绝缘导热片的制作方法
【专利摘要】提供在确保电绝缘性的同时可以进行简便的施工方法的高散热片。一种散热片，在可以以高密度进行静电植绒的条件下以高密度将电绝缘性且高导热性的短纤维静电植绒到涂布有粘接剂的基材上，将直立的短纤维粘接固定，浸渍粘结剂树脂并使粘结剂树脂固化之后，对单面的表面进行研磨，从而使绝缘高导热纤维沿片厚度方向以高密度贯穿排列，使一面的纤维突出并使相反面为平滑面，由此可以通过相反面由放热体迅速吸热且通过纤维突出面向空气迅速散热。
【专利说明】绝缘导热片
【技术领域】
[0001]本发明涉及为电绝缘性且具有高散热性的绝缘高导热片。进一步详细而言，涉及在确保绝缘可靠性的同时能够高效地自电子基板、半导体芯片、光源等放热体扩散热量的绝缘高导热片。
【背景技术】
[0002]随着电子设备的轻薄小型化、高功率化，散热对策的重要性有所提高。作为自半导体、LED等放热体散热的方法，通常安装铝、铜等金属的散热体。然而，通常金属具有导电性，需要绝缘性时，在放热体与散热体之间插入绝缘体来保持绝缘性。在这里，会构成较大问题的是，绝缘体一般导热性低，散热特性会降低。此外，由于需要对放热体、绝缘体、散热体进行接合，导致工序增多，成本上不利。
[0003]作为将热自半导体、LED等放热体传导至散热体的构件，提出了将氧化金属微粒等绝缘导热性填料填充到粘结剂中的技术。
[0004]然而，该现有技术存在下述问题:由于在填料间隙存在导热性较低的粘结剂树脂、空隙，导致导热受阻，因此无法获得充分的导热性。此外，为了实现导热性而以高密度填充填料时，片强度会降低，进而片的柔软性会受损，导致与被粘物的密合性减小，结果存在在安装状态下无法获得高导热性的问题。
[0005]另一方面，为了解决该导热性不足的问题，提出了沿导热方向配置绝缘导热性纤维来高效地进行导热的技术方案(例如参见专利文献I?3)。专利文献I和专利文献2中提出了如下的绝缘高导热片的制造方法:通过静电植绒使绝缘高导热纤维锚固在被植绒层上并使被植绒层固化，然后浸入粘结剂树脂，由此使绝缘高导热纤维沿片厚度方向直立取向。此外，专利文献3中提出了如下方法:通过对添加有绝缘高导热纤维的粘结剂树脂施加磁场使纤维在粘结剂树脂中取向，并使其固化，由此进行制造。然而，前述专利文献I?3中的技术方案虽然在以少量的填料即高效获得导热性这一点上得到改良，但在无法以高密度填充填料、无法获得充分的导热性这一点上成为问题。
[0006]另一方面，非专利文献I中记录了使用纤度为1.5d、纤维长度为0.5mm的尼龙纤维以94700根/cm2、即密度14%进行了静电植绒的实际成果。此外，专利文献4中叙述了，通常的静电植绒技术的植绒单位面积重量一般基本为100?150g/m2而不取决于植绒短纤维的粗细、长度。这相当于在使用例如密度为1.2g/cm3、纤维长度为0.4mm的短纤维时，短纤维体积相对于片总体积为30%。如此，上述文献认为高密度的静电植绒是可能的。然而，非专利文献5中记载的现有的静电植绒一般作为用于衣服、地毯、绝热材料等的起毛材料的制造技术而加以利用，并不要求纤维的极度的直立性，同时含有大量大幅倾斜的纤维。因此，利用现有的静电植绒技术制造绝缘高导热片时，由于倾斜的纤维无法贯穿片的厚度方向，因此无法获得高的贯穿密度。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献[0009]专利文献1:日本专利第4521937号公报
[0010]专利文献2:日本专利第4443746号公报
[0011]专利文献3:日本专利第4272767号公报
[0012]专利文献4:日本特开平8-299890号公报
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:《植绒加工的实际》(新高分子文库)饭沼宪政著(「7 口 〃々加工的実際」(新高分子文庫)飯沼憲政著)
【发明内容】
[0015]发明要解决的问题
[0016]本发明是以上述现有技术的问题为背景而做出的。即，本发明的目的在于提供绝缘性和导热性优异的导热片。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过以下所示的手段，能够解决上述问题，从而完成了本发明。
[0019]即，本发明包括以下技术方案。
