发明名称 含立体交联结构气相成长碳纤维之高导热散热膏与其制造方法
摘要 一种含立体交联结构气相成长碳纤维之高导热散热膏与其制造方法。首先以流体床法直接成长出立体交联结构的气相成长碳纤维(Vapor-Grown Carbon Fibers;VGCF),再对此气相成长碳纤维进行石墨化及表面活化处理,接着将处理后之气相成长碳纤维与偶合剂混合,进行乾燥步骤,而获得一混合物,然后将此混合物和颗粒状添加物加入至一高分子基材中,并予以分散均匀,而获得本发明之高导热散热膏。
申请公布号 TWI267491 申请公布日期 2006.12.01
申请号 TW094115966 申请日期 2005.05.17
申请人 永裕塑胶工业股份有限公司 发明人 王春山;黄雅人;谭燕珠;柯凯仁;杨士朋
分类号 C01B31/02(2006.01);C09K5/14(2006.01) 主分类号 C01B31/02(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种含立体交联结构气相成长碳纤维之高导热 散热膏的制造方法,至少包括: 以流体床法直接成长出立体交联结构的一第一气 相成长碳纤维(Vapor-Grown Carbon Fibers;VGCF); 对该第一气相成长碳纤维进行一石墨化步骤及一 表面活化步骤,而获得一第二气相成长碳纤维; 将该第二气相成长碳纤维与一偶合剂混合后,进行 一乾燥步骤,而获得一混合物;以及 将该混合物和一颗粒状添加物加入至一高分子基 材,并予以分散均匀,而获得该高导热散热膏。 2.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 石墨化步骤系在一石墨化炉内于一钝气气氛和一 石墨化温度下进行,该石墨化温度系实质介于2400 ℃至3000℃之间。 3.如申请专利范围第2项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 钝气气氛为一氩气氛。 4.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 表面活化步骤系一电浆处理或一酸洗步骤 5.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 偶合剂为矽烷(Silane)系、铝系或钛系的偶合剂。 6.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 第二气相成长碳纤维与该偶合剂之该混合物于该 高导热散热膏中的含量系实质介于0.5重量%至9重 量%之间,而该偶合剂于该第二气相成长碳纤维与 该偶合剂之该混合物的含量系实质介于0.5重量%至 5重量%之间。 7.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 高分子基材在25℃的黏度系实质介于50cps与30000cps 之间。 8.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 高分子基材系一具热安定性之低黏度聚合物,该具 热安定性之低黏度聚合物系选自由矽油、矽脂、 聚乙二醇(PEG)以及聚丙二醇(Polypropylene Glycol;PPG)所 组成之一族群。 9.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 第一气相成长碳纤维的直径系实质介于0.01m至10 m之间,而该第一气相成长碳纤维的长度系实质 介于1m至10cm之间。 10.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中该 第一气相成长碳纤维的直径系实质介于0.1m至1 m之间,而该第一气相成长碳纤维的长度系实质 介于1m至100m之间。 11.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,更至少 包括: 将一颗粒状添加物加入至该高分子基材,并加以分 散均匀后,而获得该高导热散热膏。 12.如申请专利范围第10项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该高分子基材于该高导热散热膏中的含量系实质 介于10重量%至30重量%之间,该颗粒状添加物于该高 导热散热膏中的含量系实质介于65重量%至89重量% 之间。 13.如申请专利范围第10项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该颗粒状添加物为导热性与导电性均佳之颗粒。 14.如申请专利范围第13项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该导热性与导电性均佳之颗粒系选自由Cu、Ag、Al 、MGP(介相沥青粉末;Mesophase Graphite Powder)以及石墨 粉所组成之一族群。 15.如申请专利范围第10项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该颗粒状添加物为导热性佳而导电性不佳之颗粒 。 16.如申请专利范围第15项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该导热性佳而导电性不佳之颗粒系选自由AlN、ZnO 、Al2O3、BN以及TiO2所组成之一族群。 17.