导热性片材的制作方法

专利名称：导热性片材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导热性片材，详细而言，涉及一种用于电力电子学技术的导热性 片材。
背景技术：
近年来，在混合器件、高亮度LED器件、电磁感应加热器件等中，采用利用半导体 元件转化、控制电力的电力电子学技术。在电力电子学技术中，为了将大电流转化为热等， 要求被配置在半导体元件附近的材料有很高的散热性(高的导热性)。例如，提出了一种板状的含有氮化硼粉末及丙烯酸酯共聚树脂的导热片材(例 如，参照日本特开2008-280496号公报。)。在日本特开2008-280496号公报的导热片材中，使氮化硼粉末的长轴方向(氮化 硼粉末的与板厚正交的方向)沿着片材的厚度方向进行取向，由此，提高了导热性片材的 厚度方向的导热性。然而，导热性片材根据用途及目的的不同，有时要求其在与厚度方向正交的正交 方向(平面方向)上的高的导热性。此时，在日本特开2008-280496号公报的导热片材中， 存在下述不良情况氮化硼粉末的长轴方向与平面方向正交(交叉)，因此该平面方向的导 热性不充分。另外，上述的导热性片材例如用于传导各种器件产生的热(散热)，因此要求优异 的耐热性，以便不会被该热分解。另外，上述的导热性片材例如被安装在电子零件等中，该电子零件利用回流焊等 被锡焊等，有时被暴露在高温下。因此，由于加热，导热性片材所含的水分急剧气化，为了不 发生破损，要求抑制导热性片材的吸水性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种平面方向的导热性优异、且耐热性也优异的导热性片 材。另外，本发明的目的在于提供一种平面方向的导热性优异、且可以实现低吸水性 的导热性片材。本发明的导热性片材，其为板状的含有氮化硼颗粒的导热性片材，其特征在于，上 述导热性片材的与厚度方向正交方向的热导率为4W/m · K以上，5%重量减少温度为250°C 以上。在本发明的导热性片材中，与厚度方向正交的平面方向的导热性优异，而且耐热 性也优异。因此，本发明的导热性片材即使暴露在高温下，也能够抑制分解，作为操作性优 异、同时平面方向的导热性也优异的导热性片材，可以用于各种散热用途。另外，本发明的导热性片材，其为板状的含有氮化硼颗粒的导热性片材，其特征在于，上述导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m*K以上，吸水率为3体积％ 以下。在本发明的导热性片材中，与厚度方向正交的平面方向的导热性优异，而且，可以 抑制吸水性。因此，本发明的导热性片材可以抑制暴露在高温时的破损，作为操作性优异、同时 平面方向的导热性优异的导热性片材，可以用于各种散热用途。


图1表示本发明的导热性片材的一实施方式的立体图。图2为用于说明图1所示的导热性片材的制造方法的工序图，(a)为热压混合物或层叠片材的工序，(b)为将压制片材分割成多个的工序，(c)表示层叠分割片材的工序。图3是表示耐弯曲性试验的类型I的试验装置(耐弯曲性试验前)的立体图。图4是表示耐弯曲性试验的类型I的试验装置(耐弯曲性试验中)的立体图。
具体实施例方式本发明的导热性片材含有氮化硼颗粒。具体而言，导热性片材含有氮化硼(BN)颗粒作为必要成分，例如还含有树脂成 分。氮化硼颗粒形成为板状(或鳞片状)，在导热性片材上以沿着规定方向(后述)取 向的状态被分散。氮化硼颗粒的长度方向长度(与板的厚度方向正交的方向的最大长度)的平均值 例如为1 100 μ m,优选为3 90 μ m。另外，氮化硼颗粒的长度方向长度的平均值为5 μ m 以上，优选为10 μ m以上，更优选为20 μ m以上，特别优选为30 μ m以上，最优选为40 μ m以 上，通常，例如为IOOym以下，优选为90 μ m以下。另外，氮化硼颗粒的厚度(板的厚度方向长度，即，颗粒的宽度方向长度)的平均 值例如为0. 01 20 μ m，优选为0. 1 15 μ m。另外，氮化硼颗粒的长宽比(长度方向长度/厚度)，例如为2 10000，优选10 5000。而且，氮化硼颗粒的通过光散射法测量的平均粒径例如为5μπι以上，优选为 10 μ m以上，更优选为20 μ m以上，特别优选为30 μ m以上，最优选为40 μ m以上，通常为 100 μ m以下。另外，通过光散射法测量的平均粒径为用动态光散射式粒度分布测量装置测量的 体积平均粒径。氮化硼颗粒的通过光散射法测量的平均粒径小于上述范围时，有时导热性片材变 脆、操作性降低。另外，氮化硼颗粒的体积密度(日本工业标准JIS K 5101，视密度)，例如为0. 3 1. 5g/cm3，优选为 0. 5 1. Og/cm3。