[0020]1.一种绝缘导热片，其特征在于，其含有贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维和粘结剂树脂，片的至少一面的表面粗糙度为15ym以下，且该贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维的贯穿密度为6%以上。
[0021]2.根据第I项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维相对于片表面的倾斜度的平均值为60°以上且90°以下。
[0022]3.根据第I?2项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述绝缘高导热片的厚度方向和表面方向的导热率之比的平均值为2以上且12以下。
[0023]4.根据第I?3项中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维在与前述表面粗糙度为15 μ m以下的平滑面(A面)相反的一面(B面)以50 μ m以上且1000 μ m以下的长度突出。
[0024]5.根据第I?4项中任一项所述的绝缘导热片，其硬度计硬度为肖氏A硬度80以下且肖氏E硬度5以上。
[0025]6.根据第I?5项中任一项所述的绝缘导热片，其体积固有电阻为1012Ω.cm以上。
[0026]7.根据第I?6项中任一项所述的绝缘导热片，其UL94阻燃性试验的评价为V-0。
[0027]8.根据第I?7项中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维为氮化硼纤维、高强度聚乙烯纤维、聚苯并唑类纤维中的任意者。
[0028]9.根据第I?8项中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述粘结剂树脂为有机硅类树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、EPDM类树脂、聚碳酸酯类树脂中的任意者。
[0029]10.根据第I?9项中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，前述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维的贯穿密度为6%以上且50%以下。
[0030]11.一种绝缘高导热片的制造方法，其特征在于，包括下述工序:
[0031]在涂布有粘接剂的基材上通过静电植绒使绝缘高导热短纤维直立的工序；[0032]通过加热将直立的绝缘高导热短纤维粘接固定，优选在粘接固定的同时或粘接固定后使基材收缩的工序；
[0033]使粘结剂树脂浸溃到直立固定于基材的绝缘高导热短纤维中并使粘结剂树脂固化的工序；
[0034]在从基材剥离后对两表面进行研磨或直接对两表面进行研磨的工序。
[0035]发明的效果
[0036]根据本发明，可以在确保绝缘可靠性的同时使热量自半导体、LED等放热体迅速逸散，结果能够减小由电子设备、光源的热造成的损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明的绝缘导热片的制造方法的例子。
[0038]图2是示出本发明的优选的制造条件的图表。
[0039]图3是本发明的E与贯穿密度的标准曲线的例子。
【具体实施方式】
[0040]以下对本发明进行详细说明。
[0041]本发明的绝缘高导热片必须含有贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维和粘结剂树月旨。贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维使自放热体产生的热量向片的相反面移动并向空气或冷却材料传热。
[0042]此外，本发明的绝缘高导热片需要片的至少一面的片表面是平滑的。通过使其平滑，可以使绝缘高导热纤维与放热面密合而高效传导热量。此外，在平滑面的相反面设置冷却材料时，为了与冷却材料密合而高效传导热量，需要相反面也是平滑的。不在相反面设置冷却材料而向空气散热时，需要在相反面使贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维突出。热量经由突出的绝缘高导热纤维向空气中移动，而通过突出来，使得表面积增大，散热特性提闻。
