TWI393772B - 熱傳導複合層及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種熱傳導層,可作為電子產品產生之熱問題之解決手段,尤其是一種便於傳送及處理之熱傳導複合層及其製造方法。
舉例而言,如散熱片(hest sink)之散熱體係裝設在產熱體如中央處理器(CPU)等設置於電子裝置之電子元件之上,用以冷卻電子元件。為了增進產熱體到散熱體的熱傳導,一導熱層係夾設在產熱體及散熱體之間。導熱層的使用可增加產熱體及散熱體之間的熱傳導面積,並且讓熱量由產熱體移出到散熱體。
於導熱層中,產熱體及散熱體之密合及黏合降低熱阻值,熱阻值係為評估不利於熱量傳送的指標之一,可參考藉以增進熱傳導效能。以此觀之,較佳應使用柔韌性高的導熱層。然而,柔韌性較高的導熱層具有較高的黏度。因此,在某些情況下,當許多導熱層以層疊方式儲存時會彼此相黏,使得將導熱層附著於產熱體之工作因導熱層彼此相黏而變得困難。另一方面,導熱層之熱傳導性會因厚度變薄而增加。以此觀之,較佳應使用厚度較薄的導熱層。然而,使具有柔韌度及黏度之導熱層薄型化,會進一步導致處理之容易度下降。
舉例而言,日本專利特開平2-196453號揭露一種熱傳導複合層,係由易變形之第一矽化樹脂層以及壓合在第一矽氧樹脂層上以提供便於處理之強度之第二矽氧樹脂層所構成。日本專利特開平10-183110號揭露一種熱傳導複合層製造方法,包含準備一對表面塗佈有橡膠組成物之樹脂層、將混合有導熱填充物之矽膠夾設在兩樹脂層之間、進一步於一對滾軸中滾壓此二樹脂層以及最後使用烘烤爐加以熟化。此導熱層至少其中一表面具有一彈性薄膜強化層。日本專利特開平11-307697號專利揭露一種熱傳導複合層,係由具有導熱填充物且肖氏A硬度(Shore A hardness)為20或高於20之矽氧橡膠層A以及具有導熱填充物且艾司克硬度(Asker C hardness)為30或低於30之矽橡膠層B所構成。
此外,以製造、運輸、附接的觀點,在導熱層雙面均壓合有凝膠狀導熱層及樹脂膜之熱傳導複合層在市面上已經可以取得。使用此類型之熱傳導複合層的時候,樹脂膜會由使用處自導熱層剝離,僅導熱層可貼附在產熱體或散熱體之表面。因此,凝膠狀導熱層可使產熱體及散熱體緊密接觸,藉以提供極佳的導熱性及低熱阻。
然而,前述習知技術中所揭露之複合層係同時模造及熟化一凝膠狀導熱層及一用於提供導熱層強度之彈性強化層。亦即,組成複合層之導熱層及強化層係一體成型,樹脂膜無法於使用點自導熱層剝離。由於此類熱傳導複合層雖具有極佳的處理便利性,但卻對產熱體及散熱體黏附性不佳,此類熱傳導複合層之熱傳導性有改善之空間。
作為以剝離樹脂層方式使用之複合層,其係成形為一相對大面積之層狀材料,且依照生產性及量產性等觀點的需求裁切成預設之形狀及尺寸而加以提供。在此一狀況中,凝膠狀導熱層係與樹脂膜共同被切割器等裁切成預設之形狀及尺寸。然而,使用此類型之複合膜時,若為了增加導熱層對產熱體或散熱體之附著性而進一步在製作時降低導熱層之硬度,合在一起的凝膠狀導熱層和樹脂膜不易裁切。具體而言,如圖11A及11B所示,若導熱層50與樹脂膜51一起被裁切,導熱層50之柔韌性會造成導熱層50延裁切部分C變形。此會使導熱層50的終端部有不同的形狀,這可能會導致裁切後的導熱層50的面積或厚度等尺寸產生誤差。
除了上述複合層以外,凝膠狀導熱層根據應用需求預先裁切為預設之形狀及大小而後貼在離型層上的作法是可理解的。然而此作法會花費大量人力進行導熱層的裁切以及與離型層的貼合等工作,並需要許多時間,可能導致製造成本的增加。
本發明之主要目的在於提供一種可較方便地使用在產熱體及散熱體之熱傳導之熱傳導複合層,以及其製造方法。
本發明之熱傳導複合層包含導熱層以及離型層。導熱層係凝膠狀,由導熱聚合物組成物形成,導熱聚合物組成物包含聚合物材料以及導熱填充物。離型層係與導熱層分開模造,且以可剝離之方式壓合於導熱層之兩表面至少其中之一,離型層之硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30。
