导热性片材和电子设备的制作方法
【专利摘要】导热性片材，其特征在于，在导热层的单面或两面层叠导热性树脂层而成，厚度方向的热导率为1.5W/mK以上，面内方向的热导率除以厚度方向的热导率所得的值为2以上。本发明的导热性片材在导热层的一侧或两侧层叠用于使接触热阻减小的导热性树脂层而成，导热性树脂层能够提高与发热体的密合性，使接触热阻减小，迅速地将热传给导热层。
【专利说明】导热性片材和电子设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够将来自发热性电子部件的热均匀地在无热点(heat spot)的状态下传导的导热性片材和电子设备。
【背景技术】
[0002]个人电脑、DVD、移动电话等电子设备中使用的CPU、驱动1C、存储器等的LSI芯片，伴随着高性能化、高速化、小型化、高集成化，其自身产生大量的热，该热导致的芯片的温度上升引起芯片的运转不良、破坏。因此，提出了用于抑制运转中的芯片的温度上升的大量的热放散方法和其中使用的热放散构件。
[0003]此外，近年来以智能手机、平板PC为代表的能够携带的电子终端急速地发展、普及。例如，智能手机在手掌上操作，而且通话时终端主体与脸颊和耳直接接触。平板PC也有时放置在腕、膝上操作。如果从存储器、芯片产生的热高效率地传导到终端背面，则终端背面的温度分布产生不均，只在其部分感到热。是称为所谓的热点的现象，在与肌肤直接接触的机会多的智能手机、平板PC中要尽可能使热点消失，使温度分布均一化。这样的情况下，采取了如下的手法:通过使存储器、芯片等发热体与壳体之间存在以石墨片材为代表的、面内方向的热传导优异的片材，使从发热体产生的热迅速地扩散，使热点消失。不过，由于石墨片材的价格非常高，而且非常脆，因此如果摩擦，石墨成分剥落，石墨粉飞散。而且，如果厚度变薄，强度降低，处理性困难。
[0004]此外，作为替代石墨的导热层，可列举铜箔，但铜的比重为8.9，非常重。对于作为能够携带的电子终端的智能手机、平板PC用途，从终端的轻质化的观点出发，非常不利。而且铜容易生锈，管理困难。
[0005]因此，作为比铜稳定，成本也低，比重也轻的导热层，可列举铝箔。此外，铝箔能够成型到5μπι左右的薄度，如果考虑今后能够携带的电子终端更小型化、薄型化，可以说是最有希望的导热层。
[0006]不过，如果是石墨片材、铜箔、铝箔这样的导热层单独，表面非常硬，在发热体和壳体之间存在时与发热体的密合性差，接触热阻大，从发热体产生的热无法高效率地传导到导热层，例如，石墨作为面内方向的热导率，有超过1，OOOff/mK的石墨，但尚未获得期待那样的热扩散效果。
[0007]为了使以智能手机、平板PC为代表的电子终端的背面的温度分布均一化，如何将从发热体产生的热高效率地传导到导热层，迅速地使其在面内扩散是课题。如果存在热点，使用者感到热，对发热体施加热应力，成为错误运转、短寿命化的原因。
[0008]再有，作为与本发明关联的现有技术，可列举下述文献。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:特开平6-291226号公报
[0012]专利文献2:特开2010-219290号公报[0013]专利文献3:特开2007-12913号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]本发明鉴于上述实际情况而完成，其目的在于提供能够将来自发热性电子部件的热均匀地在不存在热点的状态下传导的导热性片材和安装了该导热性片材的电子设备。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本发明人为了实现上述目的，反复深入研究，结果发现通过使用在导热层的一侧或两侧层叠导热性树脂而成的导热性片材，与发热体的密合性提高，与导热性片材的接触热阻降低，能够将产生的热迅速地传导到导热层，由于传导到导热层的热迅速地在面内扩散，因此没有形成热点就完成，而且，着眼于在面内的热扩散，面内方向的热导率除以厚度方向的热导率所得的值为2以上是必要的，不过，如果厚度方向的热导率过低，由发热体产生的热没有高效率地传导到导热性中间层，因此厚度方向的热导率必须具有1.0W/mK以上，完成了本发明。
[0018]因此，本发明提供下述的导热性片材和电子设备。
[0019][I]导热性片材，其特征在于，在导热层的单面或两面层叠导热性树脂层而成，厚度方向的热导率为1.5ff/mK以上，面内方向的热导率除以厚度方向的热导率所得的值为2以上。
[0020][2] [I]所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层由包含聚合物基体和导热性填充剂的树脂层形成。
[0021][3] [I]或[2]所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的厚度为400μπι以下。
[0022][4] [I]?[3]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的热导率为1.0ff/mK以上。
[0023][5] [I]?[4]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的硬度用Asker C计,为60以下。
[0024][6] [I]?[5]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层由有机硅组合物的固化物形成，该有机硅组合物包含:
