导热片的制造方法及导热片转让专利

申请号 : CN201280013488.0

文献号 : CN103430645B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 北川寿惠泉谷诚治福冈孝博山口美穗

申请人 : 日东电工株式会社

摘要 :

本发明提供一种导热片的制造方法,其是与厚度方向垂直相交的方向的热导率为10W/m·K以上的导热片的制造方法,其具备准备工序和片化工序,其中,所述准备工序是准备含有树脂和导热性无机粒子的树脂组合物的工序;所述片化工序是对树脂组合物进行热压,将其从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使粘度增加来进行片化的工序。

权利要求 :

1.一种导热片的制造方法,其特征在于,其是与厚度方向垂直相交的方向的热导率为

10W/m·K以上的导热片的制造方法,其具备准备工序和片化工序,其中,所述准备工序是准备含有树脂和导热性无机粒子的树脂组合物的工序;

所述片化工序是对所述树脂组合物进行热压,将其从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使粘度增加来进行片化的工序。

2.根据权利要求1所述的导热片的制造方法,其特征在于,所述片化工序具备熔融工序和保持工序,其中,所述熔融工序是在将所述树脂热熔融的加热及加压条件下对所述树脂组合物进行热压的工序,所述保持工序是在所述熔融工序后,使温度降低至所述树脂几乎不流动的温度,同时在加压状态下保持至达到该温度的工序。

3.根据权利要求2所述的导热片的制造方法,其特征在于,在所述熔融工序中,按照使所述树脂的粘度低于5000mPa·s的方式进行热压,在所述保持工序中,将所述导热片保持至所述树脂的粘度变成5000mPa·s以上。

4.根据权利要求1所述的导热片的制造方法,其特征在于,所述导热性无机粒子是平均1次粒径为10μm以上的鳞片状粒子,所述树脂组合物以相对于其总量的40体积%以上的比例含有所述导热性无机粒子。

5.一种导热片,其特征在于,其空隙率为30体积%以下,并且该导热片通过以下导热片的制造方法来获得,所述导热片的制造方法为与厚度方向垂直相交的方向的热导率为10W/m·K以上的导热片的制造方法,其具备准备工序和片化工序,其中,所述准备工序是准备含有树脂和导热性无机粒子的树脂组合物的工序;

所述片化工序是对所述树脂组合物进行热压,将其从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使粘度增加来进行片化的工序。

说明书 :

导热片的制造方法及导热片

技术领域

[0001] 本发明涉及导热片的制造方法及导热片,详细而言,涉及在电力电子技术中使用的导热片的制造方法、以及利用该导热片的制造方法得到的导热片。

背景技术

[0002] 近年来,在混合装置、高亮度LED装置、电磁感应加热装置等中,采用利用半导体元件对电力进行转换·控制的电力电子技术。电力电子技术中,将大电流转换成热等,因此,要求配置在半导体元件附近的材料具有高散热性(高导热性)。
[0003] 例如,提出了一种导热片,其含有板状的氮化硼粉末和丙烯酸酯共聚树脂(例如参照专利文献1)。
[0004] 在专利文献1的导热片中,氮化硼粉末的长轴方向(与氮化硼粉末的板厚垂直相交的方向)沿着片的厚度方向取向,由此使导热片的厚度方向的导热性提高。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2008-280496号公报

