專利名稱：絕緣導熱組合物與電子裝置的制作方法
絕緣導熱組合物與電子裝置
技術領域：
本發(fā)明涉及導熱材料，且特別是涉及絕緣導熱組合物及其應用。
背景技術：
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，隨著半導體技術的進步，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效率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一實施例提供一種絕緣導熱組合物,包括5 80重量份的樹脂；20 95重量份的導熱絕緣粉體；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熱層，絕緣導熱層的材質包括5 80重量份的樹脂；20 95重量份的導熱絕緣粉體；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，可為本技術領域技術人員所知的形式。本發(fā)明的絕緣導熱組合物包括石墨烯、樹脂與導熱絕緣粉體，其中由于石墨烯的導熱性質良好，因此，可有效提升絕緣導熱組合物的熱傳導值，但同時仍維持其相當程度的絕緣性質。此外，當本發(fā)明與現(xiàn)有的絕緣導熱組合物的熱傳導值相同時，本發(fā)明的絕緣導熱組合物中的導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。本實施例的絕緣導熱組合物包括5 80重量份的樹脂、20 95重量份的導熱絕緣粉體以及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(或寬度)則可為納米尺度至微米尺度。在本實施例中，絕緣導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構，因此，石墨烯具有極高的熱傳導值。本實 施例通過添加少量的石墨烯，以使熱能大部分在導熱性較佳的導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路徑，進而大幅提升熱傳導值。然而，添加過多石墨烯會使得絕緣導熱組合物的絕緣特性下降，變成半導體甚至是導體，因此，石墨烯的添加量應在一適當?shù)姆秶鷥?nèi)，例如但不限于前文所述石墨烯的添加范圍，尤其可使絕緣導熱組合物的體積電阻系數(shù)大于IO12歐姆-厘米為佳。導熱絕緣粉體可增加絕緣導熱組合物的熱傳導率，導熱絕緣粉體的材質例如為金屬氧化物、陶瓷、鉆石、木炭、或前述的組合。具體而言，導熱絕緣粉體的材質包括氮化硼、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熱組合物的導熱效率，但仍需維持其相當程度的絕緣性質。樹脂可使絕緣導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)明的絕緣導熱組合物可另外包括本技術領域所熟知的各種添加劑，以補強絕緣導熱組合物的物理和/或化學性質。然而，當添加劑的用量過高時，會影響絕緣導熱組合物的成形性或自粘性，造成加工困難，并導致導熱能力下降。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控樹脂硬化反應的速率及反應程度。以下將詳細介紹將前述絕緣導熱組合物應用于電子裝置的絕緣導熱層中的實施例。
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、絕緣導熱層130，其中絕緣導熱層130配置于發(fā)熱元件110與散熱元件120之間，且絕緣導熱層130的材質為本發(fā)明含有石墨烯的絕緣導熱組合物。具體而言，絕緣導熱層130的材質包括5 80重量份的樹脂、20 95重量份的導熱絕緣粉體、以及O. 0001 2重量份的石墨烯。發(fā)熱元件110例如為應用于消費性3C、工業(yè)、汽車、醫(yī)療、航空、及通訊等領域的電子產(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致性能下降甚至損壞。散熱元件120例如為散熱鰭片、風扇、金屬片、熱導管、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，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熱組合物的物性如熱傳導值、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，化學式如下式I所示，購自Shell)與胺類硬化劑(D2000，化學式如下式2所示，購自Huntsman)。EP0N828的化學式如式I所示，其中η約為I 2 :
權利要求
1.一種絕緣導熱組合物，包括 5 80重量份的樹脂； 20 95重量份的導熱絕緣粉體；以及 0.0001 2重量份的石墨烯。
2.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該石墨烯的厚度約為0.2納米至50納米。
3.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該導熱絕緣粉體的材質包括金屬氧化物、陶瓷、鉆石、木炭、或前述的組合。
4.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該導熱絕緣粉體的材質包括氮化硼、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.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該石墨烯為0.01 I重量份。
6.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該樹脂包括有機樹脂、無機樹脂、或前述的組合。
7.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，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.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，其中該絕緣導熱組合物的體積電阻系數(shù)大于IO12歐姆-厘米。
9.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，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.如權利要求I所述的絕緣導熱組合物，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； 絕緣導熱層，其配置于該發(fā)熱元件與該散熱元件之間，該絕緣導熱層的材質包括 5 80重量份的樹脂； 20 95重量份的導熱絕緣粉體；以及 0.0001 2重量份的石墨烯。
12.如權利要求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.如權利要求11所述的電子裝置，其中該散熱元件包括風扇、熱導管、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熱組合物，包括5～80重量份的樹脂；20～95重量份的導熱絕緣粉體；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)技術研究院