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CN109315081A - 散热装置 - Google Patents

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CN109315081A
CN109315081A CN201780035943.XA CN201780035943A CN109315081A CN 109315081 A CN109315081 A CN 109315081A CN 201780035943 A CN201780035943 A CN 201780035943A CN 109315081 A CN109315081 A CN 109315081A
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CN
China
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thermally conductive
conductive sheet
radiator
heater
addition
Prior art date
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Pending
Application number
CN201780035943.XA
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English (en)
Inventor
小林元
村上康之
内海大介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Zeon Co Ltd filed Critical Nippon Zeon Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

本发明提供可实现高散热性的散热装置。本发明的散热装置具备发热体、散热体、夹持接合在上述发热体与上述散热体之间的导热片，上述导热片的厚度方向的导热率为15W/m·K以上，并且夹持接合面的面积比上述发热体和上述散热体的被接合面的面积小。

Description

散热装置
技术领域
本发明涉及散热装置，特别涉及具备发热体、散热体及导热片的散热装置。
背景技术
近年来，构成电子设备的半导体封装、电源模块、集成电路(IC、LSI)、等离子显示面板(PDP)等所包含的电子元件，伴随高性能化而发热量增大。作为该电子元件，可举出例如：绝缘栅双极晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)等晶体管、发光二极管(LED)等二极管这样的半导体元件。
因此，为了防止缘于这些电子元件温度上升的电子设备的功能故障，例如需要提高该电子元件的散热性、使从电子元件产生的热良好地向外部释放。
在此，作为提高电子元件的散热性的方法，通常采取如下方法：通过对电子元件或包含该电子元件的电源模块等发热体安装金属制的散热片等散热体，从而促进散热。而且还使用如下方法：在使用散热体时，为了使热从发热体向散热体高效地传递，使用具有导热性的片状的构件(导热片)，形成使发热体与散热体隔着导热片密合的散热装置，促进散热。
而且，为了使热从散热装置良好地发散，通常需要夹在发热体与散热体之间而使用的导热片的导热性高以及发热体与散热体间的热阻低，要求从发热体向散热体高效地传热。
于是，例如在专利文献1中，着眼于散热构件的表面具有的细微凹凸，使用一种导热片，其具备相对于该细微凹凸具有10分之1以下的粒径的导热性微细填充剂、具有规定的粒径的无机填充剂、热固性树脂。而且，在专利文献1中，通过由导热片中的导热性微细填充剂填充散热构件的表面的细微凹凸，从而实现高导热性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-153430号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于使导热片介入发热体与散热体之间而成的现有的散热装置，需求进一步降低发热体与散热体间的热阻，使热进一步良好地发散。
于是，本发明的目的在于提供可实现高散热性的散热装置。
用于解决问题的方案
本发明人等为了实现上述目的而进行了深入研究。然后，本发明人尝试了通过提高导热片的厚度方向的导热率从而降低发热体与散热体之间的热阻。然而，本发明人等进行研究的结果是：即使提高导热片的厚度方向的导热率，有时也无法充分降低发热体与散热体之间的热阻。于是，本发明人等进一步反复研究，发现：就在发热体与散热体之间设置了具有规定以上导热率的导热片的散热装置而言，出乎意料地，与在发热体和散热体相向的区域全部夹持接合高导热率的导热片的情况相比，仅在发热体和散热体相向的区域的一部分夹持接合高导热率的导热片的情况更能够降低发热体与散热体之间的热阻，从而完成了本发明。
即，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的散热装置的特征在于，具备发热体、散热体、夹持接合在上述发热体与上述散热体之间的导热片，上述导热片的厚度方向的导热率为15W/m·K以上，上述导热片的夹持接合面的面积比上述发热体和上述散热体的被接合面的面积小。如果像这样使用具有规定的导热率的导热片并且使导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积狭窄，则能够使发热体与散热体之间的热阻充分下降，能够使散热装置实现高的散热性。
另外，在本发明中，“导热率”能够通过本说明书的实施例所记载的方法进行测定。
此外，在本发明中，“导热片的夹持接合面”是指散热装置具备的导热片的表面中与发热体或散热体接触的表面(接触部分)。另外，在本发明中，关于导热片，在与发热体接触的表面的面积和与散热体接触的表面的面积不同的情况下，“夹持接合面的面积”是指上述2个面积中较狭窄的面积。此外，在发热体与散热体之间多个导热片配置于面内的情况下，“夹持接合面的面积”是指全部导热片的夹持接合面的合计面积。
进而，在本发明中，“发热体和散热体的被接合面”是指：在发热体和散热体相向的侧的总表面(相向总表面)中，彼此相向的范围(不论实际是否使导热片介入，发热体与散热体可隔着导热片密合的最大范围)中的发热体和散热体的相向面。
而且，在本发明中，各面的“面积”是不考虑后述的表面凹凸而根据各面的外形尺寸(外径等)来计算的。
此外，本发明的散热装置优选上述导热片的25℃的ASKER C硬度为30以上。这是因为，如果导热片的硬度为上述下限以上，则能够对导热片赋予充分的物理强度，并使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，进一步提高散热装置的散热性。
另外，在本发明中，“ASKER C硬度”(以下，有时简称为“硬度”。)能够按照日本橡胶协会规格(SRIS0101)的ASKER C法，使用硬度计在温度25℃进行测定。
此外，本发明的散热装置优选上述导热片的厚度为2.0mm以下。这是因为，如果导热片的厚度为上述上限以下，则能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，进一步提高散热装置的散热性。
此外，本发明的散热装置优选上述导热片的夹持接合面的面积相对于上述发热体和上述散热体的被接合面的面积的比例为10％以上且70％以下。这是因为，如果导热片的夹持接合面的面积的比例为上述下限以上，则能够充分确保与发热体和散热体接触的导热片的大小，对散热装置赋予高散热性。此外是因为，如果导热片的夹持接合面的面积的比例为上述上限以下，则能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，进一步提高散热装置的散热性。
