TWI324631B - Heat conducting polymer mold products - Google Patents

Description

1324631 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】 本發明關係到熱傳導性高分子成形體（heat conduc1：ing polymer mold products)，係傳導電子裝置產 生的熱。特別的是’本發明所關係到之熱傳導性高分子成 形體可實現一更優良熱傳導性質。

二、【先前技術】 近來為了因應電子裝置的高效能、縮小尺寸及減輕重 ^ ’產生儲存在電子裝置内之大型積體電路之高積集度、 南速度及半導體高密度封裝的需求。隨著上述發展趨勢， 不同電子零件所產生的熱也持續增加，所以從電子零件有 效地驅政熱到外面的方法（measures)變成非常重要。作一 熱驅散組件（heat dissipating member)，熱傳導性成形體 包含熱驅散材料如金屬、陶磁、高分子組合物等，係應用 於印刷電路的組裝，半導體的封裝、鑄型、熱導管、散熱 板、及熱擴散板等。 在上述熱驅散組件中，含高分子組合物之熱傳導性成 ^體（以下均稱為熱傳導性尚分子成形體，heat polymer compositions products”）乃被廣汎地使用，因為他們容易_ 被塑造成任何形狀且他們重量相當輕。 幵/成熱傳導性高分子成形體的已知高分子組合物乃包 括在基體高分子（matrix p〇lymers)材料中混合一種或多種 具有高熱傳導之熱傳導性填充料（fillers)，此基體高分子 材料包含如樹脂或橡膠。用來作熱導體填充料的有金屬氧

1324631 五、發明說明（2) 化物如氧化紹、氧化鎂、氧化鋅、石英等；金屬氮化物如 氮化硼、氮化鋁等；金屬碳化物如碳化矽（silicQn carbide);金屬氫氧化物如氫氧化鋁；金屬如金、銀、銅 等；碳纖；及石墨。 另一方面，含有熱向性（thermotropic)液晶高分子的 尚分子組合物被用來作基體樹脂，係應用於封裝過程中咬 在其使用中有不應發生的高溫成形體之變形

(de format ion)。一熱向性液晶高分子有好的可使用性 (workability)及有好的阻抗。在日本專利公開案號5_ 2 71 4 6 5中已揭露一具有好的熱傳導性之電性絕緣組合物， 係含50-90 wt %锆及50-10 %的熱向性液晶高分子。再者， 在Japanese PCT National Phase Publication 2001-523892中也揭露一種含有20-80 wt%熱傳導性填充料如碳 纖維及80-20 wt%的熱向性液晶高分子。 液晶高分子的物理特性決定在液晶令所含分子鏈之三 維結構及配向度。在液晶中，高分子鏈被安排在某部分之 (par11 y )每個高分子特有的結晶結構中。χ_光繞射被利用 來作為觀測南分子鍵的排列的方法。

然而’在上述傳統技藝所獲得的熱傳導性高分子的熱 傳導性是不夠的，因為自電子元件所釋放的熱量正因其高 效能而持續增加》 本發明之所以提出乃有鑑於此傳統技藝固有的問題。本 發明之目的為提供熱傳導性高分子以實現優良的熱傳導特 性0

4a®A0306TW-P〇LY.ptd 第9頁 1324631 1 -一 五、發明說明（3) 三、【發明内容】 依據以上所述，本發明提供一含液晶組合物之成形體 用以傳導熱’特徵以此液晶組合物含具一配向度 (orientation degree) α之液晶高分子，該配向度α係自 以下方程式獲得： 配向度α = (180- △ /3 )/180 方程式1 其中’△沒為在一X光繞射量測中藉固定尖峰散射角及 將方位角（azimuth angle)從0度改變到360度所獲得之強度 分佈一尖峰半寬，及 其中配向度α則在0. 5到1. 0範圍中。 藉由參考下列說明以及同時一併考慮圖式與所例示之 本發明原則，將可使得本發明之其他方面與優點變的明 顯。 四、【實施方式】 以下將述明本發明之一實例。 本實施例之熱傳導性高分子成形體係得自含液晶高分 子之液晶組合物。結晶的狀態及結晶的排列可藉由X光穿透 一基材並偵測X光的繞射來量測。此熱傳導性高分子成形體 中，液晶高分子之一配向度是在0.5及1.〇範圍中。配向度〇： 值係藉廣角X光繞射量測並從以下方程式（1 )得知。 配向度 (18〇-/\沒）/180 (1 ) 其中△冷代表在X光繞射量測中固定尖峰散射角，

4ONDA0306TW-POLY.ptd 第10頁 1324631 五、發明說明（4) 並在0到36 0度方位角獲得之強度分佈之一尖峰半寬》 熱傳導性高分子成形體可以應用於印刷電路板組裝或 半導體封裝之熱驅散組件，如殼體、熱管路、散熱板與熱 擴散板等。熱傳導性高分子成形體可以傳導不同電子元件 所產生的熱並釋放熱至電子元件的外面。 以下將更仔細說明液晶組合物。在液晶組合物中所包 含的液晶高分子展現具有光學不等性（optical anisotropic property)之融炫相（molten phase)，係藉在_ 液晶相中高分子之分子鏈有次序排列以形成。此光學不等 性可使用正交偏光儀（orthogonal polarizer)經一般偏光 偵測而證實。液晶高分子之實例為熱向性液晶高分子及液 向性（lyotropic)液晶高分子。 熱向性液晶高分子為一熱塑型高分子，熱炼到一特定 之溫度範圍即可將其改變以進入液晶態。此熱向性液晶高 分子有一長及平的形狀’而且沿著該分子的長鏈（1〇ng_ chain)含有具一硬質（rigid)分子鏈之高分子。 另二方面’將一液晶高分子溶到一溶劑，當達到一特 疋濃度範圍時會展現光學不等性的液晶態，即為液向性液¥ 晶尚分子。 在上述的液晶高分子中，％佳之選擇為熱向性液晶高 么子。熱向性液晶南分子用來作熱傳導性組合物時，不需 使^何㈣’藉熱即可獲得液晶態。因此，這種液晶高 分子疋很容易配向的。