[0043]本发明的绝缘高导热片的硬度计硬度优选为肖氏A硬度80以下且肖氏E硬度5以上，更优选为肖氏A硬度70以下且肖氏E硬度10以上。肖氏A硬度低时，可以贴着放热体、散热体的微小凹凸密合，可以高效导热。而肖氏E硬度高时，组装到电子设备、光源中时处理性变良好。
[0044]本发明的绝缘高导热片的体积固有电阻为10-Ω.cm以上，优选为IO12 Ω.cm以上，进一步优选为1013ω._以上。体积固有电阻高时，也可以适宜地用于电源周边等需要高绝缘可靠性的用途。对体积固有电阻的上限值并没有特别限定，为IO16 Ω.Cm左右。
[0045]本发明的绝缘高导热片的阻燃性优选相当于V-0。相当于V-O时，在由电子设备中电路的短路、劣化等导致着火时可以减轻蔓延。
[0046]本发明的绝缘高导热片的厚度方向的导热性和绝缘性是通过贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维和支撑该纤维的绝缘性粘结剂树脂的选择和后述的制造方法实现的。
[0047]片的厚度优选为10 μ m以上且300 μ m以下，更优选为50 μ m以上且80 μ m以下。比10 μ m薄时，片的强度降低，处理性变差，故不优选。并且，超过300 μ m时，热阻增大，故不优选。[0048]绝缘高导热纤维只要是具有电绝缘性和高导热性的纤维则并没有特别的特定，例如可列举出氮化硼纤维、高强度聚乙烯纤维、聚苯并唑类纤维等，特别优选兼具耐热性、容易购得的聚苯并唑类纤维。碳纤维虽然具有高导热性但是导电性的，因此从电绝缘性角度来看，不适用于本发明。
[0049]聚苯并唑类纤维可以购买市售品(东洋纺株式会社制造的Zylon)。
[0050]绝缘高导热纤维的导热性优选为20W/mK以上，更优选为30W/mK以上。导热性为20ff/mK以上时，成形为片时可得到高的导热性。
[0051]优选的是，绝缘高导热纤维的体积固有电阻为IOkiQ - cm以上，优选为IO12 Ω - cm以上，进一步优选为IO13Ω.Cm以上。绝缘高导热纤维的体积固有电阻约等于片的体积固有电阻，因此需要高的体积固有电阻。
[0052]绝缘高导热纤维可以采用任何截面形状，为了容易提高贯穿密度，优选为圆形。对直径没有特别限定，从散热对象的均匀性的方面考虑，优选为Imm以下。
[0053]粘结剂树脂优选耐热性、电绝缘性、热稳定性优异，可以通过合适地选择粘结剂树脂将这些物性调整至所期望的范围。考虑到与放热体的密合性，优选选用柔软性优异的树脂或具有粘接性的树脂。例如，作为柔软性优异的材质，可列举出有机硅类树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、EPDM、聚碳酸酯类树脂，作为具有粘接性的材质，可列举出半固化状态的热固化性树脂。作为柔软性优异的材质，特别优选由热循环引起的物性变化少、不容易劣化的有机硅类树脂。作为具有粘接性的材质，从与放热体的粘接界面处的耐热冲击性的角度来看，优选冲击吸收性好的聚氨酯类树脂。并且也可以通过选择阻燃性的材质赋予导热片以阻燃性。
[0054]纤维的贯穿密度需要为6%以上，优选为6%以上且50%以下，更优选为10%以上40%以下。为6%以下时，片厚度方向的导热率降低，是不优选的。为50%以上时，片的强度降低，导致处理性变差，故不优选。
[0055]本发明的植绒纤维密度可以按照后述的实施例的方法进行评价。
[0056]纤维的长度根据片的厚度进行调节，必要的是贯穿片的厚度方向。此外，平滑面的相反面为空气层时，自相反面突出的贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维的突出长度优选为10 μ m以上且1000 μ m以下。通过为10 μ m以上，可以使表面积增加，使热量高效地移动至空气。此外，为1000 μ m时，温度无法传导至纤维前端、散热特性不会再有提高，因此成本上不利。此外，为了具备散热特性而优选对突出的纤维用含有炭黑等热辐射剂的树脂等进行涂布。
[0057]片的平滑面的纤维的突出量及其不均匀程度可以用片的表面粗糙度进行评价，平均表面粗糙度优选为4μπι以下。平均表面粗糙度为4μπι以上时，在与放热体和散热体粘接时，纤维会倒下，散热量降低。并且与放热体和散热体的密合性受损，因此散热性降低。