本發明之熱傳導複合層製造方法包含準備熱傳導聚合物組成物,熱傳導聚合物組成物包含聚合物材料以及導熱填充物;將熱傳導聚合物組成物模造成為層狀以形成凝膠狀之導熱層;與導熱層分開模造形成離型層,其中離型層之硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30;將離型層以可剝離之方式壓合於導熱層之兩表面至少其中之一。
以下根據實施例並參考圖式說明本發明之熱傳導複合層及其製造方法。
如圖1所示,熱傳導複合層10包含導熱層11及離型層12。導熱層11係夾設在如電子元件之產熱體及散熱片(heat sink)之散熱體之間,藉以增進由產熱體到散熱體之熱傳導。
導熱層11係凝膠狀,由導熱聚合物組成物形成,導熱聚合物組成物包含聚合物材料以及導熱填充物。聚合物材料將導熱填充物保持在導熱層11中,包含在聚合物材料中的導熱填充物增進導熱層11的熱導性。此處所謂『凝膠狀』係指一種硬度以符合日本工業標準之一之ISO 7619規範之E型硬度計量測低於5之樹脂材料。
用來形成導熱層11之聚合物材料係根據所需的性質加以選擇,例如機械強度及熱阻。例如,橡膠及熱塑性塑膠彈性體除了所需的性質外還與產熱體及散熱體的形狀具有高一致性,因此被使用作為聚合物材料。橡膠具體而言包含天然橡膠(natural rubber)、丁二烯橡膠(butadiene rubber)、異戊二烯橡膠(isoprene rubber)、苯乙烯-丁二烯異分子聚合橡膠(styrene-butadiene copolymerized rubber)、亞硝酸鹽橡膠(nitrile rubber)、亞硝酸鹽氫化橡膠(hydrogenated nitrile rubber)、氯丁二烯橡膠(chloroprene rubber)、乙烯丙烯異分子聚合橡膠(ethylene-propylene copolymerized rubber)、氯化聚乙烯橡膠(chlorinated polyethylene rubber)、氯磺胺化聚乙烯橡膠(chlorosulfonated polyethylene rubber)、丁基橡膠(butyl rubber)、鹵化丁基橡膠(halogenated butyl rubber)、氟化橡膠(fluororubber)、氨基鉀酸酯橡膠(urethane rubber)、矽氧橡膠(silicone rubber)、聚異丁烯橡膠(polyisobutylene rubber)、以及丙烯酸橡膠(acrylic rubber)。熱塑性塑膠彈性體具體而言包含苯乙烯熱塑性塑膠彈性體(styrenic thermoplastic elastomers)、烯烴熱塑性塑膠彈性體(olefinic thermoplastic elastomers)、聚脂熱塑性塑膠彈性體(polyester thermoplastic elastomers)、以及聚氨酯熱塑性塑膠彈性體(polyurethane thermoplastic elastomers)。其中,可自上述各物中選擇單一一種或選擇兩種以上組合作為聚合物材料。
導熱層11的厚度並無特別限制,但以介於0.05mm到5mm之間為佳,且較佳係介於0.05到2.0mm。當導熱層11之厚度小於0.05mm時,因為不易模造成層形,可能導致產率下降及製造成本增加。當導熱層11之厚度超過5mm,因為在厚度方向的熱阻增加,可能導致無法達到需求的熱導。此外,因為導熱層11每單位面積之質量增加,製造成本會對應於材料成本增加。如此,貼附有導熱層11之電子元件之重量以及裝設有電子元件之電子裝置之重量亦增加。如上所述,將導熱層11之厚度設定在0.05mm到2.0mm之間,可降低導熱層11之熱阻到所需求的值。
用來形成導熱層11的導熱填充物包含例如金屬氧化物粉末、金屬氮化物粉末、金屬碳化物粉末、以及金屬氫氧化物粉末。具體而言,導熱填充物包含氧化鋁粉末、硼氮化物粉末、鋁氮化物粉末、氧化鎂粉末、氧化鋅粉末、矽碳化物粉末(silicon carbide)、石英粉末、以及氫氧化鋁粉末。此外,導熱填充物亦包含除了具有高熱傳導性外也具有電傳導性之碳纖維粉末、鑽石粉末、石墨粉末、以及鋁粉。其中,可自上述各物中選擇單一一種或選擇兩種以上組合作為導熱填充物。