如申请专利范围第1项所述之含立体交联结构气 相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中以 流体床法直接成长出该立体交联结构气相成长碳 纤维的步骤至少包括: 制备一原料气体,其中该原料气体至少包括:一碳 氢化合物、以及一异质触媒,而该异质触媒至少包 括二茂铁(Ferrocene;Fe(C5H5)2)、以及一非铁金属有机 化合物;以及 将该原料气体和一氢气通入至一反应管装置中进 行一热裂解反应,而产生该第一立体交联结构气相 成长碳纤维。 18.一种含立体交联结构气相成长碳纤维之高导热 散热膏的制造方法,至少包括: 制备一原料溶液,其中该原料溶液至少包括:一碳 氢化合物的溶液、二茂铁、以及一非铁金属有机 化合物; 将该原料溶液通入至一预热器,以气化该原料溶液 为一原料气体; 将该原料气体和一氢气通入至一反应管装置中进 行一热裂解反应,而产生具有直接生成之立体交联 结构的一第一气相成长碳纤维; 对该第一气相成长碳纤维进行一石墨化步骤及一 表面活化步骤,而获得一第二气相成长碳纤维; 将该第二气相成长碳纤维与一偶合剂混合后,进行 一乾燥步骤,而获得一混合物;以及 将该混合物和一颗粒状添加物加入至一高分子基 材,并予以分散均匀,而获得该高导热散热膏。 19.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该原料溶液之二茂铁的含量系实质介于0.1重量%至 10重量%之间,该非铁金属有机化合物的含量系实质 介于0.1重量%至5重量%之间,该热裂解反应的反应温 度系实质介于600℃至1400℃之间。 20.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该原料溶液的流量系实质介于2毫升/分钟至400毫 升/分钟之间,该氢气的流量系实质介于20毫升/分 钟至400公升/分钟之间。 21.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该碳氢化合物的组成系选自由一脂肪族碳氢化物 、一芳香族碳氢化物以及其混合物所组成之一族 群,该脂肪族碳氢化物系选自由甲烷、乙烷、乙烯 、乙炔、丙烷、液化石油气、丁烷、丁烯、丁二 烯以及其混合物所组成之一族群,该芳香族碳氢化 物系选自由苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯以及其混 合物所组成之一族群。 22.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该非铁金属有机化合物系选自由有机铝(Al)、有机 锡(Sn)、有机铬(Cr)、有机钛(Ti)、有机锆(Zr)、有机 钨(W)、有机钒(V)、有机钼(Mo)以及其混合物所组成 之一族群。 23.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该非铁金属有机化合物系选自由异丙氧基铝( Aluminum Isopropoxide)、第三丁基氧化锡(Stannic tert- butoxide)、异丙酸钛(Titanium Isopropoxide)、第三丁基 氧化钛(Titaniumtetrabutoxide)、四乙醯基-羟基异丁 酸锆(Zirconium acetylacetonate)、二茂铬(Chromocene)、乙 烯丙酮钒(Vanadyl acetylacetonate)以及其混合物所组成 之一族群。 24.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该原料气体更至少包括吩,该吩的含量系实质 介于0.1重量%至5重量%之间。 25.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该石墨化步骤系在一石墨化炉内于一钝气气氛和 一石墨化温度下进行,该石墨化温度系实质介于 2400℃至3000℃之间。 26.如申请专利范围第25项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该钝气气氛为一氩气氛。 27.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该表面活化步骤系一电浆处理或一酸洗步骤。 28.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该偶合剂为矽烷系、铝系或钛系的偶合剂。 29.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该第二气相成长碳纤维与偶合剂之该混合物于该 高导热散热膏中的含量系实质介于0.5重量%至9重 量%之间,而该偶合剂于该第二气相成长碳纤维与 偶合剂之该混合物的含量系实质介于0.5重量%至5 重量%之间。 30.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该高分子基材于该高导热散热膏中的含量系实质 介于10重量%至30重量%之间,该颗粒状添加物于该高 导热散热膏中的含量系实质介于65重量%至89重量% 之间。 31.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该高分子基材在25℃的黏度系实质介于50cps与30000 cps之间。 32.