[0058]本发明的片也可以是在其表面涂布有粘接剂的状态。对粘接剂没有特别限定，可列举出丙烯酸酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂等，或在这些树脂中混合有金属、陶瓷、石墨等高导热性填料而得到的树脂。
[0059]本发明的绝缘高导热性片可以通过包括以下工序的方法进行制造。
[0060](i)在涂布有粘接剂的基材上通过静电植绒使绝缘高导热短纤维直立的工序
[0061](ii)通过加热将直立的绝缘高导热短纤维粘接固定，优选在粘接固定的同时或粘接固定后使基材收缩的工序
[0062](iii)使粘结剂树脂浸溃到直立固定于基材的绝缘高导热短纤维中并使粘结剂树脂固化的工序
[0063](iv)从基材剥离后对两表面进行研磨或直接对两表面进行研磨的工序
[0064]静电植绒是指在2个电极中的一个电极配置基材并在另一个电极配置短纤维，通过施加高电压使短纤维带电而锚固在基材侧，并通过粘接剂进行固定。
[0065]上述工序上的粘接剂的材质由于可以在之后的研磨工序中去除，因此并没有特别限定，从能够以高密度进行静电植绒的方面来看，优选绝缘性较低的材质。例如，适宜使用丙烯酸类树脂水分散液。或者也可以直接使用粘结剂树脂。此外，为了在静电植绒中得到高的植绒密度，为了提高静电引力，优选粘接剂的涂覆厚度较小，但需要足够大以能够固定所锚固的纤维，因此优选为10 μ m以上且50 μ m以下,更优选为10 μ m以上30 μ m以下。
[0066]为了在静电植绒中得到高的植绒密度，为了提高静电引力，本发明的基材优选电绝缘性低的材质。此外，为了降低成本，优选选择在粘结剂固化之后可以将片剥离的材质，例如可以使用金属箔、涂布有导电剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、石墨片。此外，在后续工序中使基材收缩的情况下，需要使用可收缩的薄膜，例如可以使用涂布有导电剂的收缩性的聚苯乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等。
[0067]本发明的研磨可以使用磨削盘、研磨机、精研机、抛光机、珩磨机、抛光研磨机、CMP装置等。无论是从基材剥离后进行研磨，还是包括基材一起直接进行研磨，均可以制造。平滑面的表面粗糙度和绝缘高导热纤维突出的面的纤维的突出长度可以通过研磨磨石或研磨纸的粒度进行控制。根据所使用的粘结剂树脂和高导热纤维的材质，合适的粒度会不同，降低粒度则平滑性提高，降低粒度则纤维不完全被切断，突出长度增长。例如，绝缘高导热纤维使用聚苯并唑类纤维的情况下，粒度#2000以上时得到表面粗糙度4μπι以下的平滑面，并且粒度#400以下时突出长度为IOym以上，可以通过进一步降低粒度来增加突出长度。
[0068]本发明的静电植绒优选以得到高植绒密度的静电植绒方法进行，优选上升法。下降法在因静电引力而沿着电力线吸附至对电极的短纤维的基础上，还对因重力而自然落下的短纤维也进行植绒，因此缺乏纤维的直立性。结果，由于被斜着植绒的纤维妨碍别的纤维侵入，导致难以高密度植绒。而上升法仅对被静电引力吸附的短纤维进行植绒，因此直立性良好，可以高密度植绒。
[0069]在本发明中，以高植绒密度且维持纤维的直立性地进行静电植绒是制造上表现高导热性的要点。优选的是，贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维相对于片表面的倾斜度的平均值为60°以上且90°以下，优选为65°以上且90°以下，进一步优选为70°以上且90°以下。
[0070]优选的是，本发明的绝缘高导热片的厚度方向和面方向的导热率之比的平均值优选为2以上，更优选为6以上。通过控制为前述角度，可以确保上述导热率之比。为了实现高导热性而不损害粘结剂树脂的柔软性、轻量性，优选热各向异性高、即绝缘高导热纤维的厚度方向取向性高，即使以较少量的高导热纤维也可以在厚度方向表现高的导热性。此外，通过减少绝缘导热纤维的量，粘结剂树脂与纤维的界面减少，结果，在使用时受到热应力、外部冲击时，不容易发生它们的界面处的剥离，可以制成长期耐久性优异的片。[0071]本发明的静电植绒的电极间距r(cm)与施加电压V(kV)的乘积E优选在式I的范围内，并且绝缘高导热纤维的纤度(D)与纤维长度(mm)的商a优选在式2的范围内。E在式I的范围以外时，电场强度不充分，无法高密度植绒。E为8以上时，产生介质击穿而无法正常进行静电植绒。a为1.5以下时，纤维的长径比增大，会因自身重量而难以维持直立性。a为10.2以上时，长径比减少，纤维内的纤维轴方向的极化率减小，因此无法高密度植绒。
