抑制組合物之固化 反應。然而’基於基礎聚合物與下述交聯劑之組合，增塑 劑之量可介於2 wt%至50 wt%或3 wt%至25 wt%之間。不 期望受限於理論，據信，小於2 wt%可能不足以改良藉由 固化組合物製得之固化聚矽氧之壓縮形變，且大於50 wt% 可旎不溶於組合物中，從而導致藉由固化組合物製得之固 化聚矽氧發生穩定性損失或增塑劑渗出。 162569.doc 23- 201242505 I<

CAS登記號 6422-86-2 6422-86-2 63468-13-3 6422-86-2 63468-13-3 474919-59-0 53306-54-0 208945-13-5 33703-08-1 未知 3319-31-1 94-28-0 117-81-7 102-76-1 103-23-1 103-23-1 131-11-3 84-66-2 84-74-2 103-23-1 3319-31-1 組份 對苯二曱酸雙(2-乙基己基)酯 1，4-苯二甲酸雙(2-乙基己基)酯 1，4-苯二曱酸曱基酯2-乙基己基酯 1，4-苯二曱酸雙(2-乙基己基)酯 1,4-苯二曱酸曱基酯2-乙基己基酯 具支鏈及直鏈1,2環己烷二甲酸二壬基酯 鄰苯二甲酸雙(2-丙基庚基)酯或鄰苯二曱酸二-(2-丙 基庚基)酯 lPMNOO-0611 己二酸二異壬基酯 增塑劑 偏苯三酸三辛基酯 三乙二醇雙(2-乙基己酸酯） 鄰苯二曱酸二(2-乙基己基)酯 甘油三乙酸酯 己二酸雙(2-乙基己基)酯 己二酸雙(2-乙基己基)酯 鄰苯二甲酸二甲基酯 鄰苯二甲酸二乙基酯 鄰苯二曱酸二丁基酯 己二酸二-2-乙基己基酯 1，2,4-苯三曱酸叁(2-乙基己基)酯 重量％ 75% >98% <2% >97% <2% >99.5% 99.9% 1 96.0% 1 4.0% 100% >99.9% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% ί>99.5% >99% | 產品名稱 Eastman(TM) 425增塑劑 Eastman(TM) 168增塑劑 Eastman(TM) 168-CA增塑劑 BASF Hexamoll *DINCH BASF Palatinol® DPHP BASF Palamoll® 652 Eastman 168 Xtreme (TM)增塑劑 Eastman(TM) TOTM增塑劑 Eastman(TM) TEG-EH增塑劑 Eastman(TM) DOP增塑劑 Eastman(TM)甘油三乙酸酉旨 Eastman(TM) DOA增塑劑 Eastman(TM) DOA增塑劑，Kosher Eastman(TM) DMP增塑劑 Eastman(TM) DEP增塑劑 Eastman(TM) DBP增塑劑 BASF Plastomoll® DOA BASF Palatinol® TOTM-I 162569.doc -24- 201242505 可選成份 組合物可視需要進-步包括__或多種其他成份。其他成 份可選自（F)間隔劑、（G)增強或增容填充劑、（H)填充劑處 理劑、（I)黏著促進劑、⑺媒劑、（κ)表面活性劑、（L)助熔 Μ、（M)酸受體、（N)穩定劑（例如，矽氫化固化穩定劑、 熱穩定劑或UV穩定劑）及其組合。 成份（F)間隔劑 成份（F)係間隔劑。間隔劑可包括有機顆粒、無機顆粒 或其組合。間隔劑可導熱、導電或二者兼有。間隔劑可具 有任一粒度（例如，端視LED安裝電路板與散熱片間之界面 之期望厚度），然而，粒度範圍可為1〇〇微米至1〇〇〇微米或 150微米至300微米。間隔劑可包括單分散珠粒，例如玻璃 或聚合物（例如，聚笨乙烯）珠粒。