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第11頁 1324631 五、發明說明（5) 熱向性液晶高分子的實例有熱向性液晶聚酯 (polyester)、熱向性液晶聚酯酿胺（polyesteramide)、熱 向性液晶聚酯醚（polyesterether)、熱向性液晶碳酸酯 (polyester carbonate)、及熱向性液晶聚酯酿亞胺 (polyesterimide)。熱向性液晶高分子可以分類為主鏈 (main-chain)熱向性液晶高分子、側鏈（side-chain)熱向 性液晶高分子及複合型（combined-type)熱向性液晶高分 子。主鍵熱向性液晶高分子之主鍵上有一介晶基團 (mesogenic group)使高分子展現液晶結構。聚酯共聚合物 (聚對苯二甲酸二乙酯及羥基笨曱酸之共聚合物）及羥基？ 甲酸及羥基苯甲酸之一共聚合物為其實例。側鏈熱向性液 晶高分子之侧鏈上有一介晶基團。實例為以乙烯或矽氧烷 (si loxane)為根基之主鏈，而介晶基團則連接在主鏈之一 側鏈上。複合型熱向性液晶高分子在主鏈及側鏈上都有介 晶基團。 熱向性液晶的一實例是全芳香族聚酯（fuU ar〇matic polyester)之一熱向性液晶。一般而言，熱向性液晶全芳 香族聚醋中’光學不等性融炫相的一節部*(segment

portiorO係由一種芳香族羧酸及芳香族醇類之醋類所形 成。在具體實例中，熱向性液晶全芳香性聚酯之非形成夫 學不等性熔融相之節部分可包含醇類及脂肪族（al丨汕肘 或脂環族uucyclic)酸之醋類。具體實例之熱向性液晶 芳香性聚醋可以兩個節部分形成，—節部分係形成光學汗 等性熔融相且包含醇類及脂肪族或脂環族酸之酯類，而另

1324631 五 '發明說明（6) 一節部分則非形成光學不等性熔融相且包含醇類及脂肪族 或脂環族酸之酯類。再者，非形成光學不等性熔融相的節 分可包含一種醇類及脂肪族或脂環族酸之酿類或一種芳 香族幾酸及脂肪族或脂環族醇之醋類。 熱向性液晶全芳香族聚酯的實例為：（a)芳香族二羧酸 化合物及脂環族二緩酸化合物中至少一個；（b )至少一個芳 香知經基叛酸化合物；（C)芳香族二醇化合物、脂環族二醇 化合物及脂環族二醇化合物中至少一個；（d)芳香族二硫醇 (dithol)化合物、芳香族硫酚（thiophen〇1)化合物及芳香 族硫醇羧酸化合物中至少一個；及（e )芳香族羥基胺 (hydroxy lamine)化合物及芳香族二胺（diamine)化合物中 至少一個。這些成份（a)-(e)可以被單獨使用，但較佳選擇 為結合使用’例如，結合（a )及（c ) ; ( a )及（d );結合（a )、 (b)及（c);及（a)、（b) ' 及（e);及結合（a)、（b)、（c)及 (e)。 芳香族二羧酸及其衍生物可被使用作芳香族二羧酸化 合物（a)。芳香族二羧酸可包含對苯曱酸、4, 4’-二苯基二 羧酸、4, 4’-三苯基二羧酸、2, 6 -萘基二羧酸、1，4-萘基二 羧酸、2, 7-萘基二羧酸、二苯基醚-4,4’-二羧酸、二苯氧 乙烷-4, 4’-二羧酸、二苯氧丁烷-4, 4’-二羧酸、二苯乙烷-4, 4’-二羧酸、間苯二甲酸、二苯醚-3,3’ -二羧酸、二苯 氧乙烷-3, 3’-二羧酸、二苯乙烷-3,3’-二羧酸、及1，6-萘 二後酸。芳香族二缓酸衍生物有取代基（substituents)如 在芳香族二羧酸中之烷基、烷氧基及鹵素；更特別的有氯

