导热片制造技术

导热片为热塑性聚合物树脂和导热粉末的复合物，该导热粉末包含氮化硼片晶并且还可包含氢氧化铝。该导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/m K)，并且该导热片具有8.0或更大的热各向异性比率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导热片
本公开涉及为聚合物和粉末的复合物的导热片以及用导热片制备的电制品。
技术介绍
导热片是用于连接发热电子元件和散热器的片，并且作为用于冷却安装在电子装置中的加热元件诸如半导体元件的方法而众所周知。随着电子装置的持续小型化和高度集成，对导热片的需求不断增加。例如，由于电子装置的更高集成度和减小的尺寸，加热元件的发热密度增加，并且导热片不仅必须有效地从电子元件传导出热量，还具有对于诸如在近来的电子装置中产生的高温下使用时的长期稳定性的附加要求。
技术实现思路
本文公开了为聚合物和导热粉末的复合物的导热片、包含导热片的电制品以及制备电制品的方法。在一些实施方案中，导热片包含热塑性聚合物树脂和包含氮化硼片晶的导热粉末。在一些实施方案中，导热粉末还包含氢氧化铝。所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且所述导热片具有8.0或更大的热各向异性比率。还公开了电制品。在一些实施方案中，所述电制品包括电子装置和导热片。所述导热片包含热塑性聚合物树脂和包含氮化硼片晶的导热粉末。所述导热片还可包含氢氧化铝。所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且所述导热片具有8.0或更大的热各向异性比率。在一些实施方案中，所述电子装置包括电池，在其他实施方案中，所述电子装置包括电话。还公开了制备电制品的方法。在一些实施方案中，所述制备电制品的方法包括制备导热片。制备导热片包括：提供热塑性树脂；将所述热塑性树脂溶解在溶剂中以形成热塑性树脂溶液；提供包含氮化硼片晶的导热粉末；将所述导热粉末加入所述热塑性树脂溶液中以形成涂料组合物；将所述涂料组合物设置在载体基底上以形成涂料组合物层；干燥所述涂料组合物层以移除所述溶剂；以及热压所述干燥的涂料组合物层以形成导热片。所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且所述导热片具有8.0或更大的热各向异性比率。附图说明参照以下结合附图对本公开的各种实施方案的详细说明，可更全面地理解本申请。图1示出了本公开的比较例CE-1的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2示出了本公开的实施例1的横截面的SEM图像。图3示出了本公开的实施例2的横截面的SEM图像。在所示实施方案的以下描述中，参考了附图并通过举例说明的方式在这些附图中示出了其中可实践本公开的各种实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用实施方案并且可进行结构上的改变。具体实施方式导热片是用于连接发热电子元件和散热器的片，并且作为用于冷却安装在电子装置中的加热元件诸如半导体元件的方法而众所周知。随着电子装置的持续小型化和高度集成，对导热片的需求不断增加。在散热器行业中，传统上金属一直被用作导热片。然而，使用金属存在显著的缺点。金属会相对较重，因此随着装置重量越来越轻而不可取。另外，金属易受腐蚀。另外，并且可能最重要的是，金属不仅导热，而且还导电。很多情况下，希望具有也是电绝缘的导热片。诸如热塑性材料的聚合物材料通常是电绝缘的，但作为热导体较差。因此，已经探索了包含分散在热塑性基体内的导热颗粒的复合材料作为金属导热片的替代方案。然而，此类复合材料具有问题。复合片是基本上为平面并具有一定厚度的三维制品。片通常定义为具有XY平面(长度和宽度)，并且厚度为Z方向。复合片的常见问题是XY平面内的热导率不足以充分分散热。另一个问题是Z方向上的热导率，不仅是会在Z方向上流动的热量的量，而且有热各向异性。如本文所用，热各向异性由比率定义，该比率描述为热各向异性比率。通过以下等式计算热各向异性比率：热各向异性比率＝热导率(XY方向)/热导率(Z轴方向)。期望导热片具有高的热各向异性比率。热各向异性越高，制品在平面方向上的热扩散越好。换句话讲，因为XY方向上的热导率比Z方向上的热导率高得多，所以热量在XY方向上流动并且随着人们希望散热而通过导热制品扩散。在本公开中，公开了包含热塑性基体和导热粉末的复合片，该导热粉末包含氮化硼片晶。导电粉末还可包含氢氧化铝。复合片在XY方向上具有至少30瓦特/米开尔文(W/mK)的所需热导率，并且具有8.0或更大的热各向异性比率。除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的表达结构尺寸、量和物理特性的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。用端值来表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数字(如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)及该范围内的任何范围。除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施方案。例如，对“一层”的引用涵盖了具有一个层、两个层或更多个层的实施方案。除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。如本文所用，术语“相邻”是指邻近另一个层的两个层。相邻的层可彼此直接接触，或可存在居间层。在相邻的层之间不存在空白空间。术语“室温”和“环境温度”可互换使用并且具有它们的常规含意，也就是说是指20-25℃的温度。术语“丙烯酸类树脂”是指含有醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物。本文公开了导热片、由所述导热片制备的电制品以及制备所述电制品的方法。在一些实施方案中，导热片包含热塑性聚合物树脂和包含氮化硼片晶的导热粉末。导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且具有8.0或更大的热各向异性比率。导热片包含导热粉末，该导热粉末包含氮化硼片晶。氮化硼(BN)为具有相同硼和氮原子组成的等电子且与碳结构相同的化合物。氮化硼是耐热且耐化学品性的耐熔化合物，并且具有优异的热稳定性和化学稳定性。氮化硼片晶已被发现用作冷却填料。六方氮化硼是具有2∶1至30∶1的纵横比范围和类似于石墨的结构的合成材料。与石墨不同，氮化硼不导电。多种氮化硼片晶适用于本公开的导热片中。特别合适的是可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN)商购获得的3M氮化硼冷却填料板。在一些实施方案中，本公开的导热片包含相对较大的片晶尺寸BN材料，诸如平均尺寸为40微米的片晶0040。在一些实施方案中，导热粉末还包含氢氧化铝。多种氢氧化铝粉末适用于本公开的导热片中。特别合适的是平均粒度为20微米或更小的细氢氧化铝粉末，诸如可从韩国首尔的KC公司(KCCorporation，Seoul，Kore本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热片，包含：/n热塑性聚合物树脂；和/n导热粉末，所述导热粉末包含氮化硼片晶，其中所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/m K)，并且具有8.0或更大的热各向异性比率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181227 US 62/785,3941.一种导热片，包含：
热塑性聚合物树脂；和
导热粉末，所述导热粉末包含氮化硼片晶，其中所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且具有8.0或更大的热各向异性比率。


