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TW202436463A - 片狀散熱構件及導熱性複合體 - Google Patents

片狀散熱構件及導熱性複合體 Download PDF

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TW202436463A
TW202436463A TW112144732A TW112144732A TW202436463A TW 202436463 A TW202436463 A TW 202436463A TW 112144732 A TW112144732 A TW 112144732A TW 112144732 A TW112144732 A TW 112144732A TW 202436463 A TW202436463 A TW 202436463A
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TW112144732A
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伊藤崇則
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日商信越化學工業股份有限公司
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Abstract

提供散熱構件，其與發熱性電子部件及散熱部件的密接性佳，具有良好的導熱性及絕緣性且可靠性優異。 片狀散熱構件，具有由熱軟化性導熱性組合物構成的組合物層，前述熱軟化性導熱性組合物含有： （A）在25℃固體的矽酮樹脂，具有20莫耳%以上之選自R 1SiO 3/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴基）及SiO 4/2單位的一種以上的矽氧烷單位：100質量份；以及 （B）由下列（B-1）及（B-2）構成的導熱性充填材：1200~3500質量份： （B-1）平均粒徑0.1~70μm的氧化鋁：120~1750質量份；以及 （B-2）平均粒徑0.1~70μm、比表面積4.0m 2/g以下的氮化鋁：600~2880質量份； 其中質量比（B-1）/（B-2）=1/9~1/1。

Description

片狀散熱構件及導熱性複合體
本發明是關於片狀散熱構件及導熱性複合體。
近年，在電子機器等為了抑制電子部件的溫度上升，在室溫為作業性佳的固體狀、藉由來自電子部件產生的熱而軟化或熔融的熱軟化性材料日益受到矚目。此熱軟化性材料為具有低硬度導熱性片材的作業性佳與導熱性膏的熱阻低二者之特性的導熱性構件。
特別是作為散熱材料所要求的耐熱性、耐候性、難燃性優異的材料，矽酮為已知，已提出許多以矽酮為基底的熱軟化性材料。 在專利文獻1，提出由熱塑性矽酮樹脂、蠟狀改質矽酮樹脂與導熱性填料構成的組合物。在專利文獻2，提出由矽酮凝膠等的黏結劑樹脂、蠟與導熱性填料構成的導熱片。在專利文獻3，提出由矽酮等的高分子凝膠、改質矽酮、蠟等之一旦加熱則成為液體的化合物與導熱性填料構成的熱軟化散熱片。 然而，這些在矽酮以外使用蠟等的有機物、將矽酮改質後的蠟等，因此單獨使用矽酮而有難燃性、耐熱性差等的缺點。 還有，在近年要求散熱性的用途，缺乏導熱性而無法獲得充分的功效。
因此在專利文獻4，揭露不含蠟等的有機物及將矽酮改質後的蠟，而是含有矽酮樹脂作為基質、規範導熱性充填材的粒徑的熱軟化性散熱材料。然而，導熱性充填材是使用導電性的銅粉末，因此在絕緣用途則無法使用，加上銅具有容易氧化的性質，在穩定性的製造管理成為課題。
另一方面，作為如可以確保絕緣性的陶瓷系的導熱性充填材，可列舉氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽等。 在將散熱材料高導熱化方面，重要的是要如何高充填導熱性充填材，充填材亦需要導熱性儘量高的材料。 在此觀點，氮化鋁單體的導熱率高達170W/mK，可以期待高導熱化。 然而，氮化鋁對矽酮的充填性差，藉由高充填使矽酮黏結劑之熱軟化時的流動性低落。緣此，無法共形於電子部件、散熱器等表面的細微凹凸，而遭遇接觸熱阻變大、實效的導熱率低落的問題。 又，氮化鋁遭遇在耐水性的問題，在高濕環境下，促進本身的水解反應還有矽酮的破裂，因此在系統內亦有產生空孔而導熱性低落的顧慮。 另一方面，氧化鋁對矽酮的親和性較為良好，即使高充填仍容易保持矽酮黏結劑的流動性，容易降低接觸熱阻。然而，氧化鋁單體的導熱率低至20W/mK，即使調配於前述熱軟化性材料，高導熱化仍是困難。 因此，需要開發藉由填料高充填化而可以高導熱化的散熱材料，良好的作業性與絕緣性兼備、加上在高溫高濕下的可靠度仍優異的散熱材料。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]    日本特開2000-327917號公報 [專利文獻2]    日本特開2001-291807號公報 [專利文獻3]    日本特開2002-234952號公報 [專利文獻4]    日本特開2007-059877號公報
