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TW201803965A - 散熱裝置 - Google Patents

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TW201803965A
TW201803965A TW106120333A TW106120333A TW201803965A TW 201803965 A TW201803965 A TW 201803965A TW 106120333 A TW106120333 A TW 106120333A TW 106120333 A TW106120333 A TW 106120333A TW 201803965 A TW201803965 A TW 201803965A
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TW
Taiwan
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heat
conductive sheet
heat sink
heating element
area
Prior art date
Application number
TW106120333A
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English (en)
Inventor
小林元
村上康之
內海大介
Original Assignee
日本瑞翁股份有限公司
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Abstract

提供一種能夠實現較高的散熱性之散熱裝置。本發明的散熱裝置係具備發熱體、散熱體、及被夾持在前述發熱體與前述散熱體之間的熱傳導片；前述熱傳導片的厚度方向的熱傳導率為15W/m‧K以上，且相較於前述發熱體及前述散熱體的被接著面之面積，夾持面的面積為較小。

Description

散熱裝置
本發明係有關於一種散熱裝置，特別是有關於一種具備發熱體、散熱體、及熱傳導片之散熱裝置。
近年來，在構成電子機器之半導體組件、動力模組、積體電路(IC、LSI)、電漿顯示器面板(PDP)等所含有的電子元件，係隨著高性能化而發熱量增大。該電子元件係例如可舉出絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、場效電晶體(FET)等的電晶體、發光二極體(LED)等的二極體之半導體元件。
因而，為了防止起因於該等電子元件的溫度上升之電子機器的功能障礙，例如必須提高從該電子元件之散熱性，來使從電子元件所產生的熱良好地往外部逃散。
在此，作為提高從電子元件的散熱性之方法，通常係採用藉由對電子元件、或包含該電子元件之動力模組等的發熱體，安裝金屬製的散熱裝置(heat sink)等的散熱體，來促進散熱之方法。而且，在使用散熱體時，為了使熱從發熱體有效率地傳導至散熱體，係採用以下的方法：使用具有熱傳導性之薄片狀構件(熱傳導片)，且以透過熱傳導片使發熱體與散熱體密著而成的散熱裝置之方式來促進散熱。
而且，為了使熱良好地從散熱裝置散發，通常係 要求在發熱體與散熱體之間夾入而使用之熱傳導片的熱傳導性必須較高、以及發熱體及散熱體間的熱阻必須較低，而有效率地從發熱體傳熱至散熱體。
因此，例如在專利文獻1，係著眼於散熱構件的表面所具有之細小的凹凸，而使用一種熱傳導片，其具備：熱傳導性微細填充劑，其係相對於該細小的凹凸，具有10分之一以下的粒徑；無機填充劑，其具有預定粒徑；及熱硬化性樹脂。而且，在專利文獻1，係藉由散熱構件的表面之細小的凹凸被熱傳導片中的熱傳導性微細填充劑所填充，來實現較高的熱傳導性。
先前技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本特開2008-153430號公報
但是，使熱傳導片介於發熱體與散熱體之間之先前的散熱裝置，係被要求進一步減低發熱體與散熱體之間的熱阻，來使熱更良好地散發。
因此，本發明之目的，係提供一種能夠實現較高的散熱性之散熱裝置。
為了達成上述目的，本發明者等係專心地進行研討。而且，本發明者等係嘗試藉由提高熱傳導片的厚度方向之熱傳導率，來減低發熱體與散熱體之間的熱阻。但是，本發明 者等進行研討時，即便提高熱傳導片的厚度方向之熱傳導率，亦無法充分地減低發熱體與散熱體之間的熱阻。因此，本發明者等進一步重複研討，發現散熱裝置其在發熱體與散熱體之間具備具有預定以上的熱傳導率之熱傳導片時，令人吃驚地，相較於使發熱體與散熱體相向區域的全面夾持高熱傳導率的熱傳導片之情況，使發熱體與散熱體相向區域的只有一部分夾持高熱傳導率的熱傳導片，能夠降低發熱體與散熱體之間的熱阻，而完成了本發明。
亦即，本發明之目的，係有利地解決上述課題，本發明的散熱裝置，係具備發熱體、散熱體、及被夾持在前述發熱體及前述散熱體之間的熱傳導片之散熱裝置，其特徵在於：前述熱傳導片的厚度方向的熱傳導率為15W/m‧K以上，而且相較於前述發熱體及前述散熱體的被接著面之面積，前述熱傳導片的夾持面之面積為較小。如此，使用具有預定熱傳導率之熱傳導片，而且，相較於發熱體及散熱體的被接著面之面積，使熱傳導片的夾持面之面積較狹窄時，能夠使發熱體與散熱體之間熱阻充分地降低，且使散熱裝置實現較高的散熱性。
又，在本發明，「熱傳導率」係能夠使用本說明書的實施例所記載的方法而測定。
又，在本發明，所謂「熱傳導片的夾持面」，係指散熱裝置所具備之熱傳導片的表面之中，與發熱體或散熱體接觸之表面(接觸部分)。又，在本發明，關於熱傳導片，與發熱體接觸之表面的面積、和與散熱體接觸之表面的面積為不同時，所謂「夾持面的面積」，係指上述2個面積之中較狹窄的一方之面 積。又，在發熱體與散熱體之間，將複數個熱傳導片配置在面內時，所謂「夾持面的面積」，係指全部熱傳導片的夾持面之合計面積。
而且，在本發明，所謂「發熱體與散熱體之被接著面」，係指發熱體與散熱體為相向側的全體面(相向全體面)之中，在互相相向的範圍(不管實際上是否使熱傳導片介於之間，發熱體與散熱體能夠透過熱傳導片而密著之最大範圍)之發熱體與散熱體的相向面。
而且，在本發明，各面的「面積」係不考慮後述的表面凹凸，而設定為從各面的外形尺寸(外徑等)計算出。
又，本發明的散熱裝置之前述熱傳導片在25℃之ASKER-C硬度，係以30以上為佳。因為熱傳導片的硬度為上述下限以上時，能夠對熱傳導片提供充分的物理強度，同時能夠進一步降低發熱體與散熱體之間的熱阻，且進一步提高散熱裝置的散熱性。
又，在本發明，「ASKER-C硬度」(以下，有只略記為「硬度」之情形)，係能夠依據日本橡膠協會規格(SRIS0101)之ASKER-C法，使用硬度計在溫度25℃測定。
又，本發明的散熱裝置之前述熱傳導片的厚度，係以2.0mm以下為佳。因為熱傳導片的厚度為上述上限以下時，能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻進一步降低且能夠進一步提高散熱裝置的散熱性。
又，本發明的散熱裝置係相對於前述發熱體及前述散熱體的被接著面的面積，前述熱傳導片的夾持面的面積之 比率，係以10%以上、70%以下為佳。因為熱傳導片的夾持面之面積的比率為上述下限以上時，能夠充分地確保與發熱體及散熱體接觸之熱傳導片的大小，且對散熱裝置提供較高的散熱性。又，因為熱傳導片的夾持面之面積的比率為上述上限以下時，能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻進一步降低，且進一步提高散熱裝置的散熱性。
又，本發明的散熱裝置之前述發熱體及前述散熱體的被接著面之至少一方的表面凹凸，係以大於5μm為佳。因為發熱體及/或散熱體的被接著面的表面凹凸大於上述下限時，相較於被接著面的面積，使具有上述預定的熱傳導率之熱傳導片的夾持面的面積為較小時之減低熱阻的效果較大。
而且，在本發明，「表面凹凸」能夠藉由以下揭示的方法而測定。
亦即，首先，將以位於被測定面上的大略中心之中心點作為基準之水平方向的擴大設定為基準面。在此，能夠藉由目視而設定上述中心點，例如被測定面為多角形之情況，係能夠設為從位於各頂點大略等距離之點或對角線的交點；被測定面為圓形之情況，係能夠設為圓之中心或長軸與短軸之交點。其次，使用三維形狀測定機等的雷射顯微鏡而得到針對在被測定面之預定線上之厚度方向表示表面凹凸形狀狀態之圖表。在此，上述所謂預定線上，係在被測定面的面內，於厚度方向通過最高的點與最低點之直線上。而且，將在所得到的圖表的厚度方向之基準面的高度與最大高度(最高值)之高低差、及基準面的高度與最小高度(最低值)之高低差的絕對值之中較大的一 方設為「表面凹凸」。