发明内容

[0008] 发明要解决的问题
[0009] 然而,导热片有时根据其用途和目的而要求在与厚度方向垂直相交的垂直相交方向(面方向)的高导热性。在该情况下,专利文献1的导热片中,氮化硼粉末的长轴方向与面方向垂直相交(交叉),因此存在上述面方向的导热性不充分这样的不良情况。
[0010] 此外,此种导热片容易在内部产生空隙,有时因空隙而引起导热性的降低、绝缘强度(击穿电压)的降低等各种电特性的降低。
[0011] 本发明的目的在于,提供面方向的导热性优异并且内部的空隙得以减少的导热片及其制造方法。
[0012] 解决问题的手段
[0013] 本发明的导热片的制造方法的特征在于,其是与厚度方向垂直相交的方向的热导率为10W/m·K以上的导热片的制造方法,其具备准备工序和片化工序,其中,上述准备工序是准备含有树脂和导热性无机粒子的树脂组合物的工序;上述片化工序是对上述树脂组合物进行热压,将其从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使粘度增加来进行片化的工序。
[0014] 根据此种导热片的制造方法,通过对树脂组合物进行热压,从而能够使导热性无机粒子以取向于规定方向的形态进行分散,并且在该状态下增加粘度,因此能够减少片中的空隙。
[0015] 其结果为:采用此种导热片的制造方法,能够制造与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、而且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片。
[0016] 此外,在此种导热片的制造方法中,无需用于减少片中的空隙的脱泡等工序,因此可以省去工夫和减少成本地制造导热片。
[0017] 此外,本发明的导热片的制造方法中,优选:上述片化工序具备熔融工序和保持工序,其中,上述熔融工序是在将上述树脂热熔融的加热及加压条件下对上述树脂组合物进行热压的工序;上述保持工序是在上述熔融工序后,使温度降低至上述树脂几乎不流动的温度,同时在加压状态下保持至达到该温度的工序。
[0018] 在此种导热片的制造方法中,使熔融工序中被热熔融后的树脂组合物在保持工序中降温至树脂几乎不流动的温度,同时在加压状态下保持至达到该温度,因此,能够提高导热性无机粒子的取向性、并且减少片中的空隙。
[0019] 其结果为:采用此种导热片的制造方法,能够制造与厚度方向垂直相交的面方向的导热性更为优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也更为优异的导热片。
[0020] 此外,本发明的导热片的制造方法中,优选:在上述熔融工序中,按照使上述树脂的粘度不足5000mPa·s的方式进行热压;在上述保持工序中,将上述片保持至上述树脂的粘度变成5000mPa·s以上。
[0021] 根据此种导热片的制造方法,将在熔融工序中按照使树脂的粘度不足5000mPa·s的方式进行热压而得的片,在保持工序中保持至5000mPa·s以上,因此能够进一步提高导热性无机粒子的取向性、并且降低片中的空隙。
[0022] 其结果为:采用此种导热片的制造方法,能够制造与厚度方向垂直相交的面方向的导热性更为优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也更为优异的导热片[0023] 此外,在本发明的导热片的制造方法中,优选:上述导热性无机粒子是平均1次粒径为10μm以上的鳞片状粒子,上述树脂组合物以相对于其总量的40体积%以上的比例含有上述导热性粒子。
[0024] 根据此种导热片的制造方法,由于在树脂组合物中以40体积%以上的比例含有平均1次粒径为10μm以上的鳞片状的导热性无机粒子,因此能够确保优异的导热性。
[0025] 此外,本发明的导热片的特征在于,其通过上述的导热片的制造方法来获得,并且其空隙率为30体积%以下。
[0026] 此种导热片通过上述的方法来获得,并且其空隙率为30体积%以下,因此,与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异。
[0027] 发明效果
[0028] 利用本发明的导热片的制造方法,可以得到与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片。
[0029] 此外,在本发明的导热片的制造方法中,无需用于减少片中的空隙的脱泡等工序,因此可以省去工夫和减少成本地制造导热片。
[0030] 本发明的导热片可以作为与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片而用于各种散热用途中。

附图说明

[0031] 图1是表示实施例1的导热片的沿厚度方向的截面的SEM照片的图像处理图。
[0032] 图2是表示比较例1的导热片的沿厚度方向的截面的SEM照片的图像处理图。