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五、發明說明（7) 對木一曱酸、一氣對苯二.甲酸、溴化對苯二曱酸、甲基對 笨一曱酸、二甲基對苯二甲酸、乙基對笨二甲酸、甲氧美 對苯二甲酸及乙氧基對苯二甲酸。 脂環族二叛酸及其衍生物可被使用作脂環族二缓酸化 合物（a)。脂環知一叛酸可包含反式**1，4 -環己炫二緩酸、 順式-1，4 -環己烧二缓酸、及ι，3 -環己烧二緩酸。脂環族二 羧酸衍生物有取代基如在脂環族二羧酸中之烷基、院氧基 及鹵素。這些可包含反式-1，4-(2-曱基）環己烷二羧酸及 順-1，4-(2-氯）環己炫二敌酸。 芳香族經基叛酸及其衍生物可被使用作芳香族經基叛 酸化合物（b)。芳香族羥基羧酸可包含4-羥基苯甲酸、3-經 基苯甲酸、6 -經基-2-萘曱酸、及6 -經基-1-蔡曱酸。芳香 族經基敌酸有取代基如在芳香族經基敌酸中之烧基、烧氧 基及鹵素’且可包含3-曱基-4-羥基笨甲酸、3,5-二甲基-4-羥基苯曱酸、2,6-二甲基-4-羥基笨甲酸、3-甲氧基-4-羥基苯曱酸、3,5-二曱氧基-4-羥基苯甲酸、6-羥基-5-曱 基-2-萘甲酸、6-經基-5-曱氧基-2-萘甲酸、2-氣-4-經基 苯甲酸、3-氣-4 -羥基笨曱酸、2, 3 -氣-4 -羥基苯甲酸、 3, 5 -二氣-4-羥基苯曱酸、2, 5-二氯-4-羥基笨甲酸、3-溴-0 4-羥基笨曱酸、6 -羥基-5 -氣-2 -萘曱酸、6 -羥基-7 -氣-2-萘甲酸、及6-羥基-5, 7-二氣-2-萘曱酸。 芳香族二醇及其衍生物可被使用作芳香族二醇化合物 (c)。芳香族二醇可包含4, 4，-二羥基二苯、3, 3，-二羥基二 苯、4, 4’ -二羥基三苯、對苯二酚、間苯二酚、2, 6-萘二

40NDA0306TW.p〇LY.ptd 第14頁 1324631 五、發明說明（8) 醇、4,4 - 一羥基二苯醚、雙（4_羥基苯氧）乙烷、33，_二 =基一苯醚、1，6 -奈二醇、2,2_雙（4_羥基苯氧）丙烷及 = (4-經基苯）甲烧。芳香族二醇有取代基如在芳香族二醇 #之烷基 '烷氧基及齒素，且可包含氯對苯二酚、甲基對 本一，、異丁基對苯二酚、苯基對苯二酚、甲氧基對苯二 盼、苯氧基對苯二酚、4、氣間苯二酚、及4-甲基間苯二 紛。 二醇 苯- 脂環族二醇及其衍生物可被使用作脂環族二醇化合物 化合物（c)。脂環族二醇可包含反式_1>4_環己二醇、順式_ 1，4-環己二醇、反式4,4〜環己二烷二甲醇順式]4環^ 己烷二二醇、順式一1，3-環己二甲醇、反式-1，2-環己二 醉、及反式-1，3-環己二烷二甲醇。脂環族二醇有 在脂環族二醇之烷基、烷氧基及齒素，且可包含反式1^如 (2-甲基）環已二醇，及反式_14_(2_氣）環己二醇。， 脂肪族二醇化合物（c)可包含直鏈或分枝脂肪族 乙二醇、1,3-丙二醇、1，4- 丁二醇、及新戊二醇。 芳香族二硫醇化合物（d)可包含笨—丨，4—二硫醇 1,3 -二硫醇、2, 6-萘-二硫醇、及2, 7-萘-二硫醇。 芳香族硫紛化合物（d)可包括4-硫醇紛（4-mercap topheno 1) '3-硫醇盼及6-硫醇紛° 芳香族硫醇羧酸化合物（d)可包含4-硫醇笨曱酸（4_ mercaptobenzoic)、3-硫醇苯甲酸、6-硫醇-2-蔡甲酸、及 7-硫醇-2-萘甲酸。 芳香族羥基胺化合物（e)可包含4-胺基酚、N-曱基_4_

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' 2-氣-4-胺基酚' 胺基-4’經基二苯 胺基-4’經基二苯、 胺基盼、3-胺基酚、3-曱基-4—胺基酚 4-胺基-1 -萘酚、4-胺基-4，羥基二苯 越、4-胺基-4’羥基二苯甲烷1/硫化4_ 及4, 4’ -乙烯二笨胺。 芳香族二胺化合物（e)可包含丨，4—笨二胺、n_ 1二)-苯二胺^，_二甲基_1，4_苯二胺、硫化4,4,曱二胺 本（硫化一本胺）、4, 4，-二胺基二苯碾、2,5一二胺旲土 4, 4 -二胺基二笨氧乙烷、4, 4,二胺基二 二本、 苯胺卜及4, 4，-二胺基二苯μ(氧基二苯曱糾亞曱基二 4 生液晶聚醋酿胺可包含如全芳香族聚醋酿胺。全 方香私聚醋醯胺可包含芳香族二胺、芳香族二羧酸、 ΪΙΪ、芳香族胺基致酸、芳香族氧緩酸、芳香族氧胺基 化a物、及他們的衍生物、及任何以上所述兩者或更多之 結合。 上述熱向性液晶高分子之較佳選擇為全芳香族聚酯及 全芳香族聚酯醯胺，因為具有優良之熱傳導之熱傳導性高 分子成形體可以容易地被採用。更好的選擇是利用一全^ 香族聚酯》 為改善熱阻抗及可使用性，小量之另一種高分子也可4 以添加到液晶組合物中。此高分子可包含聚對苯二曱酸二 乙酯、聚對苯二甲酸二丁酯 '聚萘二曱酸二乙酯、聚芳酯 (polyaryl ate)、聚酯碳酸酯、聚碳睃酯、聚醯亞胺、聚醚 醯亞胺、聚醯胺、聚氨酯、聚酯彈性體、聚苯乙烯、丙烯 酸高分子（acrylic polymer)、聚礙（polysulfone)、石夕化