[發明所欲解決的問題]
因此，本發明的目的是提供散熱構件，其與發熱性電子部件及散熱部件的密接性佳，具有良好的導熱性及絕緣性且可靠性優異。 [用以解決問題的手段]
本案發明人為了解決上述問題而精心研究的結果，發現下列片狀散熱構件及導熱性複合體可以達成上述目的，完成本發明。 即本發明是提供下列的片狀散熱構件及導熱性複合體的發明。 ＜1＞ 一種片狀散熱構件，具有由熱軟化性導熱性組合物構成的組合物層，前述熱軟化性導熱性組合物含有： （A）在25℃固體的矽酮樹脂，具有20莫耳%以上之選自R 1SiO 3/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴基）及SiO 4/2單位的一種以上的矽氧烷單位：100質量份；以及 （B）由下列（B-1）及（B-2）構成的導熱性充填材：1200~3500質量份： （B-1）平均粒徑0.1~70μm的氧化鋁：120~1750質量份；以及 （B-2）平均粒徑0.1~70μm、比表面積4.0m 2/g以下的氮化鋁：600~2880質量份； 其中前述（B-1）及（B-2）的調配比以質量比為（B-1）/（B-2）=1/9~1/1。 ＜2＞ 如＜1＞記載之片狀散熱構件，其中前述（A）成分還具有R 1 2SiO 2/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴基）。 ＜3＞ 如＜1＞或＜2＞記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物更包括： （D）相對於100質量份之前述（A）成分，1~30質量份之直鏈狀有機聚矽氧烷，其在25℃的黏度為0.1~100Pa．s，在1分子中具有1個以上的碳數6~12的芳基。 ＜4＞ 如＜1＞記載之片狀散熱構件，其中前述（B-1）成分為球狀氧化鋁。 ＜5＞ 如＜1＞至＜4＞任一項記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物更包括： （C）相對於100質量份之前述（A）成分，1~20質量份之以下列通式（1）表示的烷基烷氧基矽烷： R 2 aR 3 bSi(OR 4) 4-a-b（1） （式（1）中，R 2為碳原子數6~15的烷基、R 3為碳原子數1~4的1價烴基、R 4為碳原子數1~6的烷基、a為1~3的整數、b為0~2的整數，其中a+b為1~3的整數）。 ＜6＞ 如＜1＞至＜5＞任一項記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物的硬化物的導熱率為4.0W/mK以上。 ＜7＞ 如＜1＞至＜6＞任一項記載之片狀散熱構件，其中組合物層的厚度為50~300μm。 ＜8＞ 如＜1＞至＜7＞任一項記載之片狀散熱構件，其以JIS K6249：2003記載的方法測定時的絕緣破壞電壓為1kV以上。 ＜9＞ 一種導熱性複合體，在熱塑性樹脂製的補強層（X）的兩面配置如＜1＞至＜8＞任一項記載之片狀散熱構件而成。 ＜10＞ 如＜9＞記載之導熱性複合體，其中前述熱塑性樹脂為芳香族聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚酯樹脂及氟樹脂的任一種。 ＜11＞ 如＜9＞或＜10＞記載之導熱性複合體，其中前述補強層（X）的厚度為2~20μm。 另外，在本說明書中，「室溫」是指15~30℃的範圍，「非流動性」是指所指物質難以流動的狀態，具體而言是指在體積100ml的玻璃瓶放入試料50g而水平靜置，從此將玻璃瓶傾斜45°並保持1小時仍未變形這般的狀態。 [發明功效]
本發明之片狀散熱構件具有由組合在25℃固體的矽酮樹脂及作為導熱性充填材之特定的氮化鋁與氧化鋁並將其調配比率與充填量最佳化之熱軟化性熱傳導性組合物構成的組合物層。藉此，本發明之片狀散熱構件，其導熱性及絕緣性良好，其與發熱性電子部件及散熱部件的密接性佳，可以達性高散熱化。還有，可靠度亦優異，因此亦可以適用要求高耐久性的車載用途。 本發明之片狀散熱構件可以用於例如一般的電源、電子機器等的散熱、用於個人電腦、DVD光碟機等的電子機器的LSI、CPU等的積體電路元件的散熱、在車載用途的IGBT模組、直流－直流轉換器（DC-DC converter）、LED霧燈等的散熱。
[用以實施發明的形態]
以下，針對本發明作詳細說明。
