导热性树脂组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供通过含有特定的导热性无机填料从而不使含量增加也能够高导热化且成型性良好的导热性树脂组合物。所述导热性树脂组合物是含有导热性填料和粘结剂树脂而成的导热性树脂组合物，所述导热性填料含有莫氏硬度为5以上的硬质填料和莫氏硬度为3以下的软质填料，在将所述树脂组合物成型而将形状固定化时，在所述树脂组合物的结构中所述软质填料被所述硬质填料挤压，在此被挤压的状态下所述软质填料的表面由于所述硬质填料而变形，从而所述软质填料与所述硬质填料面接触。
【专利说明】导热性树脂组合物
【技术领域】
[0001]本发明涉及在电子部件等导热部件、例如散热体中使用的导热性树脂组合物。
【背景技术】
[0002]计算机(CPU)、晶体管、发光二极管(LED)等半导体在使用中会发热，由于该热有时使得电子部件的性能降低。因此，将散热体安装在发热的电子部件上。
[0003]以往，在这样的散热体中使用了导热率高的金属，但近年来逐渐开始使用形状选择的自由度高、易于轻质化和小型化的导热性树脂组合物。为了使导热率提高，这样的导热性树脂组合物需要在粘结剂树脂中大量含有导热性无机填料。然而，已知单纯地使导热性无机填料的配合量增加时，会产生各种各样的问题。例如，由于使配合量增加而导致固化前的树脂组合物的粘度上升，成型性、操作性大幅降低，从而引起成型不良。另外，对于能够填充填料的量有限制，大多数情况下导热性是不充分的(专利文献I~5)。[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开昭63-10616号公报
[0007]专利文献2:日本特开平4-342719号公报
[0008]专利文献3:日本特开平4-300914号公报
[0009]专利文献4:日本特开平4-211422号公报
[0010]专利文献5:日本特开平4-345640号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的问题
[0012]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供即使不使导热性填料的含量增加也能够高导热化且成型性良好的导热性树脂组合物。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本发明的
【发明者】们为了解决上述问题而反复进行了深入研究，结果发现:通过由软质填料和硬质填料构成导热性填料，并且用硬质填料挤压软质填料而使软质填料与硬质填料面接触，从而可形成更大的导热通路，虽然导热性填料的填充量少，但是导热性提高。另外，本发明的
【发明者】们发现:含有该导热性填料的导热性树脂组合物的成型性、操作性显著提高，从而完成了本发明。
[0015]即，本发明涉及一种导热性树脂组合物，其特征在于，其是含有导热性填料和粘结剂树脂而成的导热性树脂组合物，
[0016]所述导热性填料含有莫氏硬度为5以上的硬质填料和莫氏硬度为3以下的软质填料，
[0017]在将所述树脂组合物成型而将形状固定化时，在所述树脂组合物的结构中所述软质填料被所述硬质填料挤压，在此被挤压的状态下所述软质填料的表面由于所述硬质填料而变形，从而所述软质填料与所述硬质填料面接触。
[0018]在本发明的导热性树脂组合物中，所述硬质填料优选为选自氧化铝、氧化镁、熔融二氧化硅、晶体二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅和氧化锌中的至少一种。
[0019]在本发明的导热性树脂组合物中，所述软质填料优选为选自硅藻土、氮化硼、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、滑石、高岭土、粘土和云母中的至少一种。
[0020]在本发明的导热性树脂组合物中，所述软质填料的形状优选为鳞片状、薄片状、小片(flake)状或板状。
[0021]在本发明的导热性树脂组合物中，所述硬质填料与所述软质填料合计的含量相对于全部导热性树脂组合物优选为50体积％以上且小于95体积％。
[0022]另外，在本发明的导热性树脂组合物中，所述硬质填料与所述软质填料的体积比例优选为下述(I)式的范围内。
[0023]硬质填料/软质填料=95/5~50/50 (I)
[0024]另外，本发明涉及一种导热性成型体，其特征在于，其是将上述导热性树脂组合物成型而得到的成型体，在所述导热性树脂组合物的结构中所述软质填料被所述硬质填料挤压，在此被挤压的状态下所述软质填料的表面由于所述硬质填料而变形，从而所述软质填料与所述硬质填料面接触。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，在粘结剂树脂中柔的软质填料与硬的硬质填料面接触而有效地形成导热通路，因此与树脂中单独含有硬质填料或软质填料的情况相比，导热性良好。另外，由于含有柔的软质填料，因此树脂的流动性提高，成型性良好。此外，由于树脂的流动性提高，因此成型时的模具磨耗降低，能够抑制模具更换的频率。