具体实施方式

[0033] 在本发明的导热片的制造方法中,首先,准备含有树脂和导热性无机粒子的树脂组合物(准备工序)。
[0034] 树脂只要是能够分散导热性无机粒子的树脂、即分散导热性无机粒子的分散介质(基质)且在后述的片化工序中产生粘度变化的树脂,则没有特别的限制,可举出例如热固性树脂成分、热塑性树脂成分等树脂成分。
[0035] 作为热固性树脂成分,可举出例如环氧树脂、热固性聚酰亚胺、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮树脂、热固性聚氨酯树脂等。
[0036] 作为热塑性树脂成分,可举出例如聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等)、丙烯酸树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺(nylon(注册商标))、聚碳酸酯、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚芳砜、热塑性聚酰亚胺、热塑性聚氨酯树脂、聚氨基双马来酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚甲基戊烯、氟化树脂、液晶聚合物、烯烃-乙烯醇共聚物、离聚物、聚芳酯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物等。
[0037] 这些树脂可以单独使用或者并用两种以上。
[0038] 在树脂中,作为热固性树脂成分,可优选举出环氧树脂;作为热塑性树脂成分,可优选举出聚烯烃。
[0039] 环氧树脂为在常温下为液状、半固体状及固体状中的任一种形态。
[0040] 具体而言,作为环氧树脂,可举出:例如双酚型环氧树脂(例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、二聚酸改性双酚型环氧树脂等)、酚醛型环氧树脂(例如苯酚酚醛型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂等)、萘型环氧树脂、芴型环氧树脂(例如二芳基芴型环氧树脂等)、三苯基甲烷型环氧树脂(例如三羟基苯基甲烷型环氧树脂等)等芳香族系环氧树脂;例如三环氧丙基异氰脲酸酯(三缩水甘油基异氰脲酸酯)、乙内酰脲环氧树脂等含氮环环氧树脂;例如脂肪族系环氧树脂、脂环式环氧树脂(例如双环环型环氧树脂等)、缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂等。
[0041] 这些环氧树脂可以单独使用或者并用两种以上。
[0042] 可优选举出半固体状的环氧树脂的单独使用;进一步优选举出半固体状的芳香族系环氧树脂的单独使用。作为此种环氧树脂,更具体而言,可举出半固体状的芴型环氧树脂。
[0043] 此外,可优选举出液状的环氧树脂和固体状的环氧树脂的组合,进一步优选举出液状的芳香族系环氧树脂和芳香族系固体状的环氧树脂的组合。作为此种组合,可举出液状的双酚型环氧树脂和固体状的三苯基甲烷型环氧树脂的组合、液状的双酚型环氧树脂和固体状的双酚型环氧树脂的组合。
[0044] 此外,环氧树脂的环氧当量为例如100~1000g/eqiv.、优选为180~700g/eqiv.;软化温度(环球法)为例如80℃以下(具体而言为20~80℃)、优选为70℃以下(具体而言为35~70℃)。
[0045] 此外,环氧树脂在80℃下的熔融粘度为例如10~20000mPa·s、优选为50~10000mPa·s。在并用两种以上环氧树脂时,作为它们的混合物的熔融粘度被设定在上述的范围内。
[0046] 此外,在并用两种以上环氧树脂时,例如同时具有在常温下为固体状的环氧树脂和在常温下为液状的环氧树脂。此外,在并用两种以上环氧树脂时,同时具有软化温度为例如不足45℃、优选为35℃以下的第1环氧树脂和软化温度为例如45℃以上、优选为55℃以上的第2环氧树脂。由此,可以将树脂(混合物)的运动粘度(基于JIS K7233进行后述)设定在所需范围内。
[0047] 此外,在并用两种环氧树脂(第1环氧树脂和第2环氧树脂)时,第1环氧树脂相对于第2环氧树脂的质量比例(第1环氧树脂的质量/第2环氧树脂的质量)可以根据各环氧树脂(第1环氧树脂和第2环氧树脂)的软化温度等进行适当设定,例如为1/99~99/1、优选为10/90~90/10。
[0048] 此外,可以使环氧树脂含有例如固化剂和固化促进剂,而制备成环氧树脂组合物。
[0049] 固化剂是能够利用加热使环氧树脂固化的潜伏性固化剂(环氧树脂固化剂),可举出例如咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰肼化合物、咪唑啉化合物等。此外,除上述化合物之外,也可举出酚化合物、脲化合物、多硫化物等。