另外，氮化硼颗粒可以使用市售品或将市售品加工而成的加工品。作为氮化硼颗 粒的市售品，例如，可以列举出Momentive 'Performance 'Materials ·Japan公司制的“PT” 系列(例如“ΡΤ-110”等)、昭和电工公司制的“SHOBN UHP”系列(例如“SHOBN UHP-1”等)等。树脂成分是可以分散氮化硼颗粒、S卩、分散氮化硼颗粒的分散介质(基质)，例如， 可以列举出热硬化性树脂成分、热塑性树脂成分等树脂成分。作为热硬化性树脂成分，例如，可以列举出环氧树脂、热硬化性聚酰亚胺、酚醛树 脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、硅树脂、热硬 化性聚氨酯树脂等。作为热塑性树脂成分，例如，可以列举出聚烯烃(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)、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯 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(PEEK)、聚烯丙基砜 (polyallysulfone)、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。上述的树脂成分，可以单独使用或组合两种以上使用。热硬化性树脂成分中，可以列举出优选环氧树脂。环氧树脂在常温下为液态、半固态及固态的任一形态。具体而言，作为环氧树脂，可以列举出，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)、酚醛清漆型环氧树脂(例如，线型酚醛清漆型环氧树脂、甲酚-线型酚醛清漆 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，双芳基芴型环氧树 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；例如三环氧基丙基异氰脲酸酯(三缩水甘油基异氰脲酸酯)、乙内酰脲环氧树脂等含氮 环的环氧树脂；例如，脂肪族型环氧树脂；例如，脂环式环氧树脂(例如，双环环型环氧树脂 等)；例如，缩水甘油醚型环氧树脂；例如，缩水甘油胺型环氧树脂等。上述的环氧树脂可以单独使用或组合两种以上使用。另外，环氧树脂的环氧当量例如为100 lOOOg/eqiv.，优选为180 700g/ eqiv.，软化温度(环球法)例如为80°C以下(具体而言，为20 80°C )，优选为70°C以下 (具体而言，为35 70°C)。另外，环氧树脂在80°C时的溶融粘度例如为10 20000mPa · s，也优选为50 IOOOOmPa *s。组合使用两种以上环氧树脂时，作为它们的混合物的溶融粘度被设定在上述 的范围内。另外，组合使用两种以上环氧树脂时，例如，可以列举出液态的环氧树脂及固态的 环氧树脂的组合，更优选液态的芳香族系环氧树脂及固态的芳香族系环氧树脂的组合等。 作为上述的组合，具体而言，可以列举出液态的双酚型环氧树脂及固态的三苯基甲烷型环 氧树脂的组合、或液态的双酚型环氧树脂及固态的双酚型环氧树脂的组合。
另外，作为环氧树脂，优选可以列举出单独使用半固态的环氧树脂，更优选可以列 举出单独使用半固态的芳香族系环氧树脂。作为上述的环氧树脂，更具体而言，可以列举出 半固态的芴型环氧树脂。如果为液态的环氧树脂及固态的环氧树脂的组合、或半固态的环氧树脂，可以提 高导热性片材的高度差追随性(后述)。另外，组合使用两种以上环氧树脂时，将软化温度例如小于45°C、优选35°C以下 的第1环氧树脂和软化温度例如为45°C以上、优选55°C以上的第2环氧树脂组合使用。由 此，可以将树脂成分(混合物)的运动粘度(依据日本工业标准JIS K 7233，后述)设定在 期望的范围内，可以提高导热性片材的高度差追随性。另外，例如，可以使环氧树脂中含有硬化剂及硬化促进剂，制备成环氧树脂组合 物。