[发明专利]热传导组合物

说明书

本发明涉及包含至少一种聚合物和导热助剂的热传导组合物，和这种热传导组合物用于制造导热片状元件的用途。本发明还涉及具有该热传导组合物的导热片状元件及其在电子设备中用于热传递的用途。

在很多技术领域中，受控热传递具有重要作用。关于这一点，所有的基本问题都涉及温差(温度梯度)导致的热能(热)从较高温度点(热源)向较低温度点(吸热器(heat sink))的传递。热传递的一种可能途径是热传导；另外，热传递也可以通过对流流动方法或者以热辐射的形式进行。

典型热源的实例包括工作时产生热的电子组装件，以及各种加热元件，以及其中进行放热化学反应的容器。

典型吸热器是冷却器元件(例如，无源冷却体(passive colling bodies)、冷却器/风扇组合、水冷却器或Peltier元件)和任何欲加热的物体(例如，欲解冻的冰冻区域，例如屋顶排水沟(roof gutters)和在自动化部件(automating segment)或在航空旅行业(aerospace travel industry)中的表面)。

一个典型的问题关于基于电子电路中的组件的电阻以所谓的“焦耳热(Joule heat)”形式产生的热能的转移。热能的有效除去是重要的，特别是对于半导体组装件如集成电路而言，其中过热可导致组装件的不可逆破坏；在这种情况中经常用作吸热器的是上述冷却器元件，其与所述组装件(热源)导热连接。这种导热连接借助于中间层实现，所述中间层位于所述热源和吸热器之间并增强所述热源和吸热器之间的热传递，由此允许转移特别大的热流。

所用的中间层通常为导热性糊剂，将其施用至组装件表面和冷却器元件表面。这些导热性糊剂主要由流体基质材料如低分子量聚合树脂或蜡组成。为了提高导热率，向这些基质材料添加足够大量的导热助剂。为了顺应热源表面和吸热器表面，这种系统通常为高度可变形的，以确保与这些元件的广泛热接触。然而，导热性糊剂不能够抵消作用于其上的机械力，所以，另外需要将吸热器机械固定在热源上。

为了能够除了除去热之外在热源和吸热器之间产生机械连接，导热粘合剂系统的使用变得特别有利。这些系统通常包含聚合物与添加剂的混合物(称为“聚合物混配物”)，就它们的导热性质而言，其是特别适合的。所述聚合物混合物通常以流体粘合剂系统或压敏粘合剂系统的形式提供。另外，借助于该聚合物混合物，在热源和吸热器之间特别简单地实现电绝缘，这对于许多应用-尤其是在电子部件中的应用，其是附加的要求。

流体粘合剂系统是已知的，例如，呈导热液体粘合剂或液体糊剂的形式。液体粘合剂是最初以液体形式施用至粘合基底，然后原位固化的粘合剂。为了制造导热液体粘合剂，使化学固化(例如，由交联反应导致)或物理固化的常规聚合物基质系统与具有良好导热性的助剂混合。

然而，该导热液体粘合剂的缺点是：它们不能以足够的精度计量，另外，在热源与吸热器的连接期间，它们呈现出不能以足够精度控制的流动行为。结果，所得中间层不具有均匀厚度，另外，过量物质可出现在结合的边缘。另一个缺点是：必须较高地选择作为导热液体粘合剂一部分的导热助剂的含量，以在中间层部分带来足够良好的导热率，这又大大地降低液体粘合剂的粘合强度。

压敏粘合剂系统是已知的，例如，呈双面可粘合的粘性标签(double-sidedly bondable sticky labels)的形式，呈粘合剂垫(adhesive pad)或胶带的形式。这些系统的特征在于包含至少一种压敏粘合剂的基本上二维的布置(two-dimensional disposition)，以及可设计成具有永久载体，或者以无载体形式设计。

作为压敏粘合剂系统的聚合物基质系统(即，作为它的高分子量成分)，EP 0566093A1、EP 0942059B1和EP 0942060B1特别披露了基于丙烯酸或甲基丙烯酸的酯的压敏粘合剂等。这种压敏粘合剂因特别高的热稳定性和老化稳定性而出名。为了实现高粘合强度(更具体地，高剪切强度)，所述压敏粘合剂含有具有游离酸基团的共聚单体，例如丙烯酸或甲基丙烯酸。

为了从这种聚合物基质系统制备导热混合物，使所述压敏粘合剂系统的聚合物与导热助剂共混(混合)，然后，在适当的情况下，施用至基底或施用至永久载体或临时载体。共混和施用原则上可在熔体中、在溶液中或在分散体中进行。