間隔劑可包括導熱填充 剤，例如氧化鋁、氮化鋁、霧化金屬粉末、氮化棚、銅及 銀。成份（F)之量取決於各種因素，包含粒度分佈、在放 置可固化組合物或自其製得之固化產物期間施加之壓力及 放置期間之溫度。然而，組合物所含有之成份（F)量可介 於0.05/。至2/〇或0.1%至1%之間。可添加成份（f)以控制可 固化组合物之固化產物之黏合層厚度。 成份（G)填充劑 成份（G)係增強及/或增容填充劑。組合物中之成份（G)之 量取決於各種因素，包含選擇用於成份（A)、（B)、（c)、 (D)及（E)之材料及組合物之最終用途。然而，基於組合物 之重量’成份（G)之量可介於〇·ι wt%至10 wt%之間。業内 162569.doc •25· 201242505 已知適宜增強及增容填充劑且由以下物質進行例示：沈殿 及研磨二氧化矽、沈澱及研磨碳酸鈣、石英、滑石粉、短 切纖維（例如短切KEVLAR®)或其組合。 成份（H)填充劑氟理劑 用於成份（D)之導熱填充劑及用於成份（G)之增強及/或增 容填充劑及/或用於成份（F)之間隔劑（若存在）可視需要經 成份（H)之處理劑進行表面處理。業内已知處理劑及處理 方法’例如參見美國專利6,169,142 (第4行第42列至第5行 第2列）。 成份（H)之量可端視各種因素而有所變化，包含選擇用 於成份（D)及（G)之填充劑之類型及量及原位抑或在與組合 物之其他成份組合之前使用成份（H)處理填充劑。然而， 組合物所包括成份（H)之量可介於〇. 1 %至2%之間。 成份（H)可包括具有式：R8mSi(〇R9)(4 m)2烷氧基矽烷， 其中下標m為1、2或3 ;另一選擇為，m為3。每一 R8獨立 地係單價有機基團，例如具有1至50個碳原子或6至丨8個碳 原子之烴基團。藉由以下基團來例示R8 :烷基，例如己 基辛基 '十二烷基、十四烷基、十六燒基及十八烷基； 及芳族基團，例如苄基' 苯基及苯乙基。R8可為飽和或不 飽和、具支鏈或無支鏈且未經取代之基團eRs可為飽和、 無支鏈且未經取代之基團。 母 R可為具有1至4個碳原子或1至2個碳原子之未經取 代飽和垣基團。藉由以下物質來例示用於成份（H)之烧 氧基矽烷.己基三甲氧基曱矽烷、辛基三乙氧基曱矽烷、 162569.doc -26 - 201242505 癸基二甲氧基曱石夕娱*、十二炫基三甲氧基曱石夕烧、十四烧 基三甲氧基甲矽烷、苯基三甲氧基甲矽烷、苯乙基三甲氧 基甲矽烷、十八烷基三曱氧基甲矽烷、十八烷基三乙氧基 曱矽烷及其組合。 亦可使用烧氧基官能养石夕氧烧處理劑。業内已知烧氧基 B月券梦氧烧及其製備方法’例如參見jgp 1 1 〇 1 16 7 A2。 舉例而言，適宜烷氧基官能寡矽氧烷包含彼等具有式 (R COnSKOSiR'R1、^)者。在此式中，下標11為i、2或 3，另一選擇為，η為3。每一R10可獨立地選自具有2至1〇 個碳原子之飽和及不飽和單價烴基團。每一 Rll可為具有 至少11個碳原子之飽和或不飽和單價烴基團。每一 Rl2可 為炫基。 °J便用以下物質處 ---一穴 /u 月]·〕 十八烷基硫醇及其他硫醇）及脂肪酸（例如油酸、硬脂酸广 鈦酸鹽、鈦酸鹽偶合劑、锆酸鹽偶合劑及其組合。 用於氧化H純化氮化社處理劑可包纽氧基甲石夕院 基官能烷基曱基聚矽氧烷（例如，R130R14pSi(〇Rl5) *之 部分水解縮合物或共水解縮合物或混合物）或類似=)之 其中可水解基團可包括石夕氮烧、醯氧基切基。在所有該 等物質中，結合至Si之基團(例如上式中之汉13)係長鏈不： 和早價烴或單價芳族官能烴。每一 R、立地 團，且_ p 1 5 yE ... 只工签 團。二： 具有1至4個後原子之單價烴基 ^ ，中，下標0為1、2或3且下標P為0、1或2，吁揚 係。