DE60108576T2 - Wärmeleitfähige Polymerzusammensetzung und wärmeleitfähiger geformter Gegenstand - Google Patents

Wärmeleitfähige Polymerzusammensetzung und wärmeleitfähiger geformter Gegenstand Download PDF

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Naoyuki Kita-ku Shimoyama
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und einem thermisch leitfähigen spritzgegossenen Gegenstand, hergestellt aus solch einer Zusammensetzung. Genauer betrifft die Erfindung eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung und einen thermisch leitfähigen geformten Artikel, welche spezifische graphitisierte Kohlenstofffasern zur effektiven Wärmeableitung von einer Vielzahl von Komponenten in elektronischer Hardware wie z. B. Halbleiterelemente, ein Netzteil, eine Lichtquelle oder andere Teile, aufweist.
  • Mit einigen Fortschritten, der Miniaturisierung und Erleichterung von elektronischer Hardware, wurden Halbleiterpakete kompakter, höher integriert und arbeiten mit höherer Geschwindigkeit. Daher ist die Wärmeproduktion bei elektronischer Hardware ein sehr wichtiges Thema. Allgemein wird zur Ableitung der Wärme von wärmeerzeugenden Bauteilen eine gedruckte Schaltungsplatine aus Metall oder Keramik mit einer guten thermischen Leitfähigkeit hergestellt. Eine thermische Durchbohrung zur Verteilung der Wärme kann auf den Platinen ausgebildet sein. Halbleiterpakete können aus Metall, Keramik oder Harzen mit guter thermischer Leitfähigkeit hergestellt werden.
  • Des weiteren werden zur Reduktion des thermischen Widerstands zwischen einer Wärmequelle und einem Radiator oder zwischen einer Wärmequelle und einer metallenen Wärmetransferplatte Polymerschmiermittel oder flexible thermisch leitfähige Polymerzusammensetzungen mit hoher thermischer Leitfähigkeit eingesetzt. Beispielsweise können Polymerschmiermittel oder ein Schichtmaterial einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung zwischen den o. g. Komponenten angebracht werden. Anderenfalls können wärmeverteilende Platten oder Gehäuse aus thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzungen durch Spritzgießen hergestellt werden.
  • Diese Polymerzusammensetzungen beinhalten eine Polymermatrix wie beispielsweise ein Harz oder Kautschuk und einen Füllstoff mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in der Polymermatrix. Geeignete Füllstoffe beinhalten Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide und Metallhydroxide wie beispielsweise Aluminiumoxid, Bornitrit, Aluminiumnitrit, Siliciumnitrit, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Siliciumcarbid, Quarz und Aluminiumhydroxid. Wie auch immer besitzen diese Verbindungen nicht zwangsläufig eine hinreichende thermische Leitfähigkeit. Zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit sind unterschiedliche thermisch leitfähige Polymermatrices, welche mit Kohlenstofffasern mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit oder mit Graphitpulver gefüllt war, vorgeschlagen worden.
  • Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 62-131033 ein thermisch leitfähiges Spritzgußprodukt, bei welchem thermoplastisches Harz mit Graphitpulver gefüllt ist. Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 4-246456 offenbart eine Ruß oder Graphit aufweisende Polyesterharzzusammensetzung. Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift 5-17593 offenbart ein thermisch leitfähiges geformtes Produkt, welches eine hohe mechanische Festigkeit besitzt und in welchem Kohlenstofffasern in einer Richtung ausgerichtet sind, die mit Graphitpulver und duroplastischen Harzen imprägniert sind. Die ungeprüfte japanische Offenlegungsschrift Nr. 5-222620 beschreibt thermisch leitfähige Materialien aus pechbasierenden Kohlenstofffasern, welche eine spezifische Querschnittsstruktur aufweisen.
  • Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 5-247268 offenbart eine Kautschukzusammensetzung in welche synthetisches Graphit mit einer Partikelgröße von 1 bis 20 μm eingemischt ist. Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 9-283955 offenbart eine thermisch leitfähige Folie in welcher graphitisierte Kohlenstofffasern eines bestimmten Streckungsverhältnisses in einem Polymer wie Silikon dispergiert sind. Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-298433 offenbart eine Zusammensetzung und eine Strahlungsfolie in welcher sphärische Graphitpulver mit einem interplanaren Abstand von 0,330 bis 0,340 nm in einem Silikonkautschuk eingemischt sind. Des weiteren offenbart die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 11-158378 eine Silikonkautschukzusammensetzung welche eine elektrische Leitfähigkeit und eine thermische Leitfähigkeit aufweist und in welcher erhitzte Graphitpartikel eingemischt sind. Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 11-279406 offenbart eine Zusammensetzung mit guter elektrischer Leitfähigkeit und thermischer Leitfähigkeit, in welcher Kohlenstofffasern einer vorgegebenen Länge in Silikonkautschuk eingemischt sind.
  • Dennoch besteht für fortgeschrittene elektronische Bauteile, welche eine große Menge an Wärme produzieren, ein Bedarf an deutlich höherer Leitfähigkeit. Die thermischen Leitfähigkeiten von konventionellen thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzungen und konventionellen thermisch leitfähigen Folien, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind unzureichend.
  • Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 9-283955 graphitisierte Kohlenstofffasern, die als thermisch leitfähige Füllstoffe dienen. Die graphitisierte Kohlenstofffaser wird durch Carbonisierung, Graphitisierung und Pulverisierung von Rohkohlenstofffasern hergestellt. Nach der Pulverisierung treten Brüche in axialer Richtung der Faser auf. Das Verhältnis der Querschnittsbereiche der gebrochenen Oberflächen der pulverisierten Fasern zum gesamten Querschnittsbereich ist groß. Zusätzlich ist eine Kondensations-Polymerisations-Reaktion und eine Zyklisierungsreaktion während der Graphitisierung nur langsam durchzuführen. Daher ist die thermische Leitfähigkeit der sich ergebenden Polymerzusammensetzungen und der Folie unzureichend.
  • Ein Kohlenstoffmaterial, welches aus mesophasenpechbasierenden Graphitfasern hergestellt wird, ist auch aus JP-A-9283154 bekannt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung und eines thermisch leitfähigen geformten Artikels, welche eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzen und welche effektiv große Mengen an Hitze, wie sie von elektrischen oder elektronischen Bauteilen erzeugt werden, abführen.
  • Eine graphitisierte Kohlenstofffaser wird aus einem Mesophasenpech hergestellt. Die Faser wird durch spinnen, schwerschmelzbarmachen, verkoken und pulverisieren des Mesophasenpechs vor der Graphitisierung erhalten.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Beschreibungen, unter Hinzuziehung der beiliegenden Zeichnungen, welche in Form von Beispielen die Prinzipien der Erfindung beschreiben.
  • Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten unter Hinzuziehung der folgenden Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
  • 1A Eine Seitenansicht einer Anwendung einer thermisch leitfähigen Folie ist.
  • 1B Eine Seitenansicht einer weiteren Anwendung einer thermisch leitfähigen Folie ist.
  • 1C Eine Seitenansicht einer weiteren Anwendung einer thermisch leitfähigen Folie ist.
  • 1D Eine Seitenansicht einer weiteren Anwendung einer thermisch leitfähigen Folie und eines thermisch leitfähigen Gehäuses ist.
  • 2 Eine Seitenansicht einer Anwendung einer thermisch leitfähigen Paste ist.
  • 3 Eine Seitenteilansicht einer Anwendung einer thermisch leitfähigen Klebstoffes ist.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend detailliert beschrieben. Im Rahmen der Beschreibung ist unter dem Begriff „axial" die Richtung zu verstehen, in welche sich die Faser erstreckt.
  • Eine thermische leitfähige Polymerzusammensetzung umfaßt eine Polymermatrix und graphitisierte Kohlenstofffasern als thermisch leitfähige Füllstoffe. Die graphitisierten Kohlenstofffasern werden aus einem Mesophasenpech hergestellt. Das Mesophasenpech ist versponnen, schwerschmelzbar gemacht, verkokt und pulverisiert. Anschließend werden die pulverisierten Fasern graphitisiert um pulverisierte graphitisierte Kohlenstofffasern zu erzeugen.