在此，在本說明書之表面凹凸為5μm以下的表面，係設為「平滑」。
又，本發明的散熱裝置之前述熱傳導片，係以含有樹脂及碳材料為佳。因為熱傳導片含有上述成分時，藉由散熱裝置所具備的熱傳導片而容易地發揮較高的熱傳導性。
其結果，能夠進一步提高散熱裝置的散熱性。
而且，本發明的散熱裝置之前述樹脂，係以熱可塑性樹脂為佳。因為熱傳導片含有熱可塑性樹脂時，散熱裝置所具備的熱傳導片能夠維持較高的熱傳導性，同時能夠使其用以夾持在發熱體與散熱體之間的可撓性成為更良好。其結果，能夠更有效率地提高散熱裝置的散熱性。
依照本發明，能夠提供一種能夠實現較高的散熱性之散熱裝置。
用以實施發明之形態
以下，詳細地說明本發明的實施形態。
本發明的散熱裝置，係例如在內部具有電子元件之電子機器，能夠使用作為包含該電子元件之電子構件。在此，本發明的散熱裝置，可完全地被收納至上述電子機器等的各種機器的內部，亦可一部分或全部設置在機器的外部。
而且，本發明的散熱裝置係能夠將後述的發熱體、散熱體、及預定的熱傳導片，在預定條件下使用任意方法進行組裝而製造。
在此，作為能夠適合使用本發明的散熱裝置之各種機器，係沒有特別限定，可舉出伺服器、伺服器用個人電腦、桌上型個人電腦等的電子機器；筆記型個人電腦、電子辭典、PDA、行動電話、可攜式音樂播放器等的攜帶式電子機器；液晶顯示器(包含背光板)、電漿顯示器、液晶投影器、鐘錶等的顯示機器；噴墨印表機(印墨頭)；電子照相裝置(顯影裝置、固定裝置、熱滾輪、熱帶)等的影像形成裝置；真空處理裝置；半導體製造裝置；顯示機器製造裝置等的製造裝置；具備絕熱材、真空絕熱材、輻射絕熱材等之絕熱裝置；DVD(光讀寫頭、雷射產生裝置、雷射受光裝置)、硬碟驅動器等的數據記錄機器；照相機、攝錄影機、數位照相機、數位攝錄影機、顯微鏡、CCD等的影像記錄裝置；充電裝置、鋰離子電池、燃料電池等的電池機器等。
(散熱裝置)
本發明的散熱裝置係具備發熱體、散熱體、及具有預定熱傳導率之熱傳導片，其特徵在於：在相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積，熱傳導片的夾持面之面積為較小之條件下，上述熱傳導片被夾持在發熱體及散熱體之間。又，本發明的散熱裝置，係除了上述發熱體、散熱體、及熱傳導片以外，例如亦可進一步具備固定各構成構件間之固定零件等任意的其它構件。
而且，在本發明的散熱裝置，具有預定熱傳導率之熱傳導片，因為在上述預定面積條件下、被夾持在發熱體及散熱體之間，所以發熱體與散熱體之間的熱阻較低且作為散熱裝置之散熱性較高。亦即，本發明的散熱裝置，係能夠將例如從電子元件本身或包含電子元件之動力模組等的發熱體所產生的熱有效率地散發至外部，其結果，例如能夠對具備本發明的散熱裝置之電子機器等的各種機器，防止起因於來自發熱體的熱之功能障礙的產生。
<發熱體>
發熱體係構成本發明的散熱裝置之一構成構件，在本發明的散熱裝置，係與後述的散熱體同時將熱傳導片夾持。換言之，在本發明的散熱裝置，發熱體係與熱傳導片接著之被接著體的一種。
[種類]
在此，發熱體係例如只要在電子機器等的各種機器產生熱，就沒有特別限制。作為發熱體的種類，例如可舉出電晶體、二極體、閘流器(thyristor)、有機EL、無機EL等的半導體元件；及具有該半導體元件之記憶體、中央演算處理裝置(CPU)等的積體電路(IC、LSI)及IC晶片、半導體組件、半導體封裝盒、半導體晶粒接合、動力模組、動力電晶體、動力電晶體盒等的半導體關聯部品；硬質配線板、可撓式配線板、陶瓷配線板、組裝配線板、多層基板等的配線基板(配線板亦包含印刷配線板等)等。
又，作為上述電晶體，例如可舉出場效電晶體(FET)、金 屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)等。
而且，作為上述二極體，例如可舉出發光二極體(LED)、光二極體等。
上述之中，在本發明的散熱裝置，從操作性的觀點而言，與熱傳導片接著的發熱體係以具備半導體元件之IC晶片、動力模組等為佳。
[被接著面]
在此，發熱體係具有與後述的散熱體互相相向之被接著面。而且，通常從發熱體所產生的熱之大部分，係透過被接著面而傳熱至散熱體且被散發。
[[表面凹凸]]
又，發熱體之上述被接著面的表面凹凸係以大於5μm為佳，以15μm以上為較佳，以25μm以上為更佳，以50μm以下為佳，以35μm以下為較佳。因為發熱體的被接著面之表面凹凸大於上述下限時，能夠進一步提高發熱體與散熱體之間的熱阻之減低效果，且能夠更有效率地提高散熱裝置的散熱性。又，因為發熱體之被接著面的表面凹凸為上述上限以下時，能夠防止與熱傳導片接觸之發熱體表面部分的歪扭過度地變大，且良好地保持發熱體和熱傳導片的密著性，所以能夠進一步使發熱體與散熱體之間的熱阻降低，且更有效率地提高散熱裝置的散熱性。
<散熱體>
散熱體係構成本發明的散熱裝置之一構成構件，在本發明 的散熱裝置，係與上述的發熱體同時將熱傳導片夾持。換言之，在本發明的散熱裝置，散熱體係與熱傳導片接著之被接著體的一種。
[種類]
在此，散熱體的種類係例如可舉出具有板、鰭等的形狀部分之散熱裝置；連接至導熱管之方塊；在內部具有藉由幫浦使冷卻液體循環的構造之方塊；帕耳帖元件(Peltier device)；具備帕耳帖元件之散熱器；及具備帕耳帖元件之方塊等。在此，從良好地散熱之觀點而言，上述散熱器及方塊係例如通常為鋁、銅等的金屬製。
上述之中，從操作性及散熱性的觀點而言，在本發明的散熱裝置之與熱傳導片接觸的散熱體，係以鋁、銅等的金屬製散熱器為佳。
[被接著面]
又，散熱體係具有與上述的發熱體互相相向之被接著面。
而且，通常從發熱體所產生的熱之大部分，係透過被接著面而傳熱至散熱體且被散發。
[[表面凹凸]]
又，散熱體的被接著面之表面凹凸係沒有特別限制，以50μm以下為佳，以35μm以下為較佳，以10μm以下為更佳。散熱體的被接著面之表面凹凸為上述上限以下時，能夠防止與熱傳導片接觸之散熱體的表面部分的歪扭過度地變大，且良好地保持散熱體和熱傳導片之密著性。因此，能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻進一步降低，且更有效率地提高散熱裝置的散 熱性。
上述之中，較佳是至少發熱體的被接著面係具有上述的表面凹凸，更佳是發熱體及散熱體之雙方的被接著面係各自具有上述範圍的表面凹凸。因為至少發熱體的被接著面之表面凹凸為大於上述下限時，在後述的預定面積條件下，將熱傳導片夾持在發熱體與散熱體之間時，能夠進一步提高發熱體與散熱體之間的熱阻減低效果，且更有效率地提高散熱裝置的散熱性。又，因為至少發熱體的被接著面之表面凹凸為上述上限以下時，能夠防止與熱傳導片接觸之發熱體及散熱體的表面部分之歪扭過度地變大，且更良好地保持發熱體和散熱體與熱傳導片之密著性，所以能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻進一步降低，且更有效率地提高散熱裝置的散熱性。
<熱傳導片>
熱傳導片係具有預定熱傳導率，而且在本發明的散熱裝置，係相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積，熱傳導片的夾持面之面積為較小的條件下，被夾持在發熱體及散熱體之間。又，熱傳導片不具有上述預定熱傳導率、或未在上述預定面積條件下被夾時在發熱體及散熱體之間之情況，係無法使散熱裝置發揮較高的散熱性。
在此，因為通常相較於空氣，熱傳導片係具有較高的熱傳導率，所以可使發熱體及散熱體間的傳熱因透過該熱傳導片而成為良好，且促進熱從發熱體散發至散熱體。因而，通常熱傳導片係與發熱體及散熱體之被接著面的越大區域良好地密著，換言之，在發熱體及散熱體之被接著面之間不存在 熱傳導片的區域越小，越能夠減低發熱體與散熱體之間的熱阻。但是，在發熱體及散熱體的表面係能夠存在通常不容易藉由目視辨別程度之凹凸時，如本發明，推測熱傳導片係具有預定以上的熱傳導率時，相較於使發熱體與散熱體相向區域的全面夾持高熱傳導率的熱傳導片之情況，使發熱體與散熱體相向區域的只有一部分夾持熱傳導片，熱傳導片與發熱體及/或散熱體的密著程度提高，而能夠更有效率地傳熱。
[性狀]
[[熱傳導率]]
在此，熱傳導片之厚度方向的熱傳導率，必須在50℃為15W/m‧K以上。又，熱傳導片的厚度方向之熱傳導率，係在50℃為20W/m‧K以上為佳，以25W/m‧K以上為較佳。熱傳導率為上述下限以上時，令人吃驚地，即便相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積，使熱傳導片的夾持面之面積為較狹窄，將熱傳導片夾入至發熱體與散熱體之間而使用時，亦能夠有效率地使發熱體與散熱體之間的熱阻降低。其結果，能夠使散熱裝置發揮較高的散熱性。