[（A）成分] （A）成分是矽酮樹脂，是形成本發明之片狀散熱構件的基質的成分。又，（A）成分是本發明之片狀散熱構件引起熱軟化的因子，亦是發揮作為黏結劑對（B）成分之導熱性充填材賦予加工性、作業性作用之成分。 作為（A）成分，其特徵在於其為在25℃固體的矽酮樹脂，具有20莫耳%以上之選自R 1SiO 3/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴）及SiO 4/2單位的一種以上的矽氧烷單位。
在此，上述R 1為碳原子數1~10的1價烴基，較佳為碳原子數1~6的1價烴基。作為R 1的具體例，可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等的烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳基；芐基、苯乙基、苯丙基等的芳烷基；乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己炔基、辛烯基等的烯基等。另外，上述R 1亦可以是將存在於這些烴基中的氫原子的一部分或全部以氟原子等的鹵素原子置換後的R 1。在這些之中，特別以甲基、苯基及乙烯基為佳。
作為（A）成分之在25℃固體的矽酮樹脂，其包含選自R 1SiO 3/2單位（以下亦記為T單位）及SiO 4/2單位（以下亦記為Q單位）的一種以上的矽氧烷單位，可列舉例如由M單位（R 1 3SiO 1/2單位）及T單位構成的矽酮樹脂；以及由M單位、T單位及Q單位構成的矽酮樹脂。 （A）成分中的全矽氧烷單位中的T單位及Q單位的合計的比例為20莫耳%以上，以20~98莫耳%為佳，以30~96莫耳%為較佳。 尤其具有T單位的矽酮樹脂可以提高韌性，故較佳。藉此，改善在室溫固形時的脆性而可以防止作業時的破損等。 又，為了提升在室溫的韌性，（A）成分亦可具有D單位（R 1 2SiO 2/2單位）作為其構成單位。作為亦有D單位的矽酮樹脂之例，可列舉由T單位及D單位構成的矽酮樹脂；由M單位、T單位及D單位構成的矽酮樹脂；以及由M單位、Q單位及D單位構成的矽酮樹脂。在此，作為T單位的取代基（R 1），是以甲基與苯基為佳；作為D單位的取代基，是以甲基、苯基及乙烯基為佳。又，在由M單位、T單位及D單位構成的矽酮樹脂，T單位與D單位的比率（莫耳比）是以T:D=10:90~90:10為佳，特別以20:80~80:20為較佳。
作為（A）成分的較具體的例子，可以列舉下列的矽酮樹脂。 D mT Φ pD Vi n（在此，D表示二甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 2SiO 2/2）、T Φ表示苯基矽氧烷單位（即(C 6H 5)SiO 3/2）、D Vi表示甲基乙烯基矽氧烷單位（即(CH 3)(CH 2=CH)SiO 2/2），（m+n）/p（莫耳比）=0.25~4.0、（m+n）/m（莫耳比）=1.0~4.0） M LT Φ p（在此，M表示三甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 3SiO 1/2）、T Φ表示苯基矽氧烷單位（即(C 6H 5)SiO 3/2），L/p（莫耳比）=0.02~3.0） M LD mT Φ pD Vi n（在此，M表示三甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 3SiO 1/2），D、T Φ及D Vi如上述，（m+n）/p（莫耳比）=0.25~4.0、（m+n）/m（莫耳比）=1.0~4.0，L/（m+n）（莫耳比）=0.001~0.1） M LD mQ qD Vi n（在此，Q表示SiO 4/2，M、D及D Vi如上述，（m+n）/q（莫耳比）=0.25~4.0、（m+n）/m（莫耳比）=1.0~4.0，L/（m+n）（莫耳比）=0.001~0.1）
若（A）成分為這樣的結構，本發明之片狀散熱構件實質上在25℃為固體，在一定溫度以上，較佳為40℃以上、發熱性電子部件的發熱所致最高到達溫度以下，具體上為40~150℃程度、特別是40~120℃程度的溫度範圍，熱軟化、低黏度化或熔融而可以流動化。 在此，熱軟化、低黏度化或熔融的溫度是作為散熱部件的溫度，（A）成分的矽酮樹脂本身亦可為具有的熔點不到40℃的物質。 （A）成分可以以一種單獨使用，亦可以並用二種以上。 如上述，（A）成分的矽酮樹脂，在加熱時發生某種程度的黏度降低即可，且可以成為導熱性充填材的黏結劑即可。（A）成分的重量平均分子量以依GPC分析換算聚苯乙烯，較佳為500~20000、特佳為1000~10000。若該分子量在此範圍內，容易將所得的組合物的熱軟化時的黏度維持在適切的範圍內，因此容易防止熱循環造成的湧出（pump-out）（充填材與矽酮樹脂的分離所致氣泡的生成或矽酮樹脂的流出），容易維持所得的散熱構件與電子部件、散熱部件等的密接性。另外，（A）成分適用於對本發明之片狀散熱構件賦予柔軟性、膠黏性等。作為（A）成分，可以使用單一分子量的聚合物，但亦可混合分子量不同的二種以上的聚合物使用。