此外，本发明的散热装置优选上述发热体和上述散热体的被接合面中的至少一者的表面凹凸超过5μm。这是因为，在发热体和/或散热体的被接合面的表面凹凸超过上述下限的情况下，则在使具有上述规定的导热率的导热片的夹持接合面的面积比被接合面的面积小时，热阻的降低效果大。
另外，在本发明中，“表面凹凸”通过以下所示的方法进行测定。
即，首先，将以位于被测定面上的大致中心位置的中心点为基准的水平方向的扩展面设定为基准面。在此，上述中心点能够通过目视设定，例如：在被测定面为多边形的情况下，能够设为位于自各顶点起大致等距离的点或对角线的交点；在被测定面为圆形的情况下，能够设为圆的中心或长轴和短轴的交点。接着，使用三维轮廓测量仪等的激光显微镜，得到表示在被测定面的规定线上的厚度方向的表面凹凸形状状态的图像。在此，上述规定线上是指在被测定面的面内，经过厚度方向上最高点和最低点的直线上。而且，在得到的图像的厚度方向上的、基准面的高度与最大高度(最高值)的高低差以及基准面的高度与最小高度(最低值)的高低差的绝对值中，将较大的绝对值设为“表面凹凸”。
在此，在本说明书中，表面凹凸为5μm以下的表面设为“平滑”。
此外，本发明的散热装置优选上述导热片包含树脂和碳材料。这是因为，如果导热片包含上述成分，则能够使散热装置具备的导热片容易地发挥更高的导热性。其结果，能够进一步提高散热装置的散热性。
而且，本发明的散热装置优选上述树脂为热塑性树脂。这是因为，如果导热片包含热塑性树脂，则能够维持散热装置具备的导热片的高导热性，并使用于夹持接合在发热体与散热体之间的可挠性进一步良好。其结果，能够进一步高效地提高散热装置的散热性。
发明效果
根据本发明，能够提供可实现高散热性的散热装置。
具体实施方式
以下详细说明本发明的实施方式。
本发明的散热装置例如在内部具有电子元件的电子设备中能够用作包含该电子元件的电子构件。在此，本发明的散热装置可以完全组装在上述电子设备等各种设备的内部，也可以部分或全部设置在设备的外部。
而且，本发明的散热装置能够以规定条件通过任意方法来组装后述的发热体、散热体及规定的导热片，从而进行制造。
在此，作为可适于使用本发明的散热装置的各种设备，没有特别限定，可举出：服务器、服务器用电脑、台式电脑等电子设备；笔记本电脑、电子辞典、PDA、手机、便携式音乐播放器等便携式电子设备；液晶显示器(包含背光源)、等离子显示器、液晶投影仪、时钟等显示设备；喷墨打印机(喷墨头)；电子照相装置(显影装置、定影装置、加热辊、加热带)等图像形成装置；真空处理装置；半导体制造装置；显示设备制造装置等制造装置；具备隔热材料、真空隔热材料、辐射隔热材料等的隔热装置；DVD(光学拾取装置、激光产生装置、激光接收装置)、硬盘驱动等数据存储设备；照相机、摄像机、数码照相机、数码摄像机、显微镜、CCD等图像存储装置；充电装置、锂离子电池、燃料电池等电池设备等。
(散热装置)
本发明的散热装置的特征在于，具备发热体、散热体、具有规定导热率的导热片，以导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积小的条件，上述导热片夹持接合在发热体与散热体之间。另外，本发明的散热装置除具备上述发热体、散热体及导热片以外，还可以具备例如固定各结构构件间的固定构件等任意其它构件。
而且，在本发明的散热装置中，由于具有规定导热率的导热片以上述规定的面积条件夹持接合在发热体与散热体之间，因此发热体与散热体之间的热阻低，作为散热装置的散热性高。即，本发明的散热装置例如能够将从电子元件自身或包含电子元件的电源模块等发热体产生的热高效地发散到外部。其结果，对于例如具备本发明的散热装置的电子设备等各种设备，能够防止来自发热体的热所导致的功能故障。
<发热体>
发热体为构成本发明的散热装置的一个结构构件，在本发明的散热装置中，在其与后述的散热体之间夹持接合导热片。换言之，发热体在本发明的散热装置中，为与导热片接合的被接合体的一种。
[种类]
在此，发热体只要在例如电子设备等各种设备中产生热则没有特别限制。作为发热体的种类，可举出例如：晶体管、二极管、晶闸管、有机EL、无机EL等半导体元件；以及具备该半导体元件的存储器、中央处理器(CPU)等集成电路(IC、LSI)及IC芯片、半导体封装、半导体密封外壳、半导体贴片、电源模块、功率晶体管、功率晶体管外壳等半导体关联构件；刚性配线板、柔性配线板、陶瓷配线板、积层配线板、多层基板等配线基板(配线板也包含印刷配线板等)等。
此外，作为上述晶体管，可举出例如：场效应晶体管(FET)、金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
进而，作为上述二极管，可举出例如：发光二极管(LED)、光电二极管等。
在上述中，从操作性的观点出发，本发明的散热装置中与导热片接合的发热体优选为具有半导体元件的IC芯片、电源模块等。
[被接合面]
在此，发热体具有与后述的散热体彼此相向的被接合面。而且，通常而言，从发热体产生的热大部分经由被接合面向散热体传递并发散。
[[表面凹凸]]
此外，发热体的上述被接合面的表面凹凸优选超过5μm，更优选为15μm以上，进一步优选为25μm以上，优选为50μm以下，更优选为35μm以下。这是因为，如果发热体的被接合面的表面凹凸超过上述下限，则能够进一步提高发热体与散热体之间的热阻的降低效果，更高效地提高散热装置的散热性。此外因为，如果发热体的被接合面的表面凹凸为上述上限以下，则可防止与导热片接触的发热体的表面部分的形变过度变大，良好地保持发热体和导热片的密合性，因此能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，更高效地提高散热装置的散热性。
<散热体>
散热体为构成本发明的散热装置的一个结构构件，在本发明的散热装置中，在其与上述的发热体之间夹持接合导热片。换言之，散热体在本发明的散热装置中为与导热片接合的被接合体的一种。
[种类]
在此，作为散热体的种类，可举出例如：具有板、鳍等形状部分的散热器；与热管连接的模块；在内部具有通过泵使冷却液体循环的结构的模块；帕尔贴元件；具备帕尔贴元件的散热器；以及具备帕尔贴元件的模块等。在此，从良好散热的观点出发，上述散热器和模块通常为例如铝、铜等金属制。
在上述中，从操作性和散热性的观点出发，本发明的散热装置中与导热片接触的散热体优选为铝、铜等金属制散热器。
[被接合面]
此外，散热体具有与上述发热体彼此相向的被接合面。而且，通常而言，从发热体产生的热大部分经由被接合面向散热体传递并发散。
[[表面凹凸]]
此外，散热体的被接合面的表面凹凸没有特别限制，优选为50μm以下，更优选为35μm以下，进一步优选为10μm以下。如果散热体的被接合面的表面凹凸为上述上限以下，则能够防止与导热片接触的散热体的表面部分的形变过度变大，良好保持散热体和导热片的密合性。因此，能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，更高效地提高散热装置的散热性。
在上述中，更优选至少发热体的被接合面具有上述表面凹凸，进一步优选发热体和散热体两者的被接合面各自具有上述范围的表面凹凸。这是因为，如果至少发热体的被接合面的表面凹凸超过上述下限，则在以后述的规定面积条件将导热片夹持接合在发热体与散热体之间时，能够进一步提高发热体与散热体之间的热阻的降低效果，更高效地提高散热装置的散热性。此外因为，如果至少发热体的被接合面的表面凹凸为上述上限以下，则可防止与导热片接触的发热体和散热体的表面部分的形变过度变大，良好地保持发热体和散热体与导热片的密合性，因此能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，更高效地提高散热装置的散热性。
<导热片>
导热片具有规定的导热率，并且在本发明的散热装置中，导热片以导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积小的条件夹持接合在发热体与散热体之间。另外，在导热片不具有上述规定的导热率或没有以上述规定的面积条件夹持接合在发热体和散热体之间的情况下，无法使散热装置发挥高散热性。