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该高分子基材系一具热安定性之低黏度聚合物,该 具热安定性之低黏度聚合物系选自由矽油、矽脂 、聚乙二醇以及聚丙二醇所组成之一族群。 33.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该第一气相成长碳纤维的直径系实质介于0.01m 至10m之间,而该第一气相成长碳纤维的长度系实 质介于1m至10cm之间。 34.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该第一气相成长碳纤维的直径系实质介于0.1m至 1m之间,而该第一气相成长碳纤维的长度系实质 介于1m至100m之间。 35.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该颗粒状添加物为导热性与导电性均佳之颗粒。 36.如申请专利范围第35项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该导热性与导电性均佳之颗粒系选自由Cu、Ag、Al 、MGP(介相沥青粉末;Mesophase Graphite Powder)以及石墨 粉所组成之一族群。 37.如申请专利范围第18项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该颗粒状添加物为导热性佳而导电性不佳之颗粒 。 38.如申请专利范围第37项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法,其中 该导热性佳而导电性不佳之颗粒系选自由AlN、ZnO 、Al2O3、BN以及TiO2所组成之一族群。 39.一种含立体交联结构气相成长碳纤维之高导热 散热膏,至少包括: 具立体交联结构的一第一气相成长碳纤维,其中对 该第一气相成长碳纤维进行一石墨化步骤及一表 面活化步骤,而获得一第二气相成长碳纤维; 一偶合剂,其中将该第二气相成长碳纤维与该偶合 剂混合后,进行一乾燥步骤,而获得一混合物; 一颗粒状添加物;以及 一高分子基材,其中将该混合物和该颗粒状添加物 加入至该高分子基材,并加以分散均匀后,而获得 该高导热散热膏。 40.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该偶合剂为 矽烷系、铝系或钛系的偶合剂。 41.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该第二气相 成长碳纤维与偶合剂之该混合物于该高导热散热 膏中的含量系实质介于0.5重量%至9重量%之间,而该 偶合剂于该第二气相成长碳纤维与偶合剂之该混 合物的含量系实质介于0.5重量%至5重量%之间。 42.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该高分子基 材于该高导热散热膏中的含量系实质介于10重量% 至30%重量%之间,该颗粒状添加物于该高导热散热 膏中的含量系实质介于65重量%至89重量%之间。 43.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该高分子基 材在25℃的黏度系实质介于50cps与30000cps之间。 44.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该高分子基 材系一具热安定性之低黏度聚合物,该具热安定性 之低黏度聚合物系选自由矽油、矽脂、聚乙二醇 以及聚丙二醇所组成之一族群。 45.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该第一气相 成长碳纤维的直径系实质介于0.01m至10m之间, 而该第一气相成长碳纤维的长度系实质介于1m 至10cm之间。 46.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该第一气相 成长碳纤维的直径系实质介于0.1m至1m之间,而 该第一气相成长碳纤维的长度系实质介于1m至 100m之间。 47.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该颗粒状添 加物为导热性与导电性均佳之颗粒。 48.如申请专利范围第47项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该导热性与 导电性均佳之颗粒系选自由Cu、Ag、Al、MGP(介相沥 青粉末;Mesophase Graphite Powder)以及石墨粉所组成之 一族群。 49.如申请专利范围第39项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该颗粒状添 加物为导热性佳而导电性不佳之颗粒。 50.如申请专利范围第49项所述之含立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏,其中该导热性佳 而导电性不佳之颗粒系选自由AlN、ZnO、Al2O3、BN以 及TiO2所组成之一族群。 图式简单说明: 第1图为绘示本发明之具直接生成之立体交联结构 气相成长碳纤维之高导热散热膏的制造方法的流 程示意图。 第2A图和第2B图为本发明所制成之具直接生成之立 体交联结构气相成长碳纤维的SEM图。
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