硬化剂是通过加热可以使环氧树脂硬化的潜在性硬化剂(环氧树脂硬化剂)，例 如，可以列举出咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰胼化合物、咪唑啉化合 物等。另外，除了上述之外，也可以列举出酚类化合物、尿素化合物、多硫化物化合物等。作为咪唑化合物，例如，可以列举出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。作为胺化合物，可以列举出例如乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等脂肪 族多胺；例如，间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等芳香族多胺等。作为酸酐化合物，可以列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、甲基降冰片烯二酸酐、均苯四甲酸酐、 十二碳烯琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、六氯降冰片烯二酸酐等。作为酰胺化合物，可以列举出例如双氰胺、多酰胺等。作为酰胼化合物，可以列举出例如己二酸二酰胼等。作为咪唑啉化合物，可以列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、i^一烷基咪唑啉、十七烷基咪唑啉间 二氮杂环戊烯、2-苯基-4-甲基咪唑啉等。上述的硬化剂可以单独使用或组合使用两种以上。作为硬化剂，优选可以列举出咪唑化合物。作为硬化促进剂，可以列举出例如三乙烯二胺、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、四苯基鳞四苯基硼酸盐、四-正丁基鳞-ο，ο-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。上 述的硬化促进剂可以单独使用或组合两种以上使用。对于环氧树脂组合物中的硬化剂的配合比例，相对于100质量份的环氧树脂，例 如为0. 5 50质量份，优选为1 10质量份，硬化促进剂的配合比例，例如为0. 1 10质 量份，优选为0.2 5质量份。上述的硬化剂及/或硬化促进剂根据需要可以配制为被溶剂溶解及/或分散的溶 剂溶液及/或溶剂分散液而使用。作为溶剂，可以列举出例如丙酮、甲乙酮等酮类；例如乙酸乙酯等酯类；例如N， N-二甲基甲酰胺等酰胺类等有机溶剂等。另外，作为溶剂，也可以列举出例如水，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类等水系溶剂。作为溶剂，可以列举出优选有机溶剂，更优选酮类、 酰胺类。热塑性树脂成分中，优选可以列举出聚烯烃。作为聚烯烃，优选可以列举出聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物。作为聚乙烯，可以列举出例如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。作为乙烯-丙烯共聚物，可以列举出例如乙烯及丙烯的无规共聚物、嵌段共聚物 或接枝共聚物等。上述的聚烯烃可以单独使用或组合两种以上使用。另外，聚烯烃的重均分子量及/或数均分子量例如为1000 10000。另外，聚烯烃可以单独使用或组合多个使用。另外，树脂成分的利用依据日本工业标准JIS K 7233(气泡粘度计法)的运动粘 度试验(温度25°C 士0.5°C，溶剂丁基卡必醇，树脂成分(固态成分)浓度40质量％) 测量的运动粘度例如为0. 22 X IO"4 2. OOX l(T4m7S，优选0. 3 X IO"4 1. 9X l(T4m7S，更 优选0. 4Χ10_4 1. 8X10_4m2/s。另外，上述的运动粘度也可以设定为例如0. 22X10_4 1. 00Xl(T4m7s，优选为 0. 3X IO"4 0. 9X l(T4m2/s，更优选为 0. 4X IO"4 0. 8Xl(T4m2/s。树脂成分的运动粘度超过上述范围时，有时不能付与导热性片材优异的柔软性及 高度差追随性(后述)。另一方面，树脂成分的运动粘度小于上述范围时，有时不能使氮化 硼颗粒沿着规定方向取向。另外，在依据日本工业标准JIS K 7233(气泡粘度计法)的运动粘度试验中，比较 树脂成分样品中的气泡的上升速度与标准样品(运动粘度已知)中的气泡的上升速度，判 定上升速度一致的标准样品的运动粘度为树脂成分的运动粘度，由此测量树脂成分的运动 粘度。