  • Die graphitisierten Kohlenstofffasern werden aus einem Mesophasenpech hergestellt. Das Mesophasenpech ist optisch anisotrop. Das Mesophasenpech umfaßt ein Erdölpech und ein Steinkohlepech. Das Mesophasenpech kann zur Herstellung von hoch thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzungen und hoch thermisch leitfähigen geformten Artikeln genutzt werden. Das Mesophasenpech kann, solange es spinnbar ist, jede Form annehmen, wobei ein 100% reines Mesophasenpech aufgrund der thermischen Leitfähigkeit, der Verspinnung und der Stabilität der Produktqualität bevorzugt wird.
  • Das Pech wird mittels gewöhnlicher Methoden schmelzgesponnen, schwerschmelzbar gemacht, verkokt und pulverisiert. Die Methoden zum Schmelzspinnen des Rohpechs umfassen unterschiedliche Methoden wie Schmelzspinnen, Schmelzblasen, Zentrifugalspinnen und Wirbelspinnen. Unter diesen Methoden wird das Schmelzblasen aufgrund der Produktivität beim Spinnen und der Qualität der erhaltenen graphitisierten Kohlenstofffasern bevorzugt. Beim Schmelzblasen werden Fäden von Kohlenstofffasern bei niedriger Viskosität versponnen, nicht mehr als 10, und rasch abgekühlt. Dies erleichtert eine Anordnung der Graphitschichten parallel zu der Achse der Fasern.
  • Der Durchmesser der Spinnlöcher beim Schmelzblasen ist bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm, bevorzugter 0,15 bis 0,3 mm. Wenn der Durchmesser der Löcher über 0,5 mm liegt, wird der Durchmesser der Fasern zu groß, d. h. 25 μm oder mehr, und Durchmesserschwankungen treten auf. Dies ist hinsichtlich der Qualitätskontrolle nicht wünschenswert. Wenn der Durchmesser der Löcher kleiner als 0,1 mm ist, tendieren die Löcher während des Spinnens zum Verstopfen. Daher ist die Herstellung der Spinndüsen schwierig. Für die Produktivität beträgt die bevorzugte Spinnrate mindestens 500 m/min, bevorzugter mindestens 1.500 m/min und am bevorzugtesten mindestens 2.000 m/min. Auch die Spinntemperatur variiert in Abhängigkeit der Art des Rohpechs und es ist dieselbe oder eine höhere Temperatur als der Erweichungspunkt des Pechs und liegt unterhalb der Temperatur, bei welcher das Pech degeneriert. Die Spinntemperatur liegt allgemein bei 300–400°C und bevorzugt bei 300–380°C.
  • Der Erweichungspunkt von Rohpech ist nicht zwingend begrenzt. Dennoch ist ein im Verhältnis zur Spinntemperatur niedrigerer Erweichungspunkt vorteilhaft. Ein niedrigerer Erweichungspunkt und eine schnellere Schwerschmelzbarmachungsrate sind in Anbetracht der Herstellungskosten und der Qualitätsstabilität vorteilhaft. Der Erweichungspunkt des Rohpechs ist bevorzugt 230–350°C und bevorzugter 250–310°C.
  • Die pechbasierenden Kohlenstofffasern werden nach dem Spinnen mittels gewöhnlicher Methoden schwerschmelzbar gemacht. Die Schwerschmelzbarmachungsmethoden umfassen beispielsweise Erhitzen der Fasern in einer oxidativen Atmosphäre wie beispielsweise Kohlendioxid oder Sauerstoff, behandeln mit einer wäßrigen Lösung einer oxidierenden Säure wie beispielsweise Salpetersäure und Chromsäure, Polymerisation mittels Licht oder Gammastrahlung. Ein einfacherer Weg des Schwerschmelzbarmachens ist das Erhitzen in Luft. Das Erhitzen wird bei bis zu 350°C durchgeführt, bei einer mittleren Steigungsrate von bevorzugt mindestens 3°C/min und bevorzugter mindestens 5°C/min, wobei die Rate leicht in Abhängigkeit der Art der Fasern variieren kann.
  • Die Pulverisierung der Kohlenstofffasern kann unmittelbar nach der Schwerschmelzbarmachung erfolgen. Allerdings wird die Pulverisierung bevorzugt durchgeführt, nachdem die schwerschmelzbar gemachten Fasern leicht in einem inerten Gas bei einer Temperatur von 250–1.500°C, bevorzugter 500–900°C verkokt wurden. Wenn die Temperatur unter 250°C liegt ist die Verkokung unzureichend. Wenn die Temperatur über die 1.500°C liegt, wird die Härte der Kohlenstofffasern zu hoch um die Pulverisierung durchzuführen. Leichte Verkokung bedeutet, daß die Temperatur der Kohlenstofffasern im wesentlichen die oben beschrieben adäquate Temperatur erreichen. Insbesondere bedeutet leicht verkokt, daß die Kohlenstofffasern einer Atmosphäre der oben beschriebenen Temperatur für mindestens 10 Minuten ausgesetzt werden. Die schwerschmelzbar gemachten Fasern werden vor der Pulverisierung bei der oben beschriebenen Temperatur leicht verkokt. Dies verhindert axiale Brüche der Fasern nach der Pulverisierung. Die Aufnahme von neuen Graphitschichten nach der Pulverisierung erleichtert die Kondensationspolymerisationsreaktion und Zyklisierungsreaktion während der nachfolgenden Graphitisierung. Demgemäß wird eine hoch thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung und ein hoch thermisch leitfähiger Spritzgußartikel hergestellt.
  • Werden die gesponnen Fasern, wie auf dem gewöhnlichen Weg, bei hohen Temperaturen vor der Pulverisierung graphitisiert, treten Brüche entlang der Graphitschichten auf, die sich in axialer Richtung der Fasern weiterentwickeln. Das Verhältnis der Querschnittsflächen der gebrochenen Oberflächen der pulverisierten Fasern zur gesamten Querschnittsfläche wird groß. Dies verhindert thermische Leitfähigkeit und ist nicht wünschenswert.
  • Zur Pulverisierung sind Pulverisierungsmaschinen wie eine Victorymühle, eine Jetmühle und eine Hochgeschwindigkeitsrotationsmühle oder Häckselmaschinen zum Schneiden von Fasern einsetzbar. Um die Pulverisierung effektiv zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn ein Rotor jeder Maschine die Klingen aufweist mit hoher Geschwindigkeit rotiert, um die Fasern in senkrechter Richtung zu den Fasern zu schneiden. Die Länge der pulverisierten Fasern kann durch Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors oder des Winkels der Klingen verändert werden. Mahlmaschinen wie beispielsweise Kugelmühlen können zur Pulverisierung der Fasern eingesetzt werden. Jedoch sind solche Maschinen unerwünscht, da sie einen senkrechten Druck auf die Fasern ausüben, welcher Brüche in axialer Richtung der Fasern erzeugt.
  • Die pulverisierten Fasern werden bei hoher Temperatur graphitisiert um eine Graphitstruktur zu entwickeln. Die Temperatur des Graphitisierungsprozesses liegt bevorzugt bei mindestens 2.500°C, bevorzugter bei mindestens 2.800°C und noch bevorzugter bei mindestens 3.000°C. Die erhaltenen graphitisierten Kohlenstofffasern haben eine erhöhte thermische Leitfähigkeit in axialer Richtung der Fasern. Die thermische Leitfähigkeit liegt bevorzugt bei mindestens 400 W/m·K, bevorzugter bei mindestens 800 W/m·K und noch bevorzugter bei mindestens 1.000 W/m·K.
  • Der Graphitisierungsprozeß liefert graphitisierte Kohlenstofffasern die ihre faserige Struktur beibehalten. Die graphitisierten Kohlenstofffasern haben einen Durchmesser von 5–20 μm, eine mittlere Partikelgröße von 10–500 μm und eine Dichte von 2,20–2,26 g/cm3. Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung und ein thermisch leitfähiger Spritzgußartikel, welche aus den graphitisierten Kohlenstofffasern, die die oben angegebenen Grenzen erfüllen, sind leicht herzustellen und haben eine hohe thermische Leitfähigkeit. Die Fasern mit einem Durchmesser von 5–20 μm lassen sich leicht industriell herstellen. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser der einzelnen Fasern kleiner als 10 μm ist, ist der Kontakt zwischen den graphitisierten Kohlenstofffasern in den Zusammensetzungen oder in den Spritzgußartikeln verringert und die Wärmeübertragung wird unzureichend. Dies reduziert die thermische Leitfähigkeit der Zusammensetzung und des Spritzgußartikels. Wenn die mittlere Partikelgröße größer als 500 μm werden die graphitisierten Kohlenstofffasern zu sperrig um in die Polymermatrix in hoher Konzentration eingemischt zu werden, was nicht wünschenswert ist.