[0050] 作为咪唑化合物,可举出例如2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等。
[0051] 作为胺化合物,可举出例如乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等多胺、或它们的胺加合物等例如间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等。
[0052] 作为酸酐化合物,可举出例如邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、4-甲基-六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、均苯四甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、氯菌酸酐(chlorendic acid anhydride)等。
[0053] 作为酰胺化合物,可举出例如双氰胺、聚酰胺等。
[0054] 作为酰肼化合物,可举出例如己二酸二酰肼等。
[0055] 作为咪唑啉化合物,可举出例如甲基咪唑啉、2-乙基-4-甲基咪唑啉、乙基咪唑啉、异丙基咪唑啉、2,4-二甲基咪唑啉、苯基咪唑啉、十一烷基咪唑啉、十七烷基咪唑啉、2-苯基-4-甲基咪唑啉等。
[0056] 这些固化剂可以单独使用或者并用两种以上。
[0057] 作为固化剂,可优选举出咪唑化合物。
[0058] 作为固化促进剂,可举出:例如三乙二胺、三-2,4,6-二甲基氨基甲基苯酚等叔胺化合物;例如三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸盐、四正丁基鏻-o,o-二乙基二硫代磷酸酯等磷化合物;例如季铵盐化合物;例如有机金属盐化合物;例如它们的衍生物等。这些固化促进剂可以单独使用或者并用两种以上。
[0059] 相对于环氧树脂100质量份,环氧树脂组合物中的固化剂的配合比例为例如0.5~50质量份、优选为1~10质量份;固化促进剂的配合比例为例如0.1~10质量份、优选为0.2~5质量份。
[0060] 上述固化剂和/或固化促进剂可以根据需要制备成利用溶剂来溶解和/或分散而成的溶剂溶液和/或溶剂分散液后再使用。
[0061] 作为溶剂,可举出:例如丙酮、甲乙酮等酮;例如乙酸乙酯等酯;例如N,N-二甲基甲酰胺等酰胺等有机溶剂等。此外,作为溶剂,还可举出:例如水;例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇等水系溶剂。作为溶剂,可优选举出有机溶剂,进一步优选举出酮。
[0062] 作为聚烯烃,可优选举出聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物。
[0063] 作为聚乙烯,可举出例如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。
[0064] 作为乙烯-丙烯共聚物,可举出例如乙烯和丙烯的无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物等。
[0065] 这些聚烯烃可以单独使用或者并用两种以上。
[0066] 此外,聚烯烃的重均分子量和/或数均分子量为例如1000~10000。
[0067] 此外,聚烯烃的熔点为例如80℃以下(具体而言为20~80℃)、优选为70℃以下(具体而言为35~70℃)。
[0068] 此外,聚烯烃可以单独使用或者并用多种。
[0069] 在树脂中,可优选举出热固性树脂成分,进一步优选举出环氧树脂。
[0070] 另外,在树脂中,除上述各成分(聚合物)以外,还包含例如聚合物前驱体(例如包括低聚物的低分子量聚合物等)和/或单体。
[0071] 树脂在室温(25℃)下的粘度为例如3000mPa·s以上且不足30000mPa·s、优选为5000mPa·s以上且不足20000mPa·s。
[0072] 此外,如上所述,树脂的熔融温度(在树脂为热固性树脂成分时,为其软化温度(环球法);在树脂为热塑性树脂成分时,为其熔点)为例如80℃以下(具体而言为20~80℃)、优选为70℃以下(具体而言为35~70℃)。
[0073] 导热性无机粒子只要能够均匀地分散于树脂中、且如后述那样能够制造与厚度方向垂直相交的方向的热导率为10W/m·K以上的导热片,则没有特别的限制,可以使用公知的填充材料。
[0074] 具体而言,可举出:例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、云母、钛酸钾、氧化铁、滑石等氧化物粒子;例如氮化硼、氮化硅、氮化铝等氮化物粒子;例如碳化硅等碳化物粒子;例如铜、铝等金属粒子等。
[0075] 这些导热性无机粒子可以单独使用或者并用两种以上。
