高导热性绝缘体及其制造方法技术

一种具有导热性、绝缘性和散热性的高导热绝缘体，这样制造：将成型材料加入模具中，该成型材料由绝缘树脂、反磁材料粉、以及顺磁材料（包含铁磁材料）粉组成，并且具有流动性；并且向模具中的成型材料施加磁场，使簇沿磁力线的方向取向，各簇由反磁材料粉的反磁材料颗粒结合成链状；以及，沿模具的成型面之一用磁力吸引顺磁材料（包含铁磁材料）粉，从而形成散热层。从对向部件传导到绝缘体一个表面的热量，经由簇快速传导至绝缘体的另一表面，并且从存在于另一表面的散热层有效散发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。根据本专利技术的高导热性绝缘体可以用作散热板、散热片、具有散热性的电磁波屏蔽材料等，上述部件装配在多种电气设备中。
技术介绍
随着电子部件装配的高密度化以及车辆的混合动力化，也需要各种电气设备的散热性不断发展。例如，为了加快CPU的冷却，在CPU上布置具有高导热性的金属散热片，并且借助于风扇用空气进行冷却。然而，在电子设备中使用的散热板等，经常也需要具有电绝缘性，以及，同时具备热传导性和电绝缘性二者通常比较困难。在上述情况下，考虑使用由绝缘树脂构成的散热板，这是因为通过在树脂中混合各具高导热性的材料，所得到的散热板可以具有符合要求的导热性和电绝缘性。例如，陶瓷具有相当高的导热系数和良好的绝缘性。所以，可以考虑使用由混有陶瓷粉末的树脂所构成的成型体作为散热板。然而，在由分散有陶瓷粉的树脂基质所构成的成型体中，具有导热性是由于陶瓷粉的偶然连续性，因而，为了获得目标导热性，必须增加陶瓷粉的含量。然而，随着陶瓷粉含量增加，成型体会易碎，或者由于陶瓷自身的脆性使其成型比较困难。另外，生产成本也变高。未经审查的日本专利申请No.2000-281802公报披露了一种导热成型体，该导热成型体这样制备，通过向由树脂和反磁性材料粉构成的成型材料施加磁场，使反磁性材料粉在预定方向取向，然后，使成型材料固化。当向反磁性材料粉施加磁场时，反磁性材料粉在沿磁力线的方向取向，因而，即使少量的反磁性材料粉也能起到具有连续性的作用，并因而具有高导热性。据此，可以减少反磁性材料粉的含量，同时保持导热性。然而，上述公报所披露的导热成型体在散热性方面不够，这是因为这种导热成型体由树脂和反磁性材料粉构成。另外，上述公报所披露的导热成型体具有这样的特性，在与取向相垂直的方向上散热性较低，因而，散热性的各向异性较大。由于上述公报中所披露的导热成型体在散热性方面为各向异性，因此不能满足要求。据此，散热性的各向异性需要进一步加以改进。
技术实现思路
考虑到上述情况提出本专利技术，以及，本专利技术的目的是，提供一种高导热绝缘体，这种高导热绝缘体同时具有导热性、绝缘性和散热性。根据本专利技术的高导热绝缘体的特征在于一种高导热绝缘体，在使用时其一个表面接触对向部件，并且从与高导热绝缘体一个表面相反的另一表面使对向部件散热，该高导热绝缘体包括基体，由电绝缘树脂构成，并且具有一个表面和另一表面；以及，反磁材料粉和顺磁材料(包含铁磁材料)粉，其包含在基体中。多个反磁颗粒连接在一起链状成簇，并且在从一个表面向另一表面的方向取向，以及，顺磁材料(包含铁磁材料)颗粒主要存在于另一表面侧，以形成散热层。优选的是，至少一部分顺磁材料(包含铁磁材料)粉出现在基体的另一表面。另外，优选的是，反磁材料粉也存在于散热层的一部分中。根据本专利技术的制造方法，可以制造根据本专利技术的高导热绝缘体，其特征在于以下步骤将成型材料加入模具中，该成型材料由具有电绝缘性的液状树脂、反磁材料粉和顺磁材料(包含铁磁材料)粉构成，并且具有流动性；向加入模具的成型材料施加磁场，以使簇沿磁力线的方向取向，各簇由反磁材料颗粒结合成链状；以及，用磁力吸引顺磁材料(包含铁磁材料)粉，使其符合于模具的成型面之一；以及，使成型材料在模具中固化，从而使反此材料粉和顺磁材料(包含铁磁材料)粉固定于基质树脂。在根据本专利技术的高导热绝缘体中，因为在基体适合于接触对向部件的表面不存在顺磁材料(包含铁磁材料)粉，提供了对对向部件高电绝缘性。另外，从对向部件传导到前述表面的热量，经由簇(各簇由反磁材料颗粒结合成链状)快速传导到另一表面，并且从在另一表面的散热层有效散发。也就是，同时具有导热性、绝缘性和散热性。根据本专利技术的高导热绝缘体，由于反磁材料粉和顺磁材料(包含铁磁材料)粉实现不同的功能，并且使其主要分布于不同位置，即使以较少的含量也能实现其功能。