+P之總和為卜2或熟習此項技術者可在無需過;實 I62569.doc -27· 201242505 驗之情形下來優化具體處理以有助於分散填充劑。 成份（1)黏著促進劑 成份（I)係黏著促進劑。適宜黏著促進劑可包括式 R qSi(〇Rl7)(4 q)之烷氧基矽烷，其中下標q為12或3，另 一選擇為，9為3。每一Ri6獨立地係單價有機官能基。R!6 可為環氧官能基（例如縮水甘油氧基丙基或（環氧環己基）乙 基）、胺基官能基（例如胺基乙基胺基丙基或胺基丙基）、甲 基丙稀酿氧基丙基或不飽和有機基團。每一 R17獨立地係 具有至少1個碳原子之未經取代之飽和烴基團》R1 7可具有 1至4個碳原子或1至2個碳原子。R17由甲基、乙基、正丙 基及異丙基進行例示。 適宜黏著促進劑之實例包含縮水甘油氧基丙基三甲氧基 甲矽烷及縮水甘油氧基丙基三甲氧基甲矽烷與鋁螯合物或 鍅螯合物之組合。用於矽氫化可固化組合物之黏著促進劑 之貫例可參見美國專利4,〇87,585及美國專利5,194,649。基 於可固化組合物之重量，該組合物可包括2%至5%之黏著 促進劑。 成份(J)媒劑 成份σ)係媒劑，例如溶劑或稀釋劑。可在製備組合物期 間添加成份⑺以（例如）有助於混合及遞送。在製備組合物 之後可視需要去除所有或一部分成份（J)。 成份（Κ)表面活性劑 成份（Κ)係表面活性劑。適宜表面活性劑包含聚石夕氧聚 驗'環氧U聚合物、環氧㈣聚合物、環氧乙烧與環氧 162569.doc -28- 201242505 丙烧之共聚物、其他非離子型表面活性劑及其組合。基於 組合物之重量，該組合物可包括至多〇〇5%之表面活性 劑。 成份（L)助溶劑 成份（L)係助熔劑。基於組合物之重量，該組合物可包 括至多2%之助熔劑。可使用含有化學活性官能基（例如羧 酸及胺）之分子作為助熔劑。該等助熔劑可包含脂肪族 酸，例如琥珀酸、松脂酸、油酸及己二酸；芳族酸，例如 苯曱酸；脂肪族胺及其衍生物，例如三乙醇胺、胺之鹽酸 鹽及胺之氫溴酸鹽。業内已知助熔劑且市面有售。 成份（M)酸受體 成份（M)係酸受體。適宜酸受體包含氧化鎂、氧化鈣及 其組合。基於組合物之重量，該組合物可包括至多2%之 成份（M)。 成份(N)穩定劑 成份（N)係穩定劑。藉由以下物質來例示用於矽氫化可 固化組合物之穩定劑：炔系醇，例如曱基丁炔醇、乙炔基 玉哀己醇、二甲基己炔醇及3,5-二曱基-1-己炔-3-醇、u-二 曱基_2_丙炔基）氧基三曱基甲矽烷、曱基（叁（1，1-二甲基_2_ 丙炔基氧基）甲矽烷及其組合；環烯基矽氧烷，例如曱基 乙稀基環曱矽氧烷（由1，3,5J-四曱基-1，3,5,7_四乙稀基環 甲夕氧燒、1，3,5,7-四甲基-1，3,5,7-四己稀基環四甲石夕氧 炫及其組合進行例示）；嫦-炔化合物，例如3-甲基_3_戊 烯炔、3,5-二曱基_3·己烯-1-炔；三唑，例如苯并三 162569.doc -29- 201242505 唑；膦；硫醇；肼；胺，例如四曱基乙二胺；富馬酸二烷 基酯；富馬酸二烯基酯；富馬酸二烷氧基烷基酯；馬來酸 酯’例如馬來酸二烯丙基酯及其組合。另一選擇為，穩定 劑可包括炔系醇。適宜矽氫化固化穩定劑揭示於（例如）美 國專利 3,445,420、3,989,667、4,584,361及 5,036，117中。 添加至組合物中之穩定劑之量取決於所使用之特定穩定 劑及交聯劑之組成及量。然而，基於矽氫化可固化組合物 之重量’該矽氫化固化穩定劑之量可介於〇 〇〇25%至 0.025%之間。 熟習此項技術者應認識到，在選擇用於上述熱管理組合 物之成份時，在成份類型之間可能有所重疊，此乃因本文 所述之某些成份可具有一個以上之功能。舉例而言，某些 烷氧基矽烷可用作埴玄.热丨虛饰；丨Λ & t h A _ 、.

