專利名稱：熱界面材料與用于其中的填充物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱界面材料(thermal interface material，TIM)，特別是涉及一種用于熱界面材料(thermal interface material，TIM)的填充物(filler)。
背景技術(shù)：
隨著中央微處理器達到90納米的線寬，其速度及效率也大為提升。另由于時脈速度提升及晶體管越來越小而密集，造成在同樣的面積里面多增加約一倍的晶體管數(shù)目；也就是說，在晶片(晶片即為芯片，以下均稱為晶片)上相同大小的范圍可能多增加一倍的熱量產(chǎn)生。因此，一般需要在如中央微處理器的發(fā)熱元件上加裝一散熱元件，而熱界面材料則是扮演串接發(fā)熱元件及散熱元件的角色，因此其導(dǎo)熱能力就直接影響了散熱元件的散熱效能。
圖1顯示習(xí)知的熱界面材料應(yīng)用在發(fā)熱元件及散熱元件之間的剖面示意圖，請參照圖1所示，一般的熱界面材料100是由有機物載體110支撐無機高熱傳導(dǎo)粉末120組合而成，因為載體110本身的延伸性及可流動性，故可分別填入及填補發(fā)熱元件130與散熱元件140的不平整表面與縫隙，而使熱源順利地由發(fā)熱元件130傳至散熱元件140。
一般熱界面材料中的無機高熱傳導(dǎo)粉末可分為金屬陶瓷氧化物或金屬粉末，雖然金屬粉末的導(dǎo)熱效能優(yōu)于金屬陶瓷氧化物，但因金屬粉末易導(dǎo)電，在使用一段時間之后可能會因為材料老化或性質(zhì)不良造成元件間不當(dāng)?shù)亩搪?，因此，實際應(yīng)用上大多使用不導(dǎo)電的無機粉末，即金屬陶瓷氧化物。然而，金屬陶瓷氧化物的熱傳導(dǎo)效能已無法符合高發(fā)熱元件的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的熱界面材料易導(dǎo)電或性質(zhì)不良造成元件間不當(dāng)短路的不足，本發(fā)明提供一種新的熱界面材料，其具有高熱傳導(dǎo)性及高介電強度，且不會造成元件間發(fā)生不當(dāng)?shù)亩搪?，從而更加適于實用。
為了克服現(xiàn)有的熱界面材料易導(dǎo)電或性質(zhì)不良造成元件間不當(dāng)短路的不足，本發(fā)明另提供一種新的用于熱界面材料的填充物，其可以形成具高熱傳導(dǎo)性及高介電強度的熱界面材料，從而更加適于實用。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提出一種熱界面材料，其包括一載體以及一填充物，填充物是由表面具有一非導(dǎo)電薄膜的復(fù)數(shù)個導(dǎo)電顆粒所構(gòu)成，而且填充物的含量為總熱界面材料的40～95wt％。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱界面材料，上述的導(dǎo)電顆粒具有高熱傳導(dǎo)效能，且其材料包括貴金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿?，如金、銀或銅。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱界面材料，上述的非導(dǎo)電薄膜的材料包括金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷，且非導(dǎo)電薄膜的厚度例如小于導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。此外，非導(dǎo)電薄膜可藉由化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法或微膠囊沉積法或氧化法形成于導(dǎo)電顆粒表面。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱界面材料，上述的載體包括硅氧烷、硅油、礦物油、環(huán)氧樹脂、硅酸鈉或聚酯。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的熱界面材料，上述的填充物更可包括非導(dǎo)電顆粒，非導(dǎo)電顆粒例如可為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是提出一種用于熱界面材料的填充物，其包括復(fù)數(shù)個導(dǎo)電顆粒以及形成于各導(dǎo)電顆粒表面的非導(dǎo)電薄膜，以防止導(dǎo)電顆粒間電性導(dǎo)通。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的用于熱界面材料的填充物，上述的導(dǎo)電顆粒具有高熱傳導(dǎo)效能，且其材料包括貴金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿樱缃?、銀或銅。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的用于熱界面材料的填充物，上述的非導(dǎo)電薄膜的材料包括金屬氧化物、氮化物、低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷，且非導(dǎo)電薄膜的厚度例如小于導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。此外，非導(dǎo)電薄膜可藉由化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、微膠囊沉積法或氧化法形成于導(dǎo)電顆粒表面。
本發(fā)明的有益效果是，利用在導(dǎo)電顆粒表面形成一層不導(dǎo)電或低導(dǎo)電性薄膜，以降低填充物的導(dǎo)電強度，并在符合導(dǎo)熱需求及安全性下，將此填充物混練于熱界面材料的載體中，以提供具高熱傳導(dǎo)性及高介電強度的熱界面材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經(jīng)由上述可知，本發(fā)明是有關(guān)于一種熱界面材料與用于其中的填充物。該用于熱界面材料的填充物是由復(fù)數(shù)個導(dǎo)電顆粒以及形成于各導(dǎo)電顆粒表面的非導(dǎo)電薄膜所構(gòu)成，以防止導(dǎo)電顆粒間電性導(dǎo)通。本發(fā)明一并提供一種包含上述填充物的熱界面材料。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1為將習(xí)知的熱界面材料應(yīng)用在發(fā)熱元件及散熱元件之間的剖面示意圖。
圖2繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的用于熱界面材料的填充物的制備流程圖。
圖3繪示將本發(fā)明一較佳實施例的熱界面材料應(yīng)用于發(fā)熱元件及散熱元件之間的剖面示意圖。
100熱界面材料110載體120無機高熱傳導(dǎo)粉末 130發(fā)熱元件140散熱元件 200導(dǎo)電顆粒210非導(dǎo)電薄膜220填充物300熱界面材料310載體320非導(dǎo)電顆粒330發(fā)熱元件340散熱元件具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的熱界面材料與用于其中的填充物其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