而且，在导热性片材上，氮化硼颗粒的基于体积的含有比例(固态成分，即，氮化 硼颗粒相对于树脂成分及氮化硼颗粒的总体积的体积百分率)例如为35体积％以上，优选 为60体积％以上，优选为75体积％以上，通常，例如为95体积％以下，优选为90体积％以 下。氮化硼颗粒的基于体积的含有比例小于上述范围时，有时无法使氮化硼颗粒在导 热性片材上沿着规定方向取向。另一方面，氮化硼颗粒的基于体积的含有比例超过上述范 围时，有时导热性片材变脆、操作性及高度差追随性降低。另外，相对于100质量份的形成导热性片材的各成分(氮化硼颗粒及树脂成分) 总量(固态成分总量)，氮化硼颗粒的质量基准的配合比例例如为40 95质量份，优选为 65 90质量份，相对于100质量份的形成导热性片材的各成分总量，树脂成分的质量基准 的配合比例例如为5 60质量份，优选为10 35质量份。另外，相对于100质量份树脂 成分，氮化硼颗粒的质量基准的配合比例例如为60 1900质量份，也优选为185 900质 量份。另外，组合使用两种环氧树脂(第1环氧树脂及第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环氧树脂及第2环氧树脂)的软化温度等适当设定，例如为1/99 99/1， 优选为10/90 90/10。
另外，在树脂成分中，除了上述各成分(聚合物)之外，还包括例如聚合物前驱物 (例如，含有低聚物的低分子量聚合物等)及/或单体。图1为本发明的导热性片材的一个实施方式的立体图，图2表示用于说明图1所 示的导热性片材的制造方法的工序图。接着，参照图1及图2对制造本发明的导热性片材的一个实施方式的方法进行说明。在该方法中，首先，按照上述的配合比例配合上述各成分，搅拌混合，由此制备混 合物。在搅拌混合中，为了高效率地混合各成分，例如可以将溶剂与上述各成分一同配 合、或例如通过加热使树脂成分(优选热塑性树脂成分)溶融。作为溶剂，可以列举出与上述同样的有机溶剂。另外，上述硬化剂及/或硬化促进 剂作为溶剂溶液及/或溶剂分散液进行制备时，在搅拌混合时不用追加溶剂，可以直接将 溶剂溶液及/或溶剂分散液的溶剂用作搅拌混合用的混合溶剂。或者，在搅拌混合时，也可 以作为混合溶剂进一步追加溶剂。使用溶剂搅拌混合时，在搅拌混合后，除去溶剂。为了除去溶剂，例如在室温下放置1 48小时，或在40 100°C下加热0. 5 3 小时，或例如在0. 001 50kPa的减压气氛下、以20 60°C加热0. 5 3小时。通过加热使树脂成分(优选热塑性树脂成分)溶融时，加热温度例如为树脂成分 的软化温度附近或超过软化温度的温度，具体而言为40 150°C，优选为70 140°C。接着，在该方法中，对所得到的混合物进行热压。具体而言，如图2的(a)所示，例如，根据需要，用2张离型膜4热压混合物，由此 得到压制片材1A。热压的条件如下所述温度例如为50 150°C、优选为60 140°C，压 力例如为1 lOOMPa、优选为5 50MPa，时间例如为0. 1 100分钟、优选1 30分钟。更优选对混合物进行真空热压。真空热压中的真空度例如为1 lOOPa，优选为 5 50 ，温度、压力及时间与上述热压的条件相同。热压中的温度、压力及/或时间处于上述范围之外时，有时不能将导热性片材1的 空隙率P (后述)调节为期望的值。通过热压得到的压制片材IA的厚度例如为50 1000 μ m、优选为100 800 μ m。接着，在该方法中，如图2的(b)所示，将压制片材IA分割为多个(例如4个)，得 到分割片材IB(分割工序)。在压制片材IA的分割时，向厚度方向投影时使其被剖截为多 个，沿着其厚度方向切割压制片材1A。另外，以使各分割片材IB在厚度方向投影时为相同 形状的方式切割压制片材1A。接着，在该方法中，如图2的(c)所示，沿着厚度方向层叠各分割片材1B，得到层叠 片材IC (层叠工序)。之后，在该方法中，如图2的(a)所示，对层叠片材IC进行热压(优选真空热压) (热压工序)。热压的条件与上述混合物的热压条件相同。热压后的层叠片材IC的厚度例如为Imm以下，优选为0. 8mm以下，通常，例如为 0. 05匪以上，优选为0. 1匪以上。