[0025](A)分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷:100质量份，
[0026](B)具有至少2个以上与娃原子直接键合的氢原子的有机氢聚娃氧烧:与娃原子直接键合的氢原子的摩尔数成为来自(A)成分的烯基的摩尔数的0.1?5.0倍量的量，
[0027](C)导热性填充剂:200?2，500质量份，
[0028](D)钼系固化催化剂:相对于(A)成分，以钼族元素质量换算，0.1?1，OOOppm0
[0029][7] [I]?[6]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热层的厚度方向的热导率为30W/mK以上，面内方向的热导率为200W/mK以上。
[0030][8] [I]?[7]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热层的比重为6以下。
[0031][9] [I]?[8]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热层的厚度为100 μ m以下。
[0032][10] [I]?[9]的任一项所述的导热性片材，其特征在于，导热层的材质为铝。[0033][11]电子设备，其中，安装了在导热层的一侧层叠有导热性树脂层的[I]~[10]的任一项所述的导热性片材以使导热性树脂层成为发热体侧，导热层成为放热体侧。
[0034][12]便携终端，其中，在便携终端主体的背面安装了在导热层的一侧层叠有导热性树脂层的[I]~[10]的任一项所述的导热性片材以使导热性树脂层成为发热体侧，导热层成为背面壳体侧。
[0035]发明的效果
[0036]本发明的导热性片材在导热层的一侧或两侧层叠用于使接触热阻减小的导热性树脂层而成，导热性树脂层能够提高与发热体的密合性，使接触热阻减小，迅速地将热传导到导热层。传导到导热层的热立即在面内扩散。通过将本导热性片材安装到智能手机、平板PC、々力卜9 7' 'y ^ (注册商标)为代表的能够携带的电子终端的背面，能够使背面的温度分布均一化，不存在热点，因此能够提高使用者的使用感，而且抑制发热体内的温度上升。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为将本发明的导热性片材安装于便携终端的状态的截面图。
[0038]图2为用于模拟热扩散性的装置的简要截面图。
【具体实施方式】
[0039]本发明的导热性片材在导热层的一面或两面层叠导热性树脂层而成。
[0040]其中，导热性树脂层由包含聚合物基体和导热性填充剂的树脂层形成。
[0041]这种情况下，作为导热性树脂层的导热性树脂的聚合物基体，选自有机橡胶、硅橡胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶、天然橡胶等`橡胶，环氧树脂、聚氨酯树脂等热固化性树脂，热塑性弹性体。基体并不限于I种,可将2种以上组合。
[0042]其中，从耐热性、耐寒性、耐候性、电气特性等的观点出发，硅橡胶与其他基体相比优异。如果认为导热性片材是负责电子部件的寿命、正确的运转的重要的构件，则优选使用硅橡胶。
[0043]另一方面，作为导热性填充剂，能够使用非磁性的铜、铝等金属，氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铍、二氧化钛、氧化锆等金属氧化物，氮化铝、氮化硅、氮化硼等金属氮化物，氢氧化镁等金属氢氧化物，人造金刚石或碳化硅等一般作为导热性填充剂的物质。此外，能够使用平均粒径为0.1~200 μ m、更优选0.1~100 μ m、进一步优选0.5~50 μ m的导热性填充剂，可使用I种或将2种以上复合使用。
[0044]应予说明，该平均粒径能够利用采用激光衍射法的粒度分布测定装置求出，平均粒径是作为采用激光衍射法的粒度分布测定中的质量平均值D50(即，累积质量成为50%时的粒径或中值粒径)测定的值。
[0045]作为导热性填充剂的填充量，相对于聚合物基体100质量份，优选含有200~2，500质量份。更优选为200~1，500质量份。如果小于200质量份，有时无法充分获得导热性树脂层的热导率，不能适应发热量大的发热构件。另一方面，是因为如果导热性填充剂的填充量超过2，500质量份，片材的成型性变差，成型的片材的柔软性也缺乏。
[0046]作为导热性树脂层的聚合物基体，如上所述，优选硅橡胶，特别地，作为导热性树脂层，优选由有机硅组合物的固化物形成，该有机硅组合物包含:[0047](A)分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷:100质量份，
[0048](B)具有至少2个以上与娃原子直接键合的氢原子的有机氢聚硅氧烷:与娃原子直接键合的氢原子的摩尔数成为来自(A)成分的烯基的摩尔数的0.1~5.0倍量的量，
[0049](C)导热性填充剂:200~2，500质量份，
[0050](D)钼系固化催化剂:相对于(A)成分，以钼族元素质量换算，0.1~1，OOOppm0
[0051]其中，作为(A)成分的含有烯基的有机聚硅氧烷是I分子中具有2个以上的与硅原子键合的烯基的有机聚硅氧烷。通常一般主链部分基本上由二有机硅氧烷重复单元组成，其可以是分子结构的一部分含有分支状的结构，也可以是环状体，从固化物的机械强度等、物性的方面出发，优选直链状的二有机聚硅氧烷，能够使用下述平均组成式所示的有机聚硅氧烷。
[0052]R1aSiO^72
