性彈性體等。對(duì)于這些熱塑性彈性體,可以單獨(dú)使用一種,也可以組合兩種以上使用。
[0069] 作為熱固化性聚合物,例如可以舉例出交聯(lián)橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、雙馬 來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、不飽和聚酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate)樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰亞胺硅氧烷、熱固化型聚苯醚、熱固化型改性聚 苯醚等。對(duì)于這些熱固化性聚合物,可以單獨(dú)使用一種,也可以組合兩種以上使用。
[0070] 作為交聯(lián)橡膠,例如可以舉例出天然橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、腈橡膠 (nitrile rubber)、氫化臆橡膠(hydrogenated nitrile rubber)、氯丁橡膠(chloroprene rubber)、乙丙橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氟橡膠、聚氨酯 橡膠、丙烯酸橡膠、聚異丁烯橡膠、硅橡膠等。對(duì)于這些交聯(lián)橡膠,可以單獨(dú)使用一種,也可 以組合兩種以上使用。
[0071] 固化性樹(shù)脂組合物的固化方法沒(méi)有特殊限制,能夠根據(jù)導(dǎo)熱性片材所要求的性能 進(jìn)行適當(dāng)選擇,例如能夠使用固化劑混合型、溶劑揮發(fā)型、加熱固化型、加熱熔融型、紫外線 固化型等。
[0072] 在本實(shí)施方式中,從加工成型性、耐氣候性優(yōu)異并且相對(duì)于電子元件的貼合性和 追隨性的觀點(diǎn)來(lái)看,優(yōu)選使用固化劑混合型的有機(jī)硅樹(shù)脂。作為有機(jī)硅樹(shù)脂,沒(méi)有特殊限 制,能夠根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇,例如可以舉例出加成反應(yīng)型液狀硅橡膠、用過(guò)氧化物硫化 的熱硫化混煉型硅橡膠等。其中,作為電子設(shè)備的散熱部件,由于要求電子元件的發(fā)熱面與 散熱片表面之間的貼合性,因此,尤其優(yōu)選加成反應(yīng)型液狀硅橡膠。
[0073] 作為固化性樹(shù)脂組合物,在使用有機(jī)硅主劑與固化劑的二液性加成反應(yīng)型液狀有 機(jī)硅樹(shù)脂的情況下,通過(guò)將有機(jī)硅主劑與固化劑的配比(有機(jī)硅主劑:固化劑)設(shè)為5 :5至 6 :4,能夠使導(dǎo)熱性片材的壓縮率大于等于40%。
[0074] 導(dǎo)熱性片材中的固化性樹(shù)脂組合物的含量,沒(méi)有特殊限制,例如能夠設(shè)為大于等 于25體積%且小于等于45體積%。
[0075] [導(dǎo)熱性纖維]
[0076] 作為導(dǎo)熱性纖維,例如能夠使用碳纖維。作為碳纖維,例如能夠使用瀝青類、PAN 類、由電弧放電法、激光蒸發(fā)法、CVD法(化學(xué)氣相沉積法)、CCVD方法(催化化學(xué)氣相沉 積法)等合成的碳纖維。其中,從導(dǎo)熱性的觀點(diǎn)來(lái)看,特別優(yōu)選將瀝青類碳纖維、聚吲哚 (polybenzazole)石墨化而形成的碳纖維。
