專利名稱：環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的制作方法
專利說明本發(fā)明涉及一種接著劑，尤其涉及一種同時兼具導熱與接著功能的環(huán)氧樹脂型導 熱接著劑的組成物。
背景技術：
隨著電子業(yè)的高速發(fā)展，電子零件體積愈益小型化，且電子元件密度越益集中，導 致發(fā)熱量增高，因此，散熱技術為當前十分重要的課題之一。傳統(tǒng)上，散熱裝置等電子器材 是采用錫膏或無鋁錫膏作為接腳焊接或散熱片粘合等的材料。不過，鑒于錫膏或無鉛錫膏 中所含的重金屬具有毒性，對人體健康易造成危害且也污染環(huán)境，因而發(fā)展出一種導熱性 接著劑。導熱性接著劑是將具絕緣性的高分子材料與導熱性的填料混合在一起加工，進而 形成一導熱性佳、粘著性強、比重低、加工硬化時程短、硬化溫度低、低成本且具環(huán)保價值的 導熱接著劑。一般高分子材料均為熱及電的良好絕緣體，但導熱接著劑必須仰賴導熱填料的作 用而具有一定的導熱值，因此，導熱接著劑中所使用的導熱填料需能充分分散在樹脂介質 中而且緊密相連結，使熱流能由連結的導熱填料顆粒間傳送，以達一定的導熱值。雖然如 此，導熱接著劑的導熱值仍因樹脂介質的存在而大為降低，因此，應如何慎選良好的導熱填 料而制備一導熱性優(yōu)異的導熱接著劑，且同時考慮導熱接著劑的安定性、儲存時間、施工便 利性、粘著性、硬化時間與溫度等，為制備能符實用的導熱接著劑必須兼具的特性考慮。美國專利公開號第2005/10228097號，揭露一種液態(tài)或低溫液化的金屬，如鎵、 銦、汞或金屬化玻璃或其合金作為填料。不過，由于此等金屬價格昂貴、具有毒性，且不 穩(wěn)定，又加上此等膠材硬化所需的時間過長，不符工業(yè)實際應用的需求。美國專利號第 6，500, 891號，揭露一使用于電子材料的導熱接著劑。不過，由于該專利所使用導熱填料僅 限定為無機鹽類，且其導熱值偏低，實際應用相當有限。是以，基于工業(yè)上應用的需求，該如何制備出一種能同時兼具導熱值高、符合環(huán)保 需求并簡化工藝等特性的導熱接著劑，實屬目前相關領域的技術人員亟欲克服的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，以解 決現(xiàn)有技術的導熱填料導熱值偏低的技術問題。本發(fā)明所揭露的一種環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，包含有一環(huán)氧接著劑與一 導熱填料，環(huán)氧接著劑的含量占環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量的10% 50%。 其中，環(huán)氧接著劑包含一環(huán)氧樹脂與一硬化劑系統(tǒng)，且硬化劑系統(tǒng)的含量占環(huán)氧接著劑重 量的 15%，而且硬化劑系統(tǒng)由多個硬化劑所組成。上述的導熱填料與環(huán)氧樹脂的重 量比例為0.5 1至5 1，其中，該環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的粘度為40，OOOcps 200，OOOcps。特別的是，本發(fā)明所揭露的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物可以于第一溫度為150°C下，約于10分鐘內完全硬化，或者是于第二溫度為180°C下，約于5分鐘內完全硬化。 其次，本發(fā)明所揭露的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物于室溫下具有至少30天以上的架 存壽限，而且其熱傳導系數大于3W/m. ° K以上。其中，該環(huán)氧接著劑的含量占該環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量的 20% 40%。其中，該導熱填料與該環(huán)氧接著劑的重量比例為0.5 1至4 1。其中，該導熱填料選自于一導電性導熱填料及一絕緣性導熱填料所組成的群組之
ο其中，該導電性導熱填料為一金屬粉體。
其中，該導電性導熱填料為一鋁粉或一銅粉。其中，該絕緣性導熱填料選自于金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬氮化物及其混合 物所組成的群組之一。其中，該環(huán)氧接著劑為一液型環(huán)氧接著劑。其中，該些硬化劑其中之一是由該咪唑化合物與該金屬鹽所形成的一咪唑金屬鹽 錯合物。其中，還包含一添加劑。經各項物理特性的測試而得知，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的比重 低、粘度低、導熱值高，能在125°C的高溫下才開始，并在150°C迅速完成硬化反應。其次，本 發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物安定性佳、壽限長，而且使用本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型 導熱接著劑的組成物于電子材料的散熱模塊上，更具有節(jié)能、環(huán)保、簡化工藝以及提高工作 效率等優(yōu)點。以上的關于本發(fā)明內容的說明及以下的實施方式的說明用以示范與解釋本發(fā)明 的原理，并且提供本發(fā)明的權利要求更進一步的解釋。


圖1為本發(fā)明的實施例二中，不同咪唑-金屬鹽類錯合物所得的環(huán)氧接著劑的受 熱反應的變化曲線圖；圖2為本發(fā)明的實施例三中，不同咪唑_金屬鹽錯合物對環(huán)氧樹脂的硬化影響的 變化曲線圖；圖3為本發(fā)明的實施例四中，不同含量咪唑-硝酸鎳錯合物對環(huán)氧樹脂的硬化促 進反應；圖4為本發(fā)明的實施例五中，在150°C的硬化溫度下，不同含量咪唑-硝酸鎳錯合 物對環(huán)氧樹脂的硬化促進反應；圖5為本發(fā)明的實施例六中，不同溫度對咪唑-硝酸鎳錯合物的環(huán)氧接著劑的硬 化影響。