在此，通常而言，导热片具有比空气高的导热率，因此可使经由该导热片的发热体与散热体间的传热变得良好，促进热从发热体向散热体发散。因此，通常而言，导热片与发热体和散热体的被接合面良好地密合的区域越大，换言之，发热体和散热体的被接合面之间不存在导热片的区域越小，越是能够降低发热体与散热体之间的热阻。然而，在发热体和散热体的表面可能存在一般通过目视难以辨别的程度的凹凸时，推测如本发明这样导热片具有规定以上的导热率的情况下，与在发热体与散热体相向的区域的整个面夹持接合导热片相比，仅在发热体与散热体相向的区域的一部分夹持接合导热片的情况，导热片与发热体和/或散热体的密合程度提高，更高效地进行传热。
[性状]
[[导热率]]
在此，导热片需要厚度方向的导热率在50℃为15W/m·K以上。此外，导热片的厚度方向的导热率在50℃优选为20W/m·K以上，更优选为25W/m·K以上。当导热率为上述下限以上时，出乎意料地，在以使导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积更为狭窄的方式将导热片夹入发热体与散热体之间而使用的情况下，能够使发热体与散热体之间的热阻高效地下降。其结果，能够使散热装置发挥高散热性。
[[硬度]]
此外，导热片在25℃的ASKER C硬度优选为30以上，更优选为40以上，进一步优选为50以上，更进一步优选为60以上，优选为90以下，更优选为80以下。这是因为，如果使导热片的硬度为上述下限以上，则能够对导热片赋予充分的物理强度，并且进一步使发热体与散热体之间的热阻高效地下降，进一步提高散热装置的散热性。此外因为，如果导热片的硬度为上述上限以下，则能够在导热片不会过度变硬的情况下，确保介入了导热片的发热体和散热体的良好的密合性，能够得到散热性高的散热装置。
[[厚度]]
此外，导热片的厚度优选为2.0mm以下，更优选为1.5mm以下，进一步优选为0.6mm以下，更进一步优选为0.4mm以下，优选为0.25mm以上。这是因为，如果导热片的厚度为上述上限以下，则可降低导热片自身的热阻(以下有时称为“体积热阻”。)，可进一步提高散热装置的散热性。此外因为，可提高导热片的可挠性，使导热片向发热体和散热体的被接合面的形状追随性提高，从而能够进一步提高散热装置的散热性。此外因为，如果导热片的厚度为上述下限以上，则可在不会使导热片的厚度过小的条件下维持导热片具有的高导热率，从而能够确保散热装置的良好的散热性。此外因为，能够使导热片安装时等的操作性良好。
[组成]
在此，导热片优选包含树脂和碳材料。这是因为，如果导热片包含树脂和碳材料，则能够容易地得到具有高导热性的导热片，能够容易地制造可发挥高散热性的散热装置。
[[树脂]]
在此，作为树脂，没有特别限定，能够使用可用于形成导热片的已知的树脂。具体而言，作为树脂，能够使用热塑性树脂或热固性树脂。此外，热塑性树脂和热固性树脂可以并用。
另外，在本发明中，橡胶和弹性体包含于“树脂”。
-热塑性树脂-
在上述中，作为树脂，优选使用热塑性树脂，更优选使用热塑性氟树脂。这是因为，如果使用热塑性树脂，则在例如散热装置的使用时(散热时)的高温环境下，能够使导热片的可挠性更为良好，能够使发热体与散热体隔着导热片良好地密合。其结果，能够使发热体与散热体之间的热阻进一步下降，能够使散热装置的散热性进一步提高。此外因为，如果使用热塑性氟树脂，则除上述效果以外还能够使导热片的耐热性、耐油性及耐药品性提高。
进而，热塑性树脂能够包含：23℃、1atm下为固体的热塑性树脂；23℃、1atm下为液体的热塑性树脂。在并用常温常圧下为固体的热塑性树脂与常温常圧下为液体的热塑性树脂的情况下，在安装时和替换时等常温常圧环境下，在导热片内，固体的热塑性树脂成分与液体的热塑性树脂成分共存。因此，能够使导热片的硬度与可挠性的平衡良好，使操作性进一步提高。此外，在散热装置的使用时(散热时)的高温环境下，通过在常温常圧下使固体的热塑性树脂可塑化，从而使发热体和散热体与导热片更良好地密合。其结果，发热体与散热体之间的热阻进一步高效地下降，能够使散热装置的散热性更高效地提高。
另外，在本说明书中，“常温”是指23℃，“常圧”是指1atm(绝对压)。
＝常温常圧下为固体的热塑性树脂＝
在此，作为23℃、1atm下为固体的热塑性树脂，可举出例如：聚(丙烯酸-2-乙基己酯)、丙烯酸与丙烯酸-2-乙基己酯的共聚物、聚甲基丙烯酸或其酯、聚丙烯酸或其酯等丙烯酸树脂；有机硅树脂；氟树脂；聚乙烯；聚丙烯；乙烯-丙烯共聚物；聚甲基戊烯；聚氯乙烯；聚偏氯乙烯；聚醋酸乙烯酯；乙烯-醋酸乙烯共聚物；聚乙烯醇；聚缩醛；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚萘二甲酸乙二醇酯；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)；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或其加氢物；苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物或其加氢物；聚苯醚；改性聚苯醚；脂肪族聚酰胺类；芳香族聚酰胺类；聚酰胺酰亚胺；聚碳酸酯；聚苯硫醚；聚砜；聚醚砜；聚醚腈；聚醚酮；聚酮；聚氨酯；液晶聚合物；离聚物等。这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
在上述中，常温常圧下为固体的热塑性树脂优选为常温常圧下为固体的热塑性氟树脂。
作为常温常圧下为固体的热塑性氟树脂，可举出例如：偏氟乙烯系氟树脂、四氟乙烯-丙烯系氟树脂、四氟乙烯-全氟乙烯基醚系氟树脂等将含氟单体聚合得到的弹性体等。更具体而言，可举出：聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯-氯氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟间二氧杂环戊烯共聚物、聚氟乙烯、四氟乙烯-丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯的丙烯酰基改性物、聚四氟乙烯的酯改性物、聚四氟乙烯的环氧改性物和聚四氟乙烯的硅烷改性物等。在这些中，从加工性的观点出发，优选聚四氟乙烯、聚四氟乙烯的丙烯酰基改性物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
此外，作为市售的常温常圧下为固体的热塑性氟树脂，可举出例如：DaikinIndustries,Ltd制的Dai-el(注册商标)G-700series(多元醇加硫·2元聚合物、偏氟乙烯系氟树脂)、Dai-el G-550series/G-600series(多元醇加硫·3元聚合物、偏氟乙烯系氟树脂)；ALKEMA公司制的KYNAR(注册商标)series(偏氟乙烯系氟树脂)、KYNAR FLEX(注册商标)series(偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯的共聚物的三元系氟树脂)等。
＝常温常圧下为液体的热塑性树脂＝
此外，作为常温常圧下为液体的热塑性树脂，可举出例如丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟树脂等。这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
在上述中，常温常圧下为液体的热塑性树脂优选为常温常圧下为液体的热塑性氟树脂。
常温常圧下为液体的热塑性氟树脂只要是常温常圧下为液体状的热塑性氟树脂即可，没有特别限定。作为常温常圧下为液体的热塑性氟树脂，可举出例如偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟戊烯-四氟乙烯3元共聚物、全氟环氧丙烷聚合物、四氟乙烯-丙烯-偏氟乙烯共聚物等。