[[硬度]]
又，熱傳導片在25℃之ASKER-C硬度，係以30以上為佳，以40以上為較佳，以50以上為更佳，以60以上為又更佳，以90以下為佳，以80以下為較佳。因為熱傳導片的硬度為上述下限以上時，能夠對熱傳導片提供充分的物理強度，同時能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻更有效率地降低，能夠進一步提高散熱裝置的散熱性。又，因為熱傳導片的硬度為上述 上限以下時，熱傳導片不會過度地變硬，而能夠確保透過熱傳導片之發熱體和散熱體之良好的密著性，且能夠得到散熱性較高的散熱裝置。
[[厚度]]
又，熱傳導片之厚度係以2.0mm以下為佳，以1.5mm以下為較佳，以0.6mm以下為更佳，以0.4mm以下為又更佳，以0.25mm以上為佳。因為熱傳導片的厚度為上述上限以下時，能夠使熱傳導片本身的熱阻(以下有稱為「整體熱阻」之情形)降低，且能夠進一步提高散熱裝置的散熱性。並且，因為藉由提高熱傳導片的可撓性，而能夠使熱傳導片對發熱體及散熱體之被接著面的形狀追隨性提升，且進一步提高散熱裝置的散熱性。又，因為藉由熱傳導片的厚度為上述下限以上時，不會使熱傳導片的厚度過度地減小，且維持熱傳導片所具有之較高的熱傳導率，而能夠確保散熱裝置之良好的散熱性。並且，能夠使熱傳導片安裝時等的操作性成為良好。
[組成]
在此，熱傳導片係以含有樹脂及碳材料為佳。因為熱傳導片含有樹脂及碳材料時，能夠容易地得到具有較高的熱傳導性之熱傳導片，且能夠容易地製造可發揮較高的散熱性之散熱裝置。
[[樹脂]]
在此，作為樹脂，係沒有特別限定，能夠使用在可用於形成熱傳導片之已知的樹脂。具體而言，作為樹脂，係能夠使用熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂。又，亦可併用熱可塑性樹脂及 熱硬化性樹脂。而且，在本發明，橡膠及彈性體係設為被包含在「樹脂」者。
-熱可塑性樹脂-
上述之中，作為樹脂，係以使用熱可塑性樹脂為佳，以使用熱可塑性氟樹脂為較佳。因為使用熱可塑性樹脂時，例如在散熱裝置所使用時(散熱時)之高溫環境下，能夠使熱傳導片的可撓性成為更良好，而且能夠透過熱傳導片而使發熱體及散熱體良好地密著。其結果，能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻進一步降低，而且使散熱裝置的散熱性進一步提升。又，因為使用熱可塑性氟樹脂時，係除了上述效果以外，亦能夠使熱傳導片的耐熱性、耐油性、及耐藥品性提升。
而且，熱可塑性樹脂係能夠包含在23℃、1atm下為固體的熱可塑性樹脂、及在23℃、1atm下為液體的熱可塑性樹脂。將在常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂與在常溫常壓下為液體的熱可塑性樹脂併用時，在安裝時及交換時等的常溫常壓環境下，在熱傳導片內之固體的熱可塑性樹脂成分與液體的熱可塑性樹脂成分共存。因而，能夠使熱傳導片的硬度與可撓性之平衡成為良好地，且能夠使操作性進一步提升。又，在散熱裝置的使用時(散熱時)之高溫環境下，藉由在常溫帶壓下為固體的熱可塑性樹脂進行可塑化，發熱體及散熱體與熱傳導片係更良好地密著。其結果，發熱體與散熱體之間的熱阻係更有效率地降低，且能夠使散熱裝置的散熱性更有效率地提升。又，在本說明書，所謂「常溫」，係指23℃，所謂「常壓」，係指1atm(絕對壓力)。
=常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂=
在此，作為在23℃、1atm下為固體的熱可塑性樹脂，例如可舉出聚(丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酸與丙烯酸2-乙基己酯之共聚物、聚甲基丙烯酸或其酯、聚丙烯酸或其酯等的丙烯酸樹脂；聚矽氧樹脂；氟樹脂；聚乙烯；聚丙烯；乙烯-丙烯共聚物；聚甲基戊烯；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)；聚乙酸乙烯酯；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚乙烯醇；聚縮醛；聚對苯二甲酸乙二酯；聚對苯二甲酸丁二酯；聚萘二甲酸乙二酯；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樹脂)；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或其氫化物；苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物或其氫化物；聚苯醚(polyphenylene ether)；改性聚苯醚；脂肪族聚醯胺類；芳香族聚醯胺類；聚醯胺醯亞胺；聚碳酸酯；聚苯硫(polyphenylene sulfide)；聚碸；聚醚碸；聚醚腈；聚醚酮；聚酮；聚胺酯；液晶聚合物；離子聚合物等。該等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
上述之中，在常溫帶壓下為固體的熱可塑性樹脂，係以在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂為佳。
作為在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂，例如可舉出偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)系氟樹脂、四氟乙烯-丙烯系氟樹脂、四氟乙烯-全氟乙烯醚系氟樹脂等將含氟單體聚合而得到的彈性體等。更具體地，可舉出聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚二氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯-氯氟乙烯共 聚物、四氟乙烯-全氟1,3-二氧呃共聚物、聚氟乙烯、四氟乙烯-丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯的丙烯酸改性物、聚四氟乙烯的酯改性物、聚四氟乙烯的環氧改性物及聚四氟乙烯的矽烷改性物等。該等之中，從加工性的觀點而言，以聚四氟乙烯、聚四氟乙烯的丙烯酸改性物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物為佳。
又，作為被市售之在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂，例如可舉出DAIKIN工業股份公司製的DAI-EL(註冊商標)G-700系列(多元醇硫化‧二元聚合物、偏二氟乙烯系氟樹脂)、DAI-EL G-550系列/G-600系列(多元醇硫化‧三元聚合物、偏二氟乙烯系氟樹脂)；ALKEMA公司製的KYNAR(註冊商標)系列(偏二氟乙烯系氟樹脂)、KYNAR FLEX(註冊商標)系列(偏二氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯的共聚物的三元系氟樹脂)等。
=在常溫帶壓下為液體的熱可塑性樹脂=
又，作為在常溫帶壓下為液體的熱可塑性樹脂，例如可舉出丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚矽氧樹脂、氟樹脂等。該等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
上述之中，在常溫帶壓下為液體的熱可塑性樹脂，係以在常溫常壓下為液體的熱可塑性氟樹脂為佳。
在常溫常壓下為液體的熱可塑性氟樹脂，係只要在常溫常壓下為液體狀的熱可塑性氟樹脂時，就沒有特別限定。作為在常溫常壓下為液體的熱可塑性氟樹脂，例如可舉出偏二氟乙烯 /六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟戊烯-四氟乙烯三元共聚物、全氟1,2-環氧丙烷聚合物、四氟乙烯-丙烯-偏二氟乙烯共聚物等。
又，作為被市售之在常溫常壓下為液狀之熱可塑性氟樹脂，例如可舉出Viton(註冊商標)LM(DuPont股份公司製)、DAI-EL(註冊商標)G101(DAIKIN工業股份公司製)、DyneonFC2210(3M股份公司製)、SIFEL系列(信越化學工業股份公司製)等。
而且，在常溫常壓下為液體的熱可塑性氟樹脂之黏度係沒有特別的限定，從混煉性、流動性、交聯反應性為良好、且成形性優異之觀點而言，在溫度105℃之黏度，係以500cps以上、30000cps以下為佳，以550cps以上、25000cps以下為較佳。