如上所述,因為導熱層11係凝膠狀,導熱層非常柔韌且具有不易運輸及貼附工作之特性。於是,本實施例中之熱傳導複合層10係提供有具有預定硬度且設於導熱層11之兩表面至少其中之一之離型層12。離型層12強化凝膠狀導熱層11,且與導熱層11共同被裁切以助於導熱層11之裁切。以下於描述熱傳導複合層10中,導熱層11之兩表面其中之一設置有離型層12之一面稱為第一表面,與第一表面相反之一面稱為第二表面。
離型層12包含與導熱層11分開模造之層狀材料。離型層12係以可剝離之方式壓合於導熱層11之第一表面。離型層12僅利用導熱層11之黏性停留在導熱層11之第一表面。若離型層12因為導熱層11之黏附而無法輕易地剝離,離型層12面對導熱層11之表面可能是不平坦的。
在此實施例中,熱傳導複合層10具有特徵在於離型層12之硬度以符合日本工業標準之一之ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30。在離型層12之硬度以A型硬度計量測為30或大於30之情況下,由於離型層12可充份強化凝膠狀導熱層11,熱傳導複合層10可容易地被處理且導熱層11可容易地被裁切。在離型層12之硬度以A型硬度計量測小於30之情況下,由於離型層12無法充份強化凝膠狀導熱層11,熱傳導複合層10將不易被處理。此外,由於離型層12的黏性高,將導熱層11及離型層12一同切割亦會是困難的。
以下三種層狀材料可做為離型層12。在第一種形式,離型層是由僅具有由彈性材料製成之基質之層狀材料所形成。在第二種形式,離型層是由包含由彈性材料製成之基質以及可使基質具有脆性之賦脆性材料之層狀材料所形成。在第三種形式,離型層是由包含由樹脂材料製成之基質以及可使基質具有脆性之賦脆性材料之層狀材料所形成。由彈性材料或樹脂材料製成之基質係包含賦脆性材料以具有脆性。亦即,既然包含賦脆性材料會降低抗張強度及撕裂強度等基質的固有特性,離型層12可容易地被裁切,從而導熱層11可更容易被裁切。
舉例而言,用來形成基質的彈性材料包含橡膠及熱塑性塑膠彈性體。橡膠具體而言包含天然橡膠(natural rubber)、丁二烯橡膠(butadiene rubber)、異戊二烯橡膠(isoprene rubber)、苯乙烯-丁二烯異分子聚合橡膠(styrene-butadiene copolymerized rubber)、亞硝酸鹽橡膠(nitrile rubber)、亞硝酸鹽氫化橡膠(hydrogenated nitrile rubber)、氯丁二烯橡膠(chloroprene rubber)、乙烯丙烯異分子聚合橡膠(ethylene-propylene copolymerized rubber)、氯化聚乙烯橡膠(chlorinated polyethylene rubber)、氯磺胺化聚乙烯橡膠(chlorosulfonated polyethylene rubber)、丁基橡膠(butyl rubber)、鹵化丁基橡膠(halogenated butyl rubber)、氟化橡膠(fluororubber)、氨基鉀酸酯橡膠(urethane rubber)、矽氧橡膠(silicone rubber)、聚異丁烯橡膠(polyisobutylene rubber)、以及丙烯酸橡膠(acrylic rubber)。熱塑性塑膠彈性體具體而言包含苯乙烯熱塑性塑膠彈性體(styrenic thermoplastic elastomers)、烯烴熱塑性塑膠彈性體(olefinic thermoplastic elastomers)、聚脂熱塑性塑膠彈性體(polyester thermoplastic elastomers)、以及聚氨酯熱塑性塑膠彈性體(polyurethane thermoplastic elastomers)。其中,可自上述各物中選擇單一一種或選擇兩種以上組合作為彈性材料。