2.根据权利要求1所述的导热片，其中所述导热粉末还包含氢氧化铝。


3.根据权利要求2所述的导热片，其中所述导热粉末包含至少50重量％的氮化硼片晶。


4.根据权利要求1所述的导热片，包含100重量份的热塑性聚合物树脂和80重量份的导热粉末。


5.根据权利要求4所述的导热片，其中所述80重量份的导热粉末包含40重量份的氮化硼片晶和40重量份的氢氧化铝。


6.根据权利要求1所述的导热片，其中所述热塑性聚合物树脂包括丙烯酸类树脂。


7.根据权利要求1所述的导热片，其中所述片具有200微米或更小的厚度。


8.根据权利要求1所述的导热片，其中所述片具有0.5毫米或更大的厚度。


9.一种电制品，包括：
电子装置；和
导热片，所述导热片包含：
热塑性聚合物树脂；和
导热粉末，所述导热粉末包含氮化硼片晶，其中所述导热片具有限定XY平面的第一主表面和第二主表面以及限定Z方向的厚度，其中XY热导率大于30瓦特/米开尔文(W/mK)，并且具有8.0或更大的热各向异性比率。


10.根据权利要求9所述的电制品，其中所述导热粉末还包含氢氧化铝。

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【专利技术属性】
技术研发人员：卢泰勋，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US