[0077] 瀝青類的碳纖維以瀝青為主要原料,是在熔融紡絲、不熔化以及碳化等各處理工 序之后,在2000至3000°C或者超過(guò)3000°C的高溫下進(jìn)行熱處理從而石墨化而形成的。原 料瀝青分為光學(xué)無(wú)序性的未顯示取向的各向同性瀝青、和構(gòu)成分子呈液晶狀排列并顯示出 光學(xué)各向異性的各向異性瀝青(中間相瀝青,mesophase pitch)。與由各向同性瀝青制備 出的碳纖維相比,由各向異性瀝青制備出的碳纖維在機(jī)械性能方面更優(yōu)異,且電以及熱的 傳導(dǎo)性會(huì)變高。因此,優(yōu)選使用中間相瀝青類的石墨化碳纖維。
[0078] 根據(jù)需要,能夠?qū)μ祭w維的一部分或者全部進(jìn)行表面處理。作為所述表面處理,例 如可以舉例出氧化處理、氮化處理、硝化、磺化、或者通過(guò)這些處理使導(dǎo)入表面的官能團(tuán)附 著或結(jié)合、或者使金屬、金屬化合物、有機(jī)化合物等附著或結(jié)合在碳纖維的表面的處理。作 為官能團(tuán),例如可以舉例出羥基、羧基、羰基、硝基、氨基等。
[0079] 導(dǎo)熱性纖維的平均纖維長(zhǎng)度優(yōu)選大于等于50 μ m且小于等于250 μ m,更加優(yōu)選大 于等于100 μ m且小于等于250 μ m。通過(guò)使導(dǎo)熱性纖維的平均纖維長(zhǎng)度大于等于50 μ m且 小于等于250 μ m,能夠使導(dǎo)熱性纖維之間容易交纏,能夠使導(dǎo)熱性片材厚度方向的導(dǎo)熱性 更加良好。另外,在導(dǎo)熱性片材壓縮的狀態(tài)下,能夠獲得優(yōu)異的導(dǎo)熱率峰值。另外,為了調(diào)整 平均纖維長(zhǎng)度,也可以混合不同平均纖維長(zhǎng)度的碳纖維。此外,例如能夠通過(guò)粒度分布計(jì)、 顯微鏡、掃描型電子顯微鏡(SEM)等測(cè)定導(dǎo)熱性纖維的平均纖維長(zhǎng)度。另外,導(dǎo)熱性纖維的 平均直徑優(yōu)選大于等于5 μ m且小于等于20 μ m。
[0080] 導(dǎo)熱性片材中的導(dǎo)熱性纖維的含量?jī)?yōu)選大于等于15體積%且小于等于40體 積%。通過(guò)將導(dǎo)熱性纖維的含量設(shè)為大于等于15體積%,能夠更加有效地降低熱阻,因此 能夠使導(dǎo)熱性片材厚度方向的導(dǎo)熱性更加良好。另外,通過(guò)將導(dǎo)熱性纖維的含量設(shè)為小于 等于40體積%,能夠防止在例如通過(guò)擠出機(jī)擠出導(dǎo)熱性組合物時(shí)發(fā)生難以擠出的現(xiàn)象。
[0081] [導(dǎo)熱性粒子]
[0082] 由于導(dǎo)熱性粒子以及導(dǎo)熱性組合物中的導(dǎo)熱性纖維的流速不同,從而易于使導(dǎo)熱 性纖維排列在規(guī)定的方向上,即,容易使導(dǎo)熱性纖維沿著擠出導(dǎo)熱性纖維的方向取向。另 外,導(dǎo)熱性粒子也用于維持導(dǎo)熱性片材的形狀。
[0083] 作為導(dǎo)熱性粒子,例如能夠使用氧化鋁(alumina)、氮化鋁、氫氧化鋁、二氧化 娃(silica)、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鋅、碳化娃、娃(silicon)、氧化娃、氧化錯(cuò) (aluminum oxide)、金屬粒子等。對(duì)于這些導(dǎo)熱性粒子,可以單獨(dú)使用一種,也可以組合兩 種以上使用。其中,優(yōu)選使用氧化鋁、氮化鋁和氫氧化鋁中的至少一種且至少包含氧化鋁。 [0084] 氮化鋁在其分子內(nèi)具有氮原子,該氮原子會(huì)阻礙固化性樹(shù)脂組合物的反應(yīng),從而 抑制導(dǎo)熱性組合物粘度的上升。