此外，作为市售的常温常圧下为液态的热塑性氟树脂，可举出例如Viton(注册商标)LM(杜邦株式会社制)、Dai-el(注册商标)G101(Daikin Indust ries,Ltd制)、DyneonFC2210(3M株式会社制)、SIFEL series(信越化学工业株式会社制)等。
另外，常温常圧下为液体的热塑性氟树脂的粘度没有特别限定，从混炼性、流动性、交联反应性良好且成型性也优异的观点出发，温度105℃的粘度优选为500cps以上且30000cps以下，更优选为550cps以上且25000cps以下。
＝热塑性树脂中的配合比例＝
而且，作为热塑性树脂而并用时，常温常圧下为固体的热塑性树脂与常温常圧下为液体的热塑性树脂的配合比例没有特别限定。该配合比例优选为：在100质量％的热塑性树脂中，常温常圧下为固体的热塑性树脂为80质量％以下且30质量％以上，常温常圧下为液体的热塑性树脂为20质量％以上且70质量％以下。
此外，作为热塑性树脂而并用时，常温常圧下为固体的热塑性氟树脂与常温常圧下为液体的热塑性氟树脂的配合比例优选为：在100质量％的热塑性树脂中，常温常圧下为固体的热塑性氟树脂为80质量％以下且30质量％以上，常温下为液体的热塑性氟树脂为20质量％以上且70质量％以下。进而，该配合比例更优选为：在100质量％的热塑性树脂中，常温常圧下为固体的热塑性氟树脂为65质量％以下且40质量％以上，常温常圧下为液体的热塑性氟树脂为35质量％以上且60质量％以下。
这是因为，如果常温常圧下为固体的热塑性树脂和常温常圧下为液体的热塑性树脂的配合比例为上述范围内，则在安装时和交换时等常温常圧环境下，能够使导热片的硬度和可挠性的平衡更为良好，使操作性进一步提高。此外因为，在散热装置的使用时(散热时)的高温环境下，能够使发热体和散热体与导热片的密合性进一步提高，进一步使发热体与散热体之间的热阻高效地下降，使散热装置的散热性更高效地提高。
-热固性树脂-
此外，作为热固性树脂，可举出例如：天然橡胶；丁二烯橡胶；异戊二烯橡胶；腈橡胶；氢化腈橡胶；氯丁橡胶；乙丙橡胶；氯化聚乙烯；氯磺化聚乙烯；丁基橡胶；卤化丁基橡胶；聚异戊二烯橡胶；环氧树脂；聚酰亚胺树脂；双马来酰亚胺树脂；苯并环丁烯树脂；酚醛树脂；不饱和聚酯；邻苯二甲酸二烯丙酯；聚酰亚胺有机硅树脂；聚氨酯；热固型聚苯醚；热固型改性聚苯醚等。这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
[[碳材料]]
作为碳材料，没有特别限定，能够使用已知的碳材料。具体而言，作为碳材料，能够使用粒子状碳材料、纤维状碳材料等。另外，粒子状碳材料和纤维状碳材料可以单独使用任一者，也可以并用两者，从易于提高导热片的导热性的观点出发，优选至少使用粒子状碳材料。此外，从进一步提高导热片的导热性的观点出发，更优选并用粒子状碳材料和纤维状碳材料。
-粒子状碳材料-
作为粒子状碳材料，没有特别限定，能够使用例如：人造石墨、鳞片状石墨、薄片化石墨、天然石墨、酸处理石墨、可膨胀石墨、膨胀化石墨等石墨；碳黑等。这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
其中，作为粒子状碳材料，优选使用膨胀化石墨。这是因为，当使用膨胀化石墨时，能够进一步提高导热片的导热性。
＝膨胀化石墨＝
在此，可适于用作粒子状碳材料的膨胀化石墨能够通过例如以下方法得到：对于将鳞片状石墨等石墨用硫酸等进行化学处理得到的可膨胀石墨，进行热处理而使其膨胀后，进行微细化，由此得到膨胀化石墨。并且，作为膨胀化石墨，可举出例如：伊藤石墨工业株式会社制的EC1500、EC1000、EC500、EC300、EC100、EC50(均为商品名)等。
＝粒子状碳材料的性状＝
在此，导热片所包含的粒子状碳材料的平均粒径优选为0.1μm以上，更优选为1μm以上，进一步优选为200μm以上，优选为250μm以下。这是因为，如果粒子状碳材料的平均粒径为上述下限以上，则可进一步提高导热片的导热性。而且因为，如果粒子状碳材料的平均粒径为上述范围内，则能够易于得到具有高导热性的导热片。
另外，粒子状碳材料的平均粒径可以通过变更用作原料的粒子状碳材料自身的平均粒径从而进行调节，也可以通过变更导热片的制作条件(片的形成中使用的组合物的破碎条件、片成型时的加圧条件等)进行调节。
此外，导热片所包含的粒子状碳材料的长径比(长径/短径)优选为1以上且10以下，更优选为1以上且5以下。
另外，在本发明中“平均粒径”能够通过以下方法求出：使用SEM(扫描型电子显微镜)观察导热片的厚度方向上的截面，对于任意50个粒子状碳材料测定最大径(长径)，算出测定的长径的个数平均值，由此求出“平均粒径”。此外，在本发明中，“长径比”能够通过以下方法求出：使用SEM(扫描型电子显微镜)观察导热片的厚度方向上的截面，对于任意50个粒子状碳材料，测定最大径(长径)和与最大径正交的方向的粒径(短径)，算出长径与短径的比(长径/短径)的平均值，由此求出“长径比”。
＝粒子状碳材料的含有比例＝
而且，导热片所包含的粒子状碳材料的含有比例相对于导热片的100质量％的全部组分，优选为30质量％以上，更优选为40质量％以上，优选为90质量％以下，更优选为70质量％以下，进一步优选为60质量％以下。这是因为，如果导热片中的粒子状碳材料的含有比例为上述下限以上，则能够更容易地得到具有高导热性的导热片。此外因为，如果导热片中的粒子状碳材料的含有比例为上述上限以下，则能够对导热片赋予可与发热体和散热体良好地密合的更适度的可挠性，并充分防止粒子状碳材料的粉脱落。
-纤维状碳材料-
作为纤维状碳材料，没有特别限定，能够使用例如碳纳米管、气相生长碳纤维、将有机纤维碳化而得到的碳素纤维，以及这些的切割物等。这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
而且，如果导热片包含纤维状碳材料，则能够使导热片的导热性进一步提高，并防止粒子状碳材料的粉脱落。另外，虽然能够通过配合纤维状碳材料从而防止粒子状碳材料的粉脱落的原因尚不明确，但推测是因为：通过纤维状碳材料形成三维网眼结构，从而提高导热片的导热性和强度，并防止粒子状碳材料的脱离。
在上述中，作为纤维状碳材料，优选使用碳纳米管等纤维状碳纳米结构体，更优选使用包含碳纳米管的纤维状碳纳米结构体。这是因为，如果使用碳纳米管等纤维状碳纳米结构体，则能够使导热片的导热性进一步提高，并使强度良好。
＝包含碳纳米管的纤维状碳纳米结构体＝
在此，可适于用作纤维状碳材料的包含碳纳米管的纤维状碳纳米结构体可以仅由碳纳米管(以下有时称为“CNT”。)形成，也可以是CNT和除CNT以外的纤维状碳纳米结构体的混合物。
另外，作为纤维状碳纳米结构体中的CNT，没有特别限定，能够使用单层碳纳米管和/或多层碳纳米管，但CNT优选为从单层至5层的碳纳米管，更优选为单层碳纳米管。这是因为，如果使用单层碳纳米管，则与使用多层碳纳米管的情况相比较，能够使导热片的导热性和强度进一步提高。
此外，作为包含CNT的纤维状碳纳米结构体，优选使用直径的标准差(σ)乘以3的值(3σ)与平均直径(Av)的比(3σ/Av)超过0.20且小于0.60的碳纳米结构体，更优选使用3σ/Av超过0.25的碳纳米结构体，进一步优选3σ/Av超过0.50的碳纳米结构体。如果使用3σ/Av超过0.20且小于0.60的包含CNT的纤维状碳纳米结构体，则即使碳纳米结构体的配合量为少量也能够充分提高导热片的导热性和强度。因此，通过配合包含CNT的纤维状碳纳米结构体，从而能够抑制导热片的可挠性大幅下降，以充分高的水平兼顾导热片的导热性和可挠性。
另外，“纤维状碳纳米结构体的平均直径(Av)”和“纤维状碳纳米结构体的直径的标准差(σ：样本标准差)”分别能够使用透射型电子显微镜对随机选择的100根纤维状碳纳米结构体的直径(外径)进行测定而求出。而且，包含CNT的纤维状碳纳米结构体的平均直径(Av)和标准差(σ)可以通过变更包含CNT的纤维状碳纳米结构体的制造方法、制造条件从而进行调节，也可以通过组合多种由不同制法得到的包含CNT的纤维状碳纳米结构体从而进行调节。