[0072]0.25a+3.37 ≤ E ≤8…式 I
[0073](r:电极间距(cm)、V:施加电压(kV) > E = V/r)
[0074]2≤a≤10…式2
[0075](a:纤度⑶/纤维长度(mm))
[0076]上述优选的制造条件示于图2。通过在上述范围内进行静电植绒，绝缘高导热纤维的最终的贯穿密度可以达到30%。
[0077]对于植绒密度，可以通过调整施加电压和电极间距控制E。预先如图3所示绘制E与纤维的贯穿密度的标准曲线，通过在与所期望的植绒密度即纤维的贯穿密度相适合的E下进行静电植绒，可以控制植绒密度。
[0078]在本发明的制造工序中使粘结剂树脂浸溃到直立固定于基材的绝缘高导热纤维中并使粘结剂树脂固化的工序可以采用以下所示的任意一种方法。(i)将粘结剂树脂溶解于某一溶剂或以乳液的状态进行浸溃，通过加热使溶剂挥发并固化的方法；(ii)通过加热而以熔融的状态进行浸溃，通过冷却使其固化方法；(iii)以单体的状态进行浸溃，用加热或紫外线、红外线、电子射线等能量线进行固化的方法。
[0079]实施例
[0080]本发明的各种物性的评价方法如下。
[0081]对于绝缘高导热短纤维的纤度，自长纤维束切出IOcm作试验片，根据用超微量天平(Sartorius Mechatronics Japan K.K.制造的ME5)测得的重量按照以下的计算式算出。
[0082]纤度(丹尼数)=重量(g) X 90000
[0083]对于绝缘高导热短纤维的纤维长度，在显微镜下观察短纤维试验片，采用100个试验片的平均值。
[0084]对于绝缘高导热短纤维的纤维直径，在显微镜下观察短纤维试验片，在纤维长度方向的中心点处的纤维直径中，采用10个试验片的平均值。
[0085]对于绝缘高导热纤维的纤维轴方向的导热率，用具有带氦气冷冻机的温度控制装置的系统按照恒定热流法进行测定。此外，试样纤维的长度约为25mm，纤维束是将约1000根单纤维抽出并捆成的束。接着，用Stycast GT将试样纤维的两端固定，安装在试样台上。温度测定使用Au-铬镍热电偶。加热器使用IkQ电阻，用清漆将该电阻粘接于纤维束端。测定温度区域设为27°C。为了保持绝热性而测定在KT3Pa的真空中进行。另外，为了使试样为干燥状态而测定在10_3Pa的真空状态下经过24小时之后开始。导热率的测定以2点间L的温度差AT为IK的方式，使加热器流入一定的电流来进行。这示于图2。在这里，将纤维束的截面积设为S、热电偶间的距离设为L、通过加热器所施加的热量设为Q、热电偶间的温度差设为AT时，所求的导热率λ可以按照以下的计算式算出。以下示于使用本实验方法测得的实施例。[0086]λ (ff/mK) = (Q/ Δ T) X (L/S)
[0087]绝缘高导热纤维的体积固有电阻率通过以下方法测定。
[0088]将长纤维束在105°C下干燥I小时，然后在25°C、30RH%的气氛下放置24小时以上进行湿度调节。隔开一定长度(5cm、10cm、15cm、20cm)的间隔使超纤维束与正电极和接地电极接触，对两电极间施加IOV的电压，通过数字万用表(ADVANTEST CORPORATION制造的R6441)测定电阻值(Ω)。根据该电阻值，按照以下的计算式求出相对于各间隔长度的体积固有电阻值，其平均值作为试样的体积固有电阻值。
[0089]P = RX (S/L)
[0090]P表不体积电阻率(Qcm) ,R表不试验片的电阻值(Ω), S表不截面积(cm2), L表示长度(2cm)。另外，试验片的截面积通过在显微镜下观察纤维来算出。
[0091]片和纤维的密度通过干式自动密度 仪(株式会社岛津制作所制造的AccuPyc II1340)测定。
[0092]对于片的体积固有电阻，将片在25°C、60RH%的气氛下进行24小时以上湿度调节，使用高电阻电阻率仪HIRESTA-1P (三菱油化株式会社制造)在251:、60冊％气氛下测定。对于施加电压，按10V、100V、250V、500V的顺序切换进行测定直至测定值为稳定的电压为止。测定范围采用自动设定。测定值稳定后的值作为体积固有电阻。