所以，可以抑制由于磁性材料粉的存在所导致的问题，从而，成型体易碎、成型步骤困难、或者成型成本高昂等问题都能得到克服。另外，根据本专利技术的高导热绝缘体，由于散热层由顺磁材料(包含铁磁材料)粉构成，所以，散热层可以屏蔽电磁波。因此，具有散热性的本专利技术的高导热绝缘体，还可以用作针对电磁波的屏蔽件。以及，根据本专利技术的高导热绝缘体的制造方法，可以在单一成型步骤中形成簇和散热层，各簇由多个反磁材料颗粒结合成链状，以及散热层通过使顺磁材料(包含铁磁材料)粉与基体一体方式结合形成。所以，提高了生产率，因而，能以较低的成本制造本专利技术的高导热绝缘体。附图说明图1是本专利技术一个实施例的散热板示例的剖视图；图2是本专利技术一个实施例的散热板中散热层示例的放大剖视图；图3是图示本专利技术一个实施例的制造方法示例的剖视图。具体实施例方式根据本专利技术的高导热绝缘体包括基体、反磁性材料粉、以及顺磁性材料(包含铁磁材料)粉。各自具有电绝缘性的多种树脂，都可以用作基体，例如可使用多种热塑性树脂，诸如聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、丙烯、聚酯等；以及多种热固性树脂，诸如环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂等。基体的形状没有具体限制，只要基体的一个表面适合于接触对向部件如电气设备，并且基体的另一个表面位于上述一个表面的相反侧。导热性比基体高的材料可以用作反磁性材料粉，以及，优选的材料为陶瓷，诸如氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氮化硅、碳化硅。特别地，氮化硼、氧化铝、氮化硅等中各材料具有的导热系数在20W/m·k以上，尤为理想。这些反磁性材料粉具有各向异性的形状，诸如针状外形、鳞片状外形、纤维状外形等，并且尤为适宜的是具有的长径比大于等于5。使用具有各向异性形状的反磁性材料粉，容易在磁场中使其取向，使得簇(cluster)的连续性提高，从而以较少量的反磁性材料粉就能实现较高的导热性。反磁性材料粉最合适的含量取决于其材质、外形、以及基体的材料等，但适宜的范围通常为体积百分比的10％至40％。小于此范围的含量，簇的形成比较困难，而高于此范围的含量，基体易碎，并且基体的成型可能比较困难。顺磁性材料(包含铁磁材料)粉的实例包括不锈钢(SUS)粉末、铝粉、铁粉、铁氧体、镍等，特别地，铁粉、铁氧体、镍等作为铁磁材料粉是优选的。对于顺磁材料(包含铁磁材料)粉的外形没有具体限制。可以使用球状外形，但鳞片状外形特别适宜。因为，在鳞片状外形的情况下，容易在基体的另一表面中进行取向成为层状，因而，在这种情况下，用较少量的顺磁材料(包含铁磁材料)粉就能实现散热性。顺磁材料(包含铁磁材料)粉的含量没有具体限制，只要所得到的散热层能以层状覆盖基体的另一表面，但最好使散热层的厚度较薄。所以，尽管这种含量取决于颗粒的外形，但一般而言，体积百分比5％至20％的范围是适宜的。含量少于此范围时，覆盖基体的另一表面比较困难，并且达不到足够的散热性。而含量高于此范围时，基体可能易碎，或者基体的成型可能比较困难。理想的是至少一部分顺磁材料(包含铁磁材料)粉出现在另一表面上。即使在散热层的表面上形成薄树脂膜，也能获得一定程度的散热性，但在至少一部分顺磁材料(包含铁磁材料)粉出现在另一表面上时，优选地，使顺磁材料(包含铁磁材料)粉出现在另一表面的整个表面上，能进一步提高散热性。在散热层中，顺磁材料(包含铁磁材料)粉与基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热绝缘体，用于以其一个表面与对向部件接触，以从与所述一个表面相反的另一表面使所述对向部件散热，所述高导热绝缘体包括：　　　　基体，由具有电绝缘性的树脂构成，并且具有一个表面以及与所述基体的所述一个表面相反的另一表面；以及　　　　反磁材料粉和顺磁材料（包含铁磁材料）粉，包含在所述基体中，其中使所述反磁材料粉从所述基体一个表面朝向所述基体另一表面取向成簇，各所述簇由所述反磁材料粉的多个反磁材料颗粒结合成链状，以及，所述顺磁材料（包含铁磁材料）粉主要存在于所述基体的另一表面侧，从而形成散热层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内田安则，藤原秀之，中村祥宜，太田忠伸，铃木达雄，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]