而且，作为包含CNT的纤维状碳纳米结构体，通常使用如下的包含CNT的纤维状碳纳米结构体：将如上所述测定的直径作为横轴、将其频度作为纵轴而进行制图，采用高斯法进行拟合时呈正态分布。
进而，包含CNT的纤维状碳纳米结构体优选在使用拉曼光谱法进行评价时具有径向呼吸模式(RBM)的峰。另外，在仅由三层以上的多层碳纳米管构成的纤维状碳纳米结构体的拉曼光谱中不存在RBM。
此外，包含CNT的纤维状碳纳米结构体优选拉曼光谱中的G带峰强度与D带峰强度的比(G/D比)为1.0以上且20以下。如果G/D比为1.0以上且20以下，则即使纤维状的碳纳米结构体的配合量为少量也能够充分提高导热片的导热性和强度。因此，通过配合纤维状碳纳米结构体，从而能够抑制导热片的可挠性大幅下降，以充分高的水平兼顾导热片的导热性和可挠性。
进而，包含CNT的纤维状碳纳米结构体的平均直径(Av)优选为0.5nm以上，进一步优选为1nm以上，优选为15nm以下，进一步优选为10nm以下。如果纤维状碳纳米结构体的平均直径(Av)为0.5nm以上，则能够抑制纤维状碳纳米结构体的凝聚，提高碳纳米结构体的分散性。此外，如果纤维状碳纳米结构体的平均直径(Av)为15nm以下，则能够充分提高导热片的导热性和强度。
此外，包含CNT的纤维状碳纳米结构体优选合成时的结构体的平均长度为100μm以上且5000μm以下。另外，合成时的结构体的长度越长，在分散时越容易在CNT产生断裂、切断等损伤，因此优选合成时的结构体的平均长度为5000μm以下。
进而，包含CNT的纤维状碳纳米结构体的BET比表面积优选为600m2/g以上，更优选为800m2/g以上，优选为2500m2/g以下，更优选为1200m2/g以下。如果包含CNT的纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为600m2/g以上，则能够充分提高导热片的导热性和强度。此外，如果包含CNT的纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为2500m2/g以下，则能够抑制纤维状碳纳米结构体的凝聚而提高导热片中的CNT的分散性。
另外，在本发明中，“BET比表面积”是指使用BET法测定的氮吸附比表面积。
进而，包含CNT的纤维状碳纳米结构体可根据后述的超生长(Super Growth)法，制成在表面具有碳纳米管生长用催化剂层的基材上、沿大致垂直于基材的方向进行取向的集合体(取向集合体)而得到，作为该集合体的纤维状碳纳米结构体的质量密度优选为0.002g/cm3以上且0.2g/cm3以下。如果质量密度为0.2g/cm3以下，则纤维状碳纳米结构体彼此的结合力变弱，因此能够使纤维状碳纳米结构体均匀分散在导热片中。此外，如果质量密度为0.002g/cm3以上，则能够使纤维状碳纳米结构体的整体性提高，抑制其分散，因此容易处理。
而且，具有上述性状的包含CNT的纤维状碳纳米结构体能够按照例如以下方法高效地制造：在表面具有碳纳米管制造用的催化剂层的基材上，供给原料化合物和载气而采用化学气相生长法(CVD法)合成CNT时，通过使体系内存在微量的氧化剂(催化剂活化物质)，飞跃性地提高催化剂层的催化活性(超生长法；参照国际公开第2006/011655号)。另外，以下，有时将通过超生长法得到的碳纳米管称为“SGCNT”。
在此，通过超生长法制造的包含CNT的纤维状碳纳米结构体可以仅由SGCNT构成，也可以除SGCNT以外还包含例如非圆筒形状的碳纳米结构体等其它碳纳米结构体。
＝纤维状碳材料的性状＝
而且，导热片可包含的纤维状碳材料的平均纤维直径优选为1nm以上，更优选为3nm以上，优选为2μm以下，更优选为1μm以下。这是因为，如果纤维状碳材料的平均纤维直径为上述范围内，则能够以充分高的水平兼顾导热片的导热性、可挠性及强度。
在此，纤维状碳材料的长径比优选超过10。
另外，在本发明中，“平均纤维直径”能够通过以下方法求出：使用SEM(扫描型电子显微镜)或TEM(透射型电子显微镜)观察导热片的厚度方向的截面，对于任意50个纤维状碳材料测定纤维直径，算出测定的纤维直径的个数平均值，由此求出“平均纤维直径”。特别地，在纤维直径小的情况下，优选使用TEM(透射型电子显微镜)观察同样的截面。
＝纤维状碳材料的含有比例＝
而且，导热片中的纤维状碳材料的含有比例相对于导热片的100质量％的全部组分，优选为0.03质量％以上，更优选为0.04质量％以上，优选为5质量％以下，更优选为1质量％以下，进一步优选为0.06质量％以下。这是因为，如果导热片中的纤维状碳材料的含有比例为上述下限以上，则能够使导热片的导热性和强度充分提高，并充分防止粒子状碳材料的粉脱落。进而是因为，如果导热片中的纤维状碳材料的含有比例为上述上限以下，则能够抑制配合纤维状碳材料所导致的导热片的可挠性大幅下降，以充分高的水平兼顾导热片的导热性和可挠性。
[[添加剤]]
进而，导热片中能够根据需要配合导热片的形成中可使用的已知添加剤。而且，作为导热片中可配合的添加剂，没有特别限定，可举出例如：癸二酸酯这样的脂肪酸酯等增塑剂；红磷系阻燃剂、磷酸酯系阻燃剂等阻燃剂；氟油(Daikin Industries,Ltd制的DEMNUMseries)这样兼任增塑剂和阻燃剂的添加剂；聚氨酯丙烯酸酯等韧性改良剂；氧化钙、氧化镁等吸湿剂；硅烷偶联剂、钛偶联剂、酸酐等粘接力提升剂；非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂等润湿性提升剂；无机离子交换体等离子阱剂等。
[导热片的制作方法]
而且，导热片没有特别限制，能够通过例如将包含上述的树脂和碳材料等成分的组合物加压成型为片状，从而制作。在此，导热片可以是例如：(A)由上述加圧得到的一片的片状成型体形成的导热片；(B)由将层叠体在大致层叠方向进行切片而得到的切片形成的导热片，上述层叠体是将上述加圧得到的片状成型体制成预制导热片，将多个该预制导热片重叠而得到的。在上述中，从在厚度方向发挥高导热性的观点出发，优选上述(B)的导热片。以下，说明制作上述(B)的导热片的方法的一例，但本发明不限定于此。
首先，例如使用捏合机、辊炼机、Henschel混合器、Hobart混合器等已知的混合装置，以任意条件混合上述常温常圧下为固体的热塑性树脂、常温常圧下为液体的热塑性树脂、粒子状碳材料及纤维状碳材料等成分，制备导热片用组合物。
接着，使用压制成型、圧延成型或挤出成型等已知的成型方法将得到的导热片用组合物成型为片状，从而形成预制导热片。在此推测：在形成的预制导热片中，碳材料主要在面内方向排列，特别提高预制导热片的面内方向的导热性。
接着，以任意方法将多个得到的预制导热片在厚度方向层叠，或者将预制导热片折叠或卷绕，得到层叠体。在此推测，在得到的层叠体中，碳材料主要在与层叠方向大致正交的方向排列。
然后，使用例如多刃法、激光加工法、水射流法、刀加工法等已知方法，沿大致层叠方向、即以相对于层叠方向为45°以下的角度将得到的层叠体进行切片，得到由层叠体的切片形成的导热片。在此，从提高导热片的导热性的观点出发，将层叠体进行切片的角度优选相对于层叠方向为30°以下，更优选相对于层叠方向为15°以下，优选相对于层叠方向为大致0°(即沿着层叠方向的方向)。
而且推测：在这样进行而得到的导热片内，碳材料在厚度方向排列。因此推测：使用上述方法得到的导热片的厚度方向的导热性高，并且厚度方向的导电性也优异。
<散热装置的结构>
本发明的散热装置只要是将上述具有规定导热率的导热片以如下详细说明的规定面积条件夹持接合在上述的发热体与散热体间的结构，则没有特别限制。此外，使导热片夹持接合在发热体与散热体间的方法也同样，只要是在导热片的厚度方向的一侧配置发热体，在厚度方向的另一侧配置散热体，从而将导热片夹持接合的方法，则能够使用任意方法。
[夹持接合面]
在此，导热片的夹持接合面为与发热体、散热体接触的面，通常为导热片的与厚度方向正交的面。而且，在本发明的散热装置中，需要导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积小。
