專利名稱：絕緣導(dǎo)熱組合物與電子裝置的制作方法
絕緣導(dǎo)熱組合物與電子裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)熱材料，且特別是涉及絕緣導(dǎo)熱組合物及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，隨著科技與資訊的日新月異，電子產(chǎn)品的制造技術(shù)亦日漸進步。電子產(chǎn)品除了追求輕、薄、短、小的特性外，更朝著優(yōu)越的性能邁進。以電腦為例，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，電腦內(nèi)的集成電路(integrate circuit)的體積亦逐漸縮小。為了使集成電路能處理更多的資料，就相同體積的集成電路而言，現(xiàn)今的集成電路已可容納比以往集成電路多數(shù)倍以上的電子元件。當集成電路內(nèi)的電子元件數(shù)量越來越多時，電子元件運算時所產(chǎn)生的熱能亦越來越大。

以電腦里的主機板上的中央處理器(Central Processing Unit, CPU)為例，中央處理器在高滿載的工作量的狀態(tài)下，中央處理器所散發(fā)出來的熱度足以燒毀中央處理器本身。因此，若不能有效移除因操作電子元件所產(chǎn)生的廢熱，將會使電子元件溫度提高而降低運作效率，甚至損傷電子元件。因此，通常會使電子元件連接一散熱裝置，以使電子元件產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至散熱裝置，再經(jīng)由熱對流或熱輻射等方式散熱。然而，電子元件與散熱裝置的表面皆非平坦光滑的表面，故兩者無法緊密貼合，而必然存在有縫隙。由于空氣的導(dǎo)熱性不良，因此，電子元件與散熱裝置之間的縫隙會大幅降低熱傳導(dǎo)效率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一實施例提供一種絕緣導(dǎo)熱組合物,包括5 80重量份的樹脂；20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體；以及O. 0001 2重量份的石墨烯。本發(fā)明另一實施例提供一種電子裝置，包括發(fā)熱元件；散熱元件；配置于發(fā)熱元件與散熱元件之間的絕緣導(dǎo)熱層，絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括5 80重量份的樹脂；20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體；以及O. 0001 2重量份的石墨烯。

圖I繪示本發(fā)明一實施例的電子裝置的示意圖。主要附圖標記說明100 電子裝置；110 發(fā)熱元件；120 散熱元件；130 絕緣導(dǎo)熱層。
具體實施方式
以下以實施例并配合附圖詳細說明本發(fā)明，應(yīng)了解的是以下的敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發(fā)明的不同方案。以下所述特定的元件及排列方式僅用以舉例說明，而非用以限定本發(fā)明。在附圖中，實施例的形狀或是厚度僅用以說明，并非用以限定本發(fā)明。此外，圖中未繪示或描述的元件，可為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所知的形式。本發(fā)明的絕緣導(dǎo)熱組合物包括石墨烯、樹脂與導(dǎo)熱絕緣粉體，其中由于石墨烯的導(dǎo)熱性質(zhì)良好，因此，可有效提升絕緣導(dǎo)熱組合物的熱傳導(dǎo)值，但同時仍維持其相當程度的絕緣性質(zhì)。此外，當本發(fā)明與現(xiàn)有的絕緣導(dǎo)熱組合物的熱傳導(dǎo)值相同時，本發(fā)明的絕緣導(dǎo)熱組合物中的導(dǎo)熱絕緣粉體的使用量較低，故可具有較低的粘性與較佳的成型性。本實施例的絕緣導(dǎo)熱組合物包括5 80重量份的樹脂、20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體以及O. 0001 2重量份的石墨烯。在一實施例中，絕緣導(dǎo)熱組合物中具有0.01 I重量份的石墨烯，石墨烯的厚度例如約為O. 2納米至50納米，石墨烯的長度(或?qū)挾?則可為納米尺度至微米尺度。在本實施例中，絕緣導(dǎo)熱組合物的體積電阻系數(shù)大于IO12歐姆-厘米。值得注意的是，由于石墨烯為二維結(jié)構(gòu)，因此，石墨烯具有極高的熱傳導(dǎo)值。