[（B）成分] （B）成分之導熱性充填材，其特徵在於：以特定的調配比含有（B-1）成分之氧化鋁及（B-2）成分之比表面積為4.0m 2/g以下的氮化鋁，其中氧化鋁與氮化鋁各自具有特定的平均粒徑。
（B-1）成分 （B-1）成分之氧化鋁的平均粒徑為0.1~70μm，以0.5~60μm為佳、以1.0~50μm為較佳。平均粒徑在此範圍的情況，在高充填（B）成分時，最密充填化容易，對高導熱化有利，成形物的作業性亦優異。 另外在本發明，平均粒徑為體積平均粒徑，是依MICROTRAC粒度分布測定裝置MT3300EX（日機裝股份有限公司）的測定值。 （B-1）成分之氧化鋁的形狀，可列舉球狀、圓胖狀、破碎狀等，特別以球狀為佳。在此，球狀是指粒子形狀中的高寬比成為1.5以下這樣的態樣。 （B-1）成分之氧化鋁的調配量，相對於（A）成分100質量份為120~1750質量份，以300~1600質量份為佳、以400~1500質量份為較佳。其中，其與（B-2）成分的調配比及關於（B）成分全體的調配量則滿足後文敘述的範圍。
（B-2）成分之氮化鋁的平均粒徑為0.1~70μm，以0.5~60μm為佳、以1.0~50μm為較佳。平均粒徑在此範圍的情況，在高充填（B）成分時，最密充填化容易，對高導熱化有利，成形物的作業性亦優異。 （B-2）成分之氮化鋁的比表面積為4.0m 2/g以下，以3.5m 2/g以下為佳、以3.2m 2/g以下為較佳。氮化鋁的比表面積超過上述上限值的情況，組合物成為伸展性差的組合物，成為成形物（片狀）之後，仍在高溫高濕下長時間放置時，導熱性由於水解等的影響而容易低落。另外在本發明，比表面積是以氣體吸附法測定的值，例如以島津製作所的自動比表面積測定裝置等所測定。 （B-2）成分之氮化鋁的形狀，可列舉球狀、破碎狀、圓胖狀等。 （B-2）成分之氮化鋁的調配量，相對於（A）成分100質量份為600~2880質量份，以800~2600質量份為佳、以1000~2400質量份為較佳。其中，其與（B-1）成分的調配比及關於（B）成分全體的調配量則滿足後文敘述的範圍。
（B）成分的調配量，即（B-1）成分及（B-2）成分的合計的調配量，相對於（A）成分100質量份為1200~3500質量份為必要，較佳為1500~3000質量份。在此調配量未達1200質量份的情況，有時所得到的組合物的導熱率差，加上成為保存穩定性差的組合物；在超過3500質量份的情況，有時組合物的伸展性差且成為強度弱的成形物。 又，（B-1）及（B-2）的調配比以質量比為（B-1）/（B-2）=1/9~1/1，以（B-1）/（B-2）=1.5/8.5~1/1為佳、以（B-1）/（B-2）=1/4~1/1為更佳。 （B-1）/（B-2）的比率在此範圍的情況，即使高充填（B）成分時，不損及散熱構件的柔軟性、共形性，可以有效率地提升成形物的導熱性。 另外（B）成分在不顯著損及導熱性等的本發明的功效的範圍，亦可施以習知的各種的表面處理。具體而言，可列舉例如矽烷系、鈦酸系等的偶合劑處理及電漿處理等。
本發明在上述必要成分之外，可以依需求使用以下成分。 [（C）成分] （C）成分是以下列通式（1）表示的烷基烷氧基矽烷。（C）成分為濕潤劑成分，可以作為選配成分調配於前述熱軟化性導熱性組合物。藉由以（C）成分處理上述（B）成分之導熱性充填材的表面，可以使（B）成分與（A）成分的潤濕性變好。作為結果，（C）成分是輔助（B）成分之導熱性粉末的高充填化。 R 2 aR 3 bSi(OR 4) 4-a-b（1） （式（1）中，R 2為碳原子數6~15的烷基、R 3為碳原子數1~4的1價烴基、R 4為碳原子數1~6的烷基、a為1~3的整數、b為0~2的整數，其中a+b為1~3的整數）。
上述R 2為碳原子數6~15的烷基，作為其具體例，可列舉己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。一旦此碳原子數小於6，則與導熱性充填材（（B）成分）的潤濕性容易成為不充分；一旦大於15，則（C）成分在常溫容易固化，故其作業性容易成為不便，加上所得的組合物的耐熱性及難燃性容易低落。
上述R 3為碳原子數1~4的1價烴基，可以是飽和1價烴基，亦可以是不飽和1價烴基，此烴基中的氫原子亦可被鹵素原子等的其他原子團取代，作為其具體例，可列舉甲基、乙基、丙基、丁基等的烷基；乙烯基、烯丙基、異丙烯基等的稀基；3,3,3-三氟丙基等的鹵代烷基，特別以甲基、乙基為佳。
上述R 4為碳原子數1~6的烷基，作為其具體例，可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等，特別以甲基、乙基為佳。