選擇適當成份並選擇其量。 製備組合物之方法

份。在高溫下製備熱管理組合物時， 162569.doc 稱‘、.、管理組合物：藉由任一 南溫下混合）來組合所有成 物時’製備期間之溫度小於 201242505 熱管理組合物之固化溫度。 在存在成份（Η)時’可視需要藉由以下方式來製備妖管 理組合物：使用成份（Η)對成份（D)(及成份⑴），若存在 份 施表面處理且然後混合其產物與熱管理組合物之其他成 另-選擇為，舉例而言，在不存在成份(Ν)時或在執管 理組合物需在使用之前長時間儲存時，可將熱管理组合物 製成多部分組合物。在多部分組合物令，將交聯劑及觸媒 储存於單獨部分巾，且在即將使㈣組合物之前組合該等 部分。舉例而t ’可藉由以下方式來製備兩部分可固化聚 石夕氧組合物：藉由任一便利方式(例如混合)組合包括基礎 聚合物、觸媒、導熱填充劑及增塑劑之成份與基礎部分中 之一或多種其他成份。可藉由以下方式來製備固化劑部 分，藉由任一便利方式（例如混合）組合包括交聯劑、基礎 聚合物、導熱填充劑及增塑劑之成份與一或多種其他成 份。端視所選固化機制，可在環境溫度或高溫下組合該等 成份。在使用兩部分可固化聚石夕氧組合物時，基礎部分與 固化劑之量之重量比率可介於1:1至1():1之間。熟習此項技 術者能夠在無需過多實驗之情形下來製備可固化組合物。 應用方法 形成熱管理組合物之方法可包括. 1)將上述熱管理組合物外 初熱路徑置入熱源與散熱片之 間，及 2)將熱管理組合物加熱至足以使該組合物 162569.doc -31. 201242505 度，由此形成固化之熱管理組合物。在步驟^中，可將熱 管理組合物施加至熱源（例如，LED安裝電路板）上或可將 熱管理組合物施加至散熱片上❶將熱管理組合物沈積於 led安裝電路板上或沈積於散熱片上後，將熱管理組合物 固化，且然後將LED安裝電路板及散熱片固定至一起。另 一選擇為，可將熱管理組合物沈積於LED安裝電路板上或 沈積於散熱片上，且將LED安裝電路板及散熱片固定至一 起，且然後對.駐留於LED安裝電路板與散熱片之間之熱管 理組合物實施固化。 存在兩種將大量熱管理組合物沈積於LED安裝電路板或 散熱片上或在一個行程中沈積於LED安裝電路板及散熱片 上之密切相關之方法。該等方法通常使用相同設備但具有 不同設置，該設備統稱為「絲網印刷機」，即使實際上其 僅用於模板印刷。 、 絲網及模方法使用W聚板來壓t㉟管理組合物穿㈣ 像載體（模板或絲網）之界定開孔（稱為孔隙）並置於LED= 裝電路板或散熱片、或置於LED安裝電路板及散熱片 上。該載體可決㈣帛x亦計量所沈積熱管理組合物之 量。該等製程之間之主要差異在於，在模板印刷中，影像 係固㈣中之開Π孔隙組且在絲網印刷中，孔隙係存在於 由細網支持且實際上由其填充之聚合物膜中。 在絲網印刷及模板印刷中，可使用自動或人工印刷機器 將絲網或模板框架固持就位 '然後藉由以下方式將熱管理 組合物分配於絲網或模板上：藉助充滿熱管理組合物之刮 162569.doc -32- 201242505 勺直接自容器進行分配或藉助氣動分配自筒或管道進行分 配。將熱管理組合物施加至絲網或模板上後，刮刀與絲網 或模板表面接觸並引導熱管理組合物經過施加足夠壓力以 推動.