舉例而言,用來形成基質的樹脂材料包含熱塑性樹脂材料(thermoplastic resin materials),更具體而言係聚酯樹脂(polyester resins)、聚烯烴樹脂(polyolefin resins)、聚碳酸脂樹脂(polycarbonate resins)、及聚氨基樹脂(polyamide resins)。聚脂樹脂特別包含聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)及苯二甲酸二乙酯(polybutylene terephthalate)樹脂。聚烯烴樹脂特別包含聚丙烯(polypropylene)、聚乙烯(polyethylene)、以及烯烴熱塑性塑膠彈性體(olefinic thermoplastic elastomers)。聚氨基樹脂包含聚氨基6(polyamide 6)、聚氨基66(polyamide 66)、聚氨基11(polyamide 11)、聚氨基12(polyamide 12)、非晶相聚氨基(amorphous polyamide)、及聚甲基丙烯酸甲脂(polymethacrylimide)。其中,可自上述各物中選擇單一一種或選擇兩種以上組合作為樹脂材料。
可用的賦脆性材料係無機粉末,例如滑石(talc)、矽土(silica)、矽藻土(diatomaceous earth)、氧化鐵(iron oxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鈦(titanium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、碳酸鈣(calcium carbonate)、碳酸鎂(magnesium carbonate)、導熱填充物、及玻璃珠、有機顆粒例如壓克麗珠(acryl beads)、苯乙烯珠(styrene beads)、矽樹脂珠(silicone beads)、以及光分解加速劑(photolysis accelerators)。在使用無機顆粒或有機顆粒做為賦脆性材料的情況下,顆粒之直徑較佳係在1μm到200μm的範圍之間。若顆粒之直徑小於1μm,離型層12之基質將不具有充份的脆性。若顆粒之直徑大於200μm,模造具有所需性質的離型層12會有困難。具體而言,即離型層12無法被賦與適當的柔韌性,導致在離型層12形成過程中容易因彎折而破裂。
使用做為賦脆性材料的導熱填充物可與導熱層11中所使用的導熱填充物相同。然而,在此情況,那是充足的假若基質例如彈性材料或樹脂材料可做成具脆性的,則導熱填充物含量可低於導熱層11中的含量。此外,使用之離型層可形成自混合兩種以上類型互不相容的聚合物,藉以增加脆度,使高於僅由單一種聚合物(基質)組成之離型層。在此情況下,此兩種以上互不相容的聚合物中至少有一種聚合物成份係做為賦脆性材料。
離型層12的厚度並無特別限制,但較佳係介於0.05mm至0.2mm。當離型層12的厚度小於0.05mm,離型層12的形狀太薄,離型層12無法容易地自導熱層11剝離,因此可能造成導熱層11貼附作業的問題。當離型層的厚度超過0.2mm,離型層12無法具有足夠的柔韌度,將離型層12自導熱層11剝離可能有困難。此外,為了易於將離型層12自導熱層11剝離,熟知的離型劑可使用在離型層12的第一表面。可用的離型劑包含例如氟化樹脂系列離型劑、矽氧油系列離型劑、以及離子和非離子型界面活性劑。
上述熱傳導複合層10係經由下列步驟製造。
首先,聚合物材料及導熱填充物係混合以形成熱傳導聚合物組成物。
而後,使用上述熱傳導聚合物組成物模造成為具有相對大面積之層狀材料。由此,凝膠狀導熱層於是形成。模造層狀材料的方法具體包含壓模(press molding)、棒塗法(bar coater method)、板塗法(doctor blade method)、間歇塗法(comma coater method)、週期塗法(calender molding)以及由T型模具(T-die)擠出。離型層12與導熱層11分開形成,離型層12使用與導熱層11相同的製造方法。明確地說,用以形成基質之材料依需求與賦脆性材料混合,而與導熱層11近乎相同面積之層狀材料可用上述任何已知的方法模造。而後,將離型層12壓合於導熱層之第一表面。由此,離型層12係黏附於導熱層11之第一表面以形成熱傳導複合層10。如圖2A及2B所示之熱傳導複合層10係以切割刀具、剪刀等裁切成應用所需之型狀及大小。此時,導熱層11係與離型層12一同被裁切。當熱傳導複合層10大量生產時,可使用裝設有壓力切割刀或剪切刀之切割機台將其裁切成所需的型狀及大小。