另外，如上所述，通常空气的导热率明显比导热片低，因此，通常认为，介入相向的发热体与散热体间的空气越少，越能够使发热体与散热体间的热阻降低。即，通常认为，通过使导热片夹持接合在发热体和散热体的整个被接合面，从而能够使发热体与散热体间的热阻降低。然而，在本发明的散热装置中，出乎意料地，通过以具有规定的导热率的导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积狭窄的方式夹持接合导热片，从而能够降低发热体与散热体间的热阻。即，在本发明的散热装置中，出乎意料地，能够通过使用与现有的导热片的尺寸相比小的尺寸的导热片，从而高效地提高散热装置的散热性。
此外，导热片的夹持接合面的面积相对于发热体和散热体的被接合面的面积的比例优选为10％以上，更优选为20％以上，优选为70％以下，更优选为60％以下，进一步优选为50％以下，更进一步优选为40％以下。这是因为，如果发热体和散热体的被接合面与导热片的夹持接合面的面积比例为上述上限以下，则能够使发热体与散热体间的热阻进一步高效地下降，从而能够更高效地提高散热装置的散热性。此外因为，如果发热体和散热体的被接合面与导热片的夹持接合面的面积比例为上述下限以上，则能够在不会使与发热体和散热体接触的导热片的面积过度小的条件下，维持散热装置的高散热性。
此外，在夹持接合导热片时，没有特别限定，但从更高效地利用导热片具有的导热性的观点出发，优选将导热片直接贴在发热体中温度最高的部位。例如，在使用具备绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的电源模块作为发热体的情况下，通常作为热源的IGBT位于电源模块的大致中心部，因此导热片优选贴在发热体的与散热体相向侧的表面的大致中心部位。此外，夹持接合导热片的区域通常优选发热体的被接合面的包含中心点的区域。另外，发热体的被接合面的中心点能够按照上述的“表面凹凸”的测定中的被测定面上的中心点的设定方法来进行设定。
[夹持接合方法]
关于在发热体与散热体间夹持接合导热片的方法，将上述的具有规定导热率的导热片夹持并介入发热体与散热体间，使各表面以上述的规定的面积关系粘接，除此以外没有特别限制。
此外，作为导热片的夹持接合方法，优选例如：即使在发热体和散热体的表面存在形变的情况下，也可将发热体和散热体与介入该发热体与散热体间的导热片以充分密合的状态进行固定的方法。从维持这样良好的密合性的观点以及作业的简易性的观点出发，作为导热片的夹持接合方法，能够优选举出：如通过弹簧进行螺纹固定的方法、用夹具进行夹持的方法等这样加压力持续的夹持接合方法；以及以任意的力进行加圧并夹持接合的方法。另外，加圧时的圧力通常为0.05MPa～1.5MPa，优选为0.1MPa～1.0MPa。
实施例
以下基于实施例具体说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。另外，在以下说明中，只要没有特别说明，表示量的“％”和“份”为质量基准。
而且，在实施例和比较例中，分别使用以下方法测定：发热体的表面凹凸和表面凹凸形状；导热片的导热率和ASKER CC硬度；以及散热装置的热阻值。
<表面凹凸和表面凹凸形状>
发热体和散热体的表面凹凸使用三维轮廓测定仪(KEYENCE制、产品名“VR-3100One-Shot 3D轮廓测量仪”)进行测定。在此，被测定面分别设定为：发热体的与散热体面向侧的相向全表面(即与导热片粘接侧的全表面)、以及散热体的与发热体面向侧的相向全表面。此时，被测定面具有大致长方形。此外，将该被测定面中以短边方向设为X轴，将长边方向设为Y轴，将与X轴和Y轴正交的方向(厚度方向)设为Z轴，将对角线彼此相交的点设为中心点，将以该中心点为中心平行于X轴、Y轴的10mm×10mm的范围设定为基准面(测定范围)。接着，使用上述三维轮廓测量仪，测定整个被测定面。接着得到如下图像，该图像表示：上述测定的被测定面中、经过从中心点起沿X轴方向移动0.6mm的点(中心X点)且平行于Y轴的线(平行Y线)上的、Z轴方向的表面凹凸形状状态。另外，在上述平行Y线上，在被测定面的面内，厚度方向上最高点和最低点经过。即，得到以横轴为上述平行Y线、纵轴为Z轴的表示被测定面的截面状态的图像。
然后，在得到的图像中，算出Z轴方向(厚度方向)上的基准面的高度与最大高度(最高值)的高低差的绝对值、以及基准面的高度与最小高度(最低值)的高低差的绝对值，求出该绝对值中较大者作为“表面凹凸”(μm)。
此外，发热体的表面凹凸形状如下进行确定。即，在上述得到的图像中，根据中心X点与平行Y线的两端(测定范围的两端)相对于Z轴方向的高度关系，确定表面凹凸形状。具体而言，在中心X点相对于Z轴方向的高度比平行Y线的两端相对于Z轴方向的高度均高的情况下设为凸型。此外，在平行Y线的两端相对于Z轴方向的高度比中心X点相对于Z轴方向的高度均低的情况下设为凹型。此外，中心X点相对于Z轴方向的高度处于平行Y线一端相对于Z轴方向的高度与平行Y线另一端相对于Z轴方向的高度之间的情况下，设为无凹凸。
<导热率>
导热片的导热率的测定使用树脂材料热阻测试仪(Hitachi Technologies andServices,Ltd制、产品名“C47108”)而进行。具体而言，将导热片切成1cm×1cm而得到试样，在0.5MPa加圧下，使试样温度为50℃而测定热阻值。然后，得到由测定的热阻值自动换算得到的导热率λ(W/m·K)。
导热率越高，表示导热片的导热性越优异，介入发热体与散热体之间而作为散热装置时的散热性越优异。
<ASKER C硬度>
导热片的ASKER C硬度按照日本橡胶协会规格(SRIS0101)的ASKER C法，使用硬度计在温度25℃的环境下进行测定。
具体而言，将得到的导热片的原片在实施例1～4、实施例6、比较例1～4及比较例6中切成纵25mm×横50mm×厚度0.3mm的尺寸，在实施例5和比较例5中切成纵25mm×横50mm×厚度1.3mm的尺寸，在比较例7～12中切成纵25mm×横50mm×厚度0.5mm的尺寸。然后，各自重叠50片从而得到试验片。然后，将得到的试验片在保持温度25℃的恒温室内静置48小时以上，从而得到试验体。接着，以指针为95～98的方式调节阻尼器高度，使试验体与阻尼器碰撞。然后，使用硬度计(高分子计器公司制、产品名“ASKER CL-150LJ”)将从该碰撞起60秒后的试验体的ASKER C硬度测定2次，采用测定结果的平均值。通常而言，ASKER C硬度越小，表示可挠性越高。
<热阻>
关于散热装置的热阻值，对于制造的散热装置，使用热阻测试仪(Men torGraphics制、产品名“T3Ster”)和加圧夹具(Keenus Design制)，如下所述进行测定。另外，作为发热体，使用IGBT搭载电源模块。此外，作为散热体，使用通过帕尔贴元件冷却了的散热器(Keenus Design制)。
首先，对于得到的散热装置，将散热体的初期温度设为25℃。接着，对该散热装置具备的发热体，以加热电流为10A、加热时间为150秒的条件通电流，加热发热体。另外，在加热发热体时，对夹持接合在发热体与散热体之间的导热片施加0.50MPa的圧力。接着，在加热后的发热体与散热体间，以测定电流为20mA、测定时间为150秒的条件通电流，测定加热后的发热体的温度T1(℃)和散热体的温度T2(℃)。然后，使用得到的T1、T2以及对发热体施加的电力W(W)，根据下述式(I)求出散热装置的介入了导热片的发热体与散热体间的热阻值X(℃/W)。
X＝(T1-T2)/W…(I)
热阻值越小，表示热越易于从发热体向散热体传递而发散。
另外，在本说明书中，关于通过使导热片的夹持接合面的面积比被接合面的面积小从而下降了的热阻值(热阻的下降量)，能够使用热阻值X1和热阻值X2并根据下述式(II)求出，其中，热阻值X1为使导热片的夹持接合面的面积比被接合面的面积小的情况下的热阻值，热阻值X2为使导热片的夹持接合面的面积与被接合面的面积相同的情况下的热阻值X2。
