TW201410858A - 高導熱樹脂及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種高導熱樹脂，係包含人造鑽石粉末及環氧樹脂的混合物，該高導熱樹脂具低熱阻抗其可充分黏著接觸表面，填補散熱元件和發熱電子元件貼合表面間隙，形成一個極低的熱阻界面，藉此，該發熱電子元件運作時所產生的熱能，可經由該高導熱樹脂以熱傳導的方式傳送至該散熱元件表面，有效地降低該發熱電子元件本身的溫度，其黏著力強、具有良好之導熱性並可完全避免採用具有毒性之化學物質的危害，且可直接黏著於結合面施工甚為簡便。其製造方法係將包含有人造鑽石粉末及環氧樹脂的混合物，加入稀釋劑經過2小時均勻攪拌後製成。

Description

高導熱樹脂及其製造方法

本發明係應用於元件接著散熱之技術領域，尤指其技術上提供一種高導熱樹脂及其製造方法，該高導熱樹脂黏著力強、具有良好之導熱性並可完全避免採用具有毒性之化學物質的危害者。

隨著電子產品功率日益提昇，相關元件變的越來越小且以高速度運行，此些元件在其工作溫度範圍內才能確保具有良好的工作性能及穩定性，因此，其對散熱之要求越來越高。為快速除去發熱元件運行時產生的高熱，於發熱元件表面安裝一散熱元件成為業內普遍之做法，其運作模式不外乎利用增加散熱元件的散熱表面積及材料之高熱傳導性，將熱量迅速傳導向外部散發，並藉由高速風扇以強迫對流的方式將熱量帶走。

為使散熱元件能快速地將發熱元件產生之熱量散發出去，發熱元件與散熱元件間需具有良好之熱傳遞，即發熱元件與散熱元件間應具有較小之接觸熱阻，然而，由於加工技術及生產成本之限制，使得發熱元件與散熱元件之接觸面無法達到完全平整之表面，當兩者貼合時，其接觸面無法完全接觸而形成間隙，而間隙中之空氣導熱係數甚低(幾乎為熱之絕緣體)，嚴重影響發熱元件向散熱元件傳遞 熱量之效果。為此，一般於散熱元件與發熱元件之間塗佈熱介面材料，以填補散熱元件與發熱元件間之空氣間隙，藉由減小接觸熱阻，提升散熱效果，以保證發熱元件之正常運作。習知電子產品習慣採用錫膏作為散熱元件與發熱元件黏合接著及熱介面材料，此等錫膏係以錫、鉛及助銲劑一起混熔而成，其熔點低且易於加工，然而此種銲錫材料中所含之鉛屬於重金屬，不僅危害環境且嚴重威脅操作者身體健康，又，習知電子產品係以錫膏與其他金屬片(如銅或鋁)結合成散熱模組，必須在其表面上鍍鎳，才能確保黏著性能，製程煩瑣且需負擔額外的鍍鎳成本。值此環保意識日益抬頭，環保法規日趨嚴格之情況下，提供一種兼具高導熱性能及符合環保需求且施工簡便的熱介面接著材料實為必要。

是以，針對上述習知黏合接著及熱介面材料所存在之問題點，如何開發一種更具理想實用性之創新產品，實消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

為使散熱元件能快速地將發熱 電子元件產生之熱量散發出去，一般皆於散熱元件與發熱電子元件之間塗佈熱介面材料，以填補散熱元件與發熱電子元件間之空氣間隙，藉由減小接觸熱阻。習知電子產品習慣採用錫膏作為散熱元件與發熱元件黏合接著及熱介面材料，此等錫膏係以錫、鉛及助銲劑一起混熔而成，其熔點低且易於加工，然而此種銲錫材料中所含之鉛屬於重金屬，不僅危害環境且嚴重威脅操作者身體健康，值此環保意識日益抬頭，環保法規日趨嚴格之情況下，提供一種兼具高導熱性能及符合環保需求的熱介面接著材料實為必要。

為改善上述之問題，本發明首 先在材料中尋找具低熱阻抗的高熱傳導性材料做為高導熱樹脂的熱導填充物，該熱導填充物係為人造鑽石粉末。導熱樹脂一般包括基體及填充於基體內之熱導填充物，目前導熱樹脂中使用之基體大多為選自低分子量之高分子聚合物，如矽樹脂、環氧樹脂及丙烯酸樹脂等，該熱導填充物可選自具有良好導熱性能之材料，如銅、鋁、銀、金、鐵、鎳、鈷、鉬、鎢、氧化鋁、鎳化錋、人造鑽石、碳化鋁、二氧化矽、氧化鋅、二氧化鈦中之一或者幾種組成的混合物。本發明之高導熱樹脂係包含人造鑽石粉末及環氧樹脂的混合物，在25℃~35℃常態溫度下加入四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯(cyclohex-4-ene-1,2-dicarboxylate)或 丁基缩水甘油醚(Butyl glycidyl ether)稀釋劑經過2小時均勻攪拌後製成。