因此,與僅使用氧化鋁粒子作為導(dǎo)熱性粒子時(shí)相比,通過(guò)使 用氮化鋁,能夠更有效地使導(dǎo)熱性纖維沿著導(dǎo)熱性片材的厚度方向取向,從而能夠使導(dǎo)熱 性片材厚度方向?qū)嵝粤己谩?br>[0085] 另外,優(yōu)選為,例如通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)熱性粒子進(jìn)行表面處理。通過(guò)對(duì)導(dǎo)熱性粒 子進(jìn)行表面處理,能夠提高分散性,提高導(dǎo)熱性片材的柔韌性。另外,能夠使通過(guò)切片而獲 得的表面粗糙度更小。
[0086] 導(dǎo)熱性粒子的平均粒徑優(yōu)選大于等于0. 5 μ m且小于等于10 μ m。如果平均粒徑小 于0.5 μπ?,則會(huì)成為導(dǎo)致固化不佳的原因,如果超過(guò)10 μπ?,則會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)熱性片材的柔韌性 下降從而使固化物的導(dǎo)熱率降低的情況。
[0087] 另外,通過(guò)使用不同粒徑的兩種以上的導(dǎo)熱性粒子,能夠更加有效地使導(dǎo)熱性纖 維易于沿著導(dǎo)熱性片材的厚度方向取向,能夠使導(dǎo)熱性片材厚度方向的導(dǎo)熱性更加良好。 作為導(dǎo)熱性粒子,在使用不同粒徑的兩種以上的粒子的情況下,優(yōu)選使較大的球狀粒子大 于等于3 μ m且小于等于10 μ m,并使較小的球狀粒子大于等于0. 3 μ m且小于等于3 μ m。由 此,能夠更加有效地使導(dǎo)熱性纖維易于沿著導(dǎo)熱性片材的厚度方向取向,能夠使導(dǎo)熱性片 材厚度方向的導(dǎo)熱性更加良好。此外,能夠通過(guò)例如粒度分布計(jì)、掃描型電子顯微鏡(SEM) 測(cè)定導(dǎo)熱性粒子的平均粒徑。
[0088] 導(dǎo)熱性片材中的導(dǎo)熱性粒子的含量?jī)?yōu)選小于等于70體積%,更加優(yōu)選大于等于 20體積%且小于等于60%。通過(guò)使導(dǎo)熱性粒子的含量小于等于70體積%,能夠獲得優(yōu)異 的柔韌性,從而能夠使導(dǎo)熱性片材厚度方向的導(dǎo)熱性更加良好。
[0089] 另外,在上述導(dǎo)熱性組合物中,根據(jù)需要還可以混合其他成份,例如,溶劑、觸變性 賦予劑、分散劑、固化劑、固化促進(jìn)劑、緩凝劑、微增粘劑、增塑劑、阻燃劑、抗氧化劑、穩(wěn)定 劑、著色劑等。
[0090] 另外,導(dǎo)熱性片材的厚度優(yōu)選大于等于o.lmm。如果導(dǎo)熱性片材的厚度小于 0. 1mm,則根據(jù)固化物的硬度的不同,會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)行切片時(shí)難以維持形狀的情況。還能夠在 所獲得的片材的外周以點(diǎn)狀、線狀形成粘合層。
[0091] 優(yōu)選將這種導(dǎo)熱性片材夾持在熱源與散熱部件之間。作為熱源,例如可以舉例出 LSI、CPU、晶體管、LED等,優(yōu)選用于將導(dǎo)熱性片材夾持在通信用LSI與散熱部件之間的通信 設(shè)備、以及將導(dǎo)熱性片材夾持在計(jì)算機(jī)用CPU與散熱部件之間的計(jì)算機(jī)等中。
[0092] 本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)熱性片材由于具有優(yōu)異的柔韌性,并且隨著時(shí)間的推移貼 合性提升,因此,能夠使夾持在熱源與散熱部件之間的導(dǎo)熱性片材的熱阻比初始值降低3% 以上。
