一种具有选择性沉积金属的导热材料及其制备方法与应用的制作方法

一种具有选择性沉积金属的导热材料及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种树脂组合物，尤其涉及具有激光直接成型（Laser?Direct?Structuring）功能的导热树脂组合物，其制备方法以及该树脂组合物的应用。所述树脂组合物包含以下组分：树脂基体15-60wt%；导热填料------------30-70wt%；金属氧化物固溶体1-10wt%；以及其他添加剂----------0-15wt%。本发明所述的树脂组合物具有优良的耐高温且导热性好，能够在激光扫描过的区域内有选择性地沉积铜、镍、金等金属，可用于表面贴装技术（SMT）的制件，主要应用在电子电气零部件领域。
【专利说明】一种具有选择性沉积金属的导热材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种树脂组合物，尤其涉及具有激光直接成型(Laser DirectStructuring)功能的导热树脂组合物，其制备方法以及该树脂组合物的应用。
【背景技术】
[0002]激光直接成型(LDS)技术是指利用计算机控制激光扫描的区域，将激光照射到含有激光敏感添加剂的制件上，活化出电路图案，该制件上被活化的区域可以在无电化学镀中沉积金属铜、镍、金等金属，从而实现在三维塑料制件上制造出导电图案。
[0003]随着激光直接成型(LDS)技术的快速发展,模塑互联器件(Moulded InterconnectDevice)的生产速度更迅捷，流程更简化，成本更可控，应用领域更宽广，其最大的优势在于，它能够减少电子产品的元器件数量并节约空间。比如，采用LDS技术制造的天线被广泛地应用在智能手机、笔记本电脑等移动终端上，采用LDS技术制造的传感器，最小导线宽度可达150μπι，最小线间宽度可达150μπι，这不但减少了元器件的数量，还达到了节约空间和减重的目的。
[0004]此外，LDS技术的优势还体现在它的灵活性上。如果需要改变元器件上导电路径，只需要更改CAD中的电路图形设计即可，不需重新设计模具。因为LDS技术不需要掩膜，所以其加工过程更加简便，加工成本更低。应用于LDS技术的材料科学也得到了快速的发展。树脂基体覆盖了通用塑料、工程塑料以及特种工程塑料。其中比较典型的应用是聚碳酸酯、聚碳酸酯与丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯的合金，用它们来制作的LDS天线已经广泛地应用在智能手机、平板电脑以及笔记本电脑上。
[0005]应用于表面贴装技术(SMT)的制件，对树脂基体有着特殊的要求:耐高温。通常，SMT制程的加工温度高达270°C，在此温度下，树脂基体不能软化或熔化，否则容易出现变形、起泡等不良现象。能够满足SMT制程的材料有高温尼龙、液晶聚合物以及聚芳醚酮等聚合物等。
[0006]电子技术及材料科技飞速发展，电子电气元器件向小型化密集化发展，集成电路中产生大量的热，而热量是影响设备可靠性的重要因素。据统计，电子元器件温度每升高2°C，可靠性下降10% ;温升50°C的寿命只有温升25°C时寿命的1/6。这就要求材料既具有优良的电绝缘性和低的线性热膨胀系数，又具有优良导热性能。可以说，没有新的导热塑料制备的散热和热传导材料，将功能更强大的微电子器件放入更小的空间是不可能的。
[0007]用导热塑料作为导热材料，能够将塑料成型的简易性与优异的热传导性相结合，可以通过注射成型实现某些金属或陶瓷一样的热传递能力。常用的导热材料优选铝，其导热系数可达到150W/mK。根据最新的研究发现，金属至产品表面的传热速率如果高于空气对流能将热从表面散走的速率，其高热传导就不能有效的实现，此时热迁移受对流限制，相对金属而言，导热塑料就是适宜之选。导热塑料具有比铝还低的热膨胀系数(CTE)，因此降低了热膨胀引起的应力；导热塑料比铝轻约40%，提供了比铝更大的设计自由度，还省去了高成本的后加工过程，使用导热塑料更耐腐蚀、更柔韧、成本更低。[0008]现在，LED产业是热门产业，其散热越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命直接与其结温有关。散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷尼乌斯方程温度每降低10°C寿命会延长2倍。而且，结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。此外，LED的发热还会使得其光谱移动、色温升高、正向电流增大(恒压供电时)、反向电流也增大、热应力增高、荧光粉环氧树脂老化加速等种种问题。所以，改善散热控制结温是LED照明设计中最为重要的一个问题。