本實 施例通過添加少量的石墨烯，以使熱能大部分在導(dǎo)熱性較佳的導(dǎo)熱絕緣粉體與石墨烯中傳遞，而大幅縮短熱能在樹脂中的傳導(dǎo)路徑，進而大幅提升熱傳導(dǎo)值。然而，添加過多石墨烯會使得絕緣導(dǎo)熱組合物的絕緣特性下降，變成半導(dǎo)體甚至是導(dǎo)體，因此，石墨烯的添加量應(yīng)在一適當?shù)姆秶鷥?nèi)，例如但不限于前文所述石墨烯的添加范圍，尤其可使絕緣導(dǎo)熱組合物的體積電阻系數(shù)大于IO12歐姆-厘米為佳。導(dǎo)熱絕緣粉體可增加絕緣導(dǎo)熱組合物的熱傳導(dǎo)率，導(dǎo)熱絕緣粉體的材質(zhì)例如為金屬氧化物、陶瓷、鉆石、木炭、或前述的組合。具體而言，導(dǎo)熱絕緣粉體的材質(zhì)包括氮化硼、氧化鋁、氮化鋁、氮化鎂、氧化鋅、碳化硅、氧化鈹、鉆石、碳化鎢、或前述的組合。舉例來說，本實施例的導(dǎo)熱絕緣粉體可采用二種以上不同粒徑和/或不同組成的粉體，以提高填充比并提高絕緣導(dǎo)熱組合物的導(dǎo)熱效率，但仍需維持其相當程度的絕緣性質(zhì)。樹脂可使絕緣導(dǎo)熱組合物具有各種特性，以符合其在各種不同用途中的需求，如絕緣性、機械強度、撓曲性、柔軟性、或附著性等。樹脂例如為有機樹脂、無機樹脂、或前述的組合。具體而言，樹脂包括環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚氨脂樹脂、硅氧烷樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、壓克力樹脂、高分子樹脂、彈性體(elastomer)、橡膠、或前述的組
口 ο此處所用的石墨烯可為化學(xué)改性或物理改性的石墨烯，改性的石墨烯包含接枝有機分子及無機分子的改性石墨烯、或貼附有機分子及無機分子的改性石墨烯。本發(fā)明的絕緣導(dǎo)熱組合物可另外包括本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的各種添加劑，以補強絕緣導(dǎo)熱組合物的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。然而，當添加劑的用量過高時，會影響絕緣導(dǎo)熱組合物的成形性或自粘性，造成加工困難，并導(dǎo)致導(dǎo)熱能力下降。因此，本實施例的添加劑的重量優(yōu)選小于樹脂的重量的五分之一，舉例來說，當樹脂的重量為80重量份時，添加劑的重量優(yōu)選小于16重量份。添加劑包括硬化劑、催化劑、消泡劑、抑制劑、抗氧化劑、耐燃劑、平坦劑、脫模劑、或前述的組合，其中催化劑與抑制劑是用來調(diào)控樹脂硬化反應(yīng)的速率及反應(yīng)程度。以下將詳細介紹將前述絕緣導(dǎo)熱組合物應(yīng)用于電子裝置的絕緣導(dǎo)熱層中的實施例。
圖I繪示本發(fā)明一實施例的電子裝置的示意圖。請參照圖1，本實施例的電子裝置100包括發(fā)熱元件110、散熱元件120、絕緣導(dǎo)熱層130，其中絕緣導(dǎo)熱層130配置于發(fā)熱元件110與散熱元件120之間，且絕緣導(dǎo)熱層130的材質(zhì)為本發(fā)明含有石墨烯的絕緣導(dǎo)熱組合物。具體而言，絕緣導(dǎo)熱層130的材質(zhì)包括5 80重量份的樹脂、20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體、以及O. 0001 2重量份的石墨烯。發(fā)熱元件110例如為應(yīng)用于消費性3C、工業(yè)、汽車、醫(yī)療、航空、及通訊等領(lǐng)域的電子產(chǎn)品，例如主機板、中央處理器(CPU)、晶片、或顯示器等，或者是其他的發(fā)熱裝置，例如發(fā)光二極管、金屬線路、熱機、冷機、或是引擎。發(fā)熱元件110上的散熱元件120可有助于快速移除發(fā)熱元件110于運作時所累積的熱能，因此，可避免發(fā)熱元件110受到累積的熱能的影響而導(dǎo)致性能下降甚至損壞。散熱元件120例如為散熱鰭片、風(fēng)扇、金屬片、熱導(dǎo)管、或前述的組合、或是其他適合的散熱元件。配置于發(fā)熱元件110與散熱元件120之間的絕緣導(dǎo)熱層130可緊密貼合發(fā)熱元件110與散熱元件120，以填補兩者之間的縫隙，進而有效提升兩者之間的熱傳導(dǎo)，并可作為發(fā)熱元件HO與散熱元件120之間的電性絕緣層(electric isolating layer)。以下將介紹前述絕緣導(dǎo)熱組合物的多個實施例與多個比較例。下述實施例與比較例系依據(jù)IS022007的Hot disk Standard Method測量熱傳導(dǎo)值，并使用TA AR-G2 RHEOMETER測量黏度。下述實施例與比較例的絕緣導(dǎo)熱組合物的物性如熱傳導(dǎo)值、電阻值、粘度均表列于表I中。下述實施例與比較例系使用相同種類的環(huán)氧樹脂(EP0N828，化學(xué)式如下式I所示，購自Shell)與胺類硬化劑(D2000，化學(xué)式如下式2所示，購自Huntsman)。EP0N828的化學(xué)式如式I所示，其中η約為I 2 :