4QNDA〇306Tff-POLY.ptd 第16頁 1324631 五、發明說明（ίο) 高分子（silicone polymer)、i 素高分子（hai〇gen polymer)及稀炫尚分子（olefin polymer)。 除此之外’如果需要，液晶組合物可包括小量的顏 料、染料、螢光漂白劑（fluorescent bleach)、分散劑、 女疋劑、紫外線吸收劑、能置抑制劑（energy quencher)、 抗靜電添加劑、抗氧化劑、防火劑、熱穩定劑、潤滑劑、 彈性劑、及溶劑。 再者、為改善熱傳導性高分子之熱傳導，可以適當地 添加熱傳導填充料到液晶組合物中。此熱傳導性添加料可 包含金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬 氫氧化物、覆蓋樹脂金屬（metal coated resin)、碳纖、 石墨碳纖、天然石墨、人造石墨、球狀石墨粒、中孔洞碳 材微珠（mesocarbon microbeads)、鬚狀碳材（whiskershaped carbon) 、 微線圈 狀碳材 （microcoil shaped carbon)奈米線圈狀碳材（nanocoil shaped carbon)、奈 米石反％ (carbon nanotube)、奈米角形碳材（carbon nano hor^)。金屬之實例為銀、銅、金、鉑、及錯；金屬氧化物 的貫例有氮化硼、氮化鋁、及氮化矽；金屬碳化物的實例 為碳化碎；金屬氫氧化物的實例為氫氧化鋁及氫氧化鎂。 以100重量等份（Parts by weight)之液晶高分子為基準， 較佳熱傳導填充料之混合量少於1 0 0重量等份，更佳為8 〇重 量等份’再更佳為7〇重量等份。以1〇〇重量等份之液晶高分 子為基準，當混合量少於丨〇〇重量等份時，增加熱傳導性高 刀子成形的密度以避免此成形體（pr〇dUct)的重量下降。

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第17頁 1324631 五、發明說明（11) 碎六要下降成形體的重量時’熱傳導填充料就不偏 準，熱傳導填充料璁量 〇θ〇重置等份之液日日向为子為基 A] 為重量等份，或更少，更好的選擇 物。 擇疋不含熱傳導填充料的液晶組合 當使用液向性液晶高分早 使用來溶解液向性液晶高八早$為液晶咼/刀子時，有—種 ΡΡ σ i + . 刀子的溶劑。這種溶劑並非特別

制，只要它可以露躲饬A W： i首右认v 液向性液晶高分子。在考慮熱傳導 性填充枓的分散度’較好的選 , 1、 擇疋熱溶劑（heat solvent) ’因為這種溶劑可以七 ^, 削了从扮濟分散媒介。溶劑量係選 曰能 以使液向性液晶高分子可以展現液 日日態：0 接T來描述熱#導性高分子成$冑。熱冑導性高分子 3晶高分子之配向度。係得自以廣角X-光繞射量測 熱傳導性尚分子成形體。透過廣角X-光繞射儀，量測如圖 一所示在赤道轴向之繞射的強度分佈，可獲得配向度α ^在 此圖中，再繞射角2 θ=20度可見到一尖峰，代表液晶高分 子鏈之間的距離，此液晶高分子鏈在高分子成形體中係平 行^列。通常繞射尖峰的角度（尖峰散射角）是2〇度，它可 ^落在20度附近介於15及30度之間的範圍，係決定在液晶 高分子及液晶組合物混合之結構。當繞射尖峰的角度（尖峰 散射角）固定在20度’而從〇到360變化方位角，可獲1寻如圖 2所示方位角方向的強度分佈。在方位角方向的強度分佈可 得到在尖峰的半高之寬度（半高寬△沒）。將△石值代入方程

4ONDAO3061TV-P0LY.ptd 第18頁 1324631 五、發明說明（12) 式（1)中可以計算出配向度α。圖2所示方位角方向的強度分 佈’配向度α為0.83。 配向度α在0.5到1.0的範圍内，較佳在0.55到1.0之 間’更佳在〇. 6到1 · 0之間’最佳在〇. 7到丨.〇之間。當 配向度α少於〇.5時’因為低的熱傳導性配向度^，不能獲 得足夠的熱傳導性。在方程式（1)中配向度^^不能為i或大於 1因為半寬△泠永遠是正值。當配向度<2在〇 5到1〇的範圍 時，熱傳導性λ則高且可展現優良的熱傳導性。 為了從含有熱向性液晶高分子之液晶組合物中獲得熱 傳導性高分子成形體’熱向性液晶高分子將在一成形模 (mold)中被熱熔（heat-melted)，然後使此熱向性液晶高分 子得以配向形成配向度α在〇. 5到1. 〇之間。將此熱向性液晶 高分子已配向之狀態加以冷卻以使此融熔之熱向性液晶高 分子固化。藉從液晶相到固態相之相轉換，含有位於上述 範圍之配向度〇：的熱傳導性高分子成形體得以形成。 為了從含有液向性液晶高分子之液晶組合物中獲得熱 傳導性高分子成形體’液向性液晶高分子將在一成形模中 被成形，此液向性液晶南分子即配向以形成在0.5到1 〇之 間之配向度α。然後，當此液向性液晶高分子已配向使相從丨# 液晶相轉到固態相，藉蒸發（ν ο 1 a t i z a t i ο η )將溶劑移除， 即可獲得含有位於上述範圍之配向度α的熱傳導性高分子成 形體。 將液晶高分子配向方法可以包含由流場（f 1 〇w field)、切變場（shear field)、磁場（magnetic