本發明具有下述優點。
(1)熱傳導複合層10包含凝膠狀導熱層11及離型層12,離型層12壓合於導熱層11之第一表面硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30。根據此組成,如圖2A及2B所示,導熱層11可容易地與離型層12一同被切割。亦即,如圖11所示之複合層,導熱層50沿裁切部分C破裂,但在此實施例中,此破裂是被防止的。故,導熱層11的邊角沒有差異產生,因此導熱層11切割後之尺寸如面積與厚度不會有誤差造成。如此,改善了導熱層11切割後的尺寸精確度。
此外,以熱傳導複合層10而言,當離型層12在使用點被剝離後,僅導熱層11黏附在產熱體或散熱體。亦即,在導熱層11被黏附前,凝膠狀導熱層11係由離型層12支撐。黏附後,僅導熱層11可被夾設於產熱體及散熱體。由此,處理的方便性及導熱效能均比傳統導熱層和強化層結合在一起的複合層更為提升。因此,對於由產熱體到散熱體之熱傳導之應用,熱傳導複合層10是更為容易使用的。
(2)在第一種形式,離型層是由僅具有由彈性材料製成之基質之層狀材料所形成。根據此組成,既然離型層12因為基質而具有彈性,離型層12可以很容易地使用切割刀具或剪刀等裁切。因此,凝膠狀導熱層11可容易地與離型層12一同被切割。
(3)在第二種形式,離型層12是由包含由彈性材料製成之基質以及可使基質具有脆性之賦脆性材料之層狀材料所形成。僅含有由彈性材料製成基質之層狀材料具備固有抗張強度及撕裂強度。根據第二種形式的組成,賦脆性材料減少基質之抗張強度及撕裂強度等固有性質。因此,離型層12可容易地被裁切,導熱層11更容易地被裁切。
(4)在第三種形式,離型層12是由包含由樹脂材料製成之基質以及可使基質具有脆性之賦脆性材料之層狀材料所形成。僅含有由樹脂材料製成基質之層狀材料具備固有抗張強度及撕裂強度。根據第三種形式的組成,賦脆性材料減少基質之抗張強度及撕裂強度等固有性質。因此,離型層12可容易地被裁切,導熱層11更容易地被裁切。
(5)熱傳導複合層10係經由下列的步驟製造:準備熱傳導聚合物組成物,熱傳導聚合物組成物包含聚合物材料以及導熱填充物;將熱傳導聚合物組成物模造成為層狀以形成凝膠狀之導熱層11;形成離型層,其中離型層之硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30;以及將離型層12壓合於導熱層11之兩表面至少其中之一。根據此方法,對於由產熱體到散熱體之熱傳導之應用,可以容易地生產更為容易使用的熱傳導複合層10。
上述實施例可以有下列之改變。
如圖3A及3B所示,除了壓合於導熱層11之第一表面之離型層12外,熱傳導複合層30可具有強化層13壓合於導熱層11的第二表面。強化層13以可剝離之方式壓合於導熱層11之第二表面。因此,離型層12及強化層13可在使用點被剝離,且僅導熱層11可夾設在產熱體及散熱體之間。強化層13係供強化離型層12以及凝膠狀導熱層11。因此,強化層13與離型層12不同,其不需要具備使導熱層11之裁切變容易的性質,亦即硬度以A型硬度計量測係為30或大於30之性質。
在此情況中,例如樹脂製的浮雕層可作為強化層13。所謂「浮雕」,係在層狀材料上壓出以三度空間方式呈現的的圖形,其中,浮雕層係使用壓模機(press machine)等模造。強化層13較佳係為聚脂樹脂或氟化處理層狀材料等製成之浮雕層。除了樹脂製層外例如紙張、衣物等層狀材料亦可形成強化層13。作為如圖3A及3B所示之熱傳導複合層30之切割方法,圖4A及4B所示之『半裁切』方式是較適合的,其中,裂縫是切割自離型層12且刀片的尖端是在強化層13的表面,而形成切割。
如圖5A及5B,用以形成熱傳導複合層35之導熱層36可具有兩層結構。具體而言,熱傳導複合層35係由導熱層36、壓合在導熱層36之第一面之離型層12、以及壓合在導熱層36之第二面之強化層13所構成。導熱層36係由膠狀第一層36a及彈性第二層36b所構成。凝膠狀第一層36a係相鄰地壓合在離型層12上,彈性第二層36b係相鄰地壓合在強化層13上。彈性第二層36b係供使強化層13容易地自導熱層36剝離。亦即,當凝膠狀導熱層不易自強化層剝離時,將導熱層36與強化層13的接觸面彈性化可使強化層13容易地自導熱層36剝離。