[0076] 作为导热性无机粒子,可优选举出氮化物粒子;更优选举出氮化硼。
[0077] 此外,作为导热性无机粒子的形状,可举出例如板状、鳞片状、球状等,优选举出板状、鳞片状,更优选举出鳞片状。
[0078] 鳞片状(或板状。下同。)的导热性无机粒子的纵向长度(鳞片的与厚度方向垂直相交的方向上的最大长度)的平均值为例如1~100μm、优选为3~90μm。此外,导热性无机粒子的纵向长度的平均值为5μm以上、优选为10μm以上、进一步优选为20μm以上、特别优选为30μm以上、最优选为40μm以上;且通常为例如100μm以下、优选为90μm以下。
[0079] 此外,导热性无机粒子的厚度(鳞片的厚度方向长度、即粒子的横向方向长度)的平均值为例如0.01~20μm、优选为0.1~15μm。
[0080] 此外,导热性无机粒子的纵厚比(纵向长度/厚度)为例如2~10000、优选为10~5000。
[0081] 而且,导热性无机粒子的利用光散射法测定的平均1次粒径为例如5μm以上、优选为10μm以上、进一步优选为20μm以上、特别优选为30μm以上、最优选为40μm以上;且通常为100μm以下。
[0082] 另外,利用光散射法测定的平均1次粒径是利用动态光散射式粒度分布测定装置测定的体积平均粒径。
[0083] 若导热性无机粒子的利用光散射法测定的平均1次粒径不满足上述范围,则导热片变脆,有时会使处理性降低。
[0084] 此外,导热性无机粒子的体积密度(JIS K5101、表观密度)为例如0.3~1.5g/cm3、3
优选为0.5~1.0g/cm。
[0085] 此外,导热性无机粒子可以使用市售品或将其加工而成的加工品。
[0086] 作为市售品,可举出例如氮化硼粒子的市售品等,作为氮化硼粒子的市售品,具体而言,可举出例如Momentive Performance Materials Japan公司制造的“PT”系列(例如“PT-110”等)、昭和电工公司制造的“SHOBN UHP”系列(例如“SHOBN UHP-1”等)等。
[0087] 在树脂组合物中,导热性无机粒子的体积基准的含有比例(在固体成分、即树脂由热塑性树脂成分构成时,为导热性无机粒子相对于热塑性树脂成分和导热性无机粒子的总体积的体积百分率)为35体积%以上、优选为40体积%以上、更优选为65体积%以上、进一步优选为75体积%以上;通常为例如95体积%以下。
[0088] 在导热性无机粒子的体积基准的含有比例不满足上述范围的情况下,有时无法使导热性无机粒子在导热片中取向于规定方向。另一方面,在导热性无机粒子的体积基准的含有比例超出上述范围的情况下,有时导热片变脆,使处理性降低。
[0089] 此外,相对于形成导热片的各成分(导热性无机粒子和树脂)总量(固体成分总量)100质量份,导热性无机粒子的质量基准的配合比例为例如40~95质量份、优选为65~
90质量份;相对于形成导热片的各成分总量100质量份,树脂的质量基准的配合比例为例如5~60质量份、优选为10~35质量份。另外,相对于树脂100质量份,导热性无机粒子的质量基准的配合比例为例如60~1900质量份、优选为185~900质量份。
[0090] 而且,树脂组合物的准备没有特别的限制,可以将上述树脂(根据需要添加的固化剂、固化促进剂和溶剂)和导热性无机粒子按照上述比例配合,并利用公知的方法进行搅拌混合。
[0091] 对于搅拌混合而言,为了有效地混合各成分,例如可以将溶剂与上述各成分一起配合,或者例如可以利用加热使树脂(优选热塑性树脂成分)熔融。
[0092] 作为溶剂,可举出与上述同样的有机溶剂。此外,在将上述固化剂和/或固化促进剂制备成溶剂溶液和/或溶剂分散液的情况下,可以无需在搅拌混合中追加溶剂而直接将溶剂溶液和/或溶剂分散液的溶剂作为搅拌混合用的混合溶剂来提供。或者,也可以在搅拌混合中进一步以混合溶剂的形式追加溶剂。
[0093] 在使用溶剂进行搅拌混合的情况下,在搅拌混合后,除去溶剂。
[0094] 为了除去溶剂,例如在室温下放置1~48小时;或者例如在40~100℃下加热0.5~3小时;或者例如在0.001~50kPa的减压气氛下以20~60℃的温度加热0.5~3小时。
[0095] 在利用加热使树脂(优选热塑性树脂成分)熔融的情况下,加热温度为例如树脂的软化温度附近或超出该软化温度的温度,具体而言,为40~200℃、优选为70~140℃。
[0096] 由此制备树脂组合物。
[0097] 本发明中,在准备工序所准备的树脂组合物在室温(25℃)下为固体状态或半固体状态。
[0098] 接着,利用该方法,对所得的树脂组合物进行热压,将树脂组合物从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使树脂组合物的粘度增加来进行片化(片化工序)。
[0099] 更具体而言,在片化工序中,首先,在将树脂热熔融的加热及加压条件下对树脂组合物例如隔着2片脱模膜进行热压(熔融工序)。