[0027]所以，根据本发明，能够提供即使不使导热性填料的含量增加也能够高导热化且成型性良好的导热性树脂组合物。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1(a)是使用了近似球状的软质填料时的导热性树脂组合物的示意图；图1(b)是其局部放大图。
[0029]图2(a)是使用了板状的软质填料时的导热性树脂组合物的示意图；图2(b)是其局部放大图。
[0030]图3是使用了板状的软质填料时的导热性树脂组合物的SEM图像。
[0031]图4(a)是异形填料的立体不意图；图4(b)是其仰视图。
[0032]图5是本发明的导热性树脂组合物的示意图，其是含有异形的硬质填料和板状的软质填料作为导热性填料的导热性树脂组合物的示意图。
[0033]图6(a)是现有的导热性树脂组合物的示意图；图6(b)是其局部放大图。
[0034]图7是具有由本发明的导热性树脂组合物构成的散热体的发光装置的示意图。
【具体实施方式】 [0035]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是，以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术构思具体化的导热性树脂组合物的，其并不限定本发明。另外，就本实施方式中所述的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等而言，只要没有特定的记载，本发明的范围就不仅限定于以下所示的实施方式，以下所示的实施方式仅仅是例示。此外，就各附图示出的构件的大小、位置关系等而言，有时为了明确说明而有夸大。
[0036]图1 (a)是本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I的示意图；图1 (b)是其局部放大图。如图1 (a)、(b)所示，导热性树脂组合物I含有导热性填料2和粘结剂树脂3而成，导热性填料2含有莫氏硬度为5以上的硬质填料(下文中称为硬质填料或无机硬质填料)4和莫氏硬度为3以下的软质填料(下文中称为软质填料或无机软质填料)5。
[0037]因此，在将导热性树脂组合物I成型而将形状固定化时，在导热性树脂组合物I的结构中软质填料5被硬质填料4挤压，在此被挤压的状态下软质填料5的表面由于硬质填料4而变形，从而硬质填料4与软质填料5面接触。此处，面接触是指某个物体与某个物体按照它们的接触部分为面的方式接触。在本发明中，例如是指硬质填料4与软质填料5按照硬质填料4与软质填料5的接触面积为0.01 μ m2~25 μ m2、优选为0.05 μ m2~10 μ m2、更优选为0.1 μ m2~5 μ m2的方式接触。
[0038]以往，通过使用单一的导热性填料并将大量的导热性填料填充到树脂中，对树脂赋予了导热性。但是，对于能够填充导热性填料的量有限制，难以通过高密度地填充导热性填料来进一步提高树脂组合物的导热性。另外，在高密度地填充导热性填料的情况下，由于树脂组合物的流动性降低而导致的成型性恶化和模具磨耗性恶化成为问题。
[0039]图6(a)是现有的导热性树脂组合物41的示意图；图6(b)是其局部放大图。如图
6(a)、(b)所示，在填料彼此的硬度大致相同的情况下，一种填料45难以由于另一种填料44 的挤压而变形，填料44、45彼此在接触部分10以点的方式接触。因此，此时导热通路的路径宽度小。与此相对，在本发明的导热性树脂组合物I中，由于将硬质填料4与软质填料5组合使用，因此如图1(b)所示，软质填料5被硬质填料4挤压，由此在硬质填料4与软质填料5的接触部分10发生软质填料5的变形。由此，硬质填料4与软质填料5之间的接触成为面接触，导热通路路径宽度变大。因此，本发明的导热性树脂组合物I与现有的导热性树脂组合物相比，能够以相同的填料量或更少的填料量得到高导热率，能够提高导热性。将软质填料与硬质填料组合使用时的软质填料与硬质填料的接触面积可以为填料彼此具有大致相同的硬度时的填料彼此的接触面积的I倍~20倍，更优选为1.5倍~10倍，进一步优选为2倍~5倍。
[0040]硬质填料4和/或软质填料5可以为无机物，也可以为有机物，优选使用无机物(即无机填料)。
[0041]图2(a)是使用了板状填料作为软质填料5时的导热性树脂组合物I的示意图；图2(b)是其局部放大图。另外，图3是使用了板状填料作为软质填料5时的导热性树脂组合物I的SEM图像。
[0042]对于本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I来说，软质填料5的形状可以为任何形状，优选为具有薄壁形状的板状，可以是表现为所谓鳞片状、薄片状、小片状等的形状。通过如上所述使用鳞片状、薄片状、小片状、板状的软质填料作为软质填料5，如图2(b)所示，在硬质填料4与软质填料5的接触部分10,软质填料5被硬质填料4挤压,从而软质填料5弯曲，与软质填料5为球状或多面体状的情况相比，软质填料5与硬质填料4的接触面积进一步变大。因此，使用了鳞片状、薄片状、小片状、板状的软质填料的导热性树脂组合物I显示出更高的导热性。
[0043]将鳞片状、薄片状、小片状、板状的软质填料与球状的硬质填料组合使用时的软质填料与硬质填料的接触面积可以为将球状的软质填料与球状的硬质填料组合使用时的填料彼此的接触面积的I倍~20倍，更优选为1.5倍~10倍，进一步优选为2倍~5倍。