[0093]对于片的平均表面粗糙度,通过面粗糙度形状测定机(Mitutoyo Corporation制造的Softest SV-600),将测定宽度设定为5_、触针进给速度设定为1.0mm/s进行测定。
[0094]片的硬度依据JISK6253测定。
[0095]片厚度方向或片表面方向的导热率分别使用片厚度方向或片表面方向的热扩散系数、片的比热、片的密度根据以下的计算式求出。热扩散系数使用BETHEL C0.，Ltd.制造的热物性测定装置Thermowave Analyzer TA3进行测定。
[0096]λ = a XCpX P …式 4
[0097](λ:导热率(ff/mK), α:热扩散系数(m2/s)、Cp:比热(J/gK)、P:密度(g/m3))
[0098]对于片的厚度方向和表面方向的导热率的比，使用任意的位置5点的片厚度方向和表面方向的导热率的各平均值通过以下式子算出。
[0099]片的厚度方向和表面方向的导热率的比=
[0100](厚度方向导热率平均值)+(表面方向导热率平均值)
[0101]绝缘高导热纤维的贯穿密度按照以下方法评价。
[0102](I)使片两表面的相同坐标位置位于视野的中心，用落射型光学显微镜的20倍的透镜对两表面进行拍摄。
[0103](2)测量各表面的拍摄图像中的纤维截面的个数。
[0104](3)通过以下计算式算出各表面的纤维的体积含有率。
[0105]各表面的纤维的体积含有率=[(拍摄图像中的纤维截面的个数)X (由纤维直径算出的纤维截面积)]+ (观察视野的面积)
[0106](4)各表面的纤维的体积含有率当中，将较小的值作为贯穿了的纤维的体积含有率，即贯穿密度。
[0107]绝缘高导热纤维的倾斜度按照以下方法评价。
[0108](I)将片用环氧树脂包埋固定，研磨露出片的厚度方向截面。[0109](2)用落射型光学显微镜的20倍透镜对片的厚度方向截面进行拍摄。
[0110](3)选择图像上显示的纤维且从平滑面贯穿到了相反侧的基体表面的总数，对纤维长度方向相对于平滑面的角度当中较小的进行测量。
[0111](4)对测得的角度取平均，作为纤维的倾斜度。
[0112]片的散热特性通过以下方法测量。
[0113](I)在长50mm宽2mm高2mm的铝电池中央部安装圆筒型加热器(容量35W)，用红外温度计测量单侧的温度。
[0114](2)向加热器通入电流值0.3A电压值100V的直流电流，测定10分钟后的温度。
[0115](3)自然冷却10分钟后，在未测定温度的另一侧贴附作为样品的片。
[0116](4)再次通入电流值0.3A电压值100V，用红外温度计测定10分钟后的温度，将温度比上述(2)低的记为〇、高于或等于(2)的记为X。
[0117](实施例1)
[0118]ZylonHM(R)(东洋纺株式会社制造)的纤维轴方向的导热率为40W/mK。作为绝缘高导热纤维，使用切成长度400 μ m的ZylonHM(R)，作为粘结剂树脂液，使用将MomentivePerformance Materials Inc.制造的液态娃酮橡胶主剂 TSE3431-A/100 质量份、MomentivePerformance Materials Inc.制造的液态娃酮橡胶固化剂TSE3431-C/30质量份混合得到的树脂液。作为粘接剂， 使用聚乙烯醇AH-26(日本合成化学制造)的IOwt.%水溶液。作为基材，使用厚度11 μ m的铝箔。在正电极板上的基材上涂覆厚度25 μ m的粘结剂树脂液，设置在设有Zylon短纤维的接地电极板的上部。电极间距设定为3cm。对电极间施加5分钟18kV的电压进行静电植绒，制作植绒片。将所得植绒片在80°C下加热I小时使粘接剂固化之后，在植绒片上涂覆粘结剂树脂液直至厚度为600 μ m，进行真空脱泡，在80°C下加热固化I小时。自所得片剥离基材，对于剥离了基材的面，用粒度#600的研磨纸研磨深度200 μ m,进一步用粒度#2000的研磨纸研磨深度100 μ m。进而,对相反面用粒度#600的研磨纸研磨深度100 μ m,进一步用粒度#2000的研磨纸研磨深度100 μ m,最终制得厚度100 μ m的Zylon复合硅酮橡胶片。纤维的贯穿密度为30%、片的体积固有电阻为1016Ω.cm以上(测定设备超量程)、肖氏A硬度为68。UL94阻燃性试验的评价为V-0。