[0053](式中，R1为碳原子数I~12、优选I~10的一价烃基，是下述的烯基和烯基以外的一价烃基。a为I~4、优选I~3、更优选I~2的正数。)
[0054]具体地，作为与硅原子键合的烯基以外的官能团，为未取代或取代的一价烃基，可列举例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戍基、新戍基、己基、庚基、羊基、壬基、癸基、十二烷基等烷基，环戊基、环己基、环庚基等环烷基，苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基等芳基，苄基、苯基乙基、苯基丙基、甲基苄基等芳烷基，以及这些基团中碳原子键合的氢原子的一部分或全部被氟、氯、溴等卤素原子、氰基等取代的基团，例如氯甲基、2_漠乙基、3_氣丙基、3，3, 3_二氣丙基、氣苯基、氣苯基、氛基乙基、3，3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-九氟己基等，代表性的基团为碳原子数I~10的基团，特别代表性的基团为碳原子数I~6的基团，优选地，为甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3，3，3-三氟丙基、氰基乙基等碳原子数I~3的未取代或取代的烷基和苯基、氣苯基、氣苯基等未取代或取代的苯基。此外，并不限定与硅原子键合的烯基以外的官能团全部为同一基团。
[0055]此外，作为烯基，可列举例如乙烯基、稀丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基等通常碳原子数2~8左右的烯基，其中，优选乙烯基、稀丙基等低级烯基，特别优选为乙烯基。
[0056]再有，烯基的含量优选为0.001~0.1摩尔/100g。
[0057]该有机聚硅氧烷采用奥斯特瓦尔德粘度计测定的25°C下的运动粘度通常为10~100，000mm2/s，特别优选为500~50，000mm2/s的范围。如果上述粘度过低，得到的组合物的保存稳定性变差，此外，如果过高，有时得到的组合物的伸展性变差。
[0058]该(A)成分的有机聚硅氧烷可I种单独使用，也可将粘度不同的2种以上组合使用。
[0059](B)成分的有机氢聚硅氧烷是I分子中平均具有2个以上、优选3~100个与娃原子直接键合的氢原子(S1-H基)的有机氢聚硅氧烷，是作为(A)成分的交联剂发挥作用的成分。即，通过(B)成分中的S1-H基与(A)成分中的烯基由后述的(D)成分的钼族系催化剂促进的氢化硅烷化反应而加成，给予具有交联结构的三维网状结构。此外，S1-H基的数不到I个的情况下，有可能不固化。
[0060]有机氢聚硅氧烷优选下述平均结构式(B)所示的有机氢聚硅氧烷。
[0061]
【权利要求】
1.导热性片材，其特征在于，在导热层的单面或两面层叠导热性树脂层而成，厚度方向的热导率为1.5ff/mK以上，面内方向的热导率除以厚度方向的热导率所得的值为2以上。
2.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层由包含聚合物基体和导热性填充剂的树脂层形成。
3.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的厚度为400μ m以下。
4.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的热导率为1.0W/mK以上。
5.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层的硬度用AskerC计，为60以下。
6.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热性树脂层由有机硅组合物的固化物形成，该有机硅组合物包含: (A)分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷:100质量份， (B)具有至少2个以上与硅原子直接键合的氢原子的有机氢聚硅氧烷:与硅原子直接键合的氢原子的摩尔数成为来自(A)成分的烯基的摩尔数的0.1?5.0倍量的量， (C)导热性填充剂:200?2，500质量份， (D)钼系固化催化剂:相对于(A)成分，以钼族元素质量换算,0.1?1，OOOppm。
7.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热层的厚度方向的热导率为30W/mK以上，面内方向的热导率为200W/mK以上。
8.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热层的比重为6以下。
9.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热层的厚度为100μ m以下。
10.权利要求1所述的导热性片材，其特征在于，导热层的材质为铝。
11.电子设备，其中，安装了在导热层的一侧层叠有导热性树脂层的权利要求1?10的任一项所述的导热性片材以使导热性树脂层成为发热体侧，导热层成为放热体侧。
12.便携终端，其中，在便携终端主体的背面安装了在导热层的一侧层叠有导热性树脂层的权利要求1?10的任一项所述的导热性片材以使导热性树脂层成为发热体侧，导热层成为背面壳体侧。
【文档编号】B32B27/20GK103507353SQ201310237627
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】石原靖久, 远藤晃洋 申请人:信越化学工业株式会社