[0100] 热压的条件只要使树脂热熔融即可,具体而言,温度为例如50~150℃、优选为60~140℃;压力为例如1~100MPa、优选为5~50MPa。
[0101] 此外,优选对树脂组合物进行真空热压。真空热压时的真空度为例如1~100Pa、优选为5~50Pa,温度、压力及时间与上述热压的这些条件相同。
[0102] 当热压时的温度、压力和/或时间在上述范围外时,有时无法将导热片的空隙率P(后述)调整为所需的值。
[0103] 此外,在此种熔融工序中,按照树脂的粘度为例如不足10000mPa·s、优选为不足5000mPa·s且通常为50mPa·s以上的方式对树脂组合物进行热压。
[0104] 在此种熔融工序中,在树脂为热固性树脂成分时,树脂因热压而暂时处于熔融状态,之后,通过加热而进行固化,成为半固体状态(B阶段)。
[0105] 此外,在树脂为热塑性树脂成分时,树脂因热压而处于熔融状态。
[0106] 接着,在该片化工序中,在上述熔融工序后,使温度降低至树脂几乎不流动的温度,同时在加压状态下保持至达到该温度(保持工序)。
[0107] 具体而言,在保持工序中,在上述压力条件下,以加压状态进行保持,直至将树脂组合物冷却至树脂几乎不流动的温度,由此使树脂组合物的粘度增加(增粘工序)而制成固体状态(固体化工序)。
[0108] 例如,在使用热固性树脂成分作为树脂时,作为树脂几乎不流动的温度,为例如0~150℃、优选为5~100℃。
[0109] 此外,在使用热塑性树脂成分作为树脂时,作为树脂几乎不流动的温度,为例如0~150℃、优选为5~100℃。
[0110] 而且,通过在上述压力条件下将树脂组合物冷却至上述温度,从而使树脂组合物(压片)的粘度增加,树脂变得几乎不流动,得到树脂组合物大体上被固体化而成的压片。
[0111] 在树脂为热固性树脂成分时,利用冷却使固化的进行受到抑制,但是物理性的固化随着温度降低而进行,结果使树脂组合物大体上被固体化。
[0112] 此外,在树脂为热塑性树脂成分时,利用冷却使物理性的固化随着温度降低而进行,树脂组合物经过半固体状态而大体上固体化。
[0113] 如此地通过使熔融工序中被热熔融后的树脂组合物在保持工序中降温至树脂几乎不流动的温度,同时在加压状态下保持至该温度,由此能够提高导热性无机粒子的取向性、并且减少片中的空隙。
[0114] 此外,在此种保持工序中,在加压状态下保持树脂组合物的保持时间为例如5分钟~3小时、优选为15分钟~1小时。
[0115] 此外,增加后的树脂的粘度(在几乎不流动的状态下的粘度)为例如3000mPa·s以上、优选为5000mPa·s以上;且通常为低于30000mPa·s、优选为低于20000mPa·s。
[0116] 若将在熔融工序中按照使树脂的粘度不足5000mPa·s的方式进行热压而得的片,在保持工序中保持至5000mPa·s以上,则能够进一步提高导热性无机粒子的取向性、并且减少片中的空隙。
[0117] 而且,根据此种导热片的制造方法,通过对树脂组合物进行热压,从而能够使导热性无机粒子以取向于规定方向的形态进行分散、并且在该状态下增加粘度,因此能够减少片中的空隙。
[0118] 其结果为:采用此种导热片的制造方法,能够制造与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片。
[0119] 此外,在此种导热片的制造方法中,无需用于减少片中的空隙的脱泡等工序,因此可以省去功夫和减少成本地制造导热片。
[0120] 而且,由此得到的导热片(压片)的厚度为例如50~1000μm、优选为100~800μm。
[0121] 此外,如上所述,导热片中的导热性无机粒子的体积基准的含有比例(固体成分、即导热性无机粒子相对于树脂和导热性无机粒子的总体积的体积百分率)为35体积%以上、优选为40体积%以上、更优选为65体积%以上、进一步优选为75体积%以上;且通常为例如95体积%以下。
[0122] 在导热性无机粒子的含有比例不满足上述范围的情况下,有时无法使导热性无机粒子在导热片中取向于规定方向。
[0123] 而且,在如此得到的导热片中,导热性无机粒子的纵向沿着与导热片的厚度方向交叉(垂直相交)的面方向取向。
[0124] 此外,导热性无机粒子的纵向与导热片的面方向所成的角度的算术平均值(导热性无机粒子相对于导热片的取向角度)为例如25度以下、优选为20度以下;通常为0度以上。
[0125] 另外,导热性无机粒子相对于导热片的取向角度如下:利用截面抛光仪(CP)将导热片沿厚度方向进行切断加工,对由此露出的截面用扫描型电子显微镜(SEM)以能够观察到200个以上的导热性无机粒子的视野的倍率拍摄照片,从所得的SEM照片取得导热性无机粒子的纵向相对于导热片的面方向(与厚度方向垂直相交的方向)的倾斜角,算出其平均值。