之后，为了在导热性片材1上使氮化硼颗粒2沿着规定方向在树脂成分3中有效地取向，重复实施上述的分割工序(图2的(b))、层叠工序(图2的(C))及热压工序(图 2的(a))这一系列工序。重复次数没有特别限定，可以根据氮化硼颗粒的填充状态适当设 定，例如为1 10次，优选为2 7次。由此，可以得到导热性片材1。所得的导热性片材1的厚度例如为Imm以下，优选为0.8mm以下，通常例如为 0. 05匪以上，优选为0. 1匪以上。另外，导热性片材1中的氮化硼颗粒的基于体积的含有比例(固态成分，即，氮化 硼颗粒占树脂成分及氮化硼颗粒的总体积的体积百分率)，如上所述，例如为35体积％以 上(优选为60体积％以上、更优选为75体积％以上)，通常为95体积％以下(优选为90 体积％以下)。氮化硼颗粒的含有比例小于上述范围时，有时不能使氮化硼颗粒在导热性片材上 沿着规定方向取向。另外，树脂成分3为热硬化性树脂成分时，例如，在未硬化状态(或半硬化状态(B 阶段状态))下重复实施上述的分割工序(图2的(b))、层叠工序(图2的(C))及热压工 序(图2的(a))这一系列工序，在上述最终工序的热压工序(图2的(a))后，使未硬化 (或半硬化(B阶段状态))的导热性片材1热硬化，由此制备硬化后的导热性片材1。在使导热性片材1热硬化时，可以使用上述的热压或干燥机。优选可以使用干燥 机。上述热硬化的条件如下所述温度例如为60 250°C，优选为80 200°C，压力例如为 IOOMPa以下，优选为50MPa以下。然后，在这样得到的导热性片材1上，如图1及其局部放大示意图所示，氮化硼颗 粒2的长度方向LD沿着与导热性片材1的厚度方向TD交叉(正交)的平面方向SD进行 取向。另外，氮化硼颗粒2的长度方向LD与导热性片材1的平面方向SD所成的角度的 算术平均值(氮化硼颗粒2相对于导热性片材1的取向角度α )例如为25度以下，优选为 20度以下，通常为0度以上。另外，氮化硼颗粒2相对于导热性片材1的取向角度α如下所述这样算出使用 截面抛光仪(cross section polisher :CP)沿着厚度方向对导热性片材1进行切割加工， 用扫描型电子显微镜(SEM)观察由此所呈现的截面，以能够观察200个以上氮化硼颗粒2 的视场的倍率拍摄照片，根据得到的SEM照片，得到氮化硼颗粒2的长度方向LD相对于导 热性片材1的平面方向SD(与厚度方向TD正交的方向)的倾斜角α，算出其平均值。由此，导热性片材1的平面方向SD的热导率为4W/m · K以上，优选为5W/m · K以 上，较优选为10W/m · K以上，更优选为15W/m · K以上，特别优选为25W/m · K以上，通常为 200ff/m · K 以下。另外，在树脂成分3为热硬化性树脂成分时、导热性片材1的平面方向SD的热导 率在热硬化前后实质上相同。导热性片材1的平面方向SD的热导率小于上述范围时，平面方向SD的导热性不 充分，因此有时上述的平面方向SD的导热性无法用于所要求的散热用途。另外，导热性片材1的平面方向SD的热导率通过脉冲加热法测量。在脉冲加热法 中，可以使用氙气闪光灯分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制)。
另外，导热性片材1的厚度方向TD的热导率例如为0. 5 15W/m · K，优选为1 10ff/m · K。另外，通过脉冲加热法、激光闪光法或TWA法测量导热性片材1的厚度方向TD 的热导率。在脉冲加热法中，可以使用与上述相同的仪器，在激光闪光法中，可以使用 “TC-9000” (ULVAC-RIKO, Inc.制)，在 TWA 法中，可以使用 “ai-Phasemobile”(ai-Phase Co.，Ltd.制)。由此，导热性片材1的平面方向SD的热导率与导热性片材1的厚度方向TD的热 导率之比(平面方向SD的热导率/厚度方向TD的热导率)例如为1. 5以上，优选为3以 上，更优选为4以上，通常为20以下。另外，在导热性片材1上虽然图1中未示出，但是例如形成有空隙(间隙)。导热性片材1的空隙的比例、即、空隙率P可以根据氮化硼颗粒2的含有比例(基 于体积)调节，还可以根据氮化硼颗粒2及树脂成分3的混合物的热压(图2的(a))的温 度、压力及/或时间进行调节，具体而言，可以通过将上述热压(图2的(a))的温度、压力 及/或时间设定在上述范围内进行调节。导热性片材1的空隙率P例如为30体积％以下，优选为10体积％以下。