[发明专利]导热绝缘液晶聚合物组合物

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日2008年4月24日，申请号200880013142.4，发明名称“导热绝缘液晶聚合物组合物”。

技术领域

本发明涉及导热的、电绝缘的液晶聚合物组合物。

背景技术

许多电气设备和电子器件在工作时都会产热。随着微处理器的处理能力变得更快，它们的半导体元件则变得更小，封装也更为紧密。其结果是产热增加，这会导致装置的失效和寿命缩短。因此，人们日益需要一些更为有效的用于冷却半导体元件的方法。诸如散热器、导热板、导热管、水冷器、风扇等组件通常用于将热量从其热源处转移。例如，散热器通常由具有高热导率的金属或陶瓷制成，但是它们的体积庞大。

人们期望能够利用聚合材料来制备冷却组件，因为许多此类材料都可轻易地形成多种形状，包括具有精细复杂设计的形状；以及形成多种尺寸，包括在许多情况下所需的极小尺寸。此外，由于许多电路板和其他组件的外壳都是由聚合材料制成的，因此期望能够在这些应用中使用导热聚合材料，那么外壳就能发散由电气或电子元件产生的热，从而避免使用另外的大体积散热器。然而，在此类应用中，通常希望聚合材料为电阻尼(即电绝缘)材料。

为了获得高热导性树脂，通常必须以高含量使用许多导热聚合物添加剂例如陶瓷，这会导致所得组合物的成本增加以及有损物理特性。当在聚合物组合物中使用诸如石墨或碳纤维的其他添加剂时能提高热导率，但同时也会增加组合物的导电率。

因此，期望获得一种兼具热导性和电绝缘性并具有良好物理特性的聚合物组合物。

JP H06-196884A公开了一种树脂组合物，所述组合物包含一种分散于基质树脂中并具有高热导率的填料(例如金属、合金、或陶瓷)。所述组合物还包含一种低熔点金属合金。当包含所述组合物的制品被加热到低熔点金属合金完全熔化的温度时，所述合金能与填料粒子熔融、交联。

JP2003-301107A公开了一种组合物，所述组合物包含100至700重量份的金属氧化物和100重量份的树脂混合物，所述树脂混合物包含(a)60至95重量百分比的聚芳硫醚树脂和(b)5至40重量百分比的具有140℃或更高玻璃化转变温度的无定形热塑性树脂。对应每100重量份的树脂混合物，所述组合物还可包含15至100重量份的纤维填料。该组合物具有优异的导热性、低毛刺、优异的熔融流动性、以及优异的耐热性。

JP2003-327836A公开了一种包含碳纤维和基质树脂的导热树脂材料。所述碳纤维通过以下方法形成：熔纺具有特定属性的中间相沥青，随后对纤维进行不溶性处理、碳化和石墨化。所述组合物具有优异的可塑性、机械属性、抗静电特性、以及电磁屏蔽特性。

W003/029352和US6，995，205B2公开了一种高热导性树脂组合物，所述组合物具有高热导率和良好的可塑性。所述组合物包含至少40体积百分比的基质树脂、10至55体积百分比的导热填料、以及具有500℃或更低熔点的金属合金，所述合金将导热填料粒子彼此粘合。金属合金与导热填料的体积比率在1：30至3：1的范围内。

发明内容

本文所公开和受权利要求保护的是一种导热聚合物组合物，所述组合物包含：

(a)至少一种约75至约98.7体积百分比的液晶聚合物；

(b)至少一种约0.3至约15体积百分比的熔点介于约200℃和约500℃之间的金属合金；以及

(c)至少一种约1至约10体积百分比的与熔点介于约200℃和约500℃之间的金属合金不同的导热填料，

其中体积百分比基于组合物的总体积，并且其中组合物具有至少约1×10¹³Ω·cm的体积电阻率和至少约0.7W/m·K的热导率。

具体实施方式

令人惊讶地发现，具有以下组成的组合物具有良好的热导率和高电阻率，所述组合物包含至少一种液晶聚合物和导热填料，其中导热填料包含至少一种其熔点介于约200和500℃之间的金属合金和不同于前述金属合金的至少一种绝缘导热填料和/或至少一种导电导热填料。

所谓“液晶聚合物”(缩写为“LCP”)是指当使用TOT测试或其任何合理的变型进行测试时为各向异性的聚合物，如美国专利4，118，372所述，该专利以引用方式并入本文。可用的LCP包括聚酯、聚酯酰胺、以及聚酯酰亚胺。LCP的一种优选形式为“全芳族”，即聚合物主链中的所有基团均为芳族基(连接基除外，诸如酯基)，但可以存在非芳族侧基。