  • Bevorzugter liegt der Durchmesser der graphitisierten Fasern bei 5–15 μm und die mittlere Partikelgröße der graphitisierten Fasern beträgt 15–200 μm. Bevorzugter liegt der Durchmesser der graphitisierten Fasern bei 8–12 μm und der mittlere Partikeldurchmesser der graphitisierten Fasern bei 15–100 μm. Der mittlere Partikeldurchmesser kann aus der Partikelgrößenverteilung beim Laserdefraktionsmodell errechnet werden.
  • Wenn die Dichte der graphitisierten Fasern geringer als 2,20 g/cm3 ist, wird die Graphitisierung unzureichend und die thermische Leitfähigkeit der thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung und des thermisch leitfähigen Spritzgußartikels werden verringert. Die ideale Dichte des Graphits ist 2,26 g/cm3. Eine höhere Dichte als 2,26 g/cm3 ist nicht ausführbar.
  • Die Form der graphitisierten Kohlenstofffasern kann eine gewöhnliche Faser, eine Schuppe, ein Haarkristall, eine Mikrospule oder eine Nanoröhre sein.
  • Die Oberfläche der graphitisierten Kohlenstofffasern kann durch Oxidation wie beispielsweise elektrolytische Oxidation oder Behandlung mit Reagenzien wie einem Kupplungsreagens und einem Schlichtungsreagens verbessert werden. Beispielsweise kann die Benetzbarkeit und die Fülleffizienz der Fasern bezüglich der Polymermatrix verbessert werden. Die Ablösefestigkeit von der Polymermatrix an den Übergängen kann gleichfalls verbessert werden. Die Oberfläche der graphitisierten Kohlenstofffasern können mit Metallen oder Keramiken mittels physikalischer Vakuumdeposition, chemischer Vakuumdeposition, Beschichtung, Eintauchen und mechanochemischen Methoden, bei welchen feine Partikel mechanisch an der Oberfläche fixiert werden, verbessert werden. Beispielsweise umfassen diese Methoden das stromlose Beschichten, das elektrolytische Beschichten, die Vakuumbeschichtung, das Sputtern und die Ionenbeschichtung.
  • Zusätzlich zu den graphitisierten Kohlenstofffasern kann die thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung die folgenden Materialien enthalten:
    • • Einen Füllstoff mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit wie er für konventionelle thermisch leitfähige Polymerzusammensetzungen und konventionelle thermisch leitfähige Spritzgußartikel verwendet wird: Der Füllstoff umfaßt pulver- oder faserförmige Metalle und Keramiken wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Bornitrit, Aluminiumnitrit, Siliciumnitrit, Siliciumcarbid und Aluminiumhydroxid; und metallbeschichtete Harze.
    • • Konventionell graphitisierte Kohlenstofffasern.
    • • Nicht-graphitisierte Kohlenstofffasern.
    • • Natürliche Graphite.
    • • Synthetische Graphite.
    • • Mesokohlenstoff Mikrokugeln.
    • • Haarkristallförmiger, mikrospulenförmiger oder nanoröhrenförmiger Kohlenstoff.
  • In einer Anwendung in welcher elektrische Nicht-Leitfähigkeit für das Endprodukt verlangt wird, enthält die Zusammensetzung bevorzugt mindestens einen elektrisch isolierenden thermisch leitfähigen Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Bornitrit, Aluminiumnitrit, Siliciumnitrit, Siliciumcarbid und Aluminiumhydroxid.
  • Die Zusammensetzungen können fest oder flüssig sein. Zur Erniedrigung der Viskosität der Zusammensetzung ist die Zugabe von flüchtigen organischen Lösemitteln oder reaktiven Komponenten geeignet.
  • Die Polymermatrix ist nicht begrenzt und ist in Abhängigkeit zur Verwendung und den benötigen Charakteristiken ausgewählt aus gewöhnlichen thermoplastischen Harzen, gewöhnlichen thermoplastischen Elastomeren, gewöhnlichen duroplastischen Harzen und gewöhnlichen vulkanisierten Kautschuken. Beispielsweise werden für thermisch leitfähige Klebstoff klebstoffgeeignete Polymermaterialien wie beispielsweise Epoxydharze, Polyimidharze und Acrylharze bevorzugt. Für Formmaterialien werden thermoplastische Harze, duroplastische Harze und vulkanisierte Kautschuke bevorzugt. Thermoplastische Harze und thermoplastische Elastomere werden aufgrund ihrer Wiederverwertbarkeit bevorzugt.
  • Die thermoplastischen Harze umfassen Polyethylene, Polypropylene, Ethylen-α-Olefincopolymere wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Copolymere, Polymethylpenten, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Ethylen Vinylacetat-Copolymer, Polyvinylalkohol, Polyacetat, Fluoroharze wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluoroethylen, Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate, Polyethylennaphthalate, Polystyrole, Polyacrylonitrile, Styrol-Acrylonitrile-Copolymere, ABS-Harze, Polyphenylenether (PPE) und modifizierte PPE-Harze, aliphatische und aromatische Polyamide, Polyimide, Polyamidimide, Polymethacrylsäure und Polymethacrylate wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polyacrylsäure, Polycarbonate, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyethernitrile, Polyetherketone, Polyketone, Flüssigkristallpolymere, Silikonharze und Ionomere.
  • Die thermoplastischen Elastomere umfassen wiederschmelzbar und wiederverwertbare thermoplastische Elastomere wie beispielsweise Styrolbutadien oder Styrol-Isopren Blockcopolymere und hydrierte Polymere dieser, Styrol thermoplastische Elastomere, Olefin thermoplastische Elastomere, Vinylchlorid thermoplastische Elastomere, Polyester thermoplastische Elastomere, Polyurethan thermoplastische Elastomere und Polyamid thermoplastische Elastomere.
  • Die duroplastischen Harze umfassen Epoxydharze, Polyimide, Bis-Maleimidharze, Benzocyclobuten, Phenolharze, ungesättigte Polyester, Diallylphthalate, Silikonharze, Polyurethane, Polyimidsilikone, duroplastische Polyvinyletherharze und modifizierte PPE-Harze.
  • Die vulkanisierten Kautschuke und Analoga davon umfassen natürliche Kautschuke, Butadienkautschuke, Isoprenkautschuke, Styrolbutadiencopolymerkautschuke, Nitrilkautschuke, hydrierte Nitrilkautschuke, Chloroprenkautschuke, Ethylen-Propylenkautschuke, chlorierte Polyethylene, chlorosulfonierte Polyethylene, Butylkautschuke und Butylkautschukehalide, fluorierte Kautschuke, Urethankautschuke und Silikonkautschuke.
  • Bezüglich der Temperaturcharakteristika wie beispielsweise dem thermischen Widerstand und der elektrischen Stabilität ist das Polymer bevorzugt mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silikonkautschuk, Epoxydharz, Polyurethan, ungesättigte Polyester, Polyimid, Bis-Maleimid, Benzocyclobuten, Fluoroharze, thermoplastische Harze und thermoplastische Elastomere. Bevorzugter ist das Polymer mindestens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silikonkautschuk, Epoxydharz, Polyimid, Polyurethan und thermoplastischen Elastomeren.
  • Bei einer Anwendung für Schaltkreisplatinen, bei welcher die elektrische Leitfähigkeit und der Elektrizitätsverlust gering sind und Frequenzcharakteristiken benötigt werden sind Fluoroharze, duroplastische Polyphenyletherharze, modifizierte PPE-Harze und Polyolefinharze bevorzugt. Des weiteren kann eine Polymerlegierung, welche aus einer Vielzahl dieser polymeren Materialien hergestellt wird, eingesetzt werden. Diese Methoden der Kreuzvernetzung von duroplastischen Harzen oder vulkanisierten Kautschuken ist nicht auf die Wärmehärtung begrenzt, sondern umfaßt auch Methoden wie beispielsweise Lichthärtung und Feuchtigkeitshärtung.