[0009]目前LED封装的主要形式有分立器件、COB (Chip on board)封装两大类。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出可见光，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求。分立器件在应用时，需要插件或者通过表面贴装工艺焊接到系统基板上。COB封装则省去一个支架，直接将芯片封装到系统电路板上，减少了界面和支架本身的热阻。然而，散热技术发展到今天，界面引起的热阻越来越突出。COB虽然减少了界面，但是在应用过程中依然需要固定在散热器上，中间界面为中空紧贴或者加上导热硅脂。这一界面热阻的存在使得整体散热效能并不佳。
[0010]在LDS技术中，起着关键作用的是激光敏感添加剂，他在激光束的照射下，释放出金属粒子，并在后续的无电化学镀中起着活化中心的作用，加速镀液中的氧化还原反应而沉积金属。通常所使用的激光敏感添加剂是一种含有金属铜的尖晶石，也含有重金属铬，其在激光的作用下，重金属铬具有转变成六价铬(有毒)的潜在环境风险。

【发明内容】

[0011]鉴于以上所述，本发明有必要提供一种具有LDS特征、且导热性能优异的树脂组合物。为了规避潜在的环境风险，本发明的目的之一在于提供一种不含有重金属铬的、同时又具有可选择性沉积金属的导热树脂组合物。
[0012]本发明所采用的技术方案是，一种树脂组合物，其特征在于包含以下组分:
[0013]树脂基体l5_60wt%;
[0014]导热填料30_70wt% ；
[0015]金属氧化物固溶体 l_10wt%;以及
[0016]其他添加剂0_15wt%。
[0017]优选地，本发明所选用的树脂基体包括热塑性塑料、热固性塑料、橡胶和弹性体。
[0018]其中，热塑性树脂包括:聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯苯乙烯任意比组合物(PC/ABS)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚砜、聚芳酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、热塑性聚酰亚胺(TPI)、聚缩醛、聚乙烯`(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸酯类、苯乙烯丙烯腈共聚物(SA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸环己二醇酯，聚对苯二甲酰癸二胺或者包括至少一种上述聚合物的组合物。
[0019]所选用的聚酰胺树脂包括脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、或者半芳香族聚酰胺与脂肪族聚酰胺的共混组合物。
[0020]更优选地，所选用脂肪族聚酰胺碳链由4-36个碳原子组成，典型的脂肪族聚酰胺包括 PA6、PA66、PA610、PA612，PA1010、PA11、PA12、PA1012 中的一种或者多种的组合物，但
不局限于这些组合。
[0021]更优选地，所述半芳香族聚酰胺由二元羧酸单元和二胺单元组成，其中二元羧酸单元包括45-100摩尔百分比的芳香族二羧酸单元和0-55摩尔百分比的具有4-12个碳原子的脂肪族二羧酸单元，二胺单元为4-14个碳原子直链脂肪族二元胺、支链脂肪族二元胺或脂环族二元胺。
[0022]芳香族二羧酸单元包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、2甲基对苯二甲酸、2，5氯对苯二甲酸、2，6氯对苯二甲酸、1，4-萘二甲酸、4，4’ -联苯二甲酸或2，2’ -联苯二甲酸。