=熱可塑性樹脂中的調配比率=
而且，併用作為熱可塑性樹脂時之在常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂與在常溫常壓下為液體的熱可塑性樹脂之調配比率，係沒有特別限定。該調配比率係熱可塑性樹脂100質量%之中，在常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂為80質量%以下、30質量%以上，在常溫常壓下為液體的熱可塑性樹脂，係以20質量%以上、70質量%以下為佳。
又，併用作為熱可塑性樹脂時之在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂與在常溫常壓下為液體的熱可塑性氟樹脂之調配比率，係熱可塑性樹脂100質量%之中，在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂為80質量%以下、30質量%以上，在常溫 為液體的熱可塑性氟樹脂係以20質量%以上、70質量%以下為佳。而且，該調配比率係熱可塑性樹脂100質量%之中，在常溫常壓下為固體的熱可塑性氟樹脂為65質量%以下、40質量%以上，在常溫帶壓下為液體之熱可塑性氟樹脂係以35質量%以上、60質量%以下為較佳。
因為在常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂及在常溫帶壓下為液體的熱可塑性樹脂之調配比率為上述範圍內時，在安裝時及交換時等的常溫常壓環境下，能夠使熱傳導片的硬度與可撓性的平衡成為更良好地，且使操作性進一步提升。又，因為在散熱裝置的使用時(散熱時)之高溫環境下，能夠進一步提高發熱體及散熱體與熱傳導片之密著性，而且使發熱體與散熱體之間的熱阻更有效率地降低，且使散熱裝置的散熱性更有效率地提升。
-熱硬化性樹脂-
又，作為熱硬化性樹脂，例如可舉出天然橡膠；丁二烯橡膠；異戊二烯橡膠；腈橡膠；氫化腈橡膠；氯丁二烯橡膠；乙烯丙烯橡膠；氯化聚乙烯；氯磺化聚乙烯；丁基橡膠；鹵化丁基橡膠；聚異丁烯橡膠；環氧樹脂；聚醯亞胺樹脂；雙馬來醯亞胺樹脂；苯并環丁烯樹脂；酚樹脂；不飽和聚酯；鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂；聚醯亞胺聚矽氧樹脂；聚胺酯；熱硬化型聚苯醚；熱硬化型改性聚苯醚等。該等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
[[碳材料]]
作為碳材料，係沒有特別限定，能夠使用已知的碳材料。 具體而言，係能夠使用粒狀碳材料、纖維狀碳材料等作為碳材料。又，粒狀碳材料及纖維狀碳材料係可單獨使用任一者，亦可併用雙方，從容易地提高熱傳導片的熱傳導性之觀點而言，係以至少使用粒狀碳材料為佳。又，從進一步提高熱傳導片的熱傳導性之觀點而言，係以併用粒狀碳材料及纖維狀碳材料為較佳。
-粒狀碳材料-
作為粒狀碳材料，係沒有特別限定，例如能夠使用人造石墨、鱗片狀石墨、薄片化石墨、天然石墨、酸處理石墨、膨脹性石墨、膨脹化石墨等的石墨；碳黑等。該等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
尤其是作為粒狀碳材料，係以使用膨脹化石墨為佳。因為使用膨脹化石墨時，能夠使熱傳導片的熱傳導性進一步提升。
=膨脹化石墨=
在此，可適合使用於作為粒狀碳材料之膨脹化石墨，係例如可將鱗片狀石墨等的石墨藉由硫酸等進行化學處理而得到的膨脹性石墨，進行熱處理使其膨脹之後，進行微細化來得到。而且，作為膨脹化石墨，係例如可舉出伊藤石墨工業股份公司製的EC1500、EC1000、EC500、EC300、EC100、EC50(任一者均為商品名)等。
=粒狀碳材料的性狀=
在此，在熱傳導片所含有的粒狀碳材料之平均粒徑，係以0.1μm以上為佳，以1μm以上為較佳，以200μm以上為更佳，以250μm以下為佳。因為粒狀碳材料的平均粒徑為上述下限以 上時，熱傳導片的熱傳導性係進一步提高。而且，因為粒狀碳材料的平均粒徑為上述範圍內時，能夠容易地得到具有較高的熱傳導性之熱傳導片。
又，粒狀碳材料的平均粒徑，可藉由變更作為原料使用之粒狀碳材料本身的平均粒徑來調整，亦可藉由變更熱傳導片的製造條件(在薄片的形成所使用的組成物之粉碎條件和薄片形成時的加壓條件等)來調整。
又，在熱傳導片所含有的粒狀碳材料之縱橫比(長徑/短徑)，係以1以上、10以下為佳，以1以上、5以下為較佳。
而且，在本發明，「平均粒徑」係能夠藉由使用SEM(掃描式電子顯微鏡)觀察在熱傳導片的厚度方向之剖面，而且對任意50個粒狀碳材料測定最大徑(長徑)，且算出所測定的長徑之個數平均值來求取。又，在本發明，「縱橫比」係能夠藉由使用SEM(掃描式電子顯微鏡)觀察在熱傳導片的厚度方向之剖面，而且對任意50個粒狀碳材料測定最大徑(長徑)、及與最大徑正交之方向的粒徑(短徑)，且算出長徑與短徑之比(長徑/短徑)的平均值來求取。
=粒狀碳材料的含有比率=
而且，在熱傳導片所含有的粒狀碳材料之含有比率，係相對於熱傳導片的全組成100質量%，以30質量%以上為佳，以40質量%以上為較佳，以90質量%以下為佳，以70質量%以下為較佳，以60質量%以下為更佳。因為熱傳導片中的粒狀碳材料的含有比率為上述下限以上時，能夠更容易地得到具有較高的熱傳導性之熱傳導片。又，因為熱傳導片中的粒狀碳材料 之含有比率為上述上限以下時，能夠提供使熱傳導片與發熱體及散熱體良好地密著之更適當的可撓性，同時能夠充分地防止粒狀碳材料的粉末掉落。
-纖維狀碳材料-
作為纖維狀碳材料，係沒有特別限定、例如能夠使用將奈米碳管、氣相成長碳纖維、有機纖維進行碳化而得到的碳纖維、及該等的切斷物等。該等可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
而且，熱傳導片係含有纖維狀碳材料時，能夠使熱傳導片的熱傳導性進一步提升，同時能夠防止粒狀碳材料的粉末掉落。又，藉由調配纖維狀碳材料而能夠防止粒狀碳材料的粉末掉落之理由係未清楚明白，推測因為藉由纖維狀碳材料形成三維網狀結構，在提高熱傳導片的熱傳導性及強度之同時，可防止粒狀碳材料的脫離。
上述之中，作為纖維狀碳材料，係以使用奈米碳管等的纖維狀碳奈米結構體為佳，以使用含有奈米碳管之纖維狀碳奈米結構體為較佳。因為使用奈米碳管等的纖維狀碳奈米結構體時，在使熱傳導片的熱傳導性進一步提升之同時，能夠使強度成為良好。
=含有奈米碳管之纖維狀碳奈米結構體=
在此，能夠適合使用作為纖維狀碳材料之含有奈米碳管的纖維狀碳奈米結構體，可為由奈米碳管(以下，有稱為「CNT」之情形)所形成者，亦可為CNT與CNT以外的纖維狀碳奈米結構體之混合物。
又，作為纖維狀碳奈米結構體中的CNT，係沒有特別限定，能夠使用單層奈米碳管及/或多層奈米碳管，CNT係以單層至5層為止的奈米碳管為佳，以單層奈米碳管為較佳。因為相較於使用多層奈米碳管時，使用單層奈米碳管時，能夠使熱傳導片的熱傳導性及強度進一步提升。
又，作為含有CNT之纖維狀碳奈米結構體，以使用直徑的標準偏差(σ)乘以3所得到的值(3σ)對平均直徑(Av)之比(3σ/Av)為大於0.20、小於0.60的碳奈米結構體為佳，以使用3σ/Av為大於0.25的碳奈米結構體為較佳，以使用3σ/Av為大於0.50的碳奈米結構體更佳。使用含有3σ/Av為大於0.20、小於0.60的CNT之纖維狀碳奈米結構體時，即便碳奈米結構體的調配量為少量，亦能夠充分地提高熱傳導片的熱傳導性及強度。因而，藉由調配含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，能夠抑制熱傳導片的可撓性大幅度地降低，且以充分地較高的水準使熱傳導片的熱傳導性與可撓性並存。
又，「纖維狀碳奈米結構體的平均直徑(Av)」及「纖維狀碳奈米結構體的直徑之標準偏差(σ：標本標準偏差)」，係能夠藉由各自使用穿透式電子顯微鏡測定隨意選擇的纖維狀碳奈米結構體100支之直徑(外徑)來求取。而且，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之平均直徑(Av)及標準偏差(σ)，可藉由變更含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之製造方法和製造條件等來調整，亦可藉由將利用不同製法所得到之含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，進行複數種類組合來調整。
而且，作為含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，係 以如前述進行而測定的直徑為橫軸，以其頻率為縱軸而標繪且進行高斯近似(Gaussian approximation)時，通常係採用常態分布者。