熱管理組合物穿過絲網或模板之開口孔隙之絲網或模 * 板’由此以絲網或模板框架之圖案形式將熱管理組合物沈 . 積於led安裝電路板或散熱片上。將led安裝電路板或散 熱片女裝於絲網或模板框架下方。在自動印刷系統之情形 下’藉由使用者介面輸入來控制刮刀壓力、引導速度及行 程長度。在人工印刷之情形下，手工引導刮刀及熱管理組 合物經過絲網或模板開口孔隙，此以與自動印刷類似之方 式將材料轉移至LED安裝電路板或散熱片之表面上。對於 人工印刷而言，操作者控制印刷參數，例如刮刀/到漿板 【力引導速度及行程長度。人工印刷係用於絲網或模板 印刷之低成本方法，其勞動強度較大但需要較少資金投 入。 刮刀

最常用於絲網及模板印刷之刮刀係金屬或聚合物。金屬 刮刀通常係自不銹鋼製得。統稱為到漿板之聚合物刮刀通 常係自聚胺基甲酸醋製得。m可使用6〇肖氏A A)至90宵氏A之硬度。金屬刮刀或聚合物刮漿板到刀皆可 經機械加工或切割以裝配至特^安裝設備中（在自動印刷 之情形下），或可經切割以裝配至簡單支架/手柄中用於人 ，印刷。端視所沈積圖案之印刷類型’通常將金屬到刀與 楔板起使用，此乃因模板更為耐久，且將聚合物到聚板 162569.doc -33- 201242505 與絲網一起使用，此乃因絲網更為精密 絲網 印刷絲網係由藉由金屬框架支持之金屬絲編網組成。絲 網可自不銹鋼絲製得或亦可自具有常用聚酯及耐綸（nyl〇n) 之聚合物絲線製得。使用黏著劑在高張力下將絲網黏著至 金屬框架上。絲網之數量對應於每英吋中絲線之數量。對 於熱管理組合物之絲網印刷而言，端視特定熱管理組合 物，可使用25至100網目之絲網，然而，6〇至8〇網目更為 常用。為產生絲網圖案’使用聚合物乳液塗覆整個絲網， a亥乳液塗覆網開孔（該等開孔位於金屬絲之間）並塞滿該等 網開孔。然後使用微影製程將熱管理組合物之沈積物轉移 至LED或散熱片±。一般而言，可藉由若干因素（例如編織 網厚度、編織絲直徑及背側乳液塗層聚集）來經由絲網印 刷控制熱管理組合物印刷厚度。 模板 模板通常係黏著至金屬框架並由金屬框架支持之金屬片 或落。可藉由各種方式（例如選擇形式（elect_ 、化 學钮刻或雷射鑽觸中製造模板圖案。亦可使用絲錫 及水喷射法來製造過程圖案。對於熱管理組合物之模板f 刷而言，可使用25微米至微米之模板，然而，剛 米至_微米最為常用。小於微米之較薄模板羯可能; 脆且易於損壞。大於300微米之落在印刷時可能產生不其 I62569.doc •34· 201242505 望之邊緣效應。一般而言，可藉由 錯由模板V自厚度來經由模板 印刷控制熱管理組合物印刷厚度。 對於絲網及模板印刷而言，熱管理組合物印刷厚度亦可 為受設備或手工印刷參數（例如到刀類型、到刀壓2、刮 刀速度、到刀角度及到刀尖端形狀）以及其他參數影響之 選擇形式》亦必須考慮熱管理組合物之流變學及特性。a 除絲網及模板印刷外，亦存在分配熱管理組合物之其他 方式。其他印刷方法包含凹版及平版印刷。分配熱管理組 合物之方法包含氣動或機械分配。亦可考慮喷注或針轉移 及喷霧。當然’可進行簡單管道或注射器分配以及使用刮 勺施加器之人工分散。 -旦LED安裝電路板或散熱片具有熱管理組合物之沈積 物，即將LED安裝電路板及散熱片連結至一起。可立即固 化熱管理組合物或可將其輸送至用戶（其中在用戶之場所 發生固化）。 上述程序係將熱管理組合物置於LED安裝電路板或散熱 片上之方式。另一選擇為，亦可以與施加至LED安裝電路 板或散熱片上相同之方式將熱管理組合物施加至金屬片 上。在沈積之後，可立即固化熱管理組合物且隨後安裝至 LED安裝電路板或散熱片上。 實例 藉由混合相等份數之部分A及部分B來製備兩部分熱管 162569.doc •35· 201242505