權(quán)利要求
1.一種絕緣導(dǎo)熱組合物，包括 5 80重量份的樹脂； 20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體；以及 0.0001 2重量份的石墨烯。
2.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該石墨烯的厚度約為0.2納米至50納米。
3.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該導(dǎo)熱絕緣粉體的材質(zhì)包括金屬氧化物、陶瓷、鉆石、木炭、或前述的組合。
4.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該導(dǎo)熱絕緣粉體的材質(zhì)包括氮化硼、氧化鋁、氮化鋁、氮化鎂、氧化鋅、碳化硅、氧化鈹、鉆石、碳化鎢、或前述的組合。
5.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該石墨烯為0.01 I重量份。
6.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該樹脂包括有機樹脂、無機樹脂、或前述的組合。
7.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該樹脂包括環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚氨脂樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、壓克力樹脂、橡膠或前述的組合。
8.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該絕緣導(dǎo)熱組合物的體積電阻系數(shù)大于IO12歐姆-厘米。
9.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，其中該石墨烯包含改性的石墨烯，該改性的石墨烯包含接枝有機分子及無機分子的改性石墨烯、或貼附有機分子及無機分子的改性石墨稀。
10.如權(quán)利要求I所述的絕緣導(dǎo)熱組合物，還包括 添加劑，包括硬化劑、催化劑、消泡劑、抑制劑、抗氧化劑、耐燃劑、平坦劑、脫模劑、或前述的組合。
11.一種電子裝置，包括 發(fā)熱元件； 散熱元件； 絕緣導(dǎo)熱層，其配置于該發(fā)熱元件與該散熱元件之間，該絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括 5 80重量份的樹脂； 20 95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體；以及 0.0001 2重量份的石墨烯。
12.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中該發(fā)熱元件包括晶片、中央處理器、主機板、顯示器、發(fā)光二極管、金屬線路、熱機、冷機、或引擎。
13.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中該散熱元件包括風(fēng)扇、熱導(dǎo)管、散熱鰭片、金屬片或前述的組合。
全文摘要
本發(fā)明一實施例提供一種絕緣導(dǎo)熱組合物，包括5～80重量份的樹脂；20～95重量份的導(dǎo)熱絕緣粉體；以及0.0001～2重量份的石墨烯。此外，本發(fā)明另一實施例還提供含有上述絕緣導(dǎo)熱組合物的電子裝置。
文檔編號C08L79/08GK102675824SQ201110236418
公開日2012年9月19日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者吳孟儒, 林振隆, 邱國展 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院