具體實施例方式本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物包含一環(huán)氧接著劑以及一導熱填料，環(huán) 氧接著劑的含量占環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量的10% 50%，其中環(huán)氧接著劑主要包含一環(huán)氧樹脂與一硬化劑系統(tǒng)，該硬化劑系統(tǒng)由多種硬化劑組成，且硬化劑系 統(tǒng)的含量占環(huán)氧接著劑重量的 15%。而導熱填料與環(huán)氧樹脂的重量比例為0.5 1 至 5 1。上述導熱填料為具良好導熱性的粉體材料，尤其須為導電性導熱填料或絕緣性導 熱填料，其中上述導熱填料的粒徑可為微米、次微米級、納米或此等粒徑的混合組成。其次， 上述的導電性導熱填料為球狀粉體，例如為顆粒狀的金屬粉體。其中，金屬粉體可為銀粉、 銅粉、金粉、鋁粉、鎢粉、鐵粉、鉬粉或此等金屬粉體的混合物，但并非僅限定于此。絕緣性導 熱粉體填料可為金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬氮化物或其混合物，但并非僅限于此。其 中，上述金屬氧化物可以為氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈦、氧化鐵或氧化鋯。金屬氫氧化 物可以為氫氧化鋁，金屬氮化物可以為氮化硼或氮化鋁。其次，本發(fā)明環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中所使用的導熱填料，也可為經微 粒包覆處理的粉體填料，例如可以經氧化物處理的金屬氮化物(如二氧化硅包覆的氮化 鋁)、經絕緣處理的金屬或陶瓷粒子(如玻璃包覆的銀粉，氧化鋁包覆的銀粉)，或者是經過 導電性處理的金屬氧化物(如銅包覆氧化鋁粉，銀包覆的氧化鋁粉、銀包覆的玻璃珠等)、 金屬粉體(如鍍銀的銅粉、鍍銀鎳粉等)，但并非僅限于此。須特別注意的是，上述的金屬及 非金屬粉體填料的形狀為球狀結構，是為了要讓導熱填料在環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成 物中能有最大的填充量，并且以小粒徑的導熱填料，填塞在大粒徑導熱填料的顆粒間，使導 熱填料的顆粒間能充分接觸，則經填充的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物能具有最大的熱 傳導系數值，同時，球狀結構的導熱填料可減少粉體粒子間的摩擦(abrasion)，能有效降低 環(huán)氧樹脂型導熱接著劑發(fā)組成物發(fā)粘度，提升導熱接著 劑發(fā)加工容易度。本發(fā)明的一實施例中，所使用的導熱填料為圓球形粉體且為固態(tài)填料，其平均粒 徑以10 μ m為宜。一般而言，以全部粉體填料總重量的90%低于25 μ m的粒徑為原則。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其粘度在25°C下量測，以在 40，OOOcps (centipoises)至 200，OOOcps 為宜，其中又以 60，OOOcps 至 120，OOOcps 為適合。 環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的粘度控制，得依配方組成中的樹脂含量、導熱填料成分、 稀釋劑及其它添加劑等成分的含量而決定。因此，以環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總 重量言，環(huán)氧樹脂占環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量為10%至50%為宜，其中又 以20%至40%為最適合。為調整本發(fā)明環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的粘度值，更可以添加一種添加 齊U，也即二氧化硅作為觸變劑(thixotropic agent) 0所使用的二氧化硅為氣相熔融法制 作的成品，俗稱fumed Silica0添加觸變劑于環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，在加工攪 拌時，能有效減低環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中各成份與攪動機具表面的剪切應力 (shear force)，以提升成品性能。本發(fā)明環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中更可以并添加另一添加劑為微粒狀氧 化鋅，以作為環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的沉降阻滯劑(suspension aiding agent) 0 氧化鋅添加于環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中，除可有效防止固體導熱填料的沉降外， 并能延長導熱接著劑的操作時間(pot life)，尚能與其它配料成分共同調適接著劑的粘 度。環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中的氧化鋅與導熱填料的比例約為1至2與10至1， 而以1 5為適合。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，是以環(huán)氧樹脂作為導熱填料的粘合 接著介質，特別是以一液型環(huán)氧接著劑。上述的環(huán)氧樹脂可以為縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂 (glycidyl ether type epoxy resin)、雙酷A(bisphenol Α)型環(huán)氧豐對月旨、雙酷F型環(huán)氧豐對 月旨、酚醛型(phenol novolac)型環(huán)氧樹脂、鄰甲酚酚醛(ortho cresol novolac)型環(huán)氧樹 月旨、含溴(brominated)環(huán)氧樹脂、雙酚(biphenol)型環(huán)氧樹脂、環(huán)脂(cyclic aliphatic) 型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺(glycidylamine)型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛(cresol novolac)型環(huán) 氧樹脂、萘(naphthalene)型環(huán)氧樹脂、或雜環(huán)(heterocyclic)型環(huán)氧樹脂。