理組合物。將下列組份混合至一起以形成部分A。 部分A 組份 量 乙烯基封端之直鏈二曱基曱矽氧烷聚合物，黏度為 75 cSt且乙烯基含量為1.350/〇 8.505 份數 正辛基三甲氧基曱矽烷填充劑處理劑 0.512 三甲氧基矽烷封端之二甲基甲矽氧烷處理劑，結構 為(CH^SiO- {(CH3)2SiO} 110-Si(OCH3)3 0.450 氧化鋁填充劑，平均粒度為35 μιη 45.244 氧化鋁填充劑，平均粒度為2 μη 45.244 1，3-二乙烯基-1，1，3,3-四甲基二甲矽氧烷之乙烯基聚 合物稀釋之鉑錯合物，其中Pt含量為約9000ppm 0.045 總量 100.000 對於部分A而言，將所有組份（存於聚矽氧流體中之鉑觸 媒除外）添加至Ross混合器中並混合60分鐘。然後使用蒸 汽熱加熱内容物，在63 5毫米汞之真空及1401之溫度下混 合並保持30分鐘。打破真空，關斷蒸汽，接通冷卻水，且 在冷卻期間將内容物混合1 〇分鐘。添加存於聚矽氧流體中 之舶觸媒且將内容物再混合1 5分鐘。 將下列組份混合至一起以形成部分B。

部分B 組份 量 乙烯基封端之直鏈二甲基甲矽氧烷聚合物，黏度為 75 cSt且乙烯基含量為1.35% — 6.595 份數 _^基三曱氧基曱矽烷填充劑處理劑 0.512 162569.doc -36 - 201242505 三曱氧基矽烷封端之二曱基曱矽氧烷處理劑，結構 為(CH3)3SiO-{(CH3)2SiO}m-Si(OCH3)3 0.450 氧化鋁填充劑，平均粒度為35 μηι 45.244 ---- 氧化鋁填充劑，平均粒度為2 μηι 45.244 3,5-—曱基己快-3-醇 0.01 — 三曱基封端之二曱基氫甲基甲矽氧烷交聯劑 0.633 二曱基氫封端之二甲基曱矽氧烷鏈伸長劑 0.93 存於聚矽氧中之碳黑顏料 0.382 ---- 總量 100.000 對於部分B而言’將前5種組份添加至器皿中且在Ross^ 合器中合併並混合60分鐘。然後使用蒸汽熱加熱内容物’ 在635毫米汞之真空及i4〇°C之溫度下混合並保持30分鐘。 打破真空’關斷蒸汽，接通冷卻水’且在冷卻期間將内谷 物混合1 〇分鐘。添加剩餘4種組份且將内容物再混合1 5分 鐘。 熱性質之量測 藉由使用防護熱板（Guarded Hot Plate)技術基於ASTM D5470來量測熱阻。此儀器量測隨施加壓力（psi)而變化之 熱阻（以cm2 °C /W表示）及黏合層厚度（以mm表示）。 在容器中混合相等份數之部分A及部分B。取出材料之 等份試樣並置於防護熱板儀器上之銅探針上。降低頂部探 針以將間隙設定於0.25 mm且將材料在70°C下固化一小時 同時保持於銅探針之間。此指示現場固化選項。