上述a為1~3的整數，特佳為1。上述b為0~2的整數。其中，a+b為1~3的整數。
作為（C）成分的具體例，可列舉以下的烷基烷氧基矽烷等。 C 6H 13Si(OCH 3) 3C 10H 21Si(OCH 3) 3C 12H 25Si(OCH 3) 3C 12H 25Si(OC 2H 5) 3C 10H 21Si(CH 3)(OCH 3) 2C 10H 21Si(C 6H 5)(OCH 3) 2C 10H 21Si(CH 3)(OC 2H 5) 2C 10H 21Si(CH=CH 2)(OCH 3) 2C 10H 21Si(CH 2CH 2CF 3)(OCH 3) 2
（C）成分的調配量相對於（A）成分的矽酮樹脂100質量份，是以1~20質量份為佳，以2~15質量份為較佳。一旦該調配量在此範圍內，則有（C）成分調配的功效，可以有效率地充填導熱性充填材，同時片材的作業性亦成為良好。
[（D）成分] 用於本發明之片狀散熱構件的熱軟化性導熱性組合物，在前述（A）~（C）成分以外，以包含在25℃的黏度為0.1~100Pa．s、在1分子中具有1個以上的碳數6~12的芳基之直鏈狀有機聚矽氧烷作為（D）成分為佳。
如在前述（A）成分所敘述，瞭解到在（A）矽酮樹脂導入D單位而可以改善樹脂的韌性。又，發現不在（A）矽酮樹脂導入D單位而另外調配具有D單位的直鏈狀有機聚矽氧烷，仍可以得到同樣的效果。因此，欲對熱軟化性導熱性組合物賦予韌性的情況，是以調配在1分子中具有1個以上的碳數6~12的芳基之直鏈狀有機聚矽氧烷作為（D）成分為佳。前述（D）成分是以油狀或膠狀為佳，為油狀的情況，是以黏度為0.1~100Pa．s為佳。若在此範圍內，提高韌性、改良脆性成為可能。 （D）成分的調配量相對於（A）成分的矽酮樹脂100質量份，是以1~30質量份為佳，以2~15質量份為較佳。
[其他添加劑] 在用於本發明之片狀散熱構件的熱軟化性導熱性組合物，在不損及本發明的目的的範圍，可以進一步添加一般用於合成橡膠的添加劑或充填材等作為選配成分。具體而言，亦可添加聚矽氧油（silicone oil）、氟改質矽酮界面活性劑作為離型劑；亦可添加碳黑、二氧化鈦、印度紅等作為著色劑；亦可添加鉑觸媒、氧化鐵、氧化鈦、氧化鈰等的金屬氧化物或金屬氫氧化物作為阻燃劑；亦可添加加工油、反應性鈦酸酯觸媒、反應性鋁觸媒等作為加工性改良劑。還有，作為導熱性充填材的高溫時的抗沉澱劑，添加沉澱性氧化矽或燒成氧化矽等的為粉末氧化矽、觸變性提升劑等均為選配。
[製造方法] 藉由使用捏合混合器（dough mixer）（揉合機）、澆口混合器（gate mixer）、行星式混合器（planetary mixer）等的橡膠捏合機來調配及混練上述各成分，用於本發明之片狀散熱構件的熱軟化性導熱性組合物，是可以容易地製造。
本發明之片狀散熱構件，具有藉由將熱軟化性導熱性組合物成形為片狀而製造的組合物層。在此，片狀指的是，以包含膜狀、帶狀的意義而使用。作為成形為片狀的方法，可列舉例如以擠製成型、壓光成型、輥軋成型、沖壓成型等方法將上述混練後的組合物成形的方法、塗裝已溶解於溶劑的該組合物的方法等。另外，如此製造的片狀散熱構件的組合物層的厚度，是以50~300μm為佳，較佳為50~250μm，特佳為50~200μm。一旦該厚度在此範圍內，容易良好地維持作業性及散熱性能。
本發明之片狀散熱構件，可以還具有以離型劑表面處理後的基材作為隔離劑膜（separator film）（以下，亦有稱為離型處理膜的情況）。即，亦可以在片狀散熱構件的組合物層的兩面以接觸前述基材的離型處理面的形式積層隔離劑膜。片狀散熱構件具有隔離劑膜，可以使運送、特定尺寸切割等的作業變容易。此時，改變離型劑的處理量、種類等、膜的材質，亦可能增減積層於兩面的二個隔離劑膜的剝離力。
作為此隔離劑膜，是以在紙或PET膜以非二甲基矽酮系聚合物施以離型處理後的隔離劑膜為佳。作為非二甲基矽酮系聚合物，可列舉全氟烷基、全氟聚醚基等的氟取代基鍵結於主鏈的非反應性氟矽酮系離型劑（以下，稱為氟改質矽酮隔離劑）。上述全氟聚醚基，可以以下列式（2）~（4）表示。 [化1] （p為1~5之數，q為3~10之數）
作為該非反應性氟矽酮系離型劑的市售品，可以使用例如信越化學工業（股）製的X-70-201、X-70-258、X-41-3035等。往基材上的塗裝方法，可列舉使用塗佈棒（bar coater）、塗佈刀（knife coater）、缺角輪塗佈機（comma coater）、旋轉塗佈機等在基材上塗布液狀的材料後加熱硬化等，但不應限定於上述記載方法。