热阻的下降量＝(X2-X1)…(II)
而且，在本说明书中，热阻的下降量(℃/W)为正的情况表示热阻值下降，为负的情况表示热阻值增大。
此外，在本说明书中，通过使导热片的夹持接合面的面积比被接合面的面积小从而下降了的热阻比例(热阻的下降比例)使用上述X1和X2并根据下述式(III)求出。
热阻下降比例＝(X1/X2)×100…(III)
而且，热阻的下降比例(％)不满100％的情况表示热阻值下降，超过100％的情况表示热阻值增大。
(实施例1)
<包含CNT的纤维状碳纳米结构体的制备>
根据国际公开第2006/011655号的记载，通过超生长法从而得到包含SGCNT的纤维状碳纳米结构体。
另外，得到的纤维状碳纳米结构体的G/D比为3.0，BET比表面积为800m2/g，质量密度为0.03g/cm3。此外，使用透射型电子显微镜测定随机选择的100根纤维状碳纳米结构体的直径，结果平均直径(Av)为3.3nm，直径的样本标准差(σ)乘以3的值(3σ)为1.9nm，两者之比(3σ/Av)为0.58，平均长度为100μm。此外，得到的纤维状碳纳米结构体主要由单层CNT(以下有时称为“SWCNT”。)构成。
<纤维状碳纳米结构体的易分散性集合体的制备>
[分散液的制备]
量取400mg的作为纤维状碳材料的上述所得到的纤维状碳纳米结构体，混合在2L的作为溶剂的甲基乙基酮中，使用均质器搅拌2分钟，得到粗分散液。接着，使用湿式喷射磨(株式会社常光制、产品名“JN-20”)，以100MPa的压力使得到的粗分散液2次经过湿式喷射磨的0.5mm的流路，使纤维状碳纳米结构体分散到甲基乙基酮中。然后，得到固体成分浓度为0.20质量％的分散液。
[溶剂的去除]
然后，使用桐山滤纸(No.5A)将上述得到的分散液进行减压过滤，得到片状的易分散性集合体。
<导热片用组合物的制备>
在100份的作为溶剂的醋酸乙酯的存在下，使用Hobart混合器(株式会社小平制作所制、产品名“ACM-5LVT型”)将如下成分搅拌混合5分钟：作为纤维状碳材料的上述所得到的纤维状碳纳米结构体的易分散性集合体0.1质量份、作为粒子状碳材料的膨胀化石墨(伊藤黑铅工业株式会社制、商品名“EC-50”、平均粒径：250μm)85质量份、作为树脂的常温下为固体的热塑性氟树脂(Daikin Industries,Ltd制、商品名“Dai-el G-704BP”)40质量份和常温下为液体的热塑性氟树脂(Daikin Industries,Ltd制、商品名“Dai-el G-101”)45质量份、作为增塑剂的癸二酸酯(大八化学工业株式会社制、商品名“DOS”)5质量份。接着，将得到的搅拌混合物进行30分钟真空脱泡，与脱泡同时进行醋酸乙酯的去除，从而得到包含常温下为固体的热塑性氟树脂、常温下为液体的热塑性氟树脂、膨胀化石墨、纤维状碳纳米结构体(SGCNT)的导热片用组合物。然后，将得到的组合物投入到粉碎机中，进行10秒粉碎。
<预制导热片的形成>
接着，将5g的粉碎了的组合物夹在施加了喷砂处理的厚度50μm的PET膜(保护膜)中，以辊间隙550μm、辊温度50℃、辊线圧50kg/cm、辊速度1m/分钟的条件进行圧延成型，得到厚度0.5mm的预制导热片。
<层叠体的形成>
接着，将得到的预制导热片裁成纵60mm×横60mm×厚度0.5mm，在预制导热片的厚度方向用双面胶带层叠120片，得到厚度约60mm的层叠体。
<导热片的制作>
然后，将得到的预制导热片的层叠体的层叠截面以0.3MPa圧力进行挤压并使用木工用切片机(株式会社丸仲铁工所制、商品名“精工刨床SUP ER-MECA S”)以相对于层叠方向为0度的角度进行切片(换言之，沿层叠的预制导热片的主面的法线方向进行切片)，得到纵60mm×横60mm×厚度0.3mm的导热片的原片。进而，将得到的原片的尺寸调整为纵15mm×横15mm×厚度0.3mm，从而得到导热片。
另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵15mm×横15mm的四边形，面积为225mm2。
另外，木工用切片机的切刀使用双片刃的切刀，该双片刃即：2片单刃在刀刃的相反侧彼此接触，外刃的刃尖的最尖端配置成比内刃的刃尖的最尖端高0.5mm且从缝隙部的突出长度为0.11mm，外刃的刃角为21°。
然后，对得到的导热片，按照上述的测定方法，测定导热率和ASKER C硬度。结果如表1所示。
<散热装置的制造>
作为发热体，准备IGBT搭载电源模块(STMicroelectronics公司制、型号“STGE200NB60S”、表面凹凸：30μm、表面凹凸形状：凹型)。在此，对于该发热体的表面凹凸和表面凹凸形状，按照上述测定方法进行测定、确定。结果也如表1所示。
此外，准备铝制的散热器(Keenus Design制、产品名“PDS-100”、帕尔贴元件冷却、表面凹凸：5μm以下)作为散热体。
另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，以上述发热体的与散热体面向侧的面的大致中心部位和导热片的大致中心部位重叠的方式，在发热体上贴合上述得到的导热片。此外，使贴合的导热片的未与发热体接触的面和上述散热体以各自的大致中心部位重叠的方式进行接触。进而，以对导热片施加0.5MPa的力的方式，使用加圧装置(Keenus Design制、产品名“PDPT-50-250N”)，对隔着导热片相向的发热体和散热体进行加压。
然后，对于制造的散热装置，按照上述测定方法测定热阻值。结果如表1所示。
(实施例2)
在散热装置的制造中，将发热体的种类变为与实施例1不同种类的I GBT搭载电源模块(Vishay公司制、型号“VS-GA200SA60UP”、表面凹凸：10μm、表面凹凸形状：凹型)，除此以外与实施例1同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(实施例3)
在散热装置的制造中，将发热体的种类变为与实施例1不同种类的I GBT搭载电源模块(IXYS公司制、型号“IXYN80N90C3H1”、表面凹凸：40μm、表面凹凸形状：凸型)，除此以外与实施例1同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(实施例4)
在导热片用组合物的制备中，如下所述制备组合物。
此外，在散热装置的制造中，将发热体的种类变为与实施例1不同种类的IGBT搭载电源模块(Vishay公司制、型号“VS-GA200SA60UP”、表面凹凸：10μm、表面凹凸形状：凹型)，除此以外与实施例1同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
<导热片用组合物的制备>
在Hobart混合器(株式会社小平制作所制、商品名“ACM-5LVT型”)中投入作为纤维状碳材料的纤维状碳纳米结构体的易分散性集合体0.1质量份、作为粒子状碳材料的膨胀化石墨(伊藤黑铅工业株式会社制、商品名“EC-100”、平均粒径：190μm)50质量份、作为树脂的常温下为液体的热塑性氟树脂(Daikin Industries,Ltd制、商品名“Dai-el G-101”)100质量份，升温至温度80℃并维持，搅拌混合30分钟。通过该混合，得到包含常温下为液体的热塑性氟树脂、膨胀化石墨、纤维状碳纳米结构体(SGCNT)的导热片用组合物。然后，将得到的组合物投入到Wonder Crush/Mill(O SAKA CHEMICAL Co.,Ltd制、产品名“D3V-10”)，粉碎1分钟。
(实施例5)
在导热片的制作中，将层叠体切片成纵60mm×横60mm×厚度1.3mm的尺寸而得到导热片的原片。此外，将得到的原片的尺寸调整成纵15mm×横15mm×厚度1.3mm而得到导热片，除此以外与实施例4同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵15mm×横15mm的四边形，面积为225mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(实施例6)