而且，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，係在使用拉曼光譜法進行評價時，以具有徑向呼吸模式(Radial Breathing Mode；RBM)的尖峰為佳。又，在只由三層以上的多層奈米碳管所形成的纖維狀碳奈米結構體之拉曼光譜，係不存在RBM。
又，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，係在拉曼光譜之G頻帶尖峰強度對D頻帶尖峰強度之比(G/D比)，係以1.0以上、20以下為佳。G/D比為1.0以上、20以下時，即便纖維狀碳奈米結構體的調配量為少量，亦能夠充分地提高熱傳導片的熱傳導性及強度。因而，藉由調配纖維狀碳奈米結構體，能夠抑制熱傳導片的可撓性大幅度地降低，且能夠以充分地較高的水準使熱傳導片的熱傳導性與可撓性並存。
而且，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之平均直徑(Av)，係以0.5nm以上為佳，以1nm以上為更佳，以15nm以下為佳，以10nm以下為更佳。纖維狀碳奈米結構體的平均直徑(Av)為0.5nm以上時，能夠抑制纖維狀碳奈米結構體的凝聚，且提高碳奈米結構體的分散性。又，纖維狀碳奈米結構體的平均直徑(Av)為15nm以下時，能夠充分地提高熱傳導片的熱傳導性及強度。
又，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，在合成時之結構體的平均長度，係以100μm以上、5000μm以下為佳。 又，合成時之結構體的長度為越長，因為在分散時在CNT越容易產生破裂和切斷等的損傷，所以在合成時之結構體的平均長度，係以5000μm以下為佳。
而且，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之BET比表面積，係以600m2/g以上為佳。以800m2/g以上為較佳，以2500m2/g以下為佳，以1200m2/g以下為較佳，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之BET比表面積為600m2/g以上時，能夠充分地提高熱傳導片的熱傳導性及強度。又，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之BET比表面積為2500m2/g以下時，能夠抑制纖維狀碳奈米結構體的凝聚，且提高熱傳導片中的CNT之分散性。
又，在本發明，所謂「BET比表面積」，係指使用BET法而測定之氮吸附比表面積。
而且，含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，藉由後述的超成長法(Super-Growth method)，以對基材為大略垂直的方向，配向在表面具有奈米碳管成長用觸媒層之基材上而成的集合體(配向集合體)之方式來得到，作為該集合體的纖維狀碳奈米結構體之質量密度，係以0.002g/cm3以上、0.2g/cm3以下為佳。質量密度為0.2g/cm3以下時，因為纖維狀碳奈米結構體之間的連結變弱，所以能夠使纖維狀碳奈米結構體在熱傳導片中均勻地分散。又，質量密度為0.002g/cm3以上時，因為能夠使纖維狀碳奈米結構體的一體性提升且抑制散開，所以操作變為容易。
而且，具有上述性狀之含有CNT的纖維狀碳奈米 結構體，例如能夠藉由將原料化合物及載氣供給至表面具有奈米碳管製造用觸媒層之基材上，藉由化學的氣相成長法(CVD法)合成CNT時，使系統內存在微量的氧化劑(觸媒賦活性物質)，來使觸媒層的觸媒活性飛躍地提升之方法(超成長法；參照國際公開第2006/011655號)而有效率地製造。而且，以下係有將使用超成長法而得到的奈米碳管稱為「SGCNT」之情形。
在此，使用超成長法而製成之含有CNT的纖維狀碳奈米結構體，可只有由SGCNT所構成，亦可除了SGCNT以外，亦含有例如非圓筒形狀碳奈米結構體等其它的碳奈米結構體。
=纖維狀碳材料的性狀=
而且，在熱傳導片所能夠含有的纖維狀碳材料之平均纖維徑，係以1nm以上為佳，以3nm以上為較佳，以2μm以下為佳，以1μm以下為較佳。因為纖維狀碳材料的平均纖維徑為上述範圍內時，能夠以充分地較高的水準使熱傳導片的熱傳導性、可撓性及強度並存。
在此，纖維狀碳材料的縱橫比係以大於10為佳。
又，在本發明，「平均纖維徑」係能夠使用SEM(掃描式電子顯微鏡)或TEM(穿透式電子顯微鏡)觀察在熱傳導片的厚度方向之剖面，而且藉由對任意50個纖維狀碳材料測定纖維徑，且算出所測得的纖維徑之個數平均值來求取。特別是纖維徑較小時，係以使用TEM(穿透式電子顯微鏡)觀察同樣的剖面為佳。
=纖維狀碳材料的含有比率=
而且，熱傳導片中的纖維狀碳材料之含有比率，係相對於熱傳導片的全組成100質量%，以0.03質量%以上為佳，以0.04質量%以上為較佳，以5質量%以下為佳，以1質量%以下為較佳，以0.06質量%以下為更佳。因為熱傳導片中的纖維狀碳材料之含有比率為上述下限以上時，能夠使熱傳導片的熱傳導性及強度充分地提升，同時能夠充分地防止粒狀碳材料的粉末掉落。而且，因為熱傳導片中的纖維狀碳材料之含有比率為上述上限以下時，藉由調配纖維狀碳材料而能夠抑制熱傳導片的可撓性大幅度地降低，而且能夠以充分地較高的水準使熱傳導片的熱傳導性及可撓性並存。
[[添加劑]]
而且，熱傳導片係能夠按照必要而調配在形成熱傳導片時能夠使用之已知的添加劑。而且，作為能夠調配在熱傳導片之添加劑，係沒有特別限定，例如可舉出癸二酸酯等的脂肪酸酯等的可塑劑；紅磷系阻燃劑、磷酸酯系阻燃劑等的阻燃劑；如氟油(DAIKIN工業股份公司製的DEMNAM系列)之兼作可塑劑與阻燃劑之添加劑；胺甲酸乙酯丙烯酸酯等的韌性改良劑；氧化鈣、氧化鎂等的吸濕劑；矽烷偶合劑、鈦偶合劑、酸酐等的接著力提升劑；非離子系界面活性劑、氟系界面活性劑等的濕潤性提升劑；無機離子交換體等的離子捕捉劑等。
[熱傳導片的製造方法]
而且，熱傳導片係沒有特別限制，例如能夠藉由將含有上述的樹脂及碳材料等成分的組成物進行加壓而成形為薄片狀來製造。在此，熱傳導片，係例如可為(A)由上述加壓而得到 的一片薄片狀成形體所形成者，亦可為(B)將上述加壓而得到的薄片狀成形體作為預熱傳導片，由將複數片該預熱傳導片重疊而成的積層體，在大略層積方向切片而成之切片所構成者。上述之中，從使厚度方向發揮較高的熱傳導性之觀點而言，係以上述(B)的熱傳導片為佳。以下，說明製造上述(B)的熱傳導片的方法之一個例子，但是本發明係不被此限定。
首先，例如將上述在常溫常壓下為固體的熱可塑性樹脂、在常溫常壓下為液體的熱可塑性樹脂、粒狀碳材料、及纖維狀碳材料等的成分使用揑合器、輥機、享謝爾混合機、霍巴特混合機(Hobart mixer)等已知的混合裝置，且在任意條件下進行混合，來調製熱傳導片用組成物。
其次，將所得到的熱傳導片用組成物，使用壓製成形、壓延成形或擠製成形等已知的成形方法而成形成為薄片狀來形成預熱傳導片。在此，在所形成的預熱傳導片，推測碳材料係主要是配列在面內方向，特別是預熱傳導片的面內方向之熱傳導性提升。
接著，使用任意方法將得到的預熱傳導片在厚度方向層積複數片、或藉由將預熱傳導片折疊或纏繞而得到積層體。在此，所得到的積層體，推測碳材料係主要是配列在對層積方向為大略正交之方向。
然後，例如使用多刀片法、雷射加工法、水刀法、刀片加工法等已知的方法將所得到的積層體在大略層積方向、亦即對層積方向於45°以下的角度切片，來得到由積層體的切片所形成之熱傳導片。在此，從提高熱傳導片的熱傳導性 之觀點而言，將積層體進行切片之角度，係以對層積方向為30°以下為佳，以對層積方向為15°以下為較佳，以對層積方向為大略0°(亦即沿著層積方向之方向)為佳。
而且，推測如此進行而得到的熱傳導片內，碳材料係被配列在厚度方向。因而，使用上述的方法所得到的熱傳導片，係厚度方向的熱傳導性較高，而且推測在厚度方向亦具有優異的導電性。
<散熱裝置的構成>
本發明的散熱裝置，係只要基於以下詳細地說明之預定面積條件，將上述之具有預定熱傳導率的熱傳導片、夾持在上述的發熱體及散熱體之間而形成之結構，就沒有特別限制。又，使熱傳導片夾持在發熱體與散熱體之間之方法，亦只要能夠將發熱體配置在熱傳導片的厚度方向一方，而且將散熱體配置在厚度方向的另一方而夾持熱傳導片之方法，就能夠使用任意方法。
[夾持面]
在此，熱傳導片的夾持面係與發熱體和散熱體接觸之面，通常係與熱傳導片的厚度方向正交之面。而且，在本發明的散熱裝置，熱傳導片的夾持面之面積必須小於發熱體與散熱體的被接著面之面積。