[0093] 〈2.導(dǎo)熱性片材的制備方法〉
[0094] 接下來(lái),對(duì)上述導(dǎo)熱性片材的制備方法進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示,本實(shí)施方式所涉及 的導(dǎo)熱性片材的制備方法具有導(dǎo)熱性組合物制作工序S1、成型工序S2和切割工序S3。
[0095] [導(dǎo)熱性組合物制作工序S1]
[0096] 在導(dǎo)熱性組合物制作工序S1中,通過(guò)使用攪拌器等混合固化性樹(shù)脂組合物、導(dǎo)熱 性纖維、導(dǎo)熱性粒子來(lái)調(diào)制上述導(dǎo)熱性組合物。導(dǎo)熱性片材形成用導(dǎo)熱性組合物中的導(dǎo)熱 性纖維以及導(dǎo)熱性粒子的混合量,例如分別為16體積%至40體積%和30體積%至60體 積%,導(dǎo)熱性纖維優(yōu)選平均直徑為5至20 μ m以及平均纖維長(zhǎng)度為50至250 μ m的碳纖維。
[0097] [成型工序S2]
[0098] 在成型工序S2中,使用栗、擠出機(jī)等,將在導(dǎo)熱性組合物制作工序S1中制作的導(dǎo) 熱性組合物擠出成型在模具中,獲得柱狀固化物。作為模具,對(duì)形狀、大小、材質(zhì)等沒(méi)有特殊 限制,能夠根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇,作為形狀,可以舉例出中空?qǐng)A柱狀、中空棱柱狀。作為大 小,能夠根據(jù)制作的導(dǎo)熱性片材的大小適當(dāng)選定。作為材質(zhì),例如可以舉例出不銹鋼等。
[0099] 根據(jù)所使用的樹(shù)脂,通過(guò)適宜的固化反應(yīng)使擠出成型的成型品形成固化物。作為 擠出成型品的固化方法,沒(méi)有特殊限制,能夠根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇。例如,在使用有機(jī)硅 樹(shù)脂等熱固化性樹(shù)脂作為固化性樹(shù)脂組合物的情況下,優(yōu)選通過(guò)加熱來(lái)進(jìn)行固化。
[0100] 作為用于加熱的裝置,例如可以舉例出遠(yuǎn)紅外線爐、熱風(fēng)爐等。作為加熱溫度,沒(méi) 有特殊限制,能夠根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇,但是優(yōu)選例如在40°C至150°C下進(jìn)行。對(duì)固化物 的柔韌性沒(méi)有特殊限制,能夠根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇,例如,能夠根據(jù)有機(jī)硅的交聯(lián)密度、 導(dǎo)熱性填料的填充量等進(jìn)行調(diào)整。
[0101] 由此,例如如圖2所示,能夠形成導(dǎo)熱性纖維在柱狀的長(zhǎng)度方向L上取向的柱狀導(dǎo) 熱性組合物。在導(dǎo)熱性組合物通過(guò)擠出機(jī)等穿過(guò)模具的過(guò)程中,導(dǎo)熱性纖維、導(dǎo)熱性粒子等 向?qū)嵝越M合物的中心方向聚集,形成導(dǎo)熱性纖維的密度在表面與中心不相同的狀態(tài)。即, 在已通過(guò)擠出機(jī)的導(dǎo)熱性組合物(成型品)的表面,由于導(dǎo)熱性纖維未從表面突出,因此導(dǎo) 熱性組合物(成型品)固化后的固化物的表面部(導(dǎo)熱性片材的外周部)具備良好的微粘 合性,向被粘合體(半導(dǎo)體裝置等)粘合的粘合性良好。另一方面,與熱源或者散熱側(cè)接觸 的面由于導(dǎo)熱性纖維露出,因此微粘合性降低。