在固化之 後’將溫度設定於50°C且在儀器達到穩態條件之後記錄在 162569.doc -37- 201242505 不同施加壓力下之所有量測"結果示於表2中。 表2 施加壓力(psi) 黏合層厚度(mm) 熱阻，cm2°C/W 0 0.250 1.044 10 0.200 0.666 20 0.180 0.594 40 0.162 0.531 50 0.157 0.514 75 0.150 0.476 在類似溫度及施加壓力條件下，測試自LED後尾燈具獲 得之熱墊之熱性能。結果示於表3中。 表3 施加壓力(psi) 黏合層厚度(mm) 熱阻，cm2 °C/W 0 10 0.343 4.650 20 0.344 4.608 40 0.344 4.517 50 0.344 4.485 75 0.343 4.382 在類似溫度及施加壓力條件下，測試自LED輔助燈具獲 162569.doc -38 · 201242505 得之熱塾之熱性能。結果示於表4中。 表4 施加壓力(psi) ------— 黏合層厚度(mm) 熱阻，cm2°CV\V 0 -" 10 0.370 ---- 2.393 20 0.369 2.324 40 0.370 -1 2.226 50 0.369 2.208 75 0.368 2.159 儘管已結合較佳實施例對本發明進行闡釋，但應理解， 彼等熟習此項技術者在閱讀闡述後將明瞭其各種修改。因 此應理解，本文所揭示之本發明意欲將該等修改涵蓋於 隨附申請專利範圍之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明在組裝之前LED安裝電路板、熱管理 組合物及散熱片之示意圖。 圖2係LED安裝電路板之視圖。 圖3係散熱片之視圖。 圖4a展不心本發明方法中之局部減薄模板之俯視圖。 圖4b展示圖仏中之模板之—部分之俯視圖。 圖4〇係/。圖4b中之模板部分之線A戴取之側面剖視圖。 圖4d係/σ圖4b中之模板部分之線B截取之側面剖視圖。 162569.doc •39· 201242505 【主要元件符號說明】 20 LED安裝電路板 30 膜或層 40 散熱月 41 底盤 42 針型鰭片 203 LED陣列 206 LED 209 頂部表面 210 底部表面 215 薄基板 400 局部減薄模板 401 正方形孔隙 402 蝕刻區域 412 頂部表面 162569.doc ·40·

Claims (1)

1. 201242505 七、申請專利範圍： 1. 一種將熱管理組合物施加至LED安裝電路板與散熱片之 間之方法，其中該LED安裝電路板包括具有上面安裝有 至少一個LED之第一表面及與該第一表面相對之第二表 . 面之基板’該方法包括以下步驟： . (a)透過具有至少一個孔隙之沈積工具將熱管理組合 物之沈積物施加於該LED安裝電路板之該第二表面上或 轭加於該散熱片之表面上，其中該至少一個孔隙具有由 側壁環繞之周邊，其中該等側壁具有高度，其中該等高 度與遠沈積工具之平均高度相比在該沈積工具之該等孔 隙之該周邊之至少一部分周圍減小，及 (b)固定該LED安裝電路板及該散熱片，其中該熱管 理組合物駐留於該LED安裝電路板之該·第二.表面與該散 熱片之表面之間。 2.如請求項丨之方法，其中該沈積工具係局部減薄模板 (down step stencil)且步驟（a)係藉由模板印刷來實施。 