1324631 五、發明說明（13) f ie Id)、及電場（elect 少一個來使用。在這些 為配向的方向和程度容 高分子，施加一磁力在 於或垂直於磁力線的方 力線施加自液晶態到固 移。此液晶尚分子的配 (magnetic flux dens i 在0.5到1·0的範圍中。 用來產生磁場的元 鐵、及線圈。在這些磁 的，因為它有能力產生 之磁場。 )斤、，且成的群組中選擇至 配向方法中，鲂杜及 ^ 佳係使用磁場，因 易旱控。為了利用磁場來配液向晶 液晶相之液晶高分子上，以_ = 向來配液向晶高分子。接著，在磁 態的狀況下，液晶高分子產生相轉 向度α依循磁場的磁通量密度 t y)以及磁力所施加的時段，被設定 件包含永久磁鐵、電磁鐵、超導磁 場產生元件當中，超導磁鐵是較佳 一種實用性（practical)磁通量密度 施加到液晶高分子的磁力之磁通量密度較佳的範圍是 在1到2 0 特士拉（t e s 1 a，T)，更佳是在2到2 0 T之間，最佳 是在3到20T之間。當磁通量密度低於1T時，可能不足以使 液晶高分子之硬質分子鏈配向，造成無法獲得配向度α為 0.5或更大的熱傳導性高分子成形體。另一方面，一磁通”'量 密度大於20Τ的磁場，在實際操作上並不易獲得。當磁通 达、度在3到2 0 Τ之範圍時可獲得具有南傳導性久.的傳導性汽八 子成形體，甚至，此範圍可以從一實際操作中取得。 刀 成形模可以被成形用合成樹脂所使用，如用於射出成 形、擠壓（extrusion)成形、壓製（press)成形之成形模。 液晶組合物可以被形成一種有多樣化形狀的熱傳導性高分

1324631 五、發明說明（14) 子’如薄片、薄膜、塊狀、粒狀、及纖維形。 . 當液晶高分子之分子鏈以一特定的方向配向來^在 一特定範圍内之配向度α時，此熱傳導性高分子成形體在为 子鏈縱向（longitudinal direction)的熱傳導性Α叮以相^ 高。熱傳導性λ較佳的範圍在〇. 7到20 W/(m. K)之間’更佳 在1.0到10 WAm.K)，最佳在2.0到10W/(m.K)。當熱傳導性 λ低於0· 7 W/(i K)時，要將電子元件所產生的熱傳導到外 界是困難的。另一方面，有鑑於液晶高分子的物理特性， 要獲得超過20 W/(m. K)之熱傳導性；I的熱傳導性高分子也 困難的。 熱傳導性高分子成形體的密度較佳是在1. ί0克/立方 公分到2.10克/立方公分之間，更佳是在1.20克/立方公 分到1.90克/立方公分之間，最佳是在1.30克/立方公分 到1. 8 0克/立方公分之間。當密度為2. 1 〇克/立方公分或 更大時，此成形體之重量不能下降。另一方面，有鑑於液 晶高分子之物理特性，要有一密度低於1. 1 〇 克/立方公分 是困難的。 當此熱傳導性高分子成形體形成一薄片狀時，較佳之 厚度是在0.02到l〇mm之間，更較佳之厚度是在〇.1到7ππη之φ 間，最佳之厚度是在〇. 2到5mm之間。如果厚度小於 0. 02mm ’將它應用到最後成形體之有效性（operativeness) 會很低。另一方面，如果厚度超過l〇mm，此成形體，例如 電子元件的重量，即不能下降。 參考如圖5到圖7描述的一種以使用熱向性高分子之液

4ONDA03061W-P0LY.ptd 第21頁 1324631 五、發明說明（15) 晶組合物來生產熱傳導性高分子的方法。如圖5所示，此薄 片狀熱傳導性薄片11在電子裝置中可以使用來作為一熱釋 放組件’例如一印刷電路組裝的一基板或一熱釋放的薄 片。此薄片11即為一熱傳導性高分子成形體。 本發明敘述一種使熱向性液晶高分子的硬質分子鏈以 厚度的方向（如圖5中Z軸方向）配向的方法。如圖6所示，一 腔模槽（cavity) 14a係於成形模12a内部被形成一與薄片11 的形狀相關之形狀。一對永久磁鐵丨4a被配置在成形模12a

的上方及下方作為產生磁場的元件◊永久磁鐵丨4a產生的磁 場之磁力線Ml的方向與腔模槽i3a的深度方向一致。 將一融熔態之熱向性液晶高分子之液晶組合物丨5充填 到腔模槽13a。未圖示之一加熱裝置配置在成形模12a中， 以使填充在1 3a中含有熱向性液晶高分子之液晶組合物維持 在一融熔態》以一永久磁鐵14a施加具有一特定磁通量密度 之一磁場於液晶組合物上。因為磁力線M1被引導到液晶組 合物15的厚度方向’此熱向性液晶高分子的硬質分子鏈即 可朝薄片狀液晶組合物1 5的厚度配向β在此配向態下，經 由冷卻使此液晶高分子固化’然後自成形模i 2a中移出，即 可獲得一具有配向度α在0. 5到1. 〇之間且所含之熱向性液晶0 高分子之硬質分子鏈係沿著它的厚度方向配向的一熱傳導 性薄片11。 ”' 熱傳導性薄片11在厚度方向的配向度α係於〇. 5到1. 0的 範圍中。因此’此熱傳導性薄片1!沿著厚度方向有一高熱 傳導性λ可作為一熱釋放性薄片，應用在需要在厚度方向熱