[0023]脂肪族二羧酸单元包括1，4- 丁二酸、1，6-己二酸、1，8-辛二酸、1，9_壬二酸、1，10-癸二酸、1，11-1^一烷二酸、或 1，12-十二烷二酸。
[0024]直链脂肪族二元胺包括1，4_ 丁二胺、1,6-己二胺、1，8_辛二胺、1,9-壬二胺、1，10-癸二胺、1，11-1^一碳二胺、或 1，12-十二碳二胺。
[0025]支链脂肪族二元胺包括2-甲基-1，5-戊二胺、3-甲基-1，5-戊二胺、2，4-甲基-1，6-己二胺、2，2，4三甲基-1，6-己二胺、2，4，4-三甲基-1，6-己二胺、或2-甲基-1，8-辛二胺或5-甲基-1，9壬二胺。
[0026]脂环族二元胺包括环己烷二胺、甲基环己烷二胺或4，4’ 二氨基二环己基甲烷。
[0027]热固性塑料包括:环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚酰亚胺，或者包括至少一种前述聚合物的组合物。
[0028]橡胶包括天然橡胶和合成橡胶，或者包括至少一种前述聚合物的组合物。
[0029]弹性体包括苯乙烯类弹性体、聚烯烃类弹性体、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体和聚氨酯弹性体，或者包括至少一种前述聚合物的组合物。
[0030]本发明所选用的导热填料包括:氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、碳化硅、氮化硼、氢氧化铝、氧化锌、氧化镁、氢氧化镁、金属填料或者它们的组合物。
[0031]所述导热填料为氮化硼，氮化硼可以是立方氮化硼、六方氮化硼、无定形氮化硼、菱形氮化硼，它可以以球状、片状或是纤维形式使用。
[0032]球状结构导热填料的平均粒径在10 μ m~200 μ m,优选15 μ m~150 μ m,更优选20μπι~100 μ m，片状结构导热填料的径厚比在10~100，优选10-80，更优选10-50，纤维直径分布在3_25 μ m。
[0033]本发明所述的树脂组合物为绝缘导热材料，树脂组合物的表面电阻率不小于IO13 Ω。
[0034]所述金属氧化物固溶体对树脂组合物在激光加工过程中起着重要的作用。激光光束在树脂组合物制成的制品表面扫过，将树脂基体烧蚀掉，形成凹凸不平的区域，可以增加化学镀金属层与树脂基体的粘结强度；另一方面，激光敏感添加剂在激光的作用下，还原出金属颗粒附着在凹凸不平的树脂基体上，在后续无电化学镀中，这些金属颗粒起到活化中心的作用，促使化学镀液中的金属离子有选择性地沉积下来，形成金属薄膜。
[0035]本发明所选用的金属氧化物固溶体中溶剂中的金属元素来自于元素周期表中的第3、4、5、6周期中的兀素,溶质中的金属兀素来自于兀素周期表中的第3、4、5、6周期中的元素，金属氧化物固溶体中溶质和溶剂的重量含量比为1:91:1。其中金属氧化物物优选不包含重金属铬。[0036]金属氧化物固溶体溶剂中的金属元素优选来自于Ti，Sn，Pb，Nb, W，Mn，Ge，Ta。
[0037]金属氧化物固溶体的溶质中的金属元素优选来自于Mg，Al，Ca，Mn，Fe，Ti，Ni，Cu，Zn, Ge, Nb, Pd, Ag, Sn, Sb。
[0038]金属氧化物固溶体的重量百分比优选110wt% ;29wt%。
[0039]本发明所选用的其他添加剂包括无卤阻燃剂，阻燃协效剂，固化剂，脱模剂，抗氧剂，润滑剂。
[0040]通常，在产品应用中，树脂组合物要求能够满足UL 94V O阻燃等级，但同时不得使用红磷、有卤阻燃剂类的阻燃剂。对于那些具有自阻燃特性的材料，不需要进行阻燃特性的改性即可满足要求，这些材料包括聚苯硫醚(PPS)，液晶聚合物(LCP)，以及聚芳醚酮(PAEK)等。
[0041]然而，多数高分子材料本身是具有可燃性的，对其进行阻燃改性的通常手段便是添加阻燃剂。由于不同的阻燃剂的阻燃机理不同，不同的树脂基体对阻燃剂有很强的选择性。如，针对树脂基体为PC或PC/ABS的树脂组合物，可通过增加聚碳酸酯的成碳能力来提高其阻燃性能，可选用的阻燃剂包括磺酸盐类阻燃剂，膦酸酯类阻燃剂，还可以使用有机硅氧烷类阻燃剂。
[0042]而针对树脂基体为聚酰胺组合物的树脂组合物，所选用的无卤阻燃剂的通式为:
[0043]
HH-
02^
_(I)`
r O O I
H 11 ΛΜ


“TIT 謙^—
I I ?