其中，本發明之高導熱樹脂係包含50至95重量百分比之基體及混拌於基體內5至50重量百分比之熱導填充物，該基體為環氧樹脂，該熱導填充物為人造鑽石粉末。

其中，該人造鑽石粉末為不規則形狀顆粒結構。

其中，該人造鑽石粉末之粒徑小於5μm。

其中，該高導熱樹脂在25℃~35℃常態溫度下之黏度為3,000厘泊(cps，centipoises)至5,000厘泊的範圍。

習知電子產品習慣採用錫膏作 為散熱元件與發熱元件黏合接著及熱介面材料，此等錫膏係以錫、鉛及助銲劑一起混熔而成，此種銲錫材料中所含之鉛屬於重金屬，不僅危害環境且嚴重威脅操作者身體健康，又，習知電子產品係以錫膏與其他金屬片(如銅或鋁)結合成散熱模組，製程煩瑣且需負擔額外的鍍鎳成本。本發明之高導熱樹脂係包含人造鑽石粉末及環氧樹脂的混合物，其黏著力強、具有良好之導熱性並可完全避免採用具有毒性之化學物質的危害，且可直接黏著於結合面施工甚為簡便，可廣泛應用於電腦、筆記型電腦、電器、手機、LED燈具及各行業的散熱模組上接著使用。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目 的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

本發明係提供一種高導熱樹脂，係包含人造鑽石粉末及環氧樹脂的混合物，其係包含50至95重量百分比之基體及混拌於基體內5至50重量百分比之熱導填充物，該基體為環氧樹脂，該熱導填充物為人造鑽石粉末，該人造鑽石粉末為不規則形狀顆粒結構。

其中，該高導熱樹脂在25℃~35℃常態溫度下之黏度為3,000厘泊(cps，centipoises)至5,000厘泊的範圍。

參閱第一圖所示，該高導熱樹脂的製造方法，其步驟為：步驟一(10).製備5至50重量百分比之之人造鑽石粉末，該人造鑽石粉末之平均粒徑小於5μm；步驟二(20).製備50至95重量百分比之環氧樹脂；步驟三(30).在25℃~35℃常態溫度下將人造鑽石粉末及環氧樹脂攪拌混合形成人造鑽石粉末及環氧樹脂混合物；步驟四(40).加入四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯或丁基缩水甘油醚稀釋劑於人造鑽石粉末及環氧樹脂混合物中，經過2小時的均勻攪拌，使人造鑽石粉末均勻混合於環氧樹脂中，形成高導熱樹脂。

前文係針對本發明之較佳實施例為本發明之技術特徵 進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在不脫離本發明之精神與原則下對本發明進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

(10)‧‧‧步驟一

(20)‧‧‧步驟二

(30)‧‧‧步驟三

(40)‧‧‧步驟四

第一圖係本發明之高導熱樹脂製造步驟流程圖。

(10)‧‧‧步驟一

(20)‧‧‧步驟二

(30)‧‧‧步驟三

(40)‧‧‧步驟四

Claims (5)

1. 一種高導熱樹脂，其係包含50至95重量百分比之基體及混拌於基體內5至50重量百分比之人造鑽石粉末，其在25℃~35℃常態溫度下之黏度為3,000厘泊至5,000厘泊的範圍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高導熱樹脂，其中該基體係為環氧樹脂。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高導熱樹脂，其中該人造鑽石粉末之粒徑小於5μm。
4. 一種高導熱樹脂的製造方法，其步驟為：(1)製備5至50重量百分比之之人造鑽石粉末；(2)製備50至95重量百分比之環氧樹脂；(3)在25℃~35℃常態溫度下將人造鑽石粉末及環氧樹脂攪拌混合，形成人造鑽石粉末及環氧樹脂混合物；(4)加入四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯或丁基缩水甘油醚稀釋劑於人造鑽石粉末及環氧樹脂混合物中，經過2小時的均勻攪拌，使人造鑽石粉末均勻混合於環氧樹脂中，形成高導熱樹脂。
5. 如申請專利範圍第4項所述之高導熱樹脂的製造方法，其中該人造鑽石粉末之粒徑小於5μm。