[導熱率及黏度] 本發明之片狀散熱構件的組合物層，即前述熱軟化性導熱性組合物的硬化物的導熱率是以4.0W/mK以上為佳、以6.0~20.0W/mK為較佳。一旦該導熱率在此範圍內，容易維持電子部件與散熱器等的散熱部件的高導熱率，容易發揮充分的散熱性能。 導熱率是從以雷射閃光測定法（laser flash method）測定的熱阻與硬化物的厚度計算出的值。 還有，用於本發明之片狀散熱構件的熱軟化性導熱性組合物，其在80℃的黏度，是以在0.5×10 2~1×10 5Pa．s的範圍內為佳，較佳在1.5×10 2~5×10 4Pa．s的範圍內。一旦該黏度在此範圍內，該散熱構件難以從電子部件與散熱器等的散熱部件之間流出，且容易縮小電子部件與散熱部件的間隙，容易呈現充分的散熱性能。 在80℃的黏度，是藉由動態黏彈性裝置RDA3（TA Instruments公司製）測定的值。
[導熱性複合體的製造方法] 本發明之片狀散熱構件，與選配的補強層（X）積層，可以成為作業性、絕緣性等提升的導熱性複合體。作為補強層，是以耐熱性及電絕緣性優異、同時柔軟且機械強度高的合成樹脂膜層為佳，可以從習知的基材適當選擇使用。 合成樹脂膜層通常具有2~20μm的厚度，較佳為5~15μm的範圍。合成樹脂膜層一旦過厚，則對本發明之複合體的導熱性產生麻煩。相反地，一旦過薄則作為補強層應發揮的強度不足，且會有耐電壓特性劣化而電絕緣性能成為不充分的情況，還有，該合成樹脂膜層，是以不具如使耐電壓特性低落的孔洞之膜層為佳。 作為前述合成樹脂，可列舉例如芳香族聚醯亞胺樹脂；聚醯胺樹脂；聚醯胺醯亞胺樹脂；聚萘二甲酸乙二酯等的聚酯樹脂；聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯．全氟烷基乙烯基醚共聚物等的氟樹脂。在使用上述氟樹脂作為合成樹脂的情況，對於所使用的膜的表面，使用金屬鈉/萘系的處理液施以化學蝕刻處理，從提升接著性的觀點而言為較佳。 前述合成樹脂膜，為了不因熱變形而產生機械強度的低落，是以具有熔點200℃以上、較佳為250℃以上的耐熱性膜為特佳。作為具有熔點250℃以上的耐熱性的合成樹脂膜，可列舉例如芳香族聚醯亞胺之Kapton（註冊商標）MT（商品名，TORAY．DuPont（股）製）。 本發明之導熱性複合體的製造方法，是藉由室溫壓接或熱壓接在補強層（X）的兩面，以前述片狀散熱構件作為外層而積層。積層方法未特別設限，循以往習知的複合體的製造方法進行即可。 室溫壓接的情況，例如將預先形成在上述隔離劑膜上形成的片狀散熱構件轉印至補強層（X）的兩面即可。熱壓接的情況，將沖壓治具加熱至40~80℃而同樣地壓接轉印。壓接除了沖壓壓接之外，亦可使用輥軋壓接等。又，將藉由溶劑稀釋散熱構件的組合物後的產物塗布至補強層（X）的兩面，使之乾燥而製造複合體亦可。
本發明之片狀散熱構件或導熱性複合體，是配置在動作而可能到達高於室溫的溫度之發熱性電子部件與散熱部件之間，在室溫為非流動性，且藉由電子部件動作時的發熱或電子部件配置時積極地加熱而流動化，成為可以實質上無空隙地充填於電子部件與散熱部件的交界處。 [實施例]
以下顯示實施例及比較例而較詳細地說明本發明，但本發明不應依下列實施例而受限制。
用於下列實施例及比較例的（A）~（D）成分為以下。
（A）矽酮樹脂 （A-1）D 25T Φ 55D Vi 20（重量平均分子量：以聚苯乙烯換算為3300、在25℃為固體、軟化點：40~50℃） 在此，D表示二甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 2SiO 2/2）、T Φ表示苯基矽氧烷單位（即(C 6H 5)SiO 3/2）、D Vi表示甲基乙烯基矽氧烷單位（即(CH 3)(CH 2=CH)SiO 2/2）。 （A-2）M 2T Φ 50（重量平均分子量：以聚苯乙烯換算為3100、在25℃為固體、軟化點：40~50℃） 在此，M表示三甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 3SiO 1/2）、T Φ表示苯基矽氧烷單位（即(C 6H 5)SiO 3/2）。 （A-3）M 2D 20Q 40D Vi 20（重量平均分子量：以聚苯乙烯換算為3700、在25℃為固體、軟化點：40~50℃） 在此，M表示三甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 3SiO 1/2）、D表示二甲基矽氧烷單位（即(CH 3) 2SiO 2/2）、Q表示SiO 4/2、D Vi表示甲基乙烯基矽氧烷單位（即(CH 3)(CH 2=CH)SiO 2/2）。
（B）導熱性充填材 （B-1-1）平均粒徑2μm的球狀氧化鋁 （B-1-2）平均粒徑50μm的球狀氧化鋁 （B-2-1）平均粒徑2μm的破碎狀氮化鋁（比表面積：3.2m 2/g） （B-2-2）平均粒徑30μm的破碎狀氮化鋁（比表面積：2.0m 2/g） （B-2-3）平均粒徑0.5μm的破碎狀氮化鋁（比表面積：5.6m 2/g，比較例用）
（C）烷基烷氧基矽烷（濕潤劑成分） 以下列式表示的烷基烷氧基矽烷 C 10H 21Si(OCH 3) 3