Hl R2(2)
[0044]其中，R1、R2相同或不同，包括线型或支化的16个碳原子的烷基和/或芳基。
[0045]R3包括线型或支化的110个碳原子的亚烷基、610个碳原子的亚芳基、烷基亚芳基
或芳基亚烷基。
[0046]M包括元素周期表中第二和第三主族或副族中的金属离子。M金属离子优选钙离子或铝离子。
[0047]m 为 2 或 3。
[0048]η 为 I 或 3。
[0049]X 为 I 或 2。
[0050]所述其他添加剂中，所使用的无卤阻燃剂包括二甲基次膦酸盐、乙基甲基次膦酸盐、二乙基次膦酸盐、甲基正丙基次膦酸盐、二(甲基次膦酸)甲烷盐、1，2-二(甲基次膦酸)乙烷盐、1，6- 二(甲基次膦酸)己烷盐、1，4- 二(甲基次膦酸)苯盐、甲基苯基次膦酸盐、二苯基次膦酸盐。
[0051]其他添加剂也包括无机填料，例如玻璃纤维，硼纤维，二氧化钛，滑石粉，云母，钛酸钡，玻璃微珠，钛酸铜钙，高岭土等。
[0052]另外，本发明有必要提供树脂组合物的制备方法。[0053]本发明所涉及的树脂组合物的制备方法如下:
[0054]称取物料，按照以下重量百分比称取物料:15_60wt%的热塑性塑料或弹性体树脂基体；30-70wt%的导热填料；l-10wt%的金属氧化物固溶体；0-15wt%的其他添加剂；
[0055]混合物料:将树脂基体、部分导热填料、金属氧化物固溶体、其他添加剂加入到高速混合机中，混合均匀；
[0056]挤出成型:混合均匀的物料从主喂料斗中进料，剩余部分的导热填料从侧喂料斗中进料，采用普通双螺杆挤出机挤出，冷却，切粒，得到树脂组合物的目标制件。
[0057]本发明所涉及的树脂组合物，也可以通过如下的制备方法得到:
[0058]称取物料:按照以下重量百分比称取物料:15-60wt%的热固性塑料或橡胶树脂基体；30-70wt%的导热填料；l_10wt%的金属氧化物固溶体；0-15wt%的其他添加剂；
[0059]混合物料:将树脂基体、导热填料、金属氧化物固溶体、其他添加剂混合均匀；
[0060]热压成型:将所得到的树脂组合物装入合适的模具中，加热处理，并采用压制成型法成型树脂组合物为目标制件。
[0061]本发明所述的树脂组合物具有优良的耐高温且导热性好，能够在激光扫描过的区域内有选择性地沉积铜、镍、金等金属，可用于表面贴装技术(SMT)的制件，主要应用在电子电气零部件领域。通过提供具有激光直接成型(LDS)特征的树脂组合物，将该树脂组合物通过注塑、挤出或者模压等成型工艺成型制件，通过激光直接成型技术在制件上形成电路，然后直接将电子元件封装在电路上 ，完全消除了界面热阻，从而实现高效散热。如在LED照明上的应用，就可以实现LED芯片无界面热阻封装，同时将系统电路板、散热器融为一体，实现高效散热，延长LED照明寿命。
[0062]本发明所述的树脂组合物可以被用来制作薄膜，也可以应用到注塑产品中，这些薄膜以及注塑制件可以应用于智能手机天线、笔记本电脑、汽车、家电、移动终端等领域。
【具体实施方式】
[0063]本发明公开一种具有激光直接成型(Laser Direct Structuring)功能的树脂组合物、制备所述树脂组合物的方法以及该树脂组合物的应用。
[0064]膜厚测试，即为测试LDS材料在无电化学镀中沉积的金属薄膜厚度，行业内要求薄膜厚度分布在712μπι内即为合格。如果金属氧化物固溶体在激光的作用下所释放的金属颗粒量过少，会影响后续无电化学镀制程中镀铜的效率。在不添加金属氧化物固溶体的极限情况下，制件将完全失去无电化学镀铜的功能，此时的膜厚即为0mm，同时也失去了镀镍、镀金等功能。
[0065]百格测试，即用美工刀在金属薄膜上切割100个的方格，用3M 610胶带黏贴后放置约2min后垂直拉起，金属薄膜的脱落面积小于5%即为合格。