[0126] 由此,导热片的面方向的热导率为10W/m·K以上、优选为20W/m·K以上;通常为200W/m·K以下。
[0127] 若导热片的面方向的热导率不满足上述范围,则面方向的导热性不充分,因此无法用于此种要求面方向SD的导热性的散热用途中。
[0128] 另外,导热片的面方向的热导率利用脉冲加热法来测定。在脉冲加热法中使用氙气闪光灯分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制造)。
[0129] 此外,导热片的厚度方向的热导率为例如0.5~15W/m·K、优选为1~10W/m·K。
[0130] 另外,导热片的厚度方向的热导率利用脉冲加热法、激光闪光法或TWA法来测定。在脉冲加热法中使用与上述相同的装置,在激光闪光法中使用“TC-9000”(ULVAC-RIKO,Inc.制造),在TWA法中使用“ai-Phase mobile”(ai-Phase公司制造)。
[0131] 由此,导热片的面方向的热导率相对于导热片的厚度方向的热导率的比(面方向的热导率/厚度方向的热导率)为例如1.5以上、优选为3以上、进一步优选为4以上;通常为20以下。
[0132] 此外,在导热片中形成例如空隙(间隙)。
[0133] 导热片中的空隙的比例、即空隙率P可以利用导热性无机粒子的含有比例(体积基准)以及含有导热性无机粒子和树脂的树脂组合物的热压的温度、压力和/或时间、及该压力条件下的保持时间来进行调整,具体而言,可以通过将上述的热压的温度、压力和/或时间设定在上述范围内来进行调整。
[0134] 导热片中的空隙率P为例如30体积%以下、优选为10体积%以下。
[0135] 上述空隙率P例如通过如下方法测定:首先,利用截面抛光仪(CP)将导热片沿厚度方向进行切断加工,对由此露出的截面用扫描型电子显微镜(SEM)以200倍的倍率进行观察而得到图像,由所得的图像对空隙部分和空隙部分以外的部分进行二值化处理,接着,算出空隙部分相对于整个导热片的截面积的面积比。
[0136] 而且,由于此种导热片利用上述的方法而得到、且空隙率为30体积%以下,因此与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异,并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异。
[0137] 因此,此种导热片可以作为与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片而用于各种散热用途中。
[0138] 另外,在此种导热片中,在树脂为热固性树脂成分的情况下,可以在使用时使大体上固化了的导热片发生热固化。
[0139] 为了使导热片热固化,使用上述热压或干燥机。优选使用干燥机。关于上述热固化的条件,温度为例如60~250℃、优选为80~200℃。在采用热压的情况下,压力为例如100MPa以下、优选为50MPa以下。
[0140] 此外,在树脂为热固性树脂成分的情况下,导热片的面方向的热导率在热固化前后基本相同。
[0141] 另外,在导热片中,固化后的空隙率P2相对于固化前的空隙率P1为例如100%以下、优选为50%以下。
[0142] 而且,此种导热片可以作为与厚度方向垂直相交的面方向的导热性优异、并且绝缘强度(击穿电压)等各种电特性也优异的导热片而用于各种散热用途中。
[0143] 具体而言,作为在电力电子技术中采用的导热片,更详细地说,可以用作例如应用于LED散热基板、电池用散热材料的导热片。
[0144] 实施例
[0145] 以下示出实施例和比较例,对本发明进行更具体地说明,但本发明丝毫不受实施例和比较例的限定。
[0146] 实施例1
[0147] 将作为热固性树脂成分的环氧单体即jER828(日本环氧树脂公司制造)1g、EPPN-501HY(日本化药制造)2g、咪唑系环氧树脂固化剂即Curezol2P4MHZ-PW(四国化成公司制造)的5质量%甲乙酮溶液3g、和氮化硼填料即PT-110(Momentive Performance Materials Japan公司制造)12g混合并搅拌,准备了树脂组合物(准备工序)。
[0148] 接着,将所得的树脂组合物在室温(25℃)气氛下放置一夜,使甲乙酮挥发后,用经过硅酮处理的脱模膜夹住树脂组合物,使用真空热压机,在110℃、10Pa的真空条件下在5吨的载荷下加压10分钟(熔融工序)。
[0149] 然后,在保持压力(5t)的状态下,使压力机的温度降低至50℃,使树脂的粘度增加(保持工序)。之后,从压力机中取出片,得到大体上固化后的导热片(片化工序)。
[0150] 所得的导热片中的氮化硼的含有比例为70体积%。
[0151] 实施例2