（D）其他添加劑：聚矽氧油 在25℃的黏度為0.4 Pa．s之含苯基直鏈狀聚矽氧油（商品名：KF-54、信越化學工業股份有限公司製）
將上述（A）、（B）、（C）及（D）成分以記載於下列表1或2的調配量入料至行星式混合機，混合60分鐘，獲得均一的組合物。
[片材的製造] 對以上述獲得的組合物，適量添加甲苯而獲得甲苯溶液，在以氟改質矽酮隔離劑膜（以離型劑X-41-3035（信越化學工業股份有限公司製）表面處理後的PET基材，以下稱為隔離劑膜）上塗裝上述甲苯溶液，加熱至80℃而使甲苯揮發，在隔離劑膜上形成具有厚度200μm的組合物層，進一步在此組合物層上以接觸離型劑處理面的形式重疊另一個隔離劑膜而加以保護，獲得在二個隔離劑膜之間具有組合物層的片材。另外，厚度200μm是只有組合物層的厚度，不含隔離劑膜的厚度。
[與補強層的積層（複合體的製造）] 與上述片材的製造同樣，將組合物的甲苯溶液塗裝於隔離劑膜上，加熱至80℃而使甲苯揮發，在隔離劑膜上形成具有厚度100μm的組合物層而為片材，將此片材每個例子製作二片，以接觸組合物層的形式將該片材分別配置於芳香族聚醯亞胺膜（厚度：5μm）的兩面，在70℃壓接而設為複合體。 複合體中的組合物層的厚度如在表1所記載。複合體的尺寸為200×300mm。
[評價方法] （1）作業性：對於散熱構件（鋁散熱器）鋪設片材或複合體時，藉由是否得到所希望的密接性來評價作業性。 剝離單面的隔離劑膜，將片材或複合體的組合物層貼附於鋁散熱器後，剝離另一單側的隔離劑膜時，評價已貼附的片材或複合體是否未從鋁散熱器偏移、未破裂而固定。 未偏移、未破裂等而完成固定者，在表中記為○；產生偏移、破裂等者，在表中記為×。
（2）導熱率：將兩面的隔離劑膜剝離後的片材或複合體夾於鋁板中，以50psi壓接後，在150℃/1hr的條件的乾燥機中加熱硬化，針對所獲得的硬化物以雷射閃光測定法測定熱阻。從硬化物的厚度與熱阻的關係，計算出導熱率。
（3）可靠度（高溫高濕後的導熱率）：將供作上述導熱率測定的試片在85℃/85%Rh的高溫高濕下時效500小時後，再度以雷射閃光測定法進行熱阻測定，計算出導熱率。
（4）絕緣破壞電壓：基於JIS K6249：2003記載的方法，測定兩面的隔離劑膜剝離後的片材或複合體的絕緣破壞電壓。 將以上的評價結果記載於表1~2。
[表1]
實施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A-1 100 100 100 100 100 100 100 100 100
A-2 100 100
A-3 100
B-1-1 200 250 150 500 700 200 200 200 200 330 200 180
B-1-2 200 250 150 500 550 200 200 200 200 300 200 180
B-2-1 400 400 400 200 450 400 400 400 200 100 400 500
B-2-2 1200 1600 800 800 800 1200 1200 1200 1000 530 1200 580
C 10 12 10 10 12 15 5 10 8 5 12
D 7 7 7 7 7 7 7 7 15 15 10
補強層 無 無 無 無 無 無 無 聚醯亞胺 無 無 無 無
B成分之合計 2000 2500 1500 2000 2500 2000 2000 2000 1600 1260 2000 1440
（B-1)/(B-2) 1/4 1/4 1/4 1/1 1/1 1/4 1/4 1/4 1/3 1/1 1/1 1/3
組合物層的厚度(μm) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
（１）作業性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
（２）導熱率（W/mK) 9.8 11.5 7.1 6.9 8.7 9.4 10.2 7.5 7.5 4.8 9.1 5.9
（３）高溫高濕耐久後的　導熱率(W/mK) 9.9 11.3 6.8 7.1 8.8 9.2 10.5 7.7 7.6 4.6 9.2 6.1
（４）絕緣破壞電壓(kV) 3.4 3.1 3.9 4.2 3.8 3.3 3.5 5.9 3.7 2.9 3.1 3.3
[表2]
比較例 1 2 3 4 5
A-1 100 100 100 100 100
B-1-1 90 400 1000 220
B-1-2 90 400 500 220
B-2-1 360 1200 250 800
B-2-2 360 2000 250 1400
B-2-3 1760
C 8 13 10 10 13
D 7 7 7 7 7
補強層 無 無 無 無 無
