(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111408040.6 (22)申请日 2021.11.24 (30)优先权数据 63/118,021 2020.1 1.25 US 17/530,483 2021.1 1.19 US (71)申请人 纳米及先进材 料研发院有限公司 地址 中国香港新界沙田香港科 学园科技大 道西8号尚湖楼5楼515 -517室 (72)发明人 郭志豪　陈晓华　李伟聪　刘晨敏　 (74)专利代理 机构 深圳宜保知识产权代理事务 所(普通合伙) 44588 专利代理师 王琴　曹玉存 (51)Int.Cl. H05K 9/00(2006.01) H05K 7/20(2006.01)C09K 5/14(2006.01) (54)发明名称 含阻燃热界面材料复合物的电磁干扰屏蔽 装置 (57)摘要 本发明提供了一种EMI屏蔽装置， 其包括贯 通面热导率不小于30W/mK和介电耐受电压不小 于1kV/mm的阻燃 热界面材料复合物， 其中所述复 合物包括至少一个与超顺磁性颗粒缔合的自排 列碳基材料的传热层和至少一层介电填料， 所述 填料包括介电传热材料与热固化或UV固化聚合 物或相变聚合物的共混物。 与超顺磁性材料缔合 的各向异性传热碳基材料在 小于1特斯拉的低磁 场强度下排列成导致高热导率方向的定向， 可以 从本发明的复合物的相邻装置传导最大热量。 本 发明还提供了一种用于制备 所述复合物的方法。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 114554815 A 2022.05.27 CN 114554815 A 1.一种电磁干扰(EMI)屏蔽装置， 其特征在于， 包含屏蔽效能为30至50dB、 贯通面热导 率不小于30W/mK和面内热导率不小于10W/mK、 介电耐受电压不小于1kV/mm的阻燃热界面材 料复合物， 所述复合物包 含： 在至少一个介电层上形成的至少第一层自排列的碳基材料， 其碳含量为约85至 99.9％， 与磁场强度为60至90amu/g的超顺磁性颗粒缔合， 使得在小于1特斯拉的磁场存在 下， 所述碳基材料与所述介电层的水平面之间的倾 斜角能够 在90至45度之间调节； 至少第二层填料， 其包含介电各向同性传热材料与 热固化或UV固化聚合物或相变聚合 物的共混物， 所述第一层包 含与聚合物缔合以形成聚合物基 体的多种陶瓷填料， 所述自排列的碳基材料中的每一者具有3:1至6:1的纵横比和0.1至1.0mm之间的平均 粒径， 所述超顺磁性颗粒具有小于10μm的平均粒径、 约60至90amu/g的磁场强度并提供自排 列驱动力， 碳基材料在小于1特斯拉的磁场存在下围绕所述介电层的所述水平面具有90至 45度之间的可调节倾 斜角， 当所述碳基材料在所述磁场的存在下自排列且在同一平面处相对于所述磁场的方向 倾斜0至约45度的角度时， 所述第一层和所述第二层具有至少20％的体积彼此重 叠。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述陶瓷填料包含氧化铝、 氮化硼、 氮化铝 和氧化硅、 金刚石和/或排列的陶瓷各向异性材 料中的一种或多种。 3.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述聚合物选自液体丙烯酸树脂、 环氧树 脂、 聚氨酯树脂、 不饱和聚酯树脂、 有机 硅树脂、 相变材 料或其任何 组合。 4.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述陶瓷填料和所述聚合物以10 ‑30:1的 重量比渗入排列的碳基材 料阵列中。 5.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述碳基材料包含非膨胀和/或膨胀石墨 片、 还原和/或氧化石墨烯片、 碳纤维、 碳纳米管和/或其任何 组合中的一种或多种。 6.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述超顺磁性颗粒选自平均粒径为100nm 至10 μm、 磁场强度为约60至90amu/g的Fe2O3和Fe3O4中的一种或两种， 其浓度相对于碳基材 料的重量 为2至5wt.％。 7.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述介电各向同性传热材料包含氧化铝、 氮化硼、 氮化铝、 氧化硅和 /或其任何组合中的一种或多种， 呈球形或片状， 平均粒径为1nm 至100 μm。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 所述热固化或UV固化的聚合物选自液体丙 烯酸树脂、 环氧树脂、 聚氨酯树脂、 不饱和聚酯树脂、 有机 硅树脂、 相变材 料或其任何 组合。 