在导热片的制作中，将得到的原片的尺寸调整成纵25mm×横25mm×厚度0.3mm而得到导热片，除此以外与实施例1同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵25mm×横25mm的四边形，面积为625mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例1～4)
比较例1～4主要为用来与上述实施例1～4分别比较散热装置的热阻的例子。
在导热片的制作中，将原片的尺寸调整成纵38mm×横25mm×厚度0.3mm而得到导热片。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2。
此外，在散热装置的制造中，以导热片覆盖发热体的与散热体面向侧的整个表面的方式，在发热体上贴合导热片，除此以外分别与实施例1～4同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例5)
比较例5主要为用来与上述实施例5比较散热装置的热阻的例子。
在导热片的制作中，将得到的原片的尺寸调整成纵38mm×横25mm×厚度1.3mm而得到导热片。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2。
进而，在散热装置的制造中，以导热片覆盖发热体的与散热体面向侧的整个表面的方式，在发热体上贴合导热片，除此以外与实施例5同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例6)
比较例6主要为用来与上述实施例6比较散热装置的热阻的例子。
在导热片的制作中，将原片的尺寸调整成纵38mm×横25mm×厚度0.3mm而得到导热片。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2。
此外，在散热装置的制造中，以导热片覆盖发热体的与散热体面向侧的整个表面的方式，在发热体上贴合导热片，除此以外与实施例6同样地进行，制造导热片用组合物、预制导热片、导热片及散热装置。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例7)
不制作导热片，代替用实施例1记载的方法制作的导热片，使用市售的导热片(Denka Company Limited制、型号“FSL-050B”、外径调整成纵15mm×横15mm×厚度0.5mm)，除此以外与实施例1同样地进行，制造散热装置。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵15mm×横15mm的四边形，面积为225mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例8)
不制作导热片，代替用实施例1记载的方法制作的导热片，使用市售的导热片(Denka Company Limited制、型号“FSL-050B”、外径调整成纵15mm×横15mm×厚度0.5mm)。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵15mm×横15mm的四边形，面积为225mm2。
此外，在散热装置的制造中，将发热体的种类变为与实施例1不同种类的IGBT搭载电源模块(Vishay公司制、型号“VS-GA200SA60UP”、表面凹凸：10μm、表面凹凸形状：凹型)，除此以外与实施例1同样地进行，制造散热装置。另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例9)
不制作导热片，代替用实施例1记载的方法制作的导热片，使用市售的导热片(Denka Company Limited制、型号“FSL-050B”、外径调整成纵15mm×横15mm×厚度0.5mm)。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵15mm×横15mm的四边形，面积为225mm2。
此外，在散热装置的制造中，将发热体的种类变为与实施例1不同种类的IGBT搭载电源模块(IXYS公司制、型号名“IXYN80N90C3H1”、表面凹凸：40μm、表面凹凸形状：凸型)，除此以外与实施例1同样地进行，制造散热装置。另外，准备的发热体的相向全表面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2，准备的散热体的相向全表面的外径为纵50mm×横50mm的四边形，面积为2500mm2。此外，发热体和散热体的被接合面的面积为950mm2。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
(比较例10～12)
比较例10～12主要为用来与上述比较例7～9分别比较散热装置的热阻的例子。
不制作导热片，将市售的导热片的尺寸调整成纵38mm×横25mm×厚度0.5mm而作为导热片使用。另外，如此进行而得到的导热片的夹持接合面的外径为纵38mm×横25mm的四边形，面积为950mm2。
此外，在散热装置的制造中，以导热片覆盖发热体的与散热体面向侧的整个表面的方式，在发热体上贴合导热片，除此以外分别与比较例7～9同样地进行，制造散热装置。
然后，与实施例1同样地进行测定。结果如表1所示。
[表1]
根据表1可知：在使用具有规定以上的高导热率的导热片并且使导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积小的实施例1～6中，与导热片的导热率小于规定值的比较例7～12相比，热阻值低，散热装置的散热性高。
此外可知：在使用具有规定以上的高导热率的导热片并且使导热片的夹持接合面的面积比发热体和散热体的被接合面的面积小的实施例1～6中，分别与使用相同导热片并且使导热片的夹持接合面的面积与被接合面的面积相同的比较例1～6相比，在全部的比较模式(例如，实施例1和比较例1～实施例6和比较例6的各模式)中，热阻值下降，散热装置的散热性提高。
另一方面可知：在导热片的导热率小于规定值的比较例7～12的情况下，在使导热片的夹持接合面的面积比被接合面的面积小的比较例7～9中，分别与使导热片的夹持接合面的面积与被接合面的面积相同的比较例10～12相比，热阻值増大，散热装置的散热性恶化。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供可实现高散热性的散热装置。

Claims (7)

1.一种散热装置，其特征在于，具备：发热体、散热体、夹持接合在所述发热体与所述散热体之间的的导热片，
所述导热片的厚度方向的导热率为15W/m·K以上，
所述导热片的夹持接合面的面积比所述发热体和所述散热体的被接合面的面积小。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其中，所述导热片的25℃的AS KER C硬度为30以上。
3.根据权利要求1或2所述的散热装置，其中，所述导热片的厚度为2.0mm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的散热装置，其中，所述导热片的夹持接合面的面积相对于所述发热体和所述散热体的被接合面的面积的比例为10％以上且70％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的散热装置，其中，所述发热体和所述散热体的被接合面中的至少一者的表面凹凸超过5μm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的散热装置，其中，所述导热片包含树脂和碳材料。
7.根据权利要求6所述的散热装置，其中，所述树脂为热塑性树脂。
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