  • Der Gehalt an graphitisierten Kohlenstofffasern in der Polymerzusammensetzung ist bevorzugt 200–500 Gewichtsanteile, bevorzugter 40–300 Gewichtsanteile pro 100 Gewichtsanteile Polymermatrix. Wenn der Gehalt kleiner 20 Gewichtsanteile ist, wird die thermische Leitfähigkeit der resultierenden Polymerzusammensetzung und der spritzgegossenen Artikel niedrig und dies führt zu schlechterer Abstrahlung. Wenn der Gehalt mehr als 500 Gewichtsanteile beträgt, wird die Viskosität der Zusammensetzung größer, so daß eine gleichmäßige Dispersion der graphitisierten Kohlenstofffasern in der Polymermatrix schwierig ist. Gasblasen werden unvermeidlich eingeschlossen. Die Polymermatrix und eine vorbestimmte Menge an graphitisierten Kohlenstofffasern werden gemischt und, wenn nötig, entgast, um die gewünschte thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung herzustellen. Beim Mischen können Mischvorrichtungen wie beispielsweise normale Blender, ein Mischer, ein Roller und ein Extruder eingesetzt werden. Die Polymerzusammensetzungen können beispielsweise durch Methoden wie Druckabformen, Extruderformen, Spritzgießen, Formgießen, Blasabformen und Kalandrieren verarbeitet werden. Wenn die Zusammensetzungen flüssig sind, können sie durch Streichen, Drucken, Dispergieren und Abfüllen sowie anderen Methoden als den zuvor beschriebenen verarbeitet werden.
  • Beim Preßformen, Gießformen, Extruderformen, Flügelformen und Kalandrieren wird die Zusammensetzung in eine vorbestimmte Form wie beispielsweise eine Folie zur Herstellung von thermisch leitfähigen Formartikeln mit guten Abstrahlungscharakteristiken umgeformt. Wenn Materialien mit geringer Härte wie beispielsweise vulkanisierte Kautschuke oder thermoplastische Elastomere als Polymermatrix eingesetzt werden, besitzen die geformten Artikel gute thermische Leitfähigkeit und Flexibilität.
  • Die Härte der geformten Artikel hängt von der vorgesehenen Anwendung ab. Für die Zugentlastung und dynamische Eigenschaften der geformten Artikel ist eine größere Flexibilität und eine geringere Härte vorteilhaft. Insbesondere beträgt die Härte des geformten Körpers vorzugsweise 70 oder weniger Shore-A-Härten. Bevorzugter ist die Härte 40 oder weniger Shore-A-Härten. Am bevorzugtesten besitzt der geformte Körper eine Asker-C-Härte von 30 oder weniger und ist eine thermisch leitfähige Folienbahn, wie nachfolgend beschrieben, wo ein Gelsilikonkautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer als Polymermatrix eingesetzt wird. Die Schichtdicke des Folienfilms ist nicht begrenzt, jedoch bevorzugt 50 μm–10 mm, und bevorzugter 200 μm–5 mm. Beträgt die Schichtdicke weniger als 50 μm ist der Folienfilm schwer herzustellen und zu handhaben. Beträgt die Schichtdicke mehr als 10 mm wird der thermische Widerstand groß, was nicht erstrebenswert ist.
  • Die thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung kann für thermisch leitfähige Formkörper wie Wärmeableitplatten, thermische leitfähige Folien, Schaltkreisplatinen, als Teil von Halbleiterpaketen, als Wärmeabfluß, als Wärmeverteiler und als Gehäuse eingesetzt werden.
  • Die Beispiele der thermisch leitfähigen Zusammensetzung und der thermisch leitfähigen Folie sind in den 1 bis 3 beschrieben. Wie in 1A gezeigt ist ein Halbleiterelement 12 auf einer gedruckten Schaltkreisplatine 11 angeordnet. Ein Radiator 14 wird durch Platine 11 mittels des Unterstützungselementes 14a unterstützt um das Halbleiterelement 12 abzudecken. Eine thermisch leitfähige Folie 13, wie zuvor beschrieben, ist zwischen dem Halbleiterelement 12 und dem Radiator 14 angeordnet. Die Folie 13 leitet die Wärme von dem Halbleiterelement 12 zum Radiator 14 und verbessert den Wärmetransport.
  • Wie in 1B gezeigt, ist ein Halbleiterelement 12 auf einer gedruckten Schaltungsplatine 11 angeordnet. Die thermisch leitfähige Folie 13 ist zwischen der Platine 11 und dem Halbleiterelement 12 angeordnet.
  • Wie in 1C gezeigt, ist ein Halbleiterelement 12 auf einer gedruckten Schaltungsplatine 11 angeordnet. Die thermisch leitfähige Folie 13 ist auf dem Halbleiterelement 12 aufgebracht. Ein Wärmeabfluß 15 ist auf der thermisch leitfähigen Folie 13 aufgebracht. Der Hitzeabfluß 15 ist aus einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung spritzgegossen. Der Wärmeabfluß 15 hat Finnen an seiner Spitze.
  • Wie in 1D gezeigt, ist ein Gebinde 16 auf einer gedruckten Schaltungsplatine 11 angeordnet. Das Gehäuse 17 ist mit dem Gebinde 16 über eine thermisch leitfähige Folie 13 verbunden. Das Gehäuse 17 ist aus einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung spritzgegossen.
  • 2 zeigt ein auf einer gedruckten Schaltkreisplatine 11 angebrachtes Halbleiterelement 12. Ein Wärmeverteiler 19 ist auf dem Halbleiterelement 12 angebracht und thermisch leitfähige Paste 18 ist zwischen dem Verteilerelement 19 und dem Element 12 eingebracht. Die Paste 18 ist eine aus einer thermischen leitfähigen Polymerzusammensetzung hergestellte Paste.
  • Wie in 3 gezeigt, ist ein Halbleiterchip 22 mit einem Aufnahmebett 20 mittels eines thermisch leitfähigen Klebstoffes 21 verklebt. Der Klebstoff 21 ist eine Paste und hergestellt aus einer thermischen leitfähigen Polymerzusammensetzung. Der Chip 22 ist mit den Leitungsrahmen 24 mit Verbindungsdrähten 23 verbunden. Die Teile 20 bis 24 sind mittels einer Kapsel 25 gekapselt.
  • Wie in den 1 bis 3 gezeigt, werden die thermisch leitfähige Folie 13, die thermisch leitfähige Paste 18 oder der thermisch leitfähige Klebstoff 21, welche aus einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung hergestellt werden, zwischen dem geheizten Element, welches ein Halbleiterelement 12, eine Stromversorgung oder eine Lichtquelle sein kann, und dem leitfähigen Teil, welches ein Radiator 14, einen Kühler, einen Wärmeabfluß 15, einen Wärmeverteiler 19, ein Aufnahmekissen 20, eine gedruckte Schaltkreisplatine 11, ein Kühlventilator, eine Hitzeleitung oder ein Gehäuse sein kann, angebracht um elektronische Bauteile herzustellen. Hiermit werden Maßnahmen zur Abführung der Wärme ergriffen.
  • Die Vorteile der vorherigen Ausführungsbeispiele sind nachfolgend beschrieben.
  • Die thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung in den Ausführungsbeispielen wurde verkokt und pulverisiert, bevor sie graphitisiert wurde. Daher wurden axiale Brüche der Fasern nach der Pulverisierung vermieden. Das Einbringen von neuen Graphitschuppen nach der Pulverisierung erleichtert die Kondensations-Polymerisations-Reaktion und die Zyklisierungsreaktion während der Graphitisierung bei hohen Temperaturen. So werden eine hochtemperaturleitfähige Polymerzusammensetzung und ein hochtemperaturleitfähiger Formartikel hergestellt. Große Wärmemengen, die von elektrischen oder elektronischen Bauteilen erzeugt werden, werden effizient abgeführt.
  • Die graphitisierten Kohlenstofffasern haben einen Durchmesser von 5–20 μm, eine mittlere Partikelgröße von 10–500 μm und eine Dichte von 2,20–2,26 g/cm3. Dies erleichtert die Herstellung der thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzungen und verbessert die thermische Leitfähigkeit.
  • Die Zusammensetzung wird in eine vorbestimmte Form wie beispielsweise eine Folienbahn mittels Spritzgießen oder Extrusionsformen abgeformt. Demgemäß ist die Herstellung von thermisch leitfähigen Formartikeln leicht.
  • Die obigen Ausführungsbeispiele werden anhand von Beispielen beschrieben. Die Erfindung ist in keinster Weise auf die Beispiele beschränkt.