[0066]导热系数检测:导热系数的测试标准为ISO 8301。
[0067]所述树脂组合物由以下组分组成:
[0068]树脂基体l5_60wt% ；
[0069]导热填料30_70wt% ；
[0070]金属氧化物固溶体 l_10wt%;以及
[0071]其他添加剂0_15wt%;[0072]本发明实施例所用的材料来源如下:
[0073]聚对苯二甲酰癸二胺，来自金发科技股份有限公司，牌号:Vicnyl 7200HS;
[0074]聚酰胺PA6:来自神马集团塑料科技有限公司，牌号EPR2701;
[0075]双酚A环氧树脂，来自，牌号=Epoxy 828;
[0076]聚碳酸酯:来自台湾出光，牌号PC FN1900;
[0077]脂肪族聚酰胺PA66:来自神马集团塑料科技有限公司，牌号PA66EPR27;
[0078]玻璃纤维，来自巨石集团有限公司ECS 560A;
[0079]聚苯硫醚，购自四川得阳化学有限公司，牌号PPS-HBl;
[0080]液晶聚合物LCP，来自苏威公司，牌号XYDAR ；
[0081]二乙基次膦酸铝，来自科莱恩公司，牌号:0P1230 ；
[0082]金属氧化物固溶体，可以购买，也可以自制，本发明所述的金属氧化物固溶体采用如下方法制备:按照各组分的原料配比称量物料，湿磨，将磨好的物料烘干去除水分，然后粉碎，粒径分布在5-200 μ m,将粉碎后的粉体放入高温炉中升温到1000-1500°C煅烧
0.5-3hrs,得到目标固溶体成品。
[0083]其余物质是来自于市面上可以购得的产品。
[0084]本发明所选用的金属氧化物固溶体是一种金属氧化物，也是热的良导体。一方面，相对于树脂基体而言，它们都是热的良导体，能够快速地将电子元件、电子组件以及LED灯所产生的热量扩散到环境当中去，对提高组合物的导热能力有协效作用。另一方面，本发明所选用的金属氧化物固溶体的粒子直径小，分布在1.5μπι-2.Ιμπι，比表面积大于35000cm2/cm3。其均匀分布在大颗粒导热填料的间隙中，可以有效地增加导热网络骨架的接触面积，形成众多的导热网络，从而提高组合物的导热效率。
[0085]本发明所述树脂组合物的制备方法如下:
[0086]称取物料:15_60wt%的热塑性塑料，或热固性塑料，或橡胶，或弹性体树脂基体；30-70wt%的导热填料；l_10wt%的金属氧化物固溶体；0-15wt%的其他添加剂；
[0087]混合物料:将树脂基体、导热填料、金属氧化物固溶体、其他添加剂加入到高速混合机中，混合均匀；
[0088]将所得到的混合物料利用双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒得到目标产品；或将所得到的混合物料装入模具中，加热压制成型得到目标制件。
[0089]本发明树脂组合物主要用来制作电子电气零部件，包括电路基材，如电子元件、电子组件的支架材料、大功率LED灯的底座或者电路板。
[0090]在应用中，电子部件可通过SMT方式焊接到LDS工艺成型后的电路基材上。不论采用哪种方式，电子部件和基材间都会存在界面热阻。由于传统的基材(比如PCB板)的导热系数低，电子部件所产生的热量无法扩散到环境中去，会`严重地影响到组装后的产品的使用寿命，特别是热敏感电子部件在持续的高温环境中工作，性能损伤更加明显。如果存在界面热阻，电子部件的散热效果会更差，使用寿命会严重缩短。
[0091]本发明所提供的树脂组合物具有高的导热系数，将电子部件直接安装在通过LDS工艺形成的电路上，可明显地提高了散热效果。这是因为电子元件直接封装在高导热系数的基材上便于散热；另一方面，此导电线路是通过无电化学镀工艺沉积在基材上的，导电线路和基材构成了完美的整体，不存在界面电阻，导热效果会更好。[0092]下面结合实施例和对比例对本发明具有激光直接成型功能的树脂组合物、制备方法、效果以及用途作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0093]实施例1
