專(zhuān)利名稱(chēng)：絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法、絕緣性導(dǎo)熱片及散熱構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法、絕緣性導(dǎo)熱片及散熱構(gòu)件。
背景技術(shù)：
以筆記本電腦和手機(jī)為代表的電子設(shè)備，由于處理能力提高導(dǎo)致的構(gòu)件自身的發(fā)熱、以及伴隨小型化的高密度安裝，“散熱”成為大的課題。因此，為了保持半導(dǎo)體元件等的工作特性或可靠性等，產(chǎn)生了有效的熱擴(kuò)散、熱輸送系統(tǒng)的概念，并提出了各種方法。例如，已知使用含有導(dǎo)熱性填充材料的硅脂(* U 二一 >系々^一 7 )或硅凝膠 (ν .j ^ - > y)形成的片等作為散熱構(gòu)件(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。硅脂等糊狀材料具有能夠減低接觸熱阻等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于為糊狀，因此需要涂布工序，存在該涂布工序的偏差對(duì)散熱構(gòu)件的導(dǎo)熱性產(chǎn)生影響的問(wèn)題。另外，還存在涂布的糊流動(dòng)等操作方面的問(wèn)題。另一方面，硅凝膠在操作方面優(yōu)良，但是，當(dāng)為了提高熱導(dǎo)率而將填充材料進(jìn)行高填充時(shí)，存在片強(qiáng)度下降從而受到弱力就斷裂的問(wèn)題。另外，也提出了由包含含有合成橡膠和聚四氟乙烯(以下記作PTFE)的粘合劑以及導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉體的組合物形成的、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)良的絕緣片(參考專(zhuān)利文獻(xiàn)幻。這樣的絕緣片，片的成形加工性和機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良，并且可以實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱性。但是，如上所述為含有合成橡膠的絕緣片的情況下，需要硫化工序，并且由于作為硫化劑添加的過(guò)氧化物等的殘留，在應(yīng)用于電子設(shè)備時(shí)存在對(duì)該設(shè)備產(chǎn)生不利影響的問(wèn)題。另外，由于橡膠成分的存在，不能充分地降低熱阻，因此即使高填充導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉體也僅僅能將熱阻降至約0.1/W。因此，難以得到充分的散熱性能。另外，作為導(dǎo)電材料并且具有高導(dǎo)熱性的材料，有石墨。在手機(jī)等薄型電子設(shè)備中，即使厚度薄，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率也高達(dá)370 1500W/mK，因此偏好使用最適合熱擴(kuò)散和散熱的石墨片(參考專(zhuān)利文獻(xiàn)3和4)。不限于手機(jī)，由于將開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)放在使便攜式設(shè)備整體更薄更輕方面，因此過(guò)熱點(diǎn)對(duì)策變得很重要，石墨片的散熱性能適合該用途，因此受到廣泛采用。但是，石墨片的表面強(qiáng)度弱，存在從表面剝離及劃痕的問(wèn)題。另外，由于是導(dǎo)電材料，因此在電子設(shè)備內(nèi)與襯底等接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生故障。因此，使用將石墨片的表面、背面用作為其它構(gòu)件的薄覆蓋層覆蓋而得到的散熱部件。即，盡管石墨自身的散熱性高，但是必須用絕緣層覆蓋表面、背面來(lái)使用，因此存在操作性差的問(wèn)題。作為過(guò)熱點(diǎn)對(duì)策，也考慮使用陶瓷。但是，陶瓷沒(méi)有柔軟性，因此存在安裝時(shí)破裂、 由輸送時(shí)的振動(dòng)引起破裂的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2005-2^955號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特公昭63-465 號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2008-60527號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2008-78380號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供在應(yīng)用于電子設(shè)備時(shí)不產(chǎn)生不利影響、具有高散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度、并且操作性?xún)?yōu)良的絕緣性導(dǎo)熱片。另外，本發(fā)明的目的還在于提供能夠使從發(fā)熱部件發(fā)出的熱迅速地?cái)U(kuò)散(輸送)從而緩和發(fā)熱部件的溫度上升的、操作性?xún)?yōu)良的散熱構(gòu)件。本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，包括(1)準(zhǔn)備多個(gè)實(shí)質(zhì)上由包含PTFE的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的片狀成形體的工序；(II)將多個(gè)所述片狀成形體疊置并壓延的工序；和(III)除去所述成形助劑的工序。