[0119](实施例2)
[0120]作为粘结剂树脂液，使用将东洋纺株式会社制造的饱和共聚聚酯聚氨酯溶液UR3600/80.9重量份、东洋纺株式会社制造的饱和共聚聚酯聚氨酯溶液BX-10SS/12.0重量份、东洋纺株式会社制造的环氧树脂AH-120/7.1重量份混合得到的液体，除此之外用与实施例I同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。另外，在该状态下片为半固化状态。纤维的贯穿密度为26%。实际使用时将半固化状态的片与放热体、冷却体粘接，在140°C下加热4小时使其完全固化来使用，因此体积固有电阻在完全固化状态下测定。完全固化片的体积固有电阻为1016Ω.cm以上(测定设备超量程)。
[0121](实施例3)
[0122]作为粘结剂树脂液，使用将东洋纺株式会社制造的饱和共聚聚酯聚氨酯溶液UR3575/100重量份、东洋纺株式会社制造的环氧树脂HY-30/2.4重量份混合得到的液体，除此之外用与实施例1同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。另外，在该状态下片为半固化状态。纤维的贯穿密度为26%、片的体积固有电阻为1016Ω(测定设备超量程)。
[0123](实施例4)
[0124]作为粘结剂树脂液，使用丙烯酸类树脂的水分散液即Y0D0S0L AA76 (Henkel JapanLtd.制造)，在80°C下进行I小时加热固化，除此之外用与实施例1同样的手法制作Zylon复合丙烯酸类树脂片。纤维的贯穿密度为9%、片的体积固有电阻为3.65Χ10ηΩ.Ci
[0125](实施例5)
[0126]对于剥离了基材的面的相反面，用粒度#100的研磨纸研磨300 μ m，除此之外用与实施例1同样的手法制作Zylon复合硅酮橡胶片。纤维的贯穿密度为29%、片的体积固有电阻为1016Ω(测定设备超量程)、肖氏A硬度为68。UL94阻燃性试验的评价为V-O。散热特性测量中的评价为〇。
[0127](实施例6)
[0128]将粘接剂涂覆厚度设定为50 μ m,除此之外用与实施例2同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。纤维的贯穿密度为10%、片的体积固有电阻为1016Ω(测定设备超量程)。
[0129](比较例I)
[0130]作为基材使用厚度50 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，将粘接剂涂覆厚度设定为120 μ m,除此之外用与实施例2同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。纤维的贯穿密度为5%、片的体积 固有电阻为1016Ω.cm以上(测定设备超量程。散热特性测量中的评价为X。
[0131](比较例2)
[0132]作为基材使用厚度50 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，将粘接剂涂覆厚度设定为400 μ m，除此之外用与实施例2同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。纤维的贯穿密度为3%、片的体积固有电阻为1016Ω._以上(测定设备超量程)。散热特性测量中的评价为X。
[0133](比较例3)
[0134]将与实施例1同样得到的植绒片在80°C下加热I小时使粘接剂固化之后，对植绒片涂覆与实施例1同样的粘结剂树脂液直至厚度为60(^!11，进行真空脱泡，在801:下加热固化I小时。自所得片剥离基材，对于剥离了基材的面，用粒度#600的研磨纸研磨深度200 μ m,进一步用粒度#100的研磨纸研磨深度100 μ m。进而,对于相反面用粒度#600的研磨纸研磨深度100 μ m，进一步用粒度#100的研磨纸研磨深度100 μ m，最终制得厚度100 μ m的Zylon复合硅酮橡胶片。纤维的贯穿密度为30%、片的体积固有电阻为1016Ω.cm以上(测定设备超量程)、肖氏A硬度为68。UL94阻燃性试验的评价为V-0。纤维的突出长度的平均值在片两面为80 μ m。
[0135](比较例4)