3·如請求項丨之方法，其中該沈積工具係具有複數個孔隙 • 之絲網，每一孔隙由具有高度之側壁環繞，且其中該等 側壁之該等高度與該絲網之平均厚度相比在該絲網上每 ’ '孔隙周邊之至少—部分周圍減小，且步驟⑷係藉由絲 網印刷來實施。 4·如請求们之方法’其中該熱管理組合物係聚發氧组合 物’其包括： ° (Α)聚有機矽氧烷基礎聚合物，其平均每分子具有至 162569.doc 201242505 少兩個脂肪族不飽和有機基團， 視需要’（B)交聯劑’其平均每分子具有至少兩個石夕鍵 _氫原子， (C) 觸媒’其選自矽氫化反應觸媒及過氧化物固化觸 媒， (D) 導熱填充劑，及 (E) 有機增塑劑’其可溶於成份（A)中，其不抑制該組 合物之固化，前提係當該觸媒係矽氫化反應觸媒時，則 存在成份（B)。 5.如請求項4之方法，其中成份（D)包括：氮化鋁、氧化 鋁、三水合鋁、鈦酸鋇、氧化·鈹、氮化硼、碳纖維、金 剛石、石墨、氣氧化鎖、氧化鎂、金屬微粒、石華 (onyx)、碳化矽、碳化鎢、氧化鋅及其組合。 6·如請求項4之方法，其中成份⑻平均每分口子具有至少一 個下式之基團： 0 II 其中R5代表氫原子或單價有機基團。 7.如請求項4之方法，其中成份（E)具有下式： 〇

   162569.doc 0 201242505 其中X代表環狀烴基團，下標x具有介於3至15之間之 值，每一R6獨立地係具支鏈或直鏈單價烴基團，且每一 R獨立地係具支鏈或直鏈烴原子或單價有機基團。 8. 如請求項4之方法，其中成份（E)係選自對苯二甲酸雙（2-乙基己基）酯、14-苯二甲酸雙（2-乙基己基）酯、l，4-苯二 甲酸甲基酯2-乙基己基酯、具支鏈及直鏈1,2環己烷二甲 酸二壬基酯、鄰苯二甲酸雙（2-丙基庚基）酯或鄰苯二曱 酸二-(2-丙基庚基）酯、己二酸二異壬基酯、偏苯三酸三 辛基酯、三乙二醇雙（2_乙基己酸酯）、二乙二醇二苯曱 酸醋、U，3-叁（2-甲基-4-羥基-5-第三丁基笨基）丁烷、 鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯、己二酸雙（2-乙基己基） 醋、鄰苯二甲酸二曱基酯、鄰苯二甲酸二乙基酯、鄰苯 二甲酸二丁基酯、己二酸二-2-乙基己基酯、1，2,4-苯三 甲西文卷（2·乙基己基）g旨、偏苯三酸三辛基醋、三乙二醇 雙（2-乙基己酸酯）、對苯二甲酸雙（2_乙基己基）酯、二乙 一醇二笨曱酸酯、1,1,3-叁（2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯 基）丁燒、1，2,3-三乙醯氧基丙烷、脂肪酸酯及其組合。 9. 如請求項4之方法，其進一步包括：其他成份，其選自 (F)間隔劑、（G)增強或增容填充劑、（H)填充劑處理劑、 ⑴黏著促進劑、⑴媒劑、（K)表面活性劑、（L)助熔劑、 (M)酸受體、（N)穩定劑及其組合。 1〇·如凊求項1之方法，其中使該熱管理組合物固化》 π ·如吻求項1之方法’其中使該熱管理組合物在步驟（b)之 前固化。 162569.doc 201242505 12.如請求項1之方法，其中使該熱管理組合物在步驟（b)之 後固化。 162569.doc