上述的空隙率P例如通过如下方法进行测量首先，利用截面抛光机(CP)沿着 厚度方向对导热性片材1进行切割加工，用扫描型电子显微镜(SEM)以200倍观察由此所 呈现的截面，获得图像，从所获得的图像对空隙部分和空隙之外的部分进行二值化处理，接 着，算出空隙部分占导热性片材1的整个截面积的面积比，从而进行测量。另外，在导热性片材1上，硬化后的空隙率P2相对于硬化前的空隙率Pl例如为 100%以下，优选为50%以下。在空隙率P (Pl)的测量中，树脂成分3为热硬化性树脂成分时，可以使用热硬化前 的导热性片材1。导热性片材1的空隙率P如果在上述范围内，可以提高导热性片材1的高度差追 随性(后述)。另外，导热性片材1的5%重量减少温度为250°C以上，优选为300°C以上，通常为 450°C以下。5%重量减少温度如果为上述下限以上时，即使暴露在高温下，也可以抑制分解， 可以有效地传导由各种器件产生的热。另外，5%重量减少温度利用热重量分析(升温速度10°C /分，氮气氛下)并依据 日本工业标准JIS K 7120进行测量。另外，导热性片材1在依据日本工业标准JIS K 5600-5-1的圆柱形心轴 (mandrel)法的耐弯曲性试验中，在下述的试验条件下评价时，优选观察不到断裂。试验条件试验装置类型I心轴直径IOmm弯曲角度90度以上导热性片材1的厚度0. 3mm另外，图3以及图4示出类型I的试验装置的立体图，下面，说明类型I的试验装置。在图3以及图4中，类型I的试验装置10包括第一平板11 ；第二平板12，其与 第一平板11并列配置；以及心轴(旋转轴)13，其是为了能够使第一平板11和第二平板12 相对转动而设置的。第一平板11形成为大致矩形平板形状。另外，在第一平板11的一端部(可动端 部)上设置有止挡件14。止挡件14形成为在第一平板11的表面上沿第一平板11的一端 部延伸。第二平板12呈大致矩形平板形状，被配置成其一边与第一平板11的一边(与设 有止挡件14的一端部相反的一侧的另一端部(基端部)的一边)相邻。心轴13形成为沿彼此相邻的第一平板11和第二平板12的一边延伸。如图3所示，该类型I的试验装置10在开始耐弯曲性试验之前，使第一平板11的 表面与第二平板12的表面处于同一表面上。并且，在实施耐弯曲性试验时，将导热性片材1载置在第一平板11的表面和第二 平板12的表面上。此外，将导热性片材1载置成其一边与止挡件14抵接。接着，如图4所示，使第一平板11与第二平板12相对转动。具体地说，使第一平 板11的可动端部和第二平板12的可动端部以心轴13为中心转动规定角度。详细地说，使 第一平板11和第二平板12以第一平板11和第二平板12的可动端部的表面接近(相对) 的方式转动。由此，导热性片材1 一边追随第一平板11和第二平板12的转动一边以心轴13为 中心弯曲。更优选导热性片材1在上述的试验条件下即使将弯曲角度设定为180度时，也观 察不到断裂。另外，树脂成分3为热硬化性树脂成分时，供弯曲性试验的导热性片材1为半硬化 (B阶段状态)的导热性片材1 (即，热硬化前的导热性片材1)。在上述弯曲角度的耐弯曲性试验中，在导热性片材1上观察到断裂时，有时无法 付与导热性片材1优异的柔软性。另外，导热性片材1的吸水率为3体积％以下，优选为2体积％以下。另外，吸水率可以根据下述的流程进行测量。S卩，将50X50mm大小的导热性片材1作为样品，在真空干燥机中，在120°C下使样 品干燥3小时，在干燥器中放冷后，测量干燥质量，作为M 1。在室温下，将样品浸渍在蒸馏 水中M小时，然后取出，用滤纸吸取样品表面的水分，迅速秤量，作为M2。然后，设定导热性 片材1的密度为d，根据下述式，算出吸水率。[(M2-Ml)/(Ml/d)] XlOO =吸水率(体积 ％ )另外，密度d可以通过测量体积和质量求出。然后，吸水率如果为上述上限以下，例如被安装在电子零件等中，上述电子零件使 用回流焊等进行锡焊等，即使暴露在高温下，也可以抑制导热性片材1的破损。另外，上述的导热性片材1，在依据日本工业标准JIS K 7171(2008年)的3点弯 曲试验中，在下述的试验条件进行评价时，例如观察不到断裂。试验条件