又，如上述，因為相較於熱傳導片，通常空氣的熱傳導率為顯著地較低，通常認為越不使空氣介於相向的發熱體與散熱體之間，越能夠減低發熱體與散熱體之間的熱阻。亦即，通常認為藉由使發熱體與散熱體的被接著面之全面範圍皆夾持熱 傳導片，而能夠減低發熱體與散熱體之間的熱阻。但是，在本發明的散熱裝置，係令人吃驚地，藉由相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積，使具有預定熱傳導率之熱傳導片的夾持面之面積為較狹窄而夾持熱傳導片，能夠降低發熱體與散熱間的熱阻。亦即，在本發明的散熱裝置係意外地，相較於先前的熱傳導片的尺寸，使用較小尺寸的熱傳導片，而能夠有效率地提高散熱裝置的散熱性。
又，相對於發熱體與散熱體的被接著面之面積，熱傳導片的夾持面之面積比率係以10%以上為佳，以20%以上為較佳，以70%以下為佳，以60%以下為較佳，以50%以下為更佳，以40%以下為更佳。因為發熱體與散熱體之被接著面與熱傳導片的夾持面之面積比率為上述上限以下時，能夠使發熱體與散熱體之間的熱阻更有效率地降低，且更有效率地提高散熱裝置的散熱性。又，發熱體及散熱體之被接著面與熱傳導片的夾持面之面積比率為上述下限以上時，不會過度地減小與發熱體及散熱體接觸之熱傳導片的面積而散熱裝置能夠維持較高的散熱性。
又，使熱傳導片夾持時，係沒有特別限定，從更有效率地活用熱傳導片所具有的熱傳導性之觀點而言，係以將熱傳導片直接貼在發熱體之溫度成為最高的部位為佳。例如使用具備絕緣閘雙極電晶體(IGBT)的動力模組作為發熱體時，因為通常熱源之IGBT係位於動力模組的大略中心部，所以熱傳導片係以貼在發熱體之與散熱體相向側之面的大略中心處為佳。又，使其夾持熱傳導片之區域，通常係以包含發熱體的被 接著面之中心點區域為佳。又，發熱體的被接著面之中心點，係能夠依據在上述「表面凹凸」的測定中，被測定面上的中心點的設定方法而設定。
[夾持方法]
將熱傳導片夾持於發熱體及散熱體之間的方法，係除了在發熱體與散熱體之間，將上述具有預定熱傳導率的熱傳導片夾住而使其介於中間，而且以上述預定面積關係使各自的面接著以外，係沒有特別限制。
又，作為熱傳導片的夾持方法，係例如即便在發熱體及散熱體的表面有歪扭時，亦以發熱體及散熱體、與使其介於該發熱體與散熱體之間之熱傳導片充分地密著的狀態固定之方法為佳。從使此種良好的密著性持續之觀點、及作業的簡易性之觀點而言，作為熱傳導片的夾持方法，係能夠舉出以下適合方法：如透過彈簧而進行螺絲固定之方法、使用夾子夾住之方法等持續施加按住力量之夾持方法；及邊以任意力量加壓邊夾持之方法。又，加壓時的壓力係通常0.05MPa~1.5MPa，較佳為0.1MPa~1.0MPa。
實施例
以下，基於實施例而具體地說明本發明，但是本發明係不被該等實施例限定。又，在以下的說明，表示量之「%」及「份」，係只要沒有特別預先告知，就是質量基準。
而且在實施例及比較例，發熱體的表面凹凸及表面凹凸形狀；熱傳導片的熱傳導率及ASKER-C硬度；以及散熱裝置的熱阻之值，係各自使用以下的方法而測定。
<表面凹凸及表面凹凸形狀>
發熱體及散熱體的表面凹凸，係使用三維形狀測定機(KEYENCE製、製品名「VR-3100 ONE-SHOT 3D形狀測定機」)而測定。在此，被測定面係各自設為與發熱體的與散熱體對面之側的相向全體面(亦即，與熱傳導片接著之側的全體面)、及散熱體的與發熱體對面之側的相向全體面。此時，被測定面係具有大略長方形。又，以該被測定面的短邊方向為X軸、以長邊方向為Y軸、以與X軸及Y軸正交的方向(厚度方向)為Z軸，以對角線之間交叉之點為中心點，而且將以該中心點作為中心且與X軸、Y軸平行之10mm×10mm的範圍設定為基準面(測定範圍)。其次，使用上述三維形狀測定機而測定被測定面全體。接著，上述所測定的被測定面之中，得到通過從中心點往X軸方向移動0.6mm之點(中心X點)且在與Y軸平行的線(平行Y線)上之表示有關Z軸方向的表面凹凸形狀狀態之圖表。又，上述平行Y線上，係在被測定面的面內中，通過在厚度方向為最高的點及最低的點。亦即，得到橫軸為上述平行Y線，縱軸為Z軸之表示被測定面的剖面狀態之圖表。
然後，在所得到的圖表，算出在Z軸方向(厚度方向)之基準面的高度與最大高度(最高值)的高低差之絕對值、及基準面的高度與最小高度(最低值)的高低差之絕對值，而且求取該絕對值之中較大的一方作為「表面凹凸」(μm)。
又，發熱體的表面凹凸形狀係如以下決定。亦即，藉由在上述所得到的圖表中，中心X點及平行Y線的兩端(測定範圍的兩端)對Z軸方向的高度之關係，來決定表面凹凸形 狀。具體而言，相較於平行Y線的兩端在Z軸方向的高度之任一者，中心X點在Z軸方向的高度為較高時係設為凸型。又，相較於平行Y線的兩端在Z軸方向的高度之任一者，中心X點在Z軸方向的高度為較低時係設為凹型。又，中心X點在Z軸方向的高度，係在平行Y線的一端在Z軸方向的高度、與平行Y線的另一端在Z軸方向的高度之間時，係設為無凹凸。
<熱傳導率>
熱傳導片的熱傳導率之測定，係使用樹脂材料熱阻試驗器(股份公司日立TECHNOLOGIES & SERVICES製、製品名「C47108」)而進行。具體而言，係將熱傳導片切取成為1cm×1cm作為試料，在0.5MPa的加壓下使試料溫度成為50℃而測定熱阻之值。然後，從所測得的熱阻之值，自動換算而得到熱傳導率λ(W/m‧K)。
熱傳導率越高係表示熱傳導片具有越優異的熱傳導性，使其介於發熱體與散熱體之間而成為散熱裝置時具有優異的散熱性。
<ASKER-C硬度>
熱傳導片的ASKER-C硬度，係依據日本橡膠協會規格(SRIS0101)的ASKER-C法，使用硬度計在溫度25℃環境下進行。
具體而言，係將所得到的熱傳導片之原片，在實施例1~4、實施例6、比較例1~4及比較例6係切取成為縱向25mm×橫向50mm×厚度0.3mm的尺寸，在實施例5及比較例5係切取成為縱向25mm×橫向50mm×厚度1.3mm的尺寸，在比較例7~12 係切取成為縱向25mm×橫向50mm×厚度0.5mm的尺寸。然後，藉由各自疊合50片而得到試驗片。然後，藉由將所得到的試驗片在保持在溫度25℃之恆溫室內靜置48小時以上，來得到試驗體。其次，以指針成為95~98之方式調整阻尼器(damper)高度且使試驗體與阻尼器衝撞。然後，使用硬度計(高分子計器公司製、製品名「ASKERCL-150LJ」)測定從該衝撞起算60秒後的試驗體之ASKER-C硬度2次，採用測定結果的平均值。通常，ASKER-C硬度越小，係表示可撓性越高。
<熱阻>
散熱裝置的熱阻之值，係對於所製造的散熱裝置，使用過度熱測定裝置(Mentor Graphics製、製品名「T3Ster」)、及加壓治具(Keenus Design製)且如以下測定。又，使用搭載IGBT的動力模組作為發熱體。又，使用經帕耳帖元件冷卻後的散熱器(Keenus Design製)作為散熱體。
首先，針對所得到的散熱裝置，將散熱體的初期溫度設為25℃。其次，在加熱電流：10A、加熱時間：150秒的條件下使電流通過該散熱裝置所具備的發熱體而將發熱體加熱。又，加熱發熱體時，係對被夾持在發熱體及散熱體之間之熱傳導片施加0.50MPa的壓力。接著，在測定電流：20mA、測定時間：150秒的條件下，使電流在加熱後的發熱體及散熱體之間流動，而且測定加熱後的發熱體之溫度T1(℃)及散熱體的溫度T2(℃)。然後，使用所得到的T1、T2、及對發熱體所施加的電力W(W)且依照下述式(I)：X=(T1-T2)/W‧‧‧(I)
求取在散熱裝置中，使熱傳導片介於其間之發熱體與散熱體間的熱阻之值X(℃/W)。熱阻之值越小，係表示熱量越容易從發熱體傳導至散熱體且散發。
又，在本說明書，藉由使熱傳導片的夾持面之面積成為相較於被接著面的面積為較小，所降低的熱阻之值(熱阻降低量)，係能夠藉由使用使熱傳導片的夾持面的面積相較於被接著面的面積為較小時之熱阻之值X1、及使熱傳導片的夾持面的面積相較於被接著面的面積為相同時之熱阻之值X2，依照下述式(II)：熱阻的降低量=(X2-X1)‧‧‧(II)
來求取。而且，在本說明書，熱阻的降低量(℃/W)為正的情況，係表示熱阻之值降低，負的情況係表示熱阻之值增大。
又，在本說明書，藉由使熱傳導片的夾持面之面積相較於被接著面的面積為較小，所降低的熱阻之比率(熱阻的降低比率)，係能夠使用上述X1及X2且依照下述式(III)：熱阻的降低比率=(X1/X2)×100‧‧‧(III)
來求取。而且，熱阻的降低比率(%)小於100%之情況，係表示熱阻之值降低，大於100%之情況，係表示熱阻之值增大。
(實施例1)
<含有CNT的纖維狀碳奈米結構體之調製>
依照國際公開第2006/011655號的記載，使用超成長法而得到含有SGCNT的纖維狀碳奈米結構體。