如圖6A及6B所示,熱傳導複合層40可包含分別設於導熱層12兩表面之離型層12。
以下藉由實施例及比較例更具體說明本發明。
在實施例1中,具有如圖3A及3B所示之組成之熱傳導複合層係根據以下步驟製造。為了製造導熱層,首先,以質量100份的液態矽膠聚合物作為聚合物材料,將作為導熱填充物的氧化鋁粉柔捏30分鐘同時以行星式攪拌器(planetary mixer)消泡以製備熱傳導聚合物組成物。液態矽膠聚合物係使用Dow Corning Toray公司生產的CY52-291。使用的氧化鋁粉係為800質量份平均粒徑45μm的氧化鋁粉、300質量份平均粒徑3μm的氧化鋁粉、以及80質量份平均粒徑1.6μm的氧化鋁粉之混合物。獲得的聚合物組成物在一模造產線上以間歇塗法製成層狀,且在烘烤爐中以120℃初步硬化10分鐘。藉此,可獲得厚度約1.2mm且硬度以E型硬度計量測係小於5(具有E硬度為0)的凝膠狀層狀材料。接下來,層狀材料進一步以150℃進行二次硬化1小時以生成導熱層。而後,獲得的導熱層被壓合在由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)製成之強化層(厚度大約200μm)上以製造熱傳導複合層。
而後,為了製造離型層,以100質量份的液態矽膠聚合物及質量份200的氧化鋁粉(平均粒徑50μm,Nippon Light Metal公司生產的BW53)作為賦脆性材料揉捏30分鐘且同時以混練攪拌器消泡以製備聚合物組成物。此時,為了使離型層具有所需的硬度,作為聚合物材料的液態矽膠聚合物係與預設含量的硬化劑及催化劑攪拌混合。在導熱層模造的過程中,獲得的聚合物組成物在一模造產線上以間歇塗法模造成層狀,且以120℃硬化10分鐘。於是,獲得具有以A型硬度計量測硬度係為90的層狀材料。接下來,層狀材料進一步以150℃進行二次硬化1小時以生成離型層。
除了離型層具有不同組成,實施例2的熱傳導複合層與實施例1的熱傳導複合層相同。在實施例2中,因使用100質量份之液態矽膠聚合物及100質量份的氧化鋁粉,製成的離型層的硬度以A型硬度計量測硬度係為30。
除了離型層具有不同組成,實施例3的熱傳導複合層與實施例1的熱傳導複合層相同。在實施例3中,因使用100質量份之液態矽膠聚合物及50質量份的矽藻土(平均粒徑為20μm)作為賦脆性材料,製成的離型層的硬度以A型硬度計量測硬度係為70。
除了離型層具有不同組成,實施例4的熱傳導複合層與實施例1的熱傳導複合層相同。在實施例4中,因使用100質量份之液態矽膠聚合物及50質量份的滑石粉(平均粒徑為12μm)作為賦脆性材料,製成的離型層的硬度以A型硬度計量測硬度係為80。
除了使用不同的離型層,比較例1的熱傳導複合層與實施例1的熱傳導複合層相同。在比較例1中,厚度120μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜取代實施例1中的離型層。
除了使用不同的離型層,比較例2的熱傳導複合層與實施例1的熱傳導複合層相同。在比較例2中,不含有賦脆性材料的矽橡膠取代實施例1中的離型層。離型層的厚度約0.5mm。離型層的硬度以A型硬度計量測係為20。
對於實施例1到4以及比較例1與2,當中的每一熱傳導複合層係使用商業化可獲得的裁切機以半切方式裁切成如圖4A及4B所示10mm x 10mm的尺寸。裁切後離型層或聚對苯二甲酸乙二醇酯膜係自導熱層剝離,並以目視觀察導熱層的裁切部分。結果如下表1。在表1中『導熱層裁切部分的情況』標示為『好』者,表示裁切部分幾乎無破損且裁切表面僅有小形變,標示為『壞』者,表示裁切部分有破損且裁切表面有大形變。