本發(fā)明的熱界面材料中，該導(dǎo)電顆粒較佳具有高熱傳導(dǎo)效能。本發(fā)明的熱界面材料中，該導(dǎo)電顆粒的材料較佳為貴金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿樱褳榻?、銀或銅。本發(fā)明的熱界面材料中，該非導(dǎo)電薄膜的材料較佳為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。本發(fā)明的熱界面材料中，該非導(dǎo)電薄膜可以任何習(xí)知形成薄膜的方式形成于導(dǎo)電顆粒表面，較佳是以化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、微膠囊沉積法或氧化法形成于該導(dǎo)電顆粒的表面，且該非導(dǎo)電薄膜的厚度較佳為小于該導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。本發(fā)明的熱界面材料中，該載體的種類無限制，可為任何習(xí)知用于熱界面材料的載體，較佳為硅氧烷、硅油、礦物油、環(huán)氧樹脂、硅酸鈉或聚酯。本發(fā)明的熱界面材料中，該填充物較佳更包括復(fù)數(shù)個非導(dǎo)電顆粒，該非導(dǎo)電顆粒的種類無限制，可為任何習(xí)知用于熱界面材料的非導(dǎo)電顆粒，較佳為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。
圖2繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的用于熱界面材料的填充物的制備流程圖，其中僅顯示單一顆粒的制備，然依實際狀況而言，本發(fā)明所謂的填充物應(yīng)是由復(fù)數(shù)個顆粒所構(gòu)成。
請參照圖2所示，本實施例是將具高熱傳導(dǎo)效能的導(dǎo)電顆粒200，利用化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、微膠囊沉積技術(shù)、氧化法或任何可在顆粒表面附著一層非導(dǎo)電化合物或純物質(zhì)的方法，在導(dǎo)電顆粒200表面形成不具導(dǎo)電或低導(dǎo)電的非導(dǎo)電薄膜210，其厚度小于導(dǎo)電顆粒200的平均粒徑。而上述導(dǎo)電顆粒200可以是不規(guī)則狀的顆粒，并具有高熱傳導(dǎo)效能，且其材料可以是貴金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿樱缃?、銀或銅等。非導(dǎo)電薄膜210則可以是化合物或純物質(zhì)薄膜，其材料例如可為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷等。表面覆有非導(dǎo)電薄膜210的導(dǎo)電顆粒200即為本發(fā)明所謂的填充物220。
由圖2所示的顆粒220作為填充物的熱界面材料300如圖3所示，其是將本發(fā)明一較佳實施例的熱界面材料應(yīng)用于發(fā)熱元件及散熱元件之間的剖面示意圖。
本實施例的熱界面材料300可經(jīng)由例如混練的方法，單獨將40～95wt％的填充物220均勻分散于有機物載體310中；或是如圖3所示，將40～95wt％的填充物220與非導(dǎo)電顆粒320(可為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷)以任何比例均勻分散于有機物載體310中。因此，介于發(fā)熱元件330與散熱元件340間的熱界面材料300便能使熱源順利由發(fā)熱元件330傳至散熱元件340。
綜上所述，本發(fā)明的特點在于1.與現(xiàn)行非金屬填充物相較下，本發(fā)明能夠改善現(xiàn)有熱傳導(dǎo)值達10W/m-K以上。
2.與現(xiàn)行金屬填充物相較下，本發(fā)明具高介電強度(大于75kV/mm)。
3.由于本發(fā)明采用導(dǎo)電顆粒外覆一層非導(dǎo)電薄膜，因此可防止熱界面材料造成元件間的不當(dāng)短路。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱界面材料，其特征在于其包括一載體；以及一填充物，可由復(fù)數(shù)個表面具有一非導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電顆粒所構(gòu)成，且該填充物的含量為該熱界面材料的40～95wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒具有高熱傳導(dǎo)效能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒的材料為責(zé)金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿印?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒的材料為金、銀或銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜的材料為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜是以化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、微膠囊沉積法或氧化法形成于該導(dǎo)電顆粒的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜的厚度小于該導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的載體為硅氧烷、硅油、礦物油、環(huán)氧樹脂、硅酸鈉或聚酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的填充物更包括復(fù)數(shù)個非導(dǎo)電顆粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電顆粒為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。
11.一種用于熱界面材料的填充物，其特征在于其包括復(fù)數(shù)個導(dǎo)電顆粒；以及一非導(dǎo)電薄膜，形成于該導(dǎo)電顆粒表面，以防止該導(dǎo)電顆粒間電性導(dǎo)通。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒具有高熱傳導(dǎo)效能。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒的材料為貴金屬、卑金屬或?qū)щ姼叻肿印?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的導(dǎo)電顆粒的材料為金、銀或銅。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜的材料為金屬氧化物、氮化物、不同型態(tài)的低導(dǎo)電性石墨、鉆石、低導(dǎo)電性有機高分子、碳化物或金屬陶瓷。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜是以化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、微膠囊沉積法或氧化法形成于該導(dǎo)電顆粒表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于熱界面材料的填充物，其特征在于其中所述的非導(dǎo)電薄膜的厚度小于該導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種熱界面材料與用于其中的填充物。該用于熱界面材料的填充物是由復(fù)數(shù)個導(dǎo)電顆粒以及形成于各導(dǎo)電顆粒表面的非導(dǎo)電薄膜所構(gòu)成，以防止導(dǎo)電顆粒間電性導(dǎo)通。本發(fā)明一并提供一種包含上述填充物的熱界面材料。
文檔編號C09K5/00GK1912046SQ200510090330
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者范光城, 鄧拔龍, 郭芳伶 申請人:仁寶電腦工業(yè)股份有限公司