又，所得到的纖維狀碳奈米結構體之G/D比為3.0，BET比表面積為800m2/g，質量密度為0.03g/cm3。又，使用穿透式 電子顯微鏡，測定隨意選擇的100支纖維狀碳奈米結構體的直徑之結果，平均直徑(Av)為3.3nm，直徑的標本標準偏差(σ)乘以3所得到的值(3σ)為1.9nm，該等的比(3σ/Av)為0.58，平均長度為100μm。又，所得到的纖維狀碳奈米結構體，係主要是由單層CNT(以下，有稱為「SWCNT」之情形)所構成。
<纖維狀碳奈米結構體的易分散性集合體之調製>
[分散液的調製]
量取作為纖維狀碳材料之上述所得到的纖維狀碳奈米結構體400mg，混合在作為溶劑之甲基乙基酮2L中，且使用均質機進行攪拌2分鐘而得到粗分散液。其次，使用濕式噴射研磨機(股份公司常光製、製品名「JN-20」)，將所得到的粗分散液在100MPa的壓力下使其通過濕式噴射研磨機之0.5mm的流路2循環，而使纖維狀碳奈米結構體分散在甲基乙基酮。而且，得到固體成分濃度0.20質量%的分散液。
[溶劑的除去]
隨後，將上述所得到的分散液使用桐山(Kiriyama)濾紙(No.5A)而進行減壓過濾，來得到薄片狀易分散性集合體。
<熱傳導片用組成物的調製>
將作為纖維狀碳材料之上述所得到之纖維狀碳奈米結構體的易分散性集合體0.1質量份、作為粒狀碳材料的膨脹化石墨(伊藤石墨工業股份公司製、商品名「EC-50」、平均粒徑：250μm)85質量份、作為樹脂之在常溫為固體的熱可塑性氟樹脂(DAIKIN工業股份公司製、商品名「DAI-EL G-704BP」)40質量份及在常溫為液體的熱可塑性氟樹脂(DAIKIN工業股份 公司製、商品名「DAI-EL G-101」)45質量份、作可塑劑之癸二酸酯(大八化學工業股份公司製、商品名「DOS」)5質量份，在作為溶劑之乙酸乙酯100份的存在下，使用霍巴特混合機(股份公司小平製作所製、製品名「ACM-5LVT型」)進行攪拌混合5分鐘。其次，藉由將所得到的攪拌混合物進行真空脫泡30分鐘，且在脫泡之同時將乙酸乙酯除去，而得到含有在常溫為固體的熱可塑性氟樹脂、在常溫為液體的熱可塑性氟樹脂、膨脹化石墨、及纖維狀碳奈米結構體(SGCNT)之熱傳導片用組成物。而且，將所得到的組成物投入粉碎機且進行粉碎10秒鐘。
<預熱傳導片的形成>
其次，將粉碎後的組成物5g，使用經施加噴砂處理之厚度50μm的PET膜(保護膜)夾住，在輥筒間隙550μm、輥筒溫度50℃、輥筒線壓50kg/cm、輥筒速度1m/分鐘的條件下，進行壓延成形來得到厚度0.5mm的預熱傳導片。
<積層體的形成>
接著，將所得到的預熱傳導片，裁斷成為縱向60mm×橫向60mm×厚度0.5mm，且使用雙面膠帶在預熱傳導片的厚度方向層積120片，來得到厚度約60mm的積層體。
<熱傳導片的製造>
隨後，將所得到的預熱傳導片之積層體的積層剖面、邊在0.3MPa的壓力下按住、邊使用木工用切片器(股份公司丸仲鐵工所製、商品名「超精加工盤Supermaker S」，以對層積方向為0度的角度進行切片(換言之，在層積後的預熱傳導片之主面的法線方向進行切片)，來得到縱向60mm×橫向60mm×厚度 0.3mm的熱傳導片之原片。而且，藉由將所得到的原片之尺寸整修成為縱向15mm×橫向15mm×厚度0.3mm，來得到熱傳導片。
又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面，係成為外徑為縱向15mm×橫向15mm的四角形，面積係成為225mm2。
而且，木工用切片器的刀片，係使用2片單刀刃(single edge)在切刃的相反側之間進行接觸，而且相較於背刃的刀鋒之最前端，表刃的刀鋒之最前端為較高0.5mm且配置在從狹縫部(slit portion)起算的突出長度為0.11mm，並且表刃的刃角21°之2片刀刃者。
而且，針對所得到的熱傳導片，依照上述的測定方法測定熱傳導率及ASKER-C硬度。將結果顯示在表1。
<散熱裝置的製造>
準備搭載IGBT的動力模組(STMicroeIec tronics公司製、型號「STGE 200NB60S」、表面凹凸：30μm、表面凹凸形狀：凹型)作為發熱體。在此，針對該發熱體的表面凹凸及表面凹凸形狀，係依照上述的測定方法進行測定且決定。亦將結果顯示在表1。
又，準備鋁製的散熱器(Keenus Design製、製品名「PDS-100」、帕耳帖元件冷卻、表面凹凸：5μm以下)作為散熱體。
而且，所準備的發熱體之相向全體面係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體面係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為 2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，以將上述發熱體之與散熱體相向側之面的大略中心處、與熱傳導片的大略中心處重疊之方式，將上述所得到的熱傳導片貼合在發熱體上。又，使貼合後的熱傳導片之不與發熱體接觸之面、與上述散熱體，以各自的大略中心處成為重疊之方式接觸。而且，將透過熱傳導片而相向之發熱體及散熱體，以在熱傳導片承受0.5MPa的力量之方式使用加壓裝置(Keenus Design製、製品名「PDPT-50-250N」)而進行加壓。
然後，針對所製成之散熱裝置，依照上述的測定方法而測定熱阻之值。將結果顯示在表1。
(實施例2)
在散熱裝置的製造，係除了將發熱體的種類，變更成為與實施例1不同種類之搭載IGBT的動力模組(Vishay公司製、型號「VS-GA200 SA60UP」、表面凹凸：10μm、表面凹凸形狀：凹型)以外，係與實施例1同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。又，所準備的發熱體之相向全體面，係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體面，係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(實施例3)
在散熱裝置的製造，係除了將發熱體的種類，變更成為與實施例1不同種類之搭載IGBT的動力模組(IXYS公司製、型 號「IXYN80N90C3H1」、表面凹凸：40μm、表面凹凸形狀：凸型)以外，係與實施例1同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。又，所準備的發熱體之相向全體面，係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體面，係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(實施例4)
在熱傳導片用組成物的調製，係調製如以下組成物。
又，在散熱裝置的製造，係除了將發熱體的種類，變更成為與實施例1不同種類之搭載IGBT的動力模組(Vishay公司製、型號名「VS-GA200SA60UP」、表面凹凸：10μm、表面凹凸形狀：凹型)以外，係與實施例1同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。又，所準備的發熱體之相向全體面，係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體面，係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
<熱傳導片用組成物的調製>
將作為纖維狀碳材料之纖維狀碳奈米結構體的易分散性集合體0.1質量份、作為粒狀碳材料的膨脹化石墨(伊藤石墨工業股份公司製、商品名「EC-100」、平均粒徑：190μm)50質 量份、作為樹脂之在常溫為液體的熱可塑性氟樹脂(DAIKIN工業股份公司製、商品名「DAI-EL G-101」)100質量份，投入霍巴特混合機(股份公司小平製作所製、製品名「ACM-5LVT型」)，升溫至溫度80℃為止且維持，而且攪拌混合30分鐘。藉由該混合而得到含有在常溫為液體的熱可塑性氟樹脂、膨脹化石墨、及纖維狀碳奈米結構體(SGCNT)之熱傳導片用組成物。而且，將所得到的組成物投入Wander Crushmill(大阪Chemical股份公司製、製品名「D3V-10」)且進行粉碎1分鐘。
(實施例5)
在熱傳導片的製造，得到將積層體切片成為縱向60mm×橫向60mm×厚度1.3mm的尺寸之熱傳導片的原片。又，除了將所得到的原片之尺寸整修成為縱向15mm×橫向15mm×厚度1.3mm而得到熱傳導片以外，係與實施例4同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面，係成為外徑為縱向15mm×橫向15mm的四角形，面積成為225mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(實施例6)