4OMDA0306rtf-POLY.ptd 第22頁 1324631 五、發明說明（16) 傳導的電路基板材料及一半導體封裝。 接下來要描述的方法為以平行於熱傳導性薄片u之表 面的一縱向（longitudinal direction) 來配向入熱傳導性 液晶高分子之硬質分子鏈（此方向以下簡稱縱向）。如圖7所 示，一對永久磁鐵1 4 b相對配置在成形模1 2 b之兩邊，所以 磁力線Μ 2與縱向平行。由永久磁鐵14 b施加一磁場到液晶組 合物1 5上。因為磁力線Μ 2被引導至液晶組合物1 5之、薄片狀 的縱向，所以在液晶組合物中，熱向性液晶高分子之硬質 分子鏈可以被引導成縱向。在配向態下冷卻以固化此熱向 性液晶高分子且自成形模1 2a中移除，可獲得含有被引導成 縱向的熱向性液晶高分子之硬質分子鏈之一熱傳導性薄片 11 ° 熱傳導性薄片11之液晶高分子之縱向配向度α係於0.5 到1 · 0的範圍之間。因此，此熱傳導性薄片丨丨在縱向即有一 高熱傳導性λ，可以作為一電路基板材料或一熱釋放性薄 片’以應用在需要縱向熱傳導性之半導體封裝組裝中。 從3有液Ba向分子且此液晶尚分子配向度〇為介於0.5 到1 . 0之間的液晶組合物’可獲得熱傳導性高分子成形體之 具體實施。因此，熱傳導性高分子成形體在液晶高分子配 向的^向上有一高熱傳導性λ ’可以展現出優秀的熱傳導 性。當熱傳導性填充料被混合入液晶組合物中且設定此液 晶高分子之配向度〇：於上述範圍中時，此成形體之熱傳導性 可更進一步加強《所以，可獲優良的熱傳導性。 再一實施例中，熱傳導性高分子成形體之一熱傳導性

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第23頁 1324631 五、發明說明（Π) 填充料的量’在液晶 重量等份。在此例中 高，成形體的重量可 使用可以簡化生產製 高分子中熱傳導性填 在液晶組合物只包含 性高分子成形體可展 本發明熱傳導性 較佳係為熱向性液晶 容易地被配向，且容 高分子成形體。 在本發明之一具 自由全芳香族聚酯及 在這種組態下容易有 可使用性也很好，戶； 上所述，熱向性液晶 形成，所以具好的孰 得。 高分子 ，因為 以降低 程，因 充料的 液晶高 現如電 向分子 向分子 易獲得 為100重量等份下，係少於100 熱傳導性填充料的含量並不 。藉由降低熱傳導性填充料的 t任何額外的處理，如在液晶 t散可以被省略。除此以外， ，子狀況下，所獲得之熱傳導 氣絕緣之液晶高分子特質。 成形體之實施例的液晶高分子 。在此例中，液晶高分子可以 具有優良熱傳導性之熱傳導性 在一熱傳導性高 液晶高 場到液晶態之 可被控制在特 向，所以容易 對於熟悉 多其他特定之 定方向 獲得一 此項技 形式來 體實例中，此熱向性液晶高分子係選 全芳香族聚酯酿胺所組成之群組中。 光學不等性，且熱向性液晶高分子的 以可形成各種不同形狀的成形體。依 尚分子易被配向且液晶組合物亦容易 傳導性之一熱傳導性高分子可容易獲 分子成形體的具體實例中，施加一磁 分子’使此液晶南分子之硬質分子鏈 。在此組遙中’液晶高分子容易被配 熱傳導性高分子成形體。 藝者而言可明顯得知，本發明可以許 表現而不背離本發明之範疇及精神。

第24頁 1324631 、發明說明（18) 特別是，可瞭解本發明能用以下形式來具體呈現。 任何填充料如玻纖可被混入以代替上述之熱傳導性填 充料。 … ' 永久磁鐵14a、14b可以配置在成形模12a及12b之唯一 的（only) —端’而取代置放此對永久磁鐵去夾住 (sandwich)成形模 12a 及 12b » 磁力線Ml及M2可以是彎曲的。永久磁鐵14a及14b之配

置使磁力線Μ1及M2以如上所述之一方向延伸。永久磁鐵i4a 及1 4b是可以被配置的，所以磁力線M1及…以兩個或多方向 延伸。磁力線Ml及Μ 2或成形模12a及12b是可旋轉的。 貫施例 本發明之具體實現在以下的參考實施例及比較實施例 有進一步細節之說明。 (實施例1) 將含有80 mol%之4-羥基苯甲酸及2〇 mol%對笨甲酸及 乙二醇之混合物之一全芳香族聚酯粒狀物（i )除濕，並以擠 壓成形來形成一長50mm、寬5〇mm及厚度2mm之一薄片狀成形 體。在超導磁鐵所產生之2·5 tesla磁通量密度，及在一 加熱到340 °C之成形模腔模槽中熔化此薄片狀成形體，之# 後，將其置放在磁場中2 0分鐘，經冷卻到室溫以固化形成 一熱傳導性高分子成形體。磁力線方向係設定在此薄片狀 成形體的厚度方向。 (實施例2及3) 實施例2及3之熱傳導性高分子成形體之製造與實施例1

40NDA0306TW-P〇LY.ptd 第25頁 1324631 五、發明說明（19) 相似，除了磁通量密度改變如表一所述外，係藉用與實施 例1相同之全芳香性聚酯擠壓成形所形成之一薄片成形艘° (實施例4 ) 以含有60 mol%之4-羥基苯曱酸及40 mol%對苯中酸及 乙二醇之混合物之一全芳香族聚酯（i i )作為熱向性浪晶^ 分子’來製造與實施例1相似之薄片狀成形體。除了磁通重 密度改變到5 tes 1 a外，利用此薄片狀成形體來製造與實 施例1相似之熱傳導性高分子成形體。

