导热性片材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及促进发热性电子元件等散热的导热性片材。本申请以2013年7月10 日在日本申请的日本专利申请2013-145035号、以及2014年4月18日申请的日本专利申 请2014-086432号为基础，并要求优先权，通过参考该申请而引用在本申请中。
【背景技术】
[0002] 随着电子设备的更高性能化，半导体元件的高密度化、高实装化也在进展。与此相 伴地，使构成电子设备的电子元件所产生的热更有效地散热就变得尤为重要。为了更有效 地散热，借助导热性片材将半导体安装在散热扇、散热板等散热片上。作为导热性片材，广 泛使用将无机填料等填充材料分散含在有机硅中的片材。
[0003] 在这种散热部件中，需求更进一步地提高导热率。以高导热性为目的，一般通过提 高基质内混合的无机填料的填充率来进行应对。然而，如果提高无机填料的填充率，则有可 能会损害柔韧性，或者由于无机填料填充率较高而产生粉化现象，因此，提高无机填料的填 充率是有限的。
[0004] 作为无机填料，例如可以举例出氧化铝（alumina)、氮化铝、氢氧化铝等。另外，以 高导热率为目的，存在向基质内填充氮化硼、石墨等鳞片状粒子、碳纤维等做法。这是基于 鳞片状粒子等所具有的导热率的各向异性。例如，在碳纤维的情况中，在纤维方向上具有约 600至1200W/mK的导热率。在氮化硼的情况中，已知在面方向中具有约110W/mK的导热率， 而在相对于面方向垂直的方向上具有约2W/mK左右的导热率，即具有各向异性。
[0005] 这样使碳纤维、鳞片状粒子的面方向与作为热传导方向的片材的厚度方向相同。 即，通过使碳纤维、鳞片状粒子在片材的厚度方向进行取向，能够飞跃性地提高热传导。然 而，如果在成型后固化的固化物切片时未能均一厚度地进行切片，则片材表面的凹凸部会 变大，从而使空气包入凹凸部中，会有无法有效利用优异的热传导的问题。
[0006] 为了解决该问题，例如，在专利文献1中，提出了一种通过在相对于片材纵向垂直 的方向上以等间隔排列的刀片来进行冲压、切片而形成的导热橡胶片材。另外，在专利文献 2中，提出了一种使用具有圆形旋转刀片的切割装置对反复涂布和固化而层叠形成的层叠 体进行切片以获得规定厚度的导热性片材的方法。另外，在专利文献3中，提出了一种使用 金属锯切割层叠两层以上含有各向异性石墨粒子的石墨层而形成的层叠体以获得相对于 沿片材厚度方向以〇°取向（以相对于层叠面90°的角度）的膨胀石墨片材的方法。然而， 在这些提出的切割方法中，切割面的表面粗糙度变大，导致在界面的热阻变大，会有厚度方 向的热传导降低的问题。
[0007] 近年来，期待夹在各种热源（例如LSI、CPU、晶体管、LED等各种设备）与散热部件 之间使用的导热性片材。期望这种导热性片材是可压缩的柔软片材，以便填补各种热源与 散热部件之间的落差而贴合。
[0008] 导热性片材一般通过大量填充导热性无机填料来提高片材的导热率（例如参照 专利文献4、5)，然而，如果增多无机填料的填充量则片材会变硬变脆。另外，例如，当将大量 填充了无机填料的有机硅类导热性片材长时间置于高温环境下时，会有导热性片材变硬且 厚度变厚的现象，导致施加负载时的导热性片材的热阻上升。
[0009] 在先技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开2010-56299号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开2010-50240号公报
[0013] 专利文献3 :日本特开2009-55021号公报
[0014] 专利文献4 :日本特开2007-277406号公报
[0015] 专利文献5 :日本特开2007-277405号公报
【发明内容】
[0016] 本发明所要解决的技术问题
[0017] 本发明是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供一种柔韧性优异且厚度方向的导 热性良好的导热性片材。
[0018] 用于解决技术问题的技术方案
[0019] 为了解决上述问题，本发明涉及的导热性片材的特征在于，含有固化性树脂组合 物、导热性纤维和导热性粒子，并具有大于等于40%的压缩率。
[0020] 另外，本发明涉及的导热性片材的特征在于，含有固化性树脂组合物、导热性纤维 和导热性粒子，并且所述导热性粒子以及所述导热性纤维的填充量小于等于70体积％。
[0021] 另外，本发明涉及的装置的特征在于，通过将导热性片材夹在热源与散热部件之 间而形成。
[0022] 本发明的有益效果
[0023] 本发明的导热性片材由于具有优异的柔韧性，因此能够填补各种热源与散热部件 之间的落差而使贴合性提升，能够改善片材厚度方向的导热性。另外，在高温环境下长时间 使用导热性片材时，由于贴合性提升，因此能够降低热阻。
【附图说明】
[0024] 图1是用于说明本发明所涉及的导热性片材的制备方法的一例的流程图。
[0025] 图2是示出在本发明所涉及的导热性片材的制备方法的切割工序中所使用的超 声波切割机的一例的外观图。
[0026] 图3是示出切片装置的一例的外观图。
[0027] 图4是用于说明本发明所涉及的导热性片材的其他制备方法中的排列工序的一 例的流程图。
[0028] 图5是用于说明本发明所涉及的导热性片材的制备方法中的半成型工序、排列工 序以及最终成型工序的一例的模式图。
[0029] 图6是示出在本发明所涉及的导热性片材的制备方法中的排列工序中获得的层 叠体的一例的立体图。
[0030] 图7的（A)是表示未压制的最终成型品的一例的立体图，（B)是表示压制后的最 终成型品的一例的立体图。
[0031] 图8是示出碳纤维长度为50 μπι时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0032] 图9是示出碳纤维长度为100 μ m时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0033] 图10是示出碳纤维长度为150 μm时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线 图。
[0034] 图11是示出碳纤维长度为180 μm时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线 图。
[0035] 图12是示出碳纤维长度为250 μm时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线 图。
[0036] 图13是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为6 :4 时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0037] 图14是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为55 :45 时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0038] 图15是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为5 :5 时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0039] 图16是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为3 :7 时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0040] 图17是示出将实施例17的导热性片材夹在热源与散热部件之间的状态下热阻相 对于所经过时间的曲线图。