  • (Probe 1, erfindungsgemäß graphitisierte Kohlenstofffasern)
  • Ein optisch anisotropes Erdölmesophasenpech mit einer spezifischen Dichte von 1,25 wurde als Ausgangsmaterial verwendet. Ein Blaskopf, welcher 3 mm große Schlitze aufwies in welchen Abschnitte mit 0,2 mm Durchmesser Spinnlöchern angebracht waren, wurde eingesetzt. Das Mesophasenpech wurde aufgeschmolzen und mittels Heißluft aus den Schlitzen ausgeblasen. Das geschmolzene Pech wurde bei einer Spinntemperatur von 360°C versponnen, um pechbasierende Fasern mit einem mittleren Durchmesse von 13 μm zu erhalten. Die gesponnenen Fasern wurden auf einem Band als Matte gesammelt. Die Matte wurde an der Luft von Raumtemperatur auf 300°C mit einer mittleren Steigerungsrate von 6°C/min erhitzt, um die Fasern schwerschmelzbar zu machen. Die schwerschmelzbar gemachten Fasern wurden bei 700°C leicht verkokt und mit einer Hochgeschwindigkeitsrotationsmühle pulverisiert um pulverisierte Kohlenstofffasern herzustellen.
  • Die pulverisierten Fasern wurden in einer Argonatmosphäre auf 2.300°C erhitzt, bei 2.300°C für 40 Minuten gehalten, weiter erhitzt auf 3.100°C mit einer Steigerungsrate von 3°C/min, bei 3.100°C für 4 Stunden gehalten und abgekühlt um pulverisierte graphitisierte Kohlenstofffasern zu erhalten (Beispiel 1). Die Meßergebnisse der Dichte, der Faserdurchmesser und der mittleren Partikelgröße von Beispiel 1 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die thermische Leitfähigkeit der Fasern in axialer Richtung wurde in der graphitisierten Matte vor der Pulverisierung gemessen. Der Meßwert betrug 1.100 W/m·K.
  • (Probe 2, gewöhnlich graphitisierte Kohlenstofffasern)
  • Ein optisch anisotropes Erdölmesophasenpech mit einer spezifischen Dichte von 1,25 wurde als Rohmaterial eingesetzt. Ein Blaskopf mit 3 mm weiten Schlitzen in welchen Passagen mit 0,2 mm Durchmesser Spinnlöchern angebracht waren, wurde genutzt. Das Mesophasenpech wurde geschmolzen und mittels Heißluft durch die Schlitze geblasen. Das geschmolzene Pech wurde bei einer Spinntemperatur von 360°C versponnen um pechbasierende Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 13 μm zu erhalten. Die gesponnenen Fasern wurden auf einem Band als Matte gesammelt. Die Matte wurde an der Luft von Raumtemperatur auf 300°C mit einer mittleren Steigerungsrate von 6°C/min erhitzt, um die Fasern schwerschmelzbar zu machen. Anschließend wurden die schwerschmelzbar gemachten Fasern bei 700°C leicht verkokt. Im Anschluß wurden die verkokten Fasern in Argonatmosphäre auf 2.300°C erhitzt, bei 2.300°C für 40 Minuten gehalten, weiter erhitzt auf 3.100°C mit einer Steigerungsrate von 3°C/min, bei 3.100°C für 4 Stunden gehalten und abgekühlt, um graphitisierte Kohlenstofffasern zu erhalten. Die thermische Leitfähigkeit wurde vor Verkokung gemessen. Der Meßwert betrug 1.100 W/m·K.
  • Die graphitisierten Kohlenstofffasern wurden anschließend in einer Hochgeschwindigkeitsrotationsmühle pulverisiert um pulverisierte Kohlenstofffasern zu erhalten (Probe 2). Bei der Untersuchung dieser Kohlenstofffasern unter dem Elektronenmikroskop wurde herausgefunden, daß die Fasern Brüche in axialer Richtung aufwiesen. Die gemessene Dichte, der Faserdurchmesser und die mittlere Partikelgröße von Probe 2 sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
  • Für Vergleichszwecke wurden kommerziell erhältliche lange, aus verkokten Kohlenstoff auf Pechbasis hergestellte Fasern verwendet. Die Fasern wurden in einer Hochgeschwindigkeitsrotationsmühle pulverisiert, um pulverisierte Fasern der Proben 3 und 4 herzustellen. Probe 3 wurde aus verkokten Kohlenstofffasern (mit einer axial thermischen Leitfähigkeit: 1.000 W/m·K) von MITSUBISHI CHEMICAL Corporation hergestellt. Probe 4 wurde aus verkokten Kohlenstofffasern (mit einer axialen thermischen Leitfähigkeit: 800 W/m·K) der Nippon Graphite Fiber Corp. hergestellt. Bei der Untersuchung der verkokten Kohlenstofffasern der Proben 3 und 4 unter dem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, daß beide Fasern Brüche in axialer Richtung aufwiesen. Die Meßwerte für Dichte, Faserdurchmesser und mittlerer Partikelgröße der Proben 3 und 4 sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
  • Tabelle 1
    Figure 00170001
  • (Beispiel 1)
  • 100 Gewichtsanteile eines Beimisch-Typ Flüssigsilikonkautschuks (Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.), 200 Gewichtsanteile verkokte Kohlenstofffasern des Probe 1 deren Oberfläche mit einem Silan Kupplungsreagenz behandelt wurde, 40 Gewichtsanteile Aluminiumoxidpulver (SHOWA DENKO K. K.) und 20 Gewichtsanteile Aluminiumhydroxidpulver (SHOWA DENKO K. K.) wurden gemischt und dispergiert um eine thermische leitfähige Polymerzusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung eines thermisch leitfähigen Polymerfilms mit einer Dicke von 2 mm heiß gepreßt. Die Asker-C-Härte des Folienfilms war 17. Die thermische Leitfähigkeit senkrecht zum Sitz war 3,5 W/m·K.
  • (Vergleich 1)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die verkokten Fasern der Probe 2 eingesetzt wurden. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung eines thermisch leitfähigen Folienfilms mit einer Dicke von 2 mm heißgepreßt. Die Asker-C-Härte des Folienfilms war 15. Die thermische Leitfähigkeit in senkrechter Richtung zum Sitz betrug 3,1 W/m·K.
  • (Vergleich 2)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Vergleich 1 hergestellt, mit Ausnahme, daß Probe 3 als verkokte Kohlenstofffasern eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung eines thermisch leitfähigen Folienfilms mit einer Dicke von 2 mm heißgepreßt. Die Asker-C-Härte des Folienfilms war 17. Die thermische Leitfähigkeit in senkrechter Richtung zum Sitz betrug 2,9 W/m·K.
  • (Vergleich 3)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Vergleich 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Probe 4 als verkokte Fasern eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung eines thermisch leitfähigen Polymerfilms mit einer Dicke von 2 mm heißgepreßt. Die Asker-C-Härte des Folienfilms betrug 16. Die thermische Leitfähigkeit in senkrechter Richtung zum Sitz betrug 2,9 W/m·K.
  • (Beispiel 2)
  • 100 Gewichtsteile eines styrolthermoplastischen Elastomers mit geringer Härte (RIKEN VINYL INDUSTRY CO., LTD.), 120 Gewichtsteile verkokter Kohlenstofffasern der Probe 1, 20 Gewichtsteile Bornitritpulver (DENKI KAGAKU KOGYO KK.) und 20 Gewichtsteile Aluminiumhydroxidpulver (SHOWA DENKO K. K.) wurden in einem Zweischraubenextruder zur Herstellung einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung in Pelletform gemischt. Die Zusammensetzung wurde extrusionsgeformt um einen thermisch leitfähigen Folienfilm mit einer Dicke von 3 mm herzustellen. Die Shore-A-Härte des Folienfilms war 68. Die thermische Leitfähigkeit betrug 2,5 W/m·K.
  • (Vergleich 4)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als graphitisierte Kohlenstofffasern Probe 2 eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung wurde extrusionsgeformt um einen thermisch leitfähigen Folienfilm mit einer Dicke von 3 mm herzustellen. Die Shore-A-Härte des Folienfilms war 68. Die thermische Leitfähigkeit betrug 1,8 W/m·K.
  • (Beispiel 3)
  • 100 Gewichtsteile Polyacetalharz (Asahi Kasei Corporation) als Polymermatrix 80 Gewichtsteile verkokte Kohlenstofffasern der Probe 1, deren Oberfläche mit einem Silan Kupplungsreagenz behandelt wurde, und 20 Gewichtsteile Aluminiumoxidpulver (SHOWA DENKO K. K.) wurden in einem Zweischraubenextruder zur Herstellung einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung in Pelletform gemischt. Die Zusammensetzung wurde spritzgegossen um einen thermisch leitfähigen Formartikel mit einer Stärke von 3 mm herzustellen. Die thermische Leitfähigkeit des Formartikels betrug 1,7 W/m·K.