如表1所示之實施例1至4,與離型層在一起的導熱層在裁切部分幾乎無破損。因此,裁切表面存在極小的尺寸誤差及形狀差異。同樣的,以切割的容易程度而言,實施例1至4是容易切割的。相反的,如圖11B所示,比較例1及2中與離型層在一起的導熱層在裁切部分有破損。因此,裁切表面存在大的尺寸誤差及形狀差異。同樣的,以切割的容易程度而言,比較例1及2是不容易切割的。在比較例1中,推論這樣的結果是因為使用聚對苯二甲酸乙二醇酯膜作為離型層。在比較例2中,推論這樣的結果是因為使用A型硬度計量測之硬度約20(小於30)的離型層。
為了更詳細評量表1的結果,實施例1、2及比較例2的導熱層11的裁切部分C,係以極深度形狀量測顯微儀(ultra depth shape measuring microscope)(Keyence公司製造,型號VK8500)造影觀察。將顯微儀的功能極限列入考慮,導熱層包含裁切部分C在內的裁切部分C鄰近區域係以1500μm的d範圍造影。而後,由獲得的造影相片,導熱層11因裁切造成的破裂部位之深度可分別被比較。在圖8至10中,分別顯示實施例1、2及比較例2之導熱層包含裁切部分C在內的裁切部分C鄰近區域造影相片。在每個造影相片中,橫座標表示與裁切表面垂直的軸,縱座標表示沿裁切表面延伸的軸。在每個造影相片中,因裁切而最深度破裂的部分係在橫座標約200μm的位置顯示。將實施例1、2及比較例2的結果相比較,比較例2在裁切部分C中央的破損比實施例1及2更深且範圍更廣。同樣由此結果,比較例2比實施例1及2更容易在裁切部分產生例如厚度的尺寸差異。進一步將實施例1及實施例2作比較,實施例1因裁切產生的下沈量比實施例2小。由此結果,比較具有以A型硬度計量測硬度為90之離型層及以A型硬度計量測硬度為30之離型層,使用具有較高硬度的離型層被確認在導熱層的裁切部分幾乎不會產生例如厚度的尺寸誤差。
此外,量測以下所述參考例1至4離型層的撕裂強度。
在參考例1中,100質量份的液態矽膠CY52-291及100質量份的氫氧化鋁(平均粒徑為50μm,Nippon Light Metal公司生產的BW53)作為賦脆性材料揉捏以製備成聚合物組成物。在所獲得的聚合物組成物中加入4質量份的催化劑,而後將聚合物組成物經過初次及二次硬化以形成硬度以A型硬度計量測係為42的離型層。
除了催化劑的添加量,參考例2的離型層與參考例1的離型層相同。在參考例2中,在所獲得的聚合物組成物中加入1質量份的催化劑以形成硬度以A型硬度計量測係為31的離型層。參考例1及2中的離型層對應於前述實施例2之離型層。
除了催化劑的添加量,參考例3的離型層與參考例1的離型層相同。在參考例3中,在所獲得的聚合物組成物中加入0.8質量份的催化劑以形成硬度以A型硬度計量測係為20的離型層。
除了催化劑的添加量,參考例4的離型層與參考例1的離型層相同。在參考例4中,在所獲得的聚合物組成物中加入0.5質量份的催化劑以形成硬度以A型硬度計量測係為1的離型層。參考例3及4中的離型層對應於前述參考例2之離型層。
對於參考例1至4,係使用符合ISO 7619標準的無刻痕角度測試片(angle test pieces)決定離型層的撕裂強度。結果如下表2所示,當中同時顯示組成(質量份)、A型硬度及E型硬度。
如表2所示,在參考例1及2中,A型硬度不小於30,撕裂強度大約10N/cm。另一方面,在參考例3及4中,A型硬度不大於20,撕裂強度不大於6.2N/cm。亦即,參考例3及4中的離型層的撕裂強度小於參考例1及2中的離型層的撕裂強度,推論其較容易地被切割。然而,雖然參考例3及4中的離型層較容易地被切割,他們的強度相對較弱。參考例3及4中的離型層因此有在裁切部分較容易破裂及較容易下凹的傾向。既然離型層在裁切部分破裂,導熱層亦會有破裂的傾向如圖11B所示。這些理由也證實,為了容易地裁切凝膠狀導熱層而又不使其被裁切部分破裂,應使用如實施例1至4以及比較例1及2所述硬度以A型硬度計量測係等於或大於30的離型層。
10...熱傳導複合層
11...導熱層
12...離型層
13...強化層
30...熱傳導複合層
35...熱傳導複合層
36...導熱層
36a...膠狀第一層
36b...彈性第二層
40...熱傳導複合層
50...導熱層
51...樹脂膜
C...裁切部分
d...範圍
圖1A係本發明熱傳導複合層實施例透視圖;
圖1B係本發明熱傳導複合層實施例剖面示意圖;