磁通量 造與實 (實施例5) 取得一與實施例4相似之一薄片狀成形體。除了 密度改變到1 0 tes 1 a外，利用此薄片狀成形體來製 施例1相似之熱傳導性南分子成形體。 (比較實施例1) 將與實施例1相同之一粒狀全芳香族聚酯（i)除濕’ I 藉擠壓成形以形成具長度50mm、寬度50mm及厚度2mm之一薄 片狀成形體。此薄片狀成形體在加熱到340 °C之成形模腔模 槽中熔融，將其置放在磁場中20分鐘並經冷卻到室溫以固 化形成一熱傳導性高分子成形體。

(比較實施例2) 形成一與比較實施例1相似之一薄片狀成形體。將此薄 片狀成形體置放在一加熱到340 °C的成形模腔模槽且在一磁 通量密度為1 tesla之磁場中炫化，此融溶態持續20分鐘 並經冷卻到室溫以固化形成一熱傳導性高分子成形體。磁 力線方向係設定在此薄片狀成形體的厚度方向。

4ONDAO306W-POLY.ptd 第26頁 1324631 五、發明說明（20) (比較實施例3) 取得一與實施例4相似之一薄片狀成形體。利用此薄片 狀成形體，製造與比較實施例2相似之熱傳導性高分子成形 體。 。刀 實施例1到5及比較實施例1到3的配向度α係利用一由 MacScience所生產之X-光繞射儀來計算。實施例3自X光繞 射量測所得赤道軸方向之強度分布顯示在圖1，而在繞射尖 峰角度2 Θ =20度時’在方位（azimuth)方向強度分布3顯2 在圖2。比較實施例1以X光繞射量測所得在赤道轴方向之強 度分布顯示在圖3，而在繞射尖峰角度2 Θ =20度時，在方位 (azimuth)方向強度分布則顯示在圖4。 實施例1到5及比較實施例1到3之熱傳導性λ的量測係藉 由雷射閃光（1 aser f 1 ash )方法》 實施例1到5及比較實施 例1到3之配向度α及熱傳導性λ係顯示在表1中。 實施例 比較 實施你 1 2 3 4 5 1 2 3 全芳香族聚酯(0 [重量等份】 100 100 100 0 0 100 100 0 全芳香族聚酯⑼ [重量等份】 0 0 0 100 100 0 0 100 密度 [tesla] 2.5 5 10 5 10 0 1 1 配向度α 0.71 0.83 0.91 0.81 0.90 0 0.41 0.40 熱傳導性λ [W/(m.K)] 0.87 1.14 1.71 1.05 1.52 0.31 0.38 0.29 表1

40NDA0306TW-POLY.ptd 第27頁 丄J厶叶丄

如表一所示’實施例1到5均寐姐1右η 7 i #女之阶A Ϊ::ΠΪ性Ϊ分子成形體，：獲得超過。.〜心(“)之較 證明當磁通量密度被設定較高 ;、2 :隹阿刀子成形體有較高之配向度α。 _ π彳&^面”在比較實施例1到3中有低於0. 3配向度α， ^二于 _ ; . W/(m. Κ)的不足的（insufficient)熱傳導

(實施例6) τ η H人^有6〇重置等份的碳纖粒（Petoca Materials μ棄1作為一熱傳導性填充料混入1 0〇重量等份之全 =香旨（〇。此全芳香族聚㈣與實施例i相同之全芳 :矣聚S曰’將其熔化混入一壓出機而獲得一粒狀之液晶組 將此粒狀之全芳香族聚酯除濕後，以擠壓成形來製造一長 5〇隨、寬50随及厚度2mm之一薄片狀成形體。置放此薄片狀 成形體在一加熱到340 °C之成形模腔模槽中及在超導磁鐵 所產生之5 tesla磁通量密度下熔化後，保持此狀態2〇分 鐘。經冷卻到室溫以固化即形成一熱傳導性高分子^形刀 體。磁力線方向係設定在此薄片狀成形體的厚度方向。 (實施例7 ) 除了將磁通量密度改變到1 0 t es 1 a外，依照與實施例 6相似之方式形成一熱傳導性高分子成形體。 、、 ’

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1324631 五、發明說明（22) (實施例8 ) 以一含有50重量等份之鋁粉（昭和電工製）之混合物作 為一熱傳導性填充料’混入1 〇 〇重量等份且與實施例1相同 形式之全芳香族聚醋中，將其熔化混入一壓出機而獲得粒 狀之液晶組合物。除了將磁通量密度改變到丨〇 t e sl a外， 以此製得之液晶組合物藉與實施例6相似製法來製造一熱傳 導性高分子成形體。 (實施例9)

以，含有50重量等份之碳纖（petca Materials製）之混 合物作為一熱傳導性填充料’混入丨〇〇重量等份且與實施例 4相同形式之全芳香族聚酯（i丨）中，將其熔化混入一壓出機 而獲得粒狀之液晶組合物。除了將磁通量密度改變到1 〇 tesla外’以此製得之液晶組合物藉與實施例6相似製法來 製造一熱傳導性高分子成形體。 (比較實施例4 ) 取得與實施例6相似之一液晶組合物。將此液晶組合物 去濕並藉壓出成形製造出一 50 mm長、50 mm寬及2 mm厚之一 薄片狀成形體。此薄片狀成形體置放在加熱到340 °C的成形 寺吴腔模槽中’在沒有施加任何磁場狀況下熔化，並保持此0 ’溶化態20分鐘。經將其冷卻到室溫而固化即可製造出一熱 傳導性高分子成形體。 (比較實施例5 ) 取知與實施例8相似之一液晶組合物。自此液晶組合物 用與比較實施例4相似之製法製造一熱傳導性高分子成形