  • (Vergleich 5)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als verkokte Kohlenstofffasern Probe 3 eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung wurde spritzgegossen um einen thermisch leitfähigen Formartikel mit einer Dicke von 3 mm herzustellen. Die thermische Leitfähigkeit des Formartikels betrug 1,4 W/m·K.
  • (Beispiel 4)
  • 100 Gewichtsteile eines Bis-Phenol-F-Typ-Epoxidharzes (YUKA SHELL EPOXY CO., LTD) einschließlich eines Aminhärters, welche als Klebstoffpolymere dienten, 160 Gewichtsteile verkokte Kohlenstofffasern der Probe 1, welche mit einem Silan Kupplungsreagenzoberflächen behandelt wurden und 20 Gewichtsteile Aluminiumoxidpulver (SHOWA DENKO K. K.) wurden gemischt um eine thermisch leitfähige Polymerklebstoffzusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung von plattenförmigen Proben mit einer Dicke von 1 mm thermisch gehärtet. Die thermische Leitfähigkeit der Proben betrug 2,8 W/m·K.
  • (Vergleich 6)
  • Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung wurde gemäß Beispiel 4 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als verkokte Kohlenstofffasern Probe 4 eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung wurde zur Herstellung von Proben mit einer Dicke von 1 mm thermisch gehärtet. Die thermische Leitfähigkeit der Probe betrug 2,2 W/m·K.
  • (Beispiel 5)
  • Wie bereits in 1C gezeigt, wurde ein Halbleiterelement 12 auf einer gedruckten Schaltkreisplatine angebracht. Die thermisch leitfähige Folie 13 aus Beispiel 1 wurde zwischen dem Halbleiterelement 12 und einem Wärmeabfluß 15 angebracht um ein Halbleiterbauteil zusammenzustellen. Der thermische Widerstand des Halbleiterbauteils wurde 10 Minuten nach Inbetriebnahme gemessen. Der Meßwert betrug 0,15°C/W.
  • (Vergleich 7)
  • Wie in Beispiel 5 wurde die thermisch leitfähige Folie aus Beispiel 1 zwischen dem Halbleiterelement 12 und dem Wärmeabfluß 15 zur Bildung eines Halbleiterbauteils angebracht. Der thermische Widerstand des Halbleiterbauteils wurde 10 Minuten nach Inbetriebnahme gemessen. Der Meßwert betrug 0,22°C/W.
  • Figure 00200001
  • Alle thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 haben gute thermische Leitfähigkeit. Des weiteren erniedrigt das Plazieren der thermisch leitfähigen Folie aus Beispiel 5 zwischen einem Halbleiterelement 12, welches eine hohe thermische Leitfähigkeit benötigt, und einem Wärmeabfluß 15, den thermischen Widerstand. Demgemäß kann auch wenn die Wärmeerzeugung des Halbleiterelementes 12 groß ist das elektronische Bauteil normal arbeiten, ohne elektrische Zerstörung zu erleiden.
  • Im Gegensatz dazu brechen die verkokten Kohlenstofffasern der Vergleiche 1 und 4 in axialer Richtung und die daraus erhaltenen Zusammensetzungen haben eine schlechte thermische Leitfähigkeit. In Vergleich 2, 3 und 5, in welchen kommerziell erhältliche Langfasern mit hoher thermischer Leitfähigkeit pulverisiert wurden, brachen die Fasern in axialer Richtung und die thermische Leitfähigkeit der daraus erhaltenen Zusammensetzungen ist niedrig.
  • Es soll verstanden werden, daß die Erfindung in der folgenden Weise eingesetzt werden kann.
  • Die thermisch leitfähige Folie 13 in 1B und 1C kann durch den thermisch leitfähigen Klebstoff 21 oder die thermisch leitfähige Paste 18 ersetzt werden.
  • Das Unterstützungselement 14a in 1A kann ein thermisch leitfähiger Formartikel sein. Auch kann die Kapsel 25 in 3 aus einer thermisch leitfähigen Polymerzusammensetzung hergestellt werden. Diese Ausführungsbeispiele verbessern den Wärmeabführungseffekt.
  • Daher sollen die Beispiele und Ausführungsformen als illustrativ angesehen werden und nicht limitierend und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Details begrenzt, sondern kann im Bereich der Ansprüche verändert werden.

Claims (9)

  1. Graphitisierte Kohlenstofffaser hergestellt aus einem Mesophasen-Pech, wobei die Faser durch spinnen, schwerschmelzbarmachen, verkoken in einem inerten Gas bei einer Temperatur von 250 bis 1500°, pulverisieren und graphitisieren des Mesophasen-Pechs erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitisierung nach der Pulverisierung durchgeführt wird und die graphitisierten Kohlenstoff-Fasern einen Durchmesser von 5 bis 20 μm, eine mittlere Partikelgröße von 10 bis 500 μm und eine Dichte von 2,20 bis 2,26 g/cm aufweisen.
  2. Eine thermisch leitfähige Polymerzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung graphitisierte Kohlenstoff-Fasern gemäß Anspruch 1 und eine Polymermatrix aufweisen.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkokung im wesentlichen bei 500 bis 900°C in inertem Gas durchgeführt wurde.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des weiteren einen thermisch leitfähigen Füllstoff aufweist der elektrisch isolierend ist.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ein Schmiermittel (18) ist.
  6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ein Klebstoff (21) ist.
  7. Thermisch leitfähiger Spritzgußartikel, dadurch gekennzeichnet, daß der spritzgegossene Artikel durch Spritzgießen der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 in einer vorbestimmten Form hergestellt wird.
  8. Spritzgußartikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel ein Sheet (13) ist.
  9. Verfahren zur Herstellung von graphitisierten Kohlenstofffasern aufweisend: • Verspinnen eines Mesophasen-Pechs zu gesponnenen Fasern; • Schwerschmelzbarmachen der gesponnenen Fasern zur Bildung von schwerschmelzbaren Fasern; • Verkoken der schwerschmelzbaren Fasern in einem inerten Gas bei einer Temperatur von 250 bis 1500°C zur Bildung von verkokten Fasern; • Pulverisieren der verkokten Fasern zur Bildung von pulverisierten Fasern; und • Graphitisieren der pulverisierten Fasern zur Bildung von graphitisierten Kohlenstoff-Fasern mit einem Durchmesser von 5 bis 20 μm, einer mittleren Partikelgröße von 10 bis 500 μm und einer Dichte von 2,20 bis 2,26 g/cm3.