[0094]树脂基体选用聚对苯二甲酰癸二胺35wt%,导热填料选用氮化硼30wt%和氧化镁20wt%，金属氧化物固溶体5wt%，金属氧化物固溶体溶剂为锰氧化物和溶质为亚铜氧化物的共混物，溶剂与溶质的重量含量比7:2，其他添加剂选用纳米氧化铝2wt%，玻璃纤维8wt%0
[0095]实施例2
[0096]树脂基体选用聚对苯二甲酰癸二胺,30wt%,导热填料选用氮化硼30wt%和氧化镁20wt%，金属氧化物固溶体10wt%，金属氧化物固溶体溶剂为锡氧化物和溶质为锑氧化物的共混物，溶剂与溶质的重量含量比为3:2，其他添加剂选用纳米氧化铝2wt%，玻璃纤维8wt%0
[0097]对比例3
[0098]树脂基体选用聚对苯二甲酰癸二胺40wt%，导热填料选用氮化硼30wt%和氧化镁20wt%,其他添加剂选用纳米氧化招2wt%,玻璃纤维8wt%。
[0099]对比例4
[0100]树脂基体选用聚对苯二甲酰癸二胺39wt%，导热填料选用氮化硼30wt%和氧化镁20wt%,金属氧化物固溶体lwt%，金属氧化物固溶体铌氧化物和锌氧化物的共混物，重量含量比为4:3, 3wt%,其他添加剂选用纳米氧化招2wt%,玻璃纤维8wt%。
[0101]在实施例1和2，对比例3和4中，所选用的氮化硼为微观片状结构，平均粒径约为150 μ m，直径与厚度比约为20;氮化镁为微观球状结构，平均粒径约为20 μ m;纳米氧化铝为微观球状结构，平均粒径约为20 μ m;金属氧化物固溶体的平均粒子直径为
2.0±0.3μπι，比表面积大于35000cm2/cm3。氮化硼属大粒径片状结构的导热材料，在树脂基体中主要起导热网络骨架作用，小粒径球状结构的氧化镁被氧化铝包覆，均匀地分布在树脂基体中，并且倾向于分布在氮化硼的片状结构之间，形成导热网络。
[0102]将上述各实施例中氧化镁加入到高速混合机中，再加入纳米氧化铝继续混合均匀，使纳米氧化铝均匀粘附于氧化镁的外层表面，然后和金属氧化物固溶体、聚对苯二甲酰癸二胺树脂混合均匀后，从双螺杆挤出机的主喂料斗进料。玻璃纤维从第一侧喂料口进料，氮化硼从第二侧喂料口进料，挤出造粒，得到一种具有导热功能的LDS树脂材料。
[0103]具有导热功能的LDS树脂材料需要测试导热系数，膜厚测试，百格测试(Cross-Cut Test)。导热系数的测试标准为ISO 8301。膜厚测试，即为测试LDS材料在无电化学镀中沉积的金属薄膜厚度，行业内要求薄膜厚度分布在7-12 μ m内即为合格。百格测试，即用美工刀在金属薄膜上切割100个的方格，用3M 610胶带黏贴后放置约2min后垂直拉起，金属薄膜的脱落面积小于5%即为合格。表面电阻率的测试标准为ASTMD257。
[0104]测试结果如表1所示。
[0105]表1测试结果Tmm}灸UH化物μ溶_ mii w热系数 Kfv:测w rniim
wi %wtlw 1 %f/mluni
实施:诏5?O2.457.75OI
[0106]例」
鎌 30K)602.9311.68UK
例2_______
犯 40 O 60 2.31 O SG M 3________
对比 39I602.407.21OK
例 4 IiIi
[0107]
[0108]表1中可知，随着金属氧化物固溶体的重量百分比的增加，在导热填料的重量百分比含量以及配比没有变化的情况下，导热系数逐步增加。可见，金属氧化物固溶体有效地改善了 LDS树脂材料的热传导能力。
[0109]实施例5