在熱傳導片的製造，除了將所得到的原片的尺寸整修成為縱向25mm×橫向25mm×厚度0.3mm而得到熱傳導片以外，係與實施例1同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面，係成為外徑為縱向25mm×橫向25mm的四角形，面積成為625mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例1~4)
比較例1~4，係主要是用以與上述實施例1~4各自進行比較散熱裝置的熱阻之例子。
在熱傳導片的製造，將原片的尺寸整修成為縱向38mm×橫向25mm×厚度0.3mm而得到熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積成為950mm2。
又，在散熱裝置的製造，除了熱傳導片係以覆蓋發熱體之與散熱體相向側的面全體之方式，將熱傳導片貼合在發熱體上以外，係各自與實施例1~4同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例5)
比較例5，係主要是用以與上述實施例5進行比較散熱裝置的熱阻之例子。
在熱傳導片的製造，將原片的尺寸整修成為縱向38mm×橫向25mm×厚度1.3mm而得到熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積成為950mm2。
而且，在散熱裝置的製造，除了熱傳導片係以覆蓋發熱體之與散熱體相向側的面全體之方式，將熱傳導片貼合在發熱體上以外，係與實施例5同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例6)
比較例6，係主要是用以與上述實施例6進行比較散熱裝置的熱阻之例子。
在熱傳導片的製造，將原片的尺寸整修成為縱向38mm×橫向25mm×厚度0.3mm而得到熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積成為950mm2。
而且，在散熱裝置的製造，除了熱傳導片係以覆蓋發熱體之與散熱體相向側的面全體之方式，將熱傳導片貼合在發熱體上以外，係與實施例6同樣地進行而製造熱傳導片用組成物、預熱傳導片、熱傳導片、及散熱裝置。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例7)
除了不製造熱傳導片且使用市售的熱傳導片(DENKA股份公司製、型號「FSI-050B」、調整成為外徑：縱向15mm×橫向15mm×厚度0.5mm)代替利用實施例1記載的方法所製成的熱傳導片以外，係與實施例1同樣地進行而製造散熱裝置。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向15mm×橫向15mm的四角形，面積成為225mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例8)
不製造熱傳導片且使用市售的熱傳導片(DENKA股份公司製、型號「FSI-050B」、調整成為外徑：縱向15mm×橫向 15mm×厚度0.5mm)代替利用實施例1記載的方法所製成的熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向15mm×橫向15mm的四角形，面積成為225mm2。
又，在散熱裝置的製造，係除了將除了將發熱體的種類，變更成為與實施例1不同種類之搭載IGBT的動力模組(Vishay公司製、型號「VS-GA 200SA60UP」、表面凹凸：10μm、表面凹凸形狀：凹型)以外，係與實施例1同樣地進行製造散熱裝置。又，所準備的發熱體之相向全體面，係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體面，係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例9)
不製造熱傳導片且使用市售的熱傳導片(DENKA股份公司製、型號「FSL-050B」、調整成為外徑：縱向15mm×橫向15mm×厚度0.5mm)代替利用實施例1記載的方法所製成的熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向15mm×橫向15mm的四角形，面積成為225mm2。
又，在散熱裝置的製造，係除了將發熱體的種類，變更成為與實施例1不同種類之搭載IGBT的動力模組(IXYS公司製、型號「IXYN80 N90C3H1」、表面凹凸：40μm、表面凹凸形狀：凸型)以外，係與實施例1同樣地進行製造散熱裝置。又，所準備的發熱體之相向全體面，係外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積為950mm2，所準備的散熱體之相向全體 面，係外徑為縱向50mm×橫向50mm的四角形，面積為2500mm2。又，發熱體與散熱體的被接著面之面積為950mm2。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
(比較例10~12)
比較例10~12，係主要是用以與上述實施例7~9進行比較散熱裝置的熱阻之例子。
不製造熱傳導片且使用將市售的熱傳導片之尺寸整修成為縱向38mm×橫向25mm×厚度0.5mm而得到熱傳導片。又，如此進行而得到的熱傳導片之夾持面係成為外徑為縱向38mm×橫向25mm的四角形，面積成為950mm2。
而且，在散熱裝置的製造，除了熱傳導片係以覆蓋發熱體之與散熱體相向側的面全體之方式，將熱傳導片貼合在發熱體上以外，係與實施例7~9同樣地進行而製造散熱裝置。
而且，與實施例1同樣地進行測定。將結果顯示在表1。
Figure TW201803965AD00001
從表1，得知使用具有預定以上之較高的熱傳導率之熱傳導片，而且使熱傳導片的夾持面之面積相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積為較小之實施例1~6，相較於熱傳導片的熱傳導率為小於預定之比較例7~12，係熱阻之值為較低且散熱裝置的散熱性較高。
又，得知使用具有預定以上之較高的熱傳導率之熱傳導片，而且使熱傳導片的夾持面之面積相較於發熱體與散熱體的被接著面之面積為較小之實施例1~6，相較於各自使用相同的熱傳導片，而且，使熱傳導片的夾持面之面積與被接著面的面積成為相同之比較例1~6，在全部的比較型式(例如實施例1及比較例1~實施例6及比較例6的各型式)，熱阻之值為降低，且能夠提升散熱裝置的散熱性。
另一方面，得知熱傳導片的熱傳導率為小於預定之比較例7~12的情況，使熱傳導片的夾持面之面積成為比被接著面的面積更小之比較例7~9，相較於使各自熱傳導片的夾持面之面積成為與被接著面的面積相同之比較例10~12，熱阻之值增大且散熱裝置的散熱性較差。
產業上之可利用性
依照本發明，能夠提供一種可實現較高的散熱性之散熱裝置。

Claims (7)

  1. 一種散熱裝置，係具備發熱體、散熱體、及被夾持在前述發熱體及前述散熱體之間的熱傳導片之散熱裝置，其特徵在於：前述熱傳導片的厚度方向的熱傳導率為15W/m‧K以上，且相較於前述發熱體及前述散熱體的被接著面之面積，前述熱傳導片的夾持面之面積為較小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中前述熱傳導片在25℃之ASKER-C硬度為30以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之散熱裝置，其中前述熱傳導片的厚度為2.0mm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中相對於前述發熱體及前述散熱體的被接著面的面積，前述熱傳導片的夾持面的面積之比率為10%以上、70%以下。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中前述發熱體及前述散熱體的被接著面之至少一方的表面凹凸為大於5μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中前述熱傳導片含有樹脂及碳材料。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之散熱裝置，其中前述樹脂為熱可塑性樹脂。
TW106120333A 2016-06-28 2017-06-19 散熱裝置 TW201803965A (zh)

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