试验片尺寸2(toimX 15謹支点间距离5_试验速度20mm/min (压头的押下速度)弯曲角度120度评价方法用肉眼观察在上述试验条件下试验时的试验片的中央部有无裂缝等断 m农。另外，在3点弯曲试验中，树脂成分3为热硬化性树脂成分时，可以使用热硬化前 的导热性片材1。因此，上述的导热性片材1在上述的3点弯曲试验中没有观察到断裂，因此高度差 追随性优异。另外，所谓高度差追随性是指将导热性片材1设置在有高度差的设置对象上 时、沿着该高度差以密合的方式追随的特性。另外，在导热性片材1上，例如可以附着文字、记号等标记。即，导热性片材1在标 记附着性方面优异。所谓标记附着性是指可以将上述的标记可靠地附着在导热性片材1上 的特性。具体而言，通过印刷或刻印等将标记附着(涂布、定影或粘合)在导热性片材1 上。作为印刷，可以列举出例如喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、激光印刷等。另夕卜，使用喷墨印刷、凸版印刷或凹版印刷来印刷标记时，例如，可以将用于提高 标记的定影性的油墨定影层设置在导热性片材1的表面(印刷侧的面)上。另外，使用激光印刷来印刷标记时，例如，可以将用于提高标记定影性的调色剂定 影层设置在导热性片材1的表面(印刷侧的面)上。作为刻印，可以列举出，例如激光刻印、打刻等。并且，在上述导热性片材1中，柔软性及平面方向SD的导热性优异，而且耐热性也 优异。S卩，采用上述导热性片材1，例如，可以用作即使暴露在200°C以上的高温下也可 以抑制分解、操作性优异、同时平面方向SD的导热性优异的导热性片材，可以用作各种散 热用途、具体而言产生200 250°C高温的电力电子学技术中采用的导热性片材，更详细而 言，例如可以用作被应用于SiC芯片、LED散热基板、电池用散热材料的导热性片材。另外，上述的热压工序(图2的(a))中，例如，也可以利用多个压延辊等对混合物 及层叠片材IC进行轧制。另外，树脂成分3为热硬化性树脂成分时，如上所述不热硬化，也可以得到本发明 的导热性片材作为未硬化的导热性片材1。S卩，本发明的导热性片材的树脂成分为热硬化性树脂成分时，热硬化的有无及时 期没有特别限定，例如，如上所述那样在层叠工序(图2(c))后，或从上述的热压工序(图 2的(a)，为混合物的热压，不热硬化的热压)经过规定时间期间后，具体而言，应用于电力 电子学技术时、或从该应用开始经过规定期间后，也可以进行热硬化。实施例以下给出实施例，进而具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。实施例1
将13. 42g的PT-110 (商品名，板状的氮化硼颗粒，平均粒径(光散射法)45 μ m， Momentive · Performance · Materials · Japan 公司制)禾口 Ig 的 JER828 (商品名，双酷 A 型环氧树脂，液态，环氧当量184 194g/eqiV.，软化温度(环球法)小于25°C，溶融粘度 (80°C )70mPa-s,日本环氧树脂公司制)、及2g的EPPN_501HY(商品名，三苯基甲烷型环氧 树脂，固态，环氧当量163 175g/eqiv.，软化温度(环球法)57 63°C，日本化药公司制) 和3g(固态成分0. 15g)的硬化剂(Curezol 2PZ (商品名，四国化成公司制)的5质量％甲 乙酮溶液)(相对于作为环氧树脂的JER^S及EPPN-501HY的总量为5质量％ )配合并进 行搅拌，在室温(23°C )下放置1晚，使甲乙酮(硬化剂的分散剂)挥发，制备半固态的混合 物。另外，上述的配合中，相对于除了硬化剂之外的固态成分(即，氮化硼颗粒和环氧 树脂的固态成分)的总体积，氮化硼颗粒的体积百分率(体积％ )为70体积％。接着，用硅处理后的2张离型膜夹住所得到的混合物，使用真空加热压机，在 80°C、10Pa的气氛(真空气氛)下，用5吨的负荷(20MPa)热压它们2分钟，得到厚度为 0. 3mm的压制片材(参照图2的(a))。之后，将所得到的压制片材以沿着压制片材的厚度方向投影时被分割为多个的方 式切割而得到分割片材(参照图2的(b))，接着，沿着厚度方向层叠分割片材，得到层叠片 材(参照图2的(c))。接下来，使用与上述同样的真空加热压机，用与上述同样的条件热压所得到的层 叠片材(参照图2的(a))。接着，重复4次上述的切割、层叠及热压这一系列操作(参照图2)，得到厚度为 0. 3mm的导热性片材(B阶段)。之后，将所得到的导热性片材投入干燥机中，以150°C加热120分钟，由此使该导 热性片材热硬化。实施例2 9及11 16依据表1 表3的配合处方及制造条件，与实施例1同样地进行处理，得到导热性 片材。