9.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 所述介电各向同性传热材料： 热固化或UV 固化聚合物的重量比为20 ‑30:1。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述陶瓷填料在施加真空渗透时能够扩 散穿过所述排列的碳基材 料中的每一 者之间的空间。 11.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 介电各向同性传热材料与热固化或UV固 化聚合物的所述共混物进一 步包含超顺磁性颗粒。 12.根据权利要求11所述的装置， 其特征在于， 所述超顺磁性颗粒是平均粒径为10nm至权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114554815 A 210μm、 磁场强度为约60至90amu/g的Fe2O3和Fe3O4中的一种或两种， 其浓度相 对于碳基材料 的重量为2至5wt.％。 13.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述至少一个介电层包含至少多种介电 各向同性传热 材料。 14.根据权利要求13所述的装置， 其特征在于， 所述至少一个介电层进一步包含在施加 小于1特斯拉的磁场下的多种排列的各向异性传热 材料。 15.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 进一步包含形成于所述第二层上的额外 介电层， 或如果最底部介电层上形成多于所述第一层和所述第二层， 则形成于最顶层上， 其 中所述额外介电层包 含至少多种介电各向同性传热 材料。 16.根据权利要求15所述的装置， 其特征在于， 所述额外介电层进一步包含在施加小于 1特斯拉的磁场下的多种排列的各向异性传热 材料。 17.一种用于制备根据权利要求1所述的装置的阻燃热界面材料复合物的方法， 其特征 在于， 所述方法包 含： 制备超顺磁性颗粒缔合的碳基材料和聚合物的第 一混合物， 用于在介电层上形成第 一 层排列的碳基材 料； 围绕所述介电层的水平面以一定角度在所述第一层上施加小于1特斯拉的磁场， 以将 与所述超顺磁性颗粒缔合的碳基材料定向在与所述磁场的方向基本上相同的方向上， 使得 在所述碳基材料中的每一 者与所述介电层的所述水平面之间提供90 至45度之间的倾 斜角； 通过所述第一层中的所述 碳基材料之间的间隙分散多种陶瓷填料； 制备介电各向同性传热材料与 热固化或UV固化聚合物的第 二混合物， 用于形成第二层 介电各向同性传热 材料； 以一定角度在所述第二层介电各向同性传热材料上施加小于1特斯拉的磁场， 使得所 述第二混合物中的所述介电各向同性传热材料以与所述第一层中所述排列的碳基材料基 本上相同的定向排列； 通过所述排列的碳基材料中的每一者之间的空间将所述陶瓷填料扩散到所述第一层 和所述第二层； 固化所述第一混合物和所述第二混合物， 直到 两种混合物中的聚合物凝固。 18.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述碳基材料的碳含量约为85至 99.9％。 19.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述陶瓷填料包括氧化铝、 氮化硼、 氮化 铝和二氧化硅、 金刚石， 和/或在所述磁场下自排列的陶瓷各向异性材料中的一种或多种， 呈球形或片状， 平均粒径为1nm至10 0 μm。 20.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述聚合物选自液体丙烯酸树脂、 环氧 树脂、 聚氨酯树脂、 不饱和聚酯树脂、 有机 硅树脂或其任何 组合。 21.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述陶瓷填料和所述聚合物的重量比为 3‑7:1。 22.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述碳基材料包含非膨胀和/或膨胀石 墨片、 还原和/或氧化石墨烯片、 碳纤维、 碳纳米管和/或其任何 组合中的一种或多种。 23.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于， 所述介电各向同性传热材料包含氧化权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114554815 A 3