[0102] 在此,所述微粘合性是指,具有隨著時(shí)間的推移和濕熱的變化粘合力上升較少的 再剝離性,并且具有當(dāng)粘貼在被粘合體上時(shí)不會(huì)輕易發(fā)生位置偏移的程度的粘合性。
[0103] 此外,在成型工序S2中,例如,也可以將在導(dǎo)熱性組合物制作工序S1中制作的導(dǎo) 熱性組合物涂布在已涂布有脫模劑的聚酯膜上,從而形成如圖2所示的柱狀導(dǎo)熱性組合 物。
[0104] [切割工序S3]
[0105] 切割工序S3是將柱狀固化物沿著與柱的長(zhǎng)度方向大致垂直的方向切割成規(guī)定厚 度的工序。例如如圖2和圖3所示,使用超聲波切割機(jī)3,沿著與柱狀導(dǎo)熱性組合物2的長(zhǎng) 度方向L正交的方向V,通過(guò)超聲波裁刀(cutter) 4將柱狀導(dǎo)熱性組合物2切片,從而能夠 以保持導(dǎo)熱性纖維的取向的狀態(tài)形成導(dǎo)熱性片材1。因此,能夠獲得導(dǎo)熱性纖維的取向被維 持在厚度方向上且導(dǎo)熱特性良好的導(dǎo)熱性片材1。
[0106] 在該切割工序S3中,優(yōu)選切割成規(guī)定厚度,以使以小于等于25mm/min的速度壓縮 40%時(shí)的最大壓縮應(yīng)力小于等于1000N。另外,在切割工序S3中,優(yōu)選割成規(guī)定厚度,以使 以小于等于25mm/min的速度壓縮40%、并在壓縮了 40%的狀態(tài)下保持10分鐘后的殘余應(yīng) 力小于等于220N。另外,在切割工序S3中,優(yōu)選切割成規(guī)定厚度,以使在大于等于0. 5kgf/ cm2且小于等于7. 5kgf/cm2的負(fù)載范圍下熱阻小于等于2. OK ?cm2/W。另外,在切割工序S3 中,優(yōu)選切割成小于等于3. 0_的厚度。由此,能夠獲得具有優(yōu)異的柔韌性、排斥力也小、且 對(duì)設(shè)置位置的追隨性優(yōu)異的導(dǎo)熱性片材。
[0107] 如圖3所示,超聲波切割機(jī)3具備:工作臺(tái)5,用于載置柱狀導(dǎo)熱性組合物2 ;以及 超聲波裁刀4,用于一邊施加超聲波振動(dòng),一邊對(duì)工作臺(tái)5上的柱狀導(dǎo)熱性組合物2進(jìn)行切 片。
[0108] 工作臺(tái)5在金屬制的移動(dòng)臺(tái)6上配設(shè)有硅橡膠7。移動(dòng)臺(tái)6能夠通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)8 向規(guī)定的方向移動(dòng),并向超聲波裁刀4的下部依次送入柱狀導(dǎo)熱性組合物2。硅橡膠7具有 足以承受超聲波裁刀4的刃尖的厚度。當(dāng)柱狀導(dǎo)熱性組合物2被載置到硅橡膠7上時(shí),工 作臺(tái)5根據(jù)超聲波裁刀4的切片操作向規(guī)定的方向移動(dòng)移動(dòng)臺(tái),從而將柱狀導(dǎo)熱性組合物 2依次送到超聲波裁刀4的下部。
[0109] 超聲波裁刀4具有:刀片9,用于對(duì)柱狀導(dǎo)熱性組合物2進(jìn)行切片;超聲波振動(dòng)機(jī) 構(gòu)10,用于向刀片9賦予超聲波振動(dòng);以及升降機(jī)構(gòu)11,用于對(duì)刀片9進(jìn)行升降操作。
[0110] 刀片9的刃尖對(duì)著工作臺(tái)5,并通過(guò)升降機(jī)構(gòu)11的升降操作對(duì)工作臺(tái)5上載置的 柱