[0152] 将作为热固性树脂成分的环氧单体即OGSOL EG-200(Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd制造)1g、EPPN-501HY(日本化药制造)2g、咪唑系环氧树脂固化剂即Curezol2P4MHZ-PW(四国化成公司制造)的5质量%甲乙酮溶液3g、氮化硼填料即PT-110(Momentive Performance Materials Japan公司制造)12g混合并搅拌,准备了树脂组合物(准备工序)。
[0153] 接着,将所得的树脂组合物在室温(25℃)气氛下放置一夜,使甲乙酮挥发后,用经过硅酮处理的脱模膜夹住树脂组合物,使用真空热压机,在110℃、10Pa的真空条件下在5t的载荷下加压10分钟(熔融工序)。
[0154] 然后,在保持压力(5t)的状态下,使压力机的温度降低至50℃,使树脂的粘度增加(保持工序)。之后,从压力机中取出片,得到大体上固化后的导热片(片化工序)。
[0155] 所得的导热片中的氮化硼的含有比例为70体积%。
[0156] 实施例3
[0157] 使作为热塑性树脂成分的聚乙烯(Sigma-Aldrich日本公司制造)1g在130℃下热熔融。向其中混合氮化硼填料即PT-110(Momentive Performance Materials Japan公司制造)3g并进行搅拌,准备了树脂组合物(准备工序)。
[0158] 接着,用经过硅酮处理的脱模膜夹住所得的树脂组合物,使用真空热压机,在110℃、10Pa的真空条件下在5t的载荷下加压10分钟(熔融工序)。
[0159] 然后,在保持压力(5t)的状态下,使压力机的温度降低至50℃,使树脂的粘度增加(保持工序)。之后,从压力机中取出片,得到固化后的导热片(片化工序)。
[0160] 所得的导热片中的氮化硼的含有比例为70体积%。
[0161] 比较例1
[0162] 将作为热固性树脂成分的环氧单体即jER828(日本环氧树脂公司制造)1g、EPPN-501HY(日本化药制造)2g、咪唑系环氧树脂固化剂即Curezol2P4MHZ-PW(四国化成公司制造)的5质量%甲乙酮溶液3g、和氮化硼填料即PT-110(Momentive Performance Materials Japan公司制造)12g混合并搅拌,准备了树脂组合物。
[0163] 接着,将所得的树脂组合物在室温(25℃)气氛下放置一夜,使甲乙酮挥发后,用经过硅酮处理的脱模膜夹住树脂组合物,使用真空热压机,在110℃、10Pa的真空条件下在5t的载荷下加压10分钟。然后,不保持加压状态地从压力机中取出片,得到导热片。
[0164] 所得的导热片中的氮化硼的含有比例为70体积%。
[0165] 比较例2
[0166] 使作为热塑性树脂成分的聚乙烯(Sigma-Aldrich日本公司制造)1g在130℃下热熔融。向其中混合氮化硼填料即PT-110(Momentive Performance Materials Japan公司制造)3g并进行搅拌,准备了树脂组合物(准备工序)。
[0167] 接着,用经过硅酮处理的脱模膜夹住所得的树脂组合物,使用真空热压机,在110℃、10Pa的真空条件下在5t的载荷下加压10分钟。然后,不保持加压状态地从压力机中取出片,得到导热片。
[0168] 所得的导热片中的氮化硼的含有比例为70体积%。
[0169] (评价)
[0170] (1)热导率
[0171] 对于由各实施例和各比较例得到的导热片,通过使用氙气闪光分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制造)的脉冲加热法测定面方向的热导率。
[0172] 其结果如表1所示。
[0173] (2)树脂粘度
[0174] 使用B型粘度计(型号:TV-20(东机产业公司制造))分别测定各实施例和各比较例中使用的树脂的热压时的粘度和从压力机中取出时的粘度。
[0175] 其结果如表1所示。
[0176] 另外,在使用了热塑性树脂成分的实施例3和比较例2中,由于在热压时树脂组合物变为液状,因此无法测定粘度,此外,由于在热压后导热片发生固化,因此无法测定粘度。
[0177] 【表1】
[0178] 表1
[0179]
[0180] (3)空隙率
[0181] 利用截面抛光仪沿厚度方向切断实施例1和比较例1中得到的导热片,利用扫描型电子显微镜(SEM)以200倍的倍率观察其切断面。
[0182] 实施例1的导热片的图像处理图如图1所示,比较例1的导热片的图像处理图如图2所示。
[0183] 由图1及图2确认到:就对树脂组合物进行热压,将其从熔融状态热压成半固体状态后,再通过使粘度增加来进行片化而成的实施例1的导热片而言,其与不使粘度增加而进行片化而成的比较例1的导热片相比,片中的空隙减少。
[0184] 另外,上述发明提供了本发明列举的实施方式,但这仅仅是例示而已,并非限定性地解释。对于本技术领域的技术人员而言显而易见的本发明的变形例也包含在权利要求所保护的范围内。
[0185] 产业上的可利用性
[0186] 本发明的导热片可以在采用电力电子技术的领域中被有效地利用。