[0110]聚苯硫醚17wt%,氮化硼40wt%,氧化镁30wt%,金属氧化物固溶体5wt%,金属氧化物固溶体溶剂为钨氧化物和溶质为锑氧化物的共混物，溶剂与溶质的重量含量比5:4，纳米氧化铝3wt%，玻璃纤维纤维5wt%。`
[0111]加工方式和测试标准参考实施例1。
[0112]测试结果表明，此材料的导热系数为3.36W/mK，金属薄膜厚度为7.68um，百格测试金属薄膜脱落面积小于5%。
[0113]实施例6
[0114]热致液晶聚合物60wt%，氮化铝10wt%，氧化锌10wt%，金属氧化物固溶体10wt%，金属氧化物固溶体溶剂为锡氧化物和溶质为亚铜氧化物的共混物，重量含量比1: 1，玻璃纤维纤维10wt%。
[0115]所述液晶聚合物的熔点为325°C，加工温度不高于350°C，氮化铝为微观片状结构，平均粒径约为100 μ m，直径与厚度比约为25 ;所述氧化锌为微观球状结构，平均粒径15 μ m。金属氧化物固溶体的平均粒子直径为2.0±0.3 μ m,比表面积大于35000cm2/cm3。
[0116]加工方式和测试标准参照实施例1。
[0117]测试结果表明，此材料的导热系数为1.10W/mK，金属薄膜厚度为10.55um，百格测试金属薄膜脱落面积小于5%。
[0118]实施例7
[0119]树脂基体选用聚酰胺PA623wt%和聚丙烯树脂PP 3wt%,导热填料为氮化硼70wt%，金属氧化物固溶体4wt%，金属氧化物固溶体溶剂为锡氧化物和溶质为锑氧化物的共混物，溶剂和溶质的重量含量比为4:1。
[0120]所选用的PA6密度约为1.13g/cm3，熔点215°C，加工温度不高于250°C ;所选用的PP为等规聚丙烯，密度约为1.04g/cm3,加工温度不高于250°C;金属氧化物固溶体的平均粒子直径为1.8±0.3 μ m,比表面积大于35000cm2/cm3。
[0121]将树脂基体同金属氧化物固溶体在高速混合机中混合均匀后从双螺杆挤出机主喂料口加入，氮化硼从第一侧喂料斗中加入挤出，冷却，切粒得到树脂组合物。[0122]测试标准参照实施例1。
[0123]测试结果表明，导热系数为3.47W/mK，金属薄膜厚度为9.58um,百格测试金属薄膜脱落面积小于5%。
[0124]实施例8
[0125]双酹A环氧树脂(Epoxy 828) 15wt%,氮化硼55wt%,碳纤维20wt%,金属氧化物固溶体5wt%，金属氧化物固溶体溶剂为锡氧化物和溶质为亚铜氧化物的共混物，溶剂和溶质的重量含量比为2:1，酸酐固化剂(MT 500TZ)4.95wt%, 2乙基4甲基咪唑(2E4MZ)0.05wt%。将上述组分混合均匀后倒入模具，在热风烘箱中100°C固化2小时，接着130°C固化3小时制备成树脂组合物。
[0126]测试标准参照实施例1。
[0127]测试结果表明，导热系数为2.10W/mK，金属薄膜厚度为7.llum，百格测试金属薄膜脱落面积小于5%。
[0128]对比例9
[0129]聚碳酸酯(PC) 63.7wt%,碳化娃25wt%,金属氧化物固溶体0.5wt%,金属氧化物固溶体锰氧化物和亚铜氧化物的共混物，重量含量比为2:1，磺酸盐阻燃剂0.3wt%，滑石粉
0.5wt%,玻璃纤维 10wt%。
[0130]所选用的PC加工温度在240 V -280 V，在260 V /5KG下测试熔融指数为10-28g/10min，金属氧化物固溶体的平均粒子直径为1.8±0.4μπι，比表面积大于35000cm2/cm3。
[0131]加工方式和测试标准参照实施例1。
[0132]测试结果表明，此材料的导热系数为0.78W/mK，金属薄膜厚度为3.73um，百格测试金属薄膜脱落面积>5%，燃烧性能满足UL 94V-0标准，样条厚度为1.0mm。