其中，以縮水 甘油醚環(huán)氧樹脂為宜。本發(fā)明的硬化劑的含量占環(huán)氧接著劑重量的 15%。其中，硬化劑可以為 潛在型硬化劑(latent curing agent)，其在室溫下相對安定，而在受熱時，硬化劑即與環(huán) 氧樹脂起硬化反應(curing reaction)而硬化。硬化劑使用的種類和用量，能決定特定 環(huán)氧樹脂的硬化速率、硬化反應的放熱程度，以及硬化后環(huán)氧樹脂的拉伸強度(tensile strength)，迭接強度(lap shearstrength)，彎折強度(f lexural strength)等材料特性。一液型環(huán)氧接著劑應以加溫硬化的方式，以促進環(huán)氧樹脂與潛在型硬化劑、共 硬化劑間的反應而硬化成型。由于一液型環(huán)氧接著劑需能在室溫下保持相對安定，而在 升溫時因受熱而引起硬化反應。因此，適合使用于一液型環(huán)氧接著劑的硬化劑有胺類 (amines)、過氧化物(peroxides)、酸酐類(acidanhydrides)、酚酸類(phenols)、咪唑類 (imidazoles)、磷化氫類(phosphines)或此等化合物的混合物。其中，上述酚醛類硬化劑 因含有羥基(hydroxyl group)，同時也為環(huán)氧樹脂的有效硬化促進劑。上述各類硬化劑可 合并使用，也就是說，選擇其中一種作為主硬化劑，其它的則作為共硬化劑，例如，一般是以 雙氰胺(dicyandiamide ；DICY)作主硬化劑，而咪唑類則可與DICY并用，產生共硬化的效 能。由咪唑類與雙氰胺組成的硬化劑系統(tǒng)，所硬化生成的環(huán)氧接著劑，具極好的物理 性能。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物中的環(huán)氧接著劑，其所使用的硬化劑采用 雜環(huán)類的咪唑類，如化學式(一)所示，其由一個五環(huán)結構形成，其中有兩個間位為不飽合 鍵的結構
權利要求
一種環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，包含有一環(huán)氧接著劑，該環(huán)氧接著劑的含量占該環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量的10％～50％，其中該環(huán)氧接著劑包含一環(huán)氧樹脂與一硬化劑系統(tǒng)，該硬化劑系統(tǒng)的含量占該環(huán)氧接著劑重量的1％～15％，該硬化劑系統(tǒng)由多個硬化劑所組成；及一導熱填料，該導熱填料與該環(huán)氧樹脂的重量比例為0.5∶1至5∶1；其中，該環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的粘度為40,000cps～200,000cps。
2.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該環(huán)氧接著 劑的含量占該環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的總重量的20% 40%。
3.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該導熱填料 與該環(huán)氧接著劑的重量比例為0.5 1至4 1。
4.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該導熱填料 選自于一導電性導熱填料及一絕緣性導熱填料所組成的群組之一。
5.根據權利要求4所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該導電性導 熱填料為一金屬粉體。
6.根據權利要求4所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該導電性導 熱填料為一鋁粉或一銅粉。
7.根據權利要求4所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該絕緣性導 熱填料選自于金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬氮化物及其混合物所組成的群組之一。
8.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該環(huán)氧接著 劑為一液型環(huán)氧接著劑。
9.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，該些硬化劑 其中之一是由該咪唑化合物與該金屬鹽所形成的一咪唑金屬鹽錯合物。
10.根據權利要求1所述的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，其特征在于，還包含一添 加劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物，以一液型環(huán)氧接著劑作為粘著基材，并且以導電或絕緣性的導熱填料作為導熱介質。因此，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物的比重低、粘度低、導熱值高，能在125℃的高溫下才開始，并在150℃迅速完成硬化反應。其次，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂型導熱接著劑的組成物安定性佳、壽限長，而且使用本發(fā)明的導熱接著劑于電子材料的散熱模塊上，更具節(jié)能、環(huán)保及提高工作效率等優(yōu)點。
文檔編號C09J11/04GK101967361SQ20091015115
公開日2011年2月9日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權日2009年7月27日
發(fā)明者范仲寧, 蕭俊杰 申請人:日邦樹脂(無錫)有限公司