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Families Citing this family (116)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7235514B2 (en) * 2000-07-28 2007-06-26 Tri-Mack Plastics Manufacturing Corp. Tribological materials and structures and methods for making the same
US7038009B2 (en) * 2001-08-31 2006-05-02 Cool Shield, Inc. Thermally conductive elastomeric pad and method of manufacturing same
US7375158B2 (en) * 2002-05-31 2008-05-20 Dow Corning Toray Silicone Company, Ltd. Thermoconductive curable liquid polymer composition and semiconductor device produced with the use of this composition
US6749010B2 (en) * 2002-06-28 2004-06-15 Advanced Energy Technology Inc. Composite heat sink with metal base and graphite fins
JP3834528B2 (ja) * 2002-07-11 2006-10-18 ポリマテック株式会社 熱伝導性高分子成形体の製造方法
JP2004051852A (ja) * 2002-07-22 2004-02-19 Polymatech Co Ltd 熱伝導性高分子成形体及びその製造方法
AU2003251307A1 (en) * 2002-09-10 2004-04-30 The Trustees Of The University Pennsylvania Carbon nanotubes: high solids dispersions and nematic gels thereof
CN1314110C (zh) * 2002-10-25 2007-05-02 松下电器产业株式会社 半导体装置和用于装配半导体装置的树脂粘合剂
JP2004149722A (ja) 2002-10-31 2004-05-27 Polymatech Co Ltd 熱伝導性高分子成形体
JP2004260135A (ja) * 2003-02-06 2004-09-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体集積装置及びその製造方法
US6776226B1 (en) * 2003-03-12 2004-08-17 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Electronic device containing thermal interface material
US7285591B2 (en) * 2003-03-20 2007-10-23 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Polymer-nanotube composites, fibers, and processes
US7229201B2 (en) * 2003-03-26 2007-06-12 Optim Inc. Compact, high-efficiency, high-power solid state light source using a single solid state light-emitting device
DE10327530A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-20 Electrovac Gesmbh Vorrichtung mit wenigstens einer von einem zu kühlenden Funktionselement gebildeten Wärmequelle, mit wenigstens einer Wärmesenke und mit wenigstens einer Zwischenlage aus einer thermischen leitenden Masse zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie thermische leitende Masse, insbesondere zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung
US20050089638A1 (en) * 2003-09-16 2005-04-28 Koila, Inc. Nano-material thermal and electrical contact system
JP2005127965A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Mitsubishi Pencil Co Ltd 光学計測用炭素基板とその製造方法
TW200517042A (en) * 2003-11-04 2005-05-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Heat sink
JP2005146057A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Polymatech Co Ltd 高熱伝導性成形体及びその製造方法
US7612370B2 (en) * 2003-12-31 2009-11-03 Intel Corporation Thermal interface
JP2005298552A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱伝導性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
US7198397B2 (en) * 2004-09-17 2007-04-03 Optim, Inc. LED endoscope illuminator and methods of mounting within an endoscope
US20060083927A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Zyvex Corporation Thermal interface incorporating nanotubes
TWI393226B (zh) * 2004-11-04 2013-04-11 Taiwan Semiconductor Mfg 基於奈米管之填充物
TW200633171A (en) 2004-11-04 2006-09-16 Koninkl Philips Electronics Nv Nanotube-based fluid interface material and approach
US20060135655A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-22 Cool Options, Inc. Method for improving filler dispersal and reducing tensile modulus in a thermally conductive polymer composition
ATE551398T1 (de) * 2005-02-16 2012-04-15 Dow Corning Verstärkte silikonharzfolie und herstellungsverfahren dafür
US8092910B2 (en) * 2005-02-16 2012-01-10 Dow Corning Toray Co., Ltd. Reinforced silicone resin film and method of preparing same
US20060228542A1 (en) * 2005-04-08 2006-10-12 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Thermal interface material having spheroidal particulate filler
US20090061193A1 (en) * 2005-04-19 2009-03-05 Teijin Limited Carbon fiber composite sheet, use thereof as a heat conductor and pitch-based carbon fiber web sheet for use in the same
JP2006328352A (ja) * 2005-04-28 2006-12-07 Idemitsu Kosan Co Ltd 絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法
EP1910471B1 (de) * 2005-08-04 2012-06-06 Dow Corning Corporation Verstärkte silikonharzfolie und herstellungsverfahren dafür
JP2007091985A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 熱伝導性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
JP4817784B2 (ja) * 2005-09-30 2011-11-16 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 熱伝導性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
JP4817785B2 (ja) * 2005-09-30 2011-11-16 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 高熱伝導絶縁性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
TWI291480B (en) * 2005-12-20 2007-12-21 Ind Tech Res Inst Composition for thermal interface materials
WO2008045104A2 (en) 2005-12-21 2008-04-17 Dow Corning Corporation Silicone resin film, method of preparing same, and nanomaterial-filled silicone composition
KR100705905B1 (ko) 2005-12-30 2007-04-10 제일모직주식회사 열전도성이 우수한 열가소성 수지조성물
KR101426316B1 (ko) * 2006-01-19 2014-08-06 다우 코닝 코포레이션 실리콘 수지 필름, 이의 제조방법, 및 나노물질로 충전된실리콘 조성물
WO2007092118A2 (en) * 2006-02-02 2007-08-16 Dow Corning Corporation Silicone resin film, method of preparing same, and nanomaterial-filled silicone composition
KR100827378B1 (ko) * 2006-02-08 2008-05-07 엘지전자 주식회사 열확산 시트
WO2007097835A2 (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Dow Corning Corporation Silicone resin film, method of preparing same, and nanomaterial-filled silicone composition
JP5015490B2 (ja) * 2006-04-27 2012-08-29 帝人株式会社 熱伝導性フィラー及びそれを用いた複合成形体
WO2008063709A2 (en) * 2006-06-20 2008-05-29 Polyone Corporation Thermally conductive polymer compounds containing zinc sulfide
KR20090074758A (ko) * 2006-10-05 2009-07-07 다우 코닝 코포레이션 실리콘 수지 필름 및 이의 제조방법
WO2008070151A2 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Windtronix Energy, Inc. Improved renewable energy apparatus and method for operating the same
US20080153959A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 General Electric Company Thermally Conducting and Electrically Insulating Moldable Compositions and Methods of Manufacture Thereof
US20080214896A1 (en) * 2007-01-10 2008-09-04 Krupa Robert J Endoscope with detachable elongation portion
WO2008097435A1 (en) * 2007-02-06 2008-08-14 Dow Corning Corporation Silicone resin, silicone composition, coated substrate, and reinforced silicone resin film
US8273448B2 (en) * 2007-02-22 2012-09-25 Dow Corning Corporation Reinforced silicone resin films
JP2010519382A (ja) * 2007-02-22 2010-06-03 ダウ コーニング コーポレーション 強化シリコーン樹脂フィルムおよびその調製方法
EP2117836B1 (de) * 2007-02-22 2012-11-07 Dow Corning Corporation Verstärkte silikonharzfolien
JPWO2008108482A1 (ja) * 2007-03-06 2010-06-17 帝人株式会社 ピッチ系炭素繊維、その製造方法および成形体
KR20100017503A (ko) * 2007-05-01 2010-02-16 다우 코닝 코포레이션 강화 실리콘 수지 필름
EP2142588A1 (de) * 2007-05-01 2010-01-13 Dow Corning Corporation Nanomaterialgefüllte silikonzusammensetzung und verstärkte silikonharzfolie
US20090151839A1 (en) * 2007-05-11 2009-06-18 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Rubber Composition For Adhering Steel Cord
JP2009013390A (ja) * 2007-06-04 2009-01-22 Teijin Ltd 熱伝導性シート
US8309225B2 (en) * 2007-06-29 2012-11-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Thermally conductive structural composite material and method
JP4631877B2 (ja) * 2007-07-02 2011-02-16 スターライト工業株式会社 樹脂製ヒートシンク
DE102007037316A1 (de) * 2007-08-08 2009-02-12 Lanxess Deutschland Gmbh Thermisch leitfähige und elektrisch isolierende thermoplastische Compounds
US20090077553A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Jian Tang Parallel processing of platform level changes during system quiesce
US7723419B1 (en) * 2007-09-17 2010-05-25 Ovation Polymer Technology & Engineered Materials, Inc. Composition providing through plane thermal conductivity
EP2201063B1 (de) * 2007-10-12 2011-07-06 Dow Corning Corporation Folie aus verstärktem silikonharz und nanofasergefüllte silikonzusammensetzung