[0041] 图18是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为55 :45 时导热性片材的导热率相对于负载的曲线图。
[0042] 图19是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为55 :45 时导热性片材的导热率相对于压缩率的曲线图。
[0043] 图20是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为55 :45 时导热性片材的热阻相对于负载的曲线图。
[0044] 图21是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为55 :45 时导热性片材的热阻相对于压缩率的曲线图。
[0045] 图22是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为60 :40 时导热性片材的导热率相对于负载的曲线图。
[0046] 图23是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为60 :40 时的导热性片材的压缩率对导热率的曲线图。
[0047] 图24是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为60 :40 时导热性片材的热阻相对于负载的曲线图。
[0048] 图25是示出有机硅主剂A与固化剂B的配比（有机硅主剂A :固化剂B)为60 :40 时导热性片材的热阻相对于压缩率的曲线图。
【具体实施方式】
[0049] 下面，参照附图，按照以下顺序对本发明的实施方式（在下面的说明中称作本实 施方式）进行详细说明。
[0050] 1、导热性片材
[0051] 2、导热性片材的制备方法
[0052] 3、导热性片材的其他制备方法
[0053] 4、实施例
[0054] 〈1.导热性片材〉
[0055] 下面，对构成本实施方式所涉及的导热性片材的固化性树脂组合物、导热性纤维、 导热性粒子等进行说明。
[0056] 本实施方式所涉及的导热性片材含有固化性树脂组合物、导热性纤维和导热性粒 子，并具有大于等于40%的压缩率。
[0057] 另外，本实施方式所涉及的导热性片材含有固化性树脂组合物、导热性纤维和导 热性粒子，并且，导热性粒子以及导热性纤维的填充量小于等于70体积％。
[0058] 具体地，将导热性粒子以及导热性纤维的填充量设为小于等于70体积％，作为固 化性树脂组合物，在使用有机硅主剂与固化剂的二液性加成反应型液状有机硅树脂的情况 下，通过将有机硅主剂与固化剂的配比（有机硅主剂：固化剂）设为5 :5至6 :4,能够使导 热性片材的压缩率大于等于40%。
[0059] 通过使导热性片材的压缩率大于等于40%，能够填补各种热源与散热部件之间的 落差而使贴合性提升，能够改善片材厚度方向的导热性。另外，在高温环境下长时间使用导 热性片材时，由于贴合性提升，因此能够降低热阻。
[0060] 另外，在压缩率小于等于40%的情况下，导热性片材优选具有大于等于15W/mK的 导热率峰值，更加优选具有大于等于20W/mK的导热率峰值。由此，在导热性片材施加负载 的压缩状态下，能够获得优异的导热性。
[0061] 另外，优选地，导热性片材的热阻在大于等于0. 5kgf/cm2且小于等于3kgf/cm2的 负载范围下具有极小值。即，在大于等于0. 5kgf/cm2且小于等于3kgf/cm2的负载范围下， 导热性片材的热阻随着负载的施加而变小，并在达到最小值后变大。由此，当将导热性片材 与散热部件一起设置在例如基板上的电子元件等发热体上时，能够以较小的负载使发热体 与散热部件贴合，从而能够获得优异的导热性。另外，由于以较小的负载设置在基板上，因 此能够降低基板损坏等风险。
[0062] 另外，优选地，导热性片材厚度小于等于3. 0mm，并且当以小于等于25mm/min的速 度压缩40%时的最大压缩应力小于等于1000N。由于最大压缩应力较小，设置时对基板的 负载降低，因此能够降低基板损坏等风险。此外，如果导热性片材厚度较厚，压缩速度较小， 则最大压缩应力会变小。
[0063] 另外，优选地，导热性片材厚度小于等于3. 0mm，并且当以小于等于25mm/min的速 度压缩40%、并在压缩了 40%的状态下保持10分钟后的残余应力小于等于220N。由于残 余应力较小，从而能够降低长期利用时对基板所施加的应力。
[0064] [固化性树脂组合物]
[0065] 固化性树脂组合物没有特殊限制，能够根据导热性片材所要求的性能进行适当选 择，例如能够使用热塑性聚合物或者热固化性聚合物。
[0066] 作为热塑性聚合物，可以举例出热塑性树脂、热塑性弹性体或者它们的聚合物合 金等。
[0067] 作为热塑性树脂，没有特殊限制，能够根据目的进行适当选择，例如可以举例出聚 乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等乙烯-α-烯烃共聚物、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙 烯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚缩醛、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙 烯等氟类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸二乙醇酯、聚 苯乙烯、聚丙烯腈、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)树脂、聚 苯醚、改性聚苯醚、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚甲基丙烯酸或其酯、聚丙 稀酸或其酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚腈（polyether nitrile)、聚醚酮、聚 酮、液晶聚合物、有机硅树脂、离子交联聚合物（ionomer)等。对于这些热塑性树脂，可以单 独使用一种，也可以组合两种以上使用。
[0068] 作为热塑性弹性体，例如可以举例出苯乙烯-丁二烯共聚物或其氢化聚合物、苯 乙烯-异戊二烯嵌段共聚物或其氢化聚合物等苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性 体、氯乙烯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