[发明专利]导热电绝缘颗粒和组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月4日提交且当前未决的日本专利申请No. 2013-209304的权益。

发明内容

本文描述了还可电绝缘的导热颗粒、包含这些颗粒的树脂组合物、以 及制备它们的方法。

近年来，电子设备如LED模块和手持设备不仅变得越来越小型化和集 成化，而且功率也更大，这要求更大的热耗散以及这些设备中部件的电绝 缘。因此，寻求具有优异的电绝缘性的导热颗粒来作为用于电子设备的材 料的构件。

国际申请公布No.WO2011/027757公开了陶瓷包覆的碳粒，其是导热 的，并且通过将碳粒浆液添加到陶瓷颗粒浆液中形成，由此使陶瓷颗粒粘 附到碳粒上。美国专利No.5,246,897公开了通过机械撞击方法形成的带涂 层的石墨颗粒，其中使用高速气体流使石墨颗粒和涂层颗粒发生碰撞。美 国专利No.7,588,826公开了在相互作用的功能性试剂的存在下，通过机械 融合所形成的带涂层的石墨颗粒。

本文描述了导热颗粒，其包括复合芯和至少部分地包覆复合芯的绝缘 材料，其中复合芯包含经由机械融合加工通过有机粘结剂粘结在一起的导 热芯颗粒，并且导热颗粒的体积电阻率的范围为至少1×10⁴Ω·cm至 1×10¹⁰Ω·cm。本文还描述了树脂组合物，其包括热塑性树脂、热固性树 脂、芳族聚酰胺树脂、橡胶、或这些的混合物，并且按体积计为这些颗粒 的10％至70％。本文还描述了制备这些颗粒的方法。

附图说明

图1是权利要求中所述的导热颗粒的横截面图。

图2是测量导热颗粒体积电阻率的设备的示意图。

图3是包含权利要求中所述的导热颗粒的模塑产品的顶视图照片。

图4是包含权利要求中所述的导热颗粒的模塑产品的横截面照片。

具体实施方式

以下定义和缩写用于阐释说明书所讨论的以及权利要求中所述的术语 的含义。

定义

如本文所用，术语“体积电阻率”是指材料的电阻率并且决定材料的 电绝缘能力。通过将碳粒样品置于两个带有端子的电极之间的透明圆柱体 (cylinder)中测定体积电阻率。在本文示例中，通过端子施加500V的电 压以测定本文所述颗粒的电阻率。

如本文所用，术语颗粒的“纵横比”是指颗粒的最大长度除以其宽度 (即其最大厚度)的比率。

如本文所用，术语“复合芯”是指通过机械融合方法粘结至有机粘结 剂的导热芯颗粒。

如本文所用，术语“导热”或“热导率”(通常表示为k、λ或κ)是 指材料传导或传递热的性质。相比于穿过热导率较低的材料，穿过热导率 较高的材料发生热传递的速度更高。热导率高的对应材料广泛用于散热片 应用并且热导率低的材料用作隔热系统。热导率通常测量为热传导，其是 指当其相对面的温度(按一开氏计)不同时，单位时间内通过特定面积和 厚度的板的热量。对于具有热导率k、面积A和厚度L的板，计算的电导 系数是kA/L，以W/m·K测定并且相当于：W/℃。

如本文所用，术语“热扩散率”是指在恒定压力下制品的热导率除以 制品的密度和比热容，并且相对于其存储热量的能力而量度制品传导热能 的能力。其具有的SI单位为m²/s。热扩散率通常表示为α。公式为：

其中

k为热导率(W/(m·K))；

ρ为密度(kg/m³)；并且

c_p为比热容(J/(kg·K))。

缩写

如本文所用，“％”是指百分比。

如本文所用，“wt％”是指重量百分比。

如本文所用，“vol％”是指体积百分比。

如本文所用，“hrs”是指小时；“m”是指分钟；“s”是指秒。

如本文所用，“g”是指克。

如本文所用，“μm”是指微米。

如本文所用，“nm”是指纳米。

如本文所用，“rpm”是指每分钟转数。

如本文所用，“mm”是指毫米。

如本文所用，“cm”是指厘米。

如本文所用，“ml”是指毫升。

如本文所用，“V”是指伏特。

如本文所用，“Ω·cm”是指欧姆·厘米。

如本文所用，“W”是指瓦特。