B成分之合計 900 4000 2000 2200 2200
（B-1)/(B-2) 1/4 1/4 3/1 0/1 1/4
組合物層的厚度(μm) 200 200 200 200 200
（１）作業性 ○ × ○ ○ ○
（２）導熱率（W/mK) 3.9 ND 4.8 8.0 7.5
（３）高溫高濕耐久後的　導熱率(W/mK) 4.5 ND 4.8 7.8 5.1
（４）絕緣破壞電壓(kV) 3.9 ND 3.6 3.2 2.7
針對實施例1~12，成形物（片材或複合體）的作業性（與散熱部件的密接性）優異，且顯示作為散熱構件良好的導熱率與絕緣破壞電壓，還有高溫高濕後的導熱率亦與導熱率的初始值無大變化，為可靠度亦佳的散熱構件。
另一方面，在比較例1，（B）成分之導熱性充填材的合計量相對於（A）成分100質量份為少至未達1200質量份，因此成形物（片材）無法獲得所希望的導熱率。 在比較例2，（B）成分之導熱性充填材的合計量相對於（A）成分100質量份為多至超過3500質量份，因此成形物（片材）變脆，難以作業，無法進行作業性以外的評價。 在比較例3，（B）成分之（B-1）/（B-2）成分的比率超過1/1的範圍，因此成形物（片材）的導熱率低落。 在比較例4，（B）成分之（B-1）/（B-2）成分的比率，低於1/9的範圍而未含有（B-1）成分，因此與實施例1比較，無法有效率地提升導熱性，成形物（片材）的導熱率低落。 在比較例5，使用比表面積超過4.0m 2/g的氮化鋁，因此在高溫高濕下長期時效成形物時，可見導熱率的低落、可靠度低落。
無
無

Claims (11)

  1. 一種片狀散熱構件，具有由熱軟化性導熱性組合物構成的組合物層，前述熱軟化性導熱性組合物含有： （A）在25℃固體的矽酮樹脂，具有20莫耳%以上之選自R 1SiO 3/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴基）及SiO 4/2單位的一種以上的矽氧烷單位：100質量份；以及 （B）由下列（B-1）及（B-2）構成的導熱性充填材：1200~3500質量份： （B-1）平均粒徑0.1~70μm的氧化鋁：120~1750質量份；以及 （B-2）平均粒徑0.1~70μm、比表面積4.0m 2/g以下的氮化鋁：600~2880質量份； 其中前述（B-1）及（B-2）的調配比以質量比為（B-1）/（B-2）=1/9~1/1。
  2. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其中前述（A）成分還具有R 1 2SiO 2/2單位（式中，R 1為碳原子數1~10的1價烴基）。
  3. 如請求項1或2記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物更包括： （D）相對於100質量份之前述（A）成分，1~30質量份之直鏈狀有機聚矽氧烷，其在25℃的黏度為0.1~100Pa．s，在1分子中具有1個以上的碳數6~12的芳基。
  4. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其中前述（B-1）成分為球狀氧化鋁。
  5. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物更包括： （C）相對於100質量份之前述（A）成分，1~20質量份之以下列通式（1）表示的烷基烷氧基矽烷： R 2 aR 3 bSi(OR 4) 4-a-b（1） （式（1）中，R 2為碳原子數6~15的烷基、R 3為碳原子數1~4的1價烴基、R 4為碳原子數1~6的烷基、a為1~3的整數、b為0~2的整數，其中a+b為1~3的整數）。
  6. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其中前述熱軟化性導熱性組合物的硬化物的導熱率為4.0W/mK以上。
  7. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其中組合物層的厚度為50~300μm。
  8. 如請求項1記載之片狀散熱構件，其以JIS K6249：2003記載的方法測定時的絕緣破壞電壓為1kV以上。
  9. 一種導熱性複合體，在熱塑性樹脂製的補強層（X）的兩面配置如請求項1記載之片狀散熱構件而成。
  10. 如請求項9記載之導熱性複合體，其中前述熱塑性樹脂為芳香族聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚酯樹脂及氟樹脂的任一種。
  11. 如請求項9或10記載之導熱性複合體，其中前述補強層（X）的厚度為2~20μm。
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