[0133]实施例5-8、对比例9的测试结果如表2所示。
[0134]表2测试结果
[0135]
【权利要求】
1.一种树脂组合物，包括以下组分: 树脂基体15-60wt% ； 导热填料30-70wt% ； 金属氧化物固溶体l-10wt%;以及 其他添加剂0_15wt% ； 其中，金属氧化物固溶体中溶剂中的金属元素来自于元素周期表中的第3、4、5和/或6周期中的元素，溶质中的金属元素来自于元素周期表中的第3、4、5和/或6周期中的元素。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于:金属氧化物固溶体中溶质和溶剂的重量含量比为1:9-1:1。
3.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其特征在于:所述金属氧化物固溶体溶剂中的金属元素选自Ti，Sn，Pb，Nb, W，Mn，Ge和/或Ta。
4.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其特征在于:所述金属氧化物固溶体的溶质中的金属元素选自 Mg，Al，Ca，Mn，Fe，Ti，Ni，Cu，Zn，Ge，Nb，Pd，Ag，Sn 和 / 或 Sb。
5.根据权利要求1或2所 述的树脂组合物，其特征在于:所述金属氧化物固溶体的溶质中的金属兀素不含有重金属兀素铬。
6.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其特征在于:所述树脂基体选自热塑性树月旨、热固性树脂、橡胶或弹性体。
7.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其特征在于:所述导热填料选自:氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化镁、碳化硅、氮化硼、氢氧化铝、氧化锌、氧化镁、氢氧化镁、金属填料中的一种或多种的组合物。
8.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其特征在于:所述的其他添加剂选自无卤阻燃剂，阻燃协效剂，固化剂，脱模剂，抗氧剂，润滑剂以及无机填料的一种或多种的组合。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的树脂组合物的制备方法，包括以下步骤: 称取物料:按照以下重量百分比称取:15-60wt%的热塑性塑料或弹性体树脂基体或热固性塑料或橡胶树脂基体；30-70wt%的导热填料；l-10wt%的金属氧化物固溶体；0-15wt%的其他添加剂； 混合物料:将树脂基体、部分的导热填料、金属氧化物固溶体、其他添加剂加入到高速混合机中，混合均匀； 挤出成型:混合均匀的物料从主喂料斗中进料，剩余部分的导热填料从侧喂料斗中进料，采用双螺杆挤出机挤出，冷却，切粒，得到树脂组合物的目标制件； 或， 热压成型:将所得到的树脂组合物装入模具中，加热处理，并采用压制成型法成型树脂组合物为目标制件。
10.权利要求1-8任意一项所述的树脂组合物用于制作薄膜、注塑、模压产品的用途，包括将所述的树脂组合物的产品应用到激光直接成型工艺中，形成三维立体电路，智能手机天线、GPS移动终端天线、IC电路、MEMS、传感器的用途。
【文档编号】C08K13/02GK103694697SQ201210366211
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】严峡, 姜苏俊, 龙杰明, 易庆锋, 蒋智强, 宁方林, 陈大华 申请人:金发科技股份有限公司, 上海金发科技发展有限公司