圖2A係本發明熱傳導複合層實施例裁切後透視圖;
圖2B係本發明熱傳導複合層實施例裁切後之部分剖面示意圖;
圖3A係本發明熱傳導複合層經調整後之實施例透視圖;
圖3B係本發明熱傳導複合層另一實施例之部分剖面示意圖;
圖4A係本發明熱傳導複合層另一實施例裁切後透視圖;
圖4B係本發明熱傳導複合層另一實施例裁切後之部分剖面示意圖;
圖5A係本發明熱傳導複合層經調整後之實施例之剖面示意圖;
圖5B係本發明熱傳導複合層剝離離型層及強化層後之實施例之剖面示意圖;
圖6A係本發明熱傳導複合層經調整後之實施例透視圖;
圖6B係本發明熱傳導複合層實施例之部分剖面示意圖;
圖7係導熱層裁切部分鄰近區域像面化方法之示意圖;
圖8係實施例1中導熱層裁切部分鄰近區域的影像資料;
圖9係實施例2中導熱層裁切部分鄰近區域的影像資料;
圖10係比較例2中導熱層裁切部分鄰近區域的影像資料;
圖11A係習知熱傳導複合層裁切後之透視圖;以及
圖11B係一熱傳導複合層裁切後之部分剖面示意圖。
10...熱傳導複合層
11...導熱層
12...離型層
Claims (9)
- 一種熱傳導複合層,包含:一凝膠狀導熱層,由一導熱聚合物組成物形成,該導熱聚合物組成物包含一聚合物材料以及一導熱填充物;以及一離型層,係與該導熱層分開模造,且以可剝離之方式壓合於該導熱層之兩表面至少其中之一,該熱傳導複合層之特徵在於該離型層具有一由彈性材料或樹脂製成之基質,以及使該基質具有脆性之一賦脆性材料,該離型層之硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30。
- 如請求項1所述之熱傳導複合層,其特徵在於該賦脆性材料係選自無機粉末、有機顆粒以及光分解加速劑至少其中之一。
- 如請求項2所述之熱傳導複合層,其特徵在於:無機粉末係由滑石(talc)、矽土(silica)、矽藻土(diatomaceous earth)、氧化鐵(iron oxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鈦(titanium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、碳酸鈣(calcium carbonate)、碳酸鎂(magnesium carbonate)、氧化鋁(aluminum oxide)、氮化硼(boron nitride)、氮化鋁(aluminum nitride)、碳化矽(silicon carbide)、石英(quartz)、氫氧化鋁(aluminum hydroxide)、碳纖維(carbon fiber)、鑽石、石墨、鋁、玻璃珠至少其中之一所製成;有機顆粒係由壓克麗珠(acryl beads)、苯乙烯珠(styrene beads)、矽樹脂珠(silicone beads)至少其中之一所製成。
- 如請求項1或2所述之熱傳導複合層,其特徵在於無機粉末之 顆粒直徑在1μm到200μm的範圍之間。
- 如請求項1或2所述之熱傳導複合層,其特徵在於基質由液態矽膠聚合物製成。
- 如請求項1或2所述之熱傳導複合層,其特徵在於該導熱層之兩表面係為設置於相反側之一第一表面及一第二表面,該離型層係以可剝離之方式壓合於該導熱層之該第一表面,一強化層係以可層狀剝離之方式形成於該導熱層之該第二表面。
- 如請求項6所述之熱傳導複合層,其特徵在於該導熱層具有複數層,該複數層當中與該強化層相鄰之一層係具有彈性。
- 如請求項1或2所述之熱傳導複合層,其特徵在於該導熱層之兩面均設置有該離型層。
- 一種熱傳導複合層製造方法,包含:準備一熱傳導聚合物組成物,該熱傳導聚合物組成物包含一聚合物材料以及一導熱填充物;將該熱傳導聚合物組成物模造成為層狀以形成一凝膠狀之導熱層;與該導熱層分開模造形成一離型層具有由彈性材料或樹脂製成之一基質,以及使該基質具有脆性之一賦脆性材料,其中該離型層之硬度以符合ISO 7619規範之A型硬度計量測係為30或大於30;以及將該離型層壓合於該導熱層之兩表面至少其中之一。
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