JP2009108119A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Teijin Ltd 熱伝導性フィラー及びそれを用いた成形体
JP2009108118A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Teijin Ltd ピッチ系炭素短繊維フィラー及びそれを用いた成形体
PL2254940T3 (pl) * 2008-03-20 2014-11-28 Dsm Ip Assets Bv Radiator z przewodzących materiałów z tworzyw sztucznych
US20090308571A1 (en) * 2008-05-09 2009-12-17 Thermal Centric Corporation Heat transfer assembly and methods therefor
DE102008031297A1 (de) * 2008-07-02 2010-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodul
JP5239768B2 (ja) * 2008-11-14 2013-07-17 富士通株式会社 放熱材料並びに電子機器及びその製造方法
CN101760035B (zh) * 2008-12-24 2016-06-08 清华大学 热界面材料及该热界面材料的使用方法
TWI394825B (zh) * 2009-01-16 2013-05-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 熱介面材料及該熱介面材料之使用方法
US20100186806A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Mitsubishi Electric Corporation Photovoltaic module
US9469790B2 (en) * 2009-09-29 2016-10-18 The Boeing Company Adhesive compositions comprising electrically insulating-coated carbon-based particles and methods for their use and preparation
US8709538B1 (en) 2009-09-29 2014-04-29 The Boeing Company Substantially aligned boron nitride nano-element arrays and methods for their use and preparation
US8749978B2 (en) * 2010-01-29 2014-06-10 Nitto Denko Corporation Power module
JP2012049495A (ja) 2010-01-29 2012-03-08 Nitto Denko Corp 発光ダイオード装置
US8547465B2 (en) 2010-01-29 2013-10-01 Nitto Denko Corporation Imaging device module
US9096784B2 (en) 2010-07-23 2015-08-04 International Business Machines Corporation Method and system for allignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
JP5312437B2 (ja) * 2010-12-07 2013-10-09 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 熱伝導性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
KR101368315B1 (ko) * 2010-12-31 2014-02-27 제일모직주식회사 밀드 피치계 탄소섬유를 포함하는 고열전도성 수지 조성물
US8741998B2 (en) 2011-02-25 2014-06-03 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Thermally conductive and electrically insulative polymer compositions containing a thermally insulative filler and uses thereof
US8552101B2 (en) 2011-02-25 2013-10-08 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Thermally conductive and electrically insulative polymer compositions containing a low thermally conductive filler and uses thereof
JP5419916B2 (ja) * 2011-04-04 2014-02-19 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 熱伝導性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
US9257359B2 (en) 2011-07-22 2016-02-09 International Business Machines Corporation System and method to process horizontally aligned graphite nanofibers in a thermal interface material used in 3D chip stacks
US8915617B2 (en) 2011-10-14 2014-12-23 Ovation Polymer Technology And Engineered Materials, Inc. Thermally conductive thermoplastic for light emitting diode fixture assembly
JP5940325B2 (ja) * 2012-03-12 2016-06-29 東レ・ダウコーニング株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
US9111899B2 (en) 2012-09-13 2015-08-18 Lenovo Horizontally and vertically aligned graphite nanofibers thermal interface material for use in chip stacks
CN103865496B (zh) * 2012-12-14 2017-09-19 深圳市百柔新材料技术有限公司 一种绝缘导热粉体、材料及其制备方法
CN104837931B (zh) * 2012-12-20 2017-12-01 陶氏环球技术有限责任公司 无线通信塔用的聚合物复合材料组件
US9245813B2 (en) 2013-01-30 2016-01-26 International Business Machines Corporation Horizontally aligned graphite nanofibers in etched silicon wafer troughs for enhanced thermal performance
US9090004B2 (en) 2013-02-06 2015-07-28 International Business Machines Corporation Composites comprised of aligned carbon fibers in chain-aligned polymer binder
US9227347B2 (en) 2013-02-25 2016-01-05 Sabic Global Technologies B.V. Method of making a heat sink assembly, heat sink assemblies made therefrom, and illumants using the heat sink assembly
WO2014183024A1 (en) 2013-05-09 2014-11-13 University Of Houston Solution based polymer nanofiller-composites synthesis
US9082744B2 (en) 2013-07-08 2015-07-14 International Business Machines Corporation Method for aligning carbon nanotubes containing magnetic nanoparticles in a thermosetting polymer using a magnetic field
JP6215002B2 (ja) 2013-10-25 2017-10-18 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリングの製造方法及びプラズマ処理装置の製造方法
GB201413136D0 (en) * 2014-07-24 2014-09-10 Lmk Thermosafe Ltd Conductive polymer composite
CN105419301A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 北京廊桥材料技术有限公司 复合导热填料及其制造方法
US9862809B2 (en) 2015-07-31 2018-01-09 Ticona Llc Camera module
US10407605B2 (en) 2015-07-31 2019-09-10 Ticona Llc Thermally conductive polymer composition
TWI708814B (zh) * 2015-07-31 2020-11-01 美商堤康那責任有限公司 用於相機模組中之熱導性聚合物組合物
TWI708806B (zh) 2015-08-17 2020-11-01 美商堤康那責任有限公司 用於相機模組之液晶聚合物組合物
EP3359592B1 (de) 2015-10-09 2019-07-24 INEOS Styrolution Group GmbH Elektrisch leitende, wärmeleitfähige polymerharzzusammensetzung auf basis von styrolkunststoffen mit ausgewogenen eigenschaften
US20180291195A1 (en) 2015-10-09 2018-10-11 Ineos Styrolution Group Gmbh Electrically insulating thermally conductive polymer resin composition based on styrenics with balanced properties
ES2769261T3 (es) 2015-10-09 2020-06-25 Ineos Styrolution Group Gmbh Composición de resina termoconductora basada en compuestos estirénicos con baja densidad
DE102015118245A1 (de) * 2015-10-26 2017-04-27 Infineon Technologies Austria Ag Thermisches Schnittstellenmaterial mit definierten thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften
WO2017145956A1 (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 日本ゼオン株式会社 積層体およびその製造方法、ならびに二次シートおよび二次シートの製造方法
US10633535B2 (en) 2017-02-06 2020-04-28 Ticona Llc Polyester polymer compositions
KR102592111B1 (ko) 2017-06-27 2023-10-20 세키수이 폴리머텍 가부시키가이샤 열전도성 시트
EP3749710A1 (de) 2018-02-08 2020-12-16 Celanese Sales Germany GmbH Polymerkomposit mit recycelten kohlenstoffasern
US11084925B2 (en) 2018-02-20 2021-08-10 Ticona Llc Thermally conductive polymer composition
CN110606699B (zh) * 2018-06-15 2021-06-22 国家能源投资集团有限责任公司 导热炭材料及其制备方法
KR102164795B1 (ko) 2018-09-06 2020-10-13 삼성전자주식회사 팬-아웃 반도체 패키지
JP7363051B2 (ja) 2019-02-26 2023-10-18 日本ゼオン株式会社 熱伝導シートおよびその製造方法
JP6858437B1 (ja) * 2019-08-08 2021-04-14 積水ポリマテック株式会社 熱伝導性シート及びその製造方法
CN113130114B (zh) * 2021-04-01 2022-07-08 嘉兴纳科新材料有限公司 一种碳纤维导电粉的制备方法
CN113584940A (zh) * 2021-06-24 2021-11-02 浙江超探碳纤维科技有限公司 一种碳纤维纸的制备方法
CN114456588B (zh) * 2022-02-09 2023-09-05 浙江工业大学 一种高强度高导热电磁屏蔽尼龙复合材料及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0699568B2 (ja) 1985-12-03 1994-12-07 旭化成工業株式会社 熱可塑性樹脂成形品
JP2735956B2 (ja) 1991-01-30 1998-04-02 帝人株式会社 ポリエステル樹脂組成物
JPH04370223A (ja) * 1991-06-19 1992-12-22 Osaka Gas Co Ltd 炭素繊維およびその製造方法
JPH0517593A (ja) 1991-07-11 1993-01-26 Asahi Chem Ind Co Ltd 熱伝導性成形品
JPH05222620A (ja) 1992-02-07 1993-08-31 Osaka Gas Co Ltd 熱伝導性材料
TW252128B (de) * 1992-02-07 1995-07-21 Nippon Steel Corp
JPH05247268A (ja) 1992-03-06 1993-09-24 Nok Corp ゴム組成物
JP2981536B2 (ja) * 1993-09-17 1999-11-22 株式会社ペトカ メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド及びその製造方法
JPH0881608A (ja) * 1994-09-13 1996-03-26 Osaka Gas Co Ltd フッ素樹脂組成物
JPH09283955A (ja) * 1996-04-10 1997-10-31 Matsushita Electric Works Ltd 放熱シート
JPH09283145A (ja) 1996-04-15 1997-10-31 Petoca:Kk リチウム系二次電池用炭素材及びその製造方法
JPH09320593A (ja) * 1996-05-27 1997-12-12 Toshiba Battery Co Ltd 非水電解液二次電池
JPH10298433A (ja) 1997-04-28 1998-11-10 Matsushita Electric Works Ltd シリコーンゴム組成物及び放熱用シート
JP3178805B2 (ja) * 1997-10-16 2001-06-25 電気化学工業株式会社 放熱スペーサー
JPH11158378A (ja) 1997-11-28 1999-06-15 Toshiba Silicone Co Ltd 黒鉛含有シリコーンゴム組成物
JPH11279406A (ja) 1998-03-30 1999-10-12 Nippon Mitsubishi Oil Corp 高熱伝導性シリコーンゴム組成物および熱伝導装置
JPH11307697A (ja) * 1998-04-16 1999-11-05 Porimatec Kk 熱伝導性複合シート
JP2000164215A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Petoca Ltd リチウムイオン二次電池負極用黒鉛材
JP2000191812A (ja) 1998-12-28 2000-07-11 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シ―ト
JP2000212336A (ja) * 1999-01-28 2000-08-02 Polymatech Co Ltd 熱伝導性ゴム組成物および熱伝導性成形品
JP2000281802A (ja) 1999-03-30 2000-10-10 Polymatech Co Ltd 熱伝導性成形体およびその製造方法ならびに半導体装置

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