实施例10依据表2的配合处方，配合各成分(氮化硼颗粒及聚乙烯)并进行搅拌，由此制备 了混合物。即，各成分的搅拌中，加热到130°C，使聚乙烯溶融。接着，用硅处理后的2张离型膜夹住所得到的混合物，使用真空加热压机，在 120°C、10Pa的气氛(真空气氛)下，用1吨的负荷(4MPa)热压它们2分钟，得到厚度为 0. 3mm的压制片材(参照图2的(a))。之后，在将所得到的压制片材沿着压制片材的厚度方向投影时，以被分割为多个 的方式切割，由此得到分割片材(参照图2的(b))，接着，沿着厚度方向层叠分割片材，得到 层叠片材(参照图2的(c))。接着，使用与上述同样的真空加热压机，在与上述同样的条件下热压所得到的层 叠片材(参照图2的(a))。接着，重复4次上述的切割、层叠及加压这一系列操作(参照图2)，由此得到厚度 为0. 3mm的导热性片材。
(评价)1.热导率对通过实施例1 16得到的导热性片材测量热导率。S卩，通过使用氙气闪光灯分析仪“LFA-447型” (NETZSCH公司制)的脉冲加热法测 量平面方向(SD)的热导率。其结果示于表1 表3。2.重量减少测量通过使用热重量分析装置的热重量分析(升温速度10°C /分，氮气气氛下)，依据 日本工业标准JIS K 7120 (2008年)测量通过实施例1 16得到的导热性片材的5%重量 减少温度。其结果示于表1 表3。3.吸水率对通过实施例1 16得到的导热性片材测量吸水率。另外，导热性片材的密度示于表1 表3。将导热性片材1加工成50X50mm的大小，将其作为样品，在真空干燥机中，以 120°C干燥样品3小时，在干燥器中放冷后，测量干燥质量而将其作为Ml。之后，在室温下，将样品浸渍在蒸馏水中M小时，之后取出，用滤纸除去样品表面 的水分，迅速秤量作为M2，根据下述式，算出吸水率。[ (M2-M1) / (Ml/d) ] X 100 =吸水率(体积 % )其结果示于表1 表3。4.空隙率(P)利用下述测量方法测量了实施例1 16的热硬化前的导热性片材的空隙率(Pl)。空隙率的测量方法如下所述首先，利用截面抛光机(CP)沿着厚度方向对导热性 片材进行切割加工，用扫描型电子显微镜(SEM)以200倍观察由此所呈现的截面。得到图 像。之后，从所得到的图像，对空隙部分和除空隙部分之外的部分进行二值化处理，接着，算 出了空隙部分相对于导热性片材的整个截面积的面积比。其结果示于表1 表3。5.高度差追随性(3点弯曲试验)针对实施例1 16的热硬化前的导热性片材，依据JISK7171 (2010年)实施下述 试验条件的3点弯曲试验，由此按照下述的评价基准评价高度差追随性。其结果示于表1 表3o试验条件试验片尺寸 20mm X 15mm支点间距离5mm试验速度20mm/min (压头的押下速度)弯曲角度120度(评价基准)◎完全观察不到断裂。〇几乎观察不到断裂。
X 清楚地观察到断裂。6.印刷标记可视性(印刷标记附着性由喷墨印刷或激光印刷所印刷的标记的附 着性)使用喷墨印刷及激光印刷在实施例1 16的导热性片材上印刷标记，观察上述的 标记。其结果，对于实施例1 16的导热性片材的任一个，可以良好地目视确认由喷墨 印刷及激光印刷两者所印刷的标记，确认了印刷标记附着性良好。表1
实施例实施例实施例实施例实施例实施实施
权利要求
1.一种导热性片材，其为板状的含有氮化硼颗粒的导热性片材，其特征在于， 上述导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m · K以上，5%重量减少温度为250°C以上。
2.一种导热性片材，其为板状的含有氮化硼颗粒的导热性片材，其特征在于， 上述导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m · K以上， 吸水率为3体积％以下。
全文摘要
本发明提供一种导热性片材，其为板状的含有氮化硼颗粒的导热性片材。导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m·K以上，5％重量减少温度为250℃以上。另外，吸水率为3体积％以下。
文档编号C09K5/14GK102140331SQ20111003461
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年1月29日
发明者内山寿惠, 原和孝, 平野仁嗣, 泉谷诚治, 福冈孝博 申请人:日东电工株式会社