[0136]将施加于电极间的电压设定为10kV，除此之外用与实施例2同样的手法制作Zylon复合酯聚氨酯树脂片。纤维的贯穿密度为5%、片的体积固有电阻为1016Ω -cm以上(测定设备超量程)。散热特性测量中的评价为X。
[0137](比较例5)
[0138]在与实施例1同样的粘结剂树脂液中混合切成长度400 μ m的ZylonHM(R)，使得体积含有率为20%，搅拌5分钟。将所得Zylon复合树脂液涂覆在厚度50 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上直至厚度为100 μ m，设置在接地电极板的上部，对电极间施加5分钟18kV的电压之后，在80°C下加热固化I小时。所得Zylon复合硅酮橡胶片的纤维的贯穿密度为2%、片的体积固有电阻为1016Ω.cm以上(测定设备超量程)、肖氏A硬度为68。UL94阻燃性试验的评价为V-0。
[0139][表 I]
[0140]
【权利要求】
1.一种绝缘导热片，其特征在于，含有贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维和粘结剂树月旨，片的至少一面的表面粗糙度为15ym以下，且所述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维的贯穿密度为6%以上。
2.根据权利要求1~2所述的绝缘导热片，其特征在于，所述绝缘高导热片的厚度方向和表面方向的导热率之比的平均值为2以上且12以下。
3.根据权利要求1所述的绝缘导热片，其特征在于，所述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维相对于片表面的倾斜度的平均值为60°以上且90°以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，所述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维在与所述表面粗糙度为15 μ m以下的平滑面即A面相反的一面即B面以50 μ m以上且1000 μ m以下的长度突出。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的绝缘导热片，其硬度计硬度为肖氏A硬度80以下且肖氏E硬度5以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的绝缘导热片，其体积固有电阻为1012Ω.cm以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的绝缘导热片，其UL94阻燃性试验的评价为N-O。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，所述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维为氮化硼纤维、高强度聚乙烯纤维、聚苯并唑类纤维中的任意者。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，所述粘结剂树脂为有机硅类树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、EPDM类树脂、聚碳酸酯类树脂中的任意者。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的绝缘导热片，其特征在于，所述贯穿了厚度方向的绝缘高导热纤维的贯穿密度为6%以上且50%以下。
11.一种绝缘导热片的制造方法，其特征在于，包括下述工序: 在涂布有粘接剂的基材上通过静电植绒使绝缘高导热短纤维直立的工序； 通过加热将直立的绝缘高导热短纤维粘接固定，优选在粘接固定的同时或粘接固定后使基材收缩的工序； 使粘结剂树脂浸溃到直立固定于基材的绝缘高导热短纤维中并使粘结剂树脂固化的工序；以及 在从基材剥离后对两表面进行研磨或直接对两表面进行研磨的工序。
【文档编号】B29D7/01GK104025290SQ201280065231
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】西村浩和, 桥本香菜 申请人:东洋纺株式会社