[0044]对于本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I来说，在软质填料5为具有薄壁形状的板状的情况下，软质填料5的厚度与其主表面的最大直径的比率优选为I~40，更优选为3~30，进一步优选为5~20。当为上述范围时，软质填料5容易由于硬质填料4的挤压而弯曲，能够增大硬质填料4与软质填料5的接触面积。因此，能够提高导热性树脂组合物I的导热性。
[0045][导热性填料]
[0046]本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I含有莫氏硬度不同的至少两种以上的填料。本发明的填料含有莫氏硬度为5以上的硬质填料4和莫氏硬度为3以下的软质填料5，在导热性树脂组合物I中，需要分别含有至少一种以上的硬质填料4和软质填料5。在仅含有硬质填料4、软质填料5中任一种填料的情况下，导热性树脂组合物中，在填料粒子彼此的接触部分难以发生粒子变形，粒子间的接触面积小，因此无法得到显示出良好的导热性的树脂组合物。另外，在使用了硬质填料4、软质填料5的莫氏硬度为上述范围外的填料的情况下，由于与仅使用了硬质填料4、软质填料5中任一种填料的情况相同的理由，也无法得到显示出良好导热性的树脂组合物。
[0047]此处，莫氏硬 度是表示对于划伤的受伤容易性，本发明中，采用10级的莫氏硬度(旧莫氏硬度)。
[0048]对于本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I来说，作为构成硬质填料4的材料，只要莫氏硬度为5以上就行，可以使用任何材料，作为硬质填料4的具体例子，例如可以列举出:氧化铝、氧化镁、熔融二氧化硅、晶体二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锌。它们的莫氏硬度如下所示。
[0049]
氧化招9
氧化镁6
熔融二氧化硅7
晶体二氧化硅7
氮化铝7
氮化桂9
碳化桂9
氧化锌4~5
[0050]为了防止由于湿气所致的水解，本发明中作为硬质填料4使用的氧化镁优选使用表面活性度低的通过僵烧烧成法(也称为重烧烧成法)制得的氧化镁。轻烧氧化镁在制造时以1200°C以下进行烧成，而僵烧氧化镁以1500°C以上的高温进行烧成，因此气孔少、表面活性低，所以耐湿性良好。[0051]对于本发明的实施方式I的导热性树脂组合物I来说，作为构成软质填料5的材料，只要莫氏硬度为3以下就行，可以使用任何材料，作为软质填料5的具体例子，例如可以列举出:硅藻土、氮化硼、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、滑石、高岭土、粘土、云母。它
们的莫氏硬度如下所示。
[0052]
【权利要求】
1.一种导热性树脂组合物，其特征在于，其是含有导热性填料和粘结剂树脂而成的导热性树脂组合物， 所述导热性填料含有莫氏硬度为5以上的硬质填料和莫氏硬度为3以下的软质填料， 在将所述树脂组合物成型而将形状固定化时，在所述树脂组合物的结构中所述软质填料被所述硬质填料挤压，在此被挤压的状态下所述软质填料的表面由于所述硬质填料而变形，从而所述软质填料与所述硬质填料面接触。
2.根据权利要求1所述的导热性树脂组合物，其特征在于，所述硬质填料为选自氧化铝、氧化镁、熔融二氧化硅、晶体二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅和氧化锌中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的导热性树脂组合物，其特征在于，所述软质填料为选自硅藻土、氮化硼、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、滑石、高岭土、粘土和云母中的至少一种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的导热性树脂组合物，其特征在于，所述软质填料的形状为鳞片状 、薄片状、小片状或板状。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的导热性树脂组合物，其特征在于，所述硬质填料与所述软质填料合计的含量相对于全部导热性树脂组合物为50体积％以上且小于95体积％。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的导热性树脂组合物，其特征在于，所述硬质填料与所述软质填料的体积比例为下述(I)式的范围内， 硬质填料/软质填料=95/5~50/50 (I)。
7.一种导热性成型体，其特征在于，其是将权利要求1~6中任一项所述的导热性树脂组合物成型而得到的成型体，在所述导热性树脂组合物的结构中所述软质填料被所述硬质填料挤压，在此被挤压的状态下所述软质填料的表面由于所述硬质填料而变形，从而所述软质填料与所述硬质填料面接触。
【文档编号】C08K3/22GK103987790SQ201280058796
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】楠智和, 小谷友规, 余田浩好, 泽田知昭, 马场大三 申请人:松下电器产业株式会社