40NDA0306TW-P〇LY.ptd -----— 第29頁 1324631 五、發明說明（23) 體。 所以，此具體實例係用作說明而非侷限，且本發明不 被此處所提及之細節所限制，但在所附加之申請專利範圍 的架構及均等狀況下可能被修飾。 (比較實施例6) 取得與實施例9相似之一液晶組合物。自此液晶組合物 用與比較實施例4相似之製法製造一熱傳導性高分子成形 體。 實施例6到9及比較實施例4到6的配向度α及熱傳導性 如表2所示。 實施例 比較 寶施例 6 7 8 9 4 5 6 全芳香族聚酯⑴ [重量等份] 100 100 100 0 100 100 0 全芳香族聚酯⑼ 撞量等份] 0 0 0 100 0 0 100 碳騰 60 60 0 60 60 0 60 鋁粉 0 0 50 0 0 50 0 磁通量·密度 [tesla] 5 10 10 10 0 0 0 配向度α 0.72 0.86 0.83 0.89 0 0 0 熱傳導性λ [W/(m.K)] 1.96 3.16 1.14 3.02 0.43 0.38 0.40 表2

4mDA0306mV-POLY.ptd 第30頁

五、發明說明（24) 如表2所示，實施例6 , π 導性高分子成形體。同到9獲得0.7或更大的配向之熱傳 而有1. lw/(m. Κ)或-士也因為熱傳導性填充料的混入， 笔—卡二Λ更大之高熱傳導性。 係得自含有敎向性^施㈣到6之熱Ϊ導性高分子成形體 π…Π !·生液晶尚分子及熱傳導性填充 熱傳導性向分子成形體。如表2所示，當熱傳導性充^料以 少量混入時’僅獲得低於〇· 43W/(m Κ)之夠用的熱傳導性 λ ’但此熱向性液晶高分子並未被配向。 · '

4ONDAO306T»-P0LY.ptd 第31頁 1324631 圖式簡單說明 五、【圖示簡單說明】 理解本發明之目的與其優點最好是藉由參考本發明以 下所列目前較佳實施例之敘述與所附之圖式，其中 圖1係圖示實施例3之熱傳導性高分子成形體在赤道軸 向之強度分佈； 圖2係圖示實施例3之熱傳導性高分子成形體在方位角 方向之強度分佈； 圖3係圖示傳統熱傳導性高分子成形體（比較實施例1) 在赤道軸向之強度分佈；； 圖4係圖示傳統熱傳導性高分子成形體（比較實施例1 ) 在方位角方向之強度分佈； 圖5為一透視圖顯示本發明一實施例之熱傳導性薄片； 圖6概念性顯示製造在其厚度方向上具高配向度之一熱 傳導性薄片之方法； 圖7概念性顯示製造在其平面之方向上具一高配向度之 一熱傳導性薄片之方法。 圖示元件符號說明 11 12a 熱傳導性薄片 成形模 12b 成形模 13a 腔模槽 13b 腔模槽 14a 永久磁鐵 14b 永久磁鐵 15 Ml 液晶組合物 磁場之磁力線方向 M2 磁場之磁力線方向

4ONDA0306T^-P0LY.ptd 第32頁

Claims (1)

1324631 r i__ 丨 _1__祖一 .·、 公告本I 六、ΐ請專利範圍 1 · 一種成形體（mo 1 d product)包含用以傳導熱之液晶組 合物，特徵以該液晶組合物含具一配向度（〇rientati〇n degree) α之液晶南分子，該配向度α係自以下方程式1獲 得： 配向度(180-Δβ)/180 方程式l 其中’△ /5為在一χ光繞射量測中藉固定央峰散射角及將 方位角（azimuth angle)從0度改變到360度所獲得之一強度 分佈之一尖峰半寬，及 其中該配向度α則在〇. 5到1. 0範圍中。 I 2. 如申請專利範圍1所述之一成形體，特徵在於該液晶組 合物中，基於（with respect to) 100重量等份（parts by weight)之液晶高分子，所包含之熱傳導性填充料少於10〇 重量等份。 3. 如申請專利範圍1所述之一成形體，特徵在於該液晶組 合物為一熱向性液晶高分子（thermotropic liquid crystal polymer)，該熱向性液晶高分子展現有光學不等 性(optical anisotropic property)的融熔態 〇 4. 如申請專利範圍3所述之一成形體，特徵在於該熱向性 液晶高分子包含選自全芳香族聚醋（full aromatic polyesters) 及全芳香族聚酯酿胺（full aromatic polyesteramides) 所組成之一群體之一高分子

4QNOAO306W-POLY.ptd 第33頁 1324631

(polymer) 〇 5、.如申請專利範圍1所述之一成形體，特徵在於藉施加一 磁力以挺^供該液晶向分子一配向度〇；，該磁力係由一磁場產 生元件所產生。 6.如申請專利範圍1所述之一成形體，特徵在於該成形體 係被形成一薄片狀（sheet shape) 且該液晶高分子至少在

該厚度的一方向之配向度α係在〇·5及1.0之範圍之間 7.如申請專利範圍1所述之一成形體，特徵在於在至少一 方向之一熱傳導性；I係在0.7.W/(m.K)及1.〇之範圍之間。

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