另外，本發(fā)明的制造方法中，“實(shí)質(zhì)上由包含PTFE的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的片狀成形體”是指片狀成形體中不含除含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子及成形助劑以外的材料，或者即使含有其它材料的情況下，其含量也是不顯著降低不含其它材料的絕緣性導(dǎo)熱片的特性(熱傳導(dǎo)特性) 的程度的極少量(例如，10重量％以下)。本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片，為實(shí)質(zhì)上由含有PTFE的含氟樹(shù)脂和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的片，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率為5 50W/mK且厚度方向的熱導(dǎo)率為1 15W/mK，并且耐電壓為5kV/mm以上。另外，在本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片中，“實(shí)質(zhì)上由含有PTFE的含氟樹(shù)脂和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的片”是指片中不含有除含氟樹(shù)脂及導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子以外的材料，或者即使含有其它材料情況下，其含量也是不顯著降低不含其它材料的絕緣性導(dǎo)熱片的特性(熱傳導(dǎo)特性)的程度的極少量(例如，10重量％以下)。本發(fā)明還提供通過(guò)上述本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法得到的絕緣性導(dǎo)熱片。本發(fā)明還提供具備上述本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片的散熱構(gòu)件。發(fā)明效果通過(guò)本發(fā)明的制造方法得到的絕緣性導(dǎo)熱片中，作為基質(zhì)實(shí)質(zhì)上僅使用含氟樹(shù)脂，不含其它有機(jī)材料、橡膠成分及硫化劑等雜質(zhì)。因此，在應(yīng)用于電子設(shè)備時(shí)不必考慮對(duì)該設(shè)備的影響。另外，通過(guò)本發(fā)明的制造方法得到的絕緣性導(dǎo)熱片，是片的面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率高于厚度方向的熱導(dǎo)率的片。通過(guò)這樣的熱傳導(dǎo)各向異性，熱迅速地在面內(nèi)方向擴(kuò)散，增大散熱面積，從而可以實(shí)現(xiàn)高散熱性能。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，即使在以高比例配合導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)具有充分的機(jī)械強(qiáng)度的絕緣性導(dǎo)熱片。可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明，可以提供在應(yīng)用于電子設(shè)備時(shí)不產(chǎn)生不利影響、具有高散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度、并且操作性?xún)?yōu)良的絕緣性導(dǎo)熱片。本發(fā)明的散熱構(gòu)件，由于具備具有上述性能的絕緣性導(dǎo)熱片，因此同時(shí)具有絕緣性和高散熱性能。因此，本發(fā)明的散熱構(gòu)件可以應(yīng)用于需要絕緣性的電子設(shè)備，操作性?xún)?yōu)良，并且通過(guò)使從發(fā)熱部件發(fā)出的熱迅速地?cái)U(kuò)散(輸送)而降低發(fā)熱部件的溫度，從而可以緩和局部的溫度上升。
具體實(shí)施例方式
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以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下的記載不限制本發(fā)明。本實(shí)施方式的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法包括(I)準(zhǔn)備多個(gè)實(shí)質(zhì)上由包含PTFE的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的片狀成形體的工序；(II)將多個(gè)所述片狀成形體疊置并壓延的工序；和(III)除去所述成形助劑的工序。另外，本實(shí)施方式的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法可以進(jìn)一步包括將通過(guò)所述工序 (III)得到的片狀物加壓成形的工序(工序(IV))。工序(IV)中，期望在PTFE的燒結(jié)溫度范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行加壓成形。對(duì)工序(I)的例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)在工序(I)中準(zhǔn)備的片狀成形體的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備含有PTFE的含氟樹(shù)脂。該含氟樹(shù)脂可以?xún)H由PTFE構(gòu)成，也可以為PTFE 與其它含氟樹(shù)脂的混合物。含氟樹(shù)脂優(yōu)選至少含有5重量％以上的PTFE，更優(yōu)選含有10重量％以上。與PTFE混合的其它含氟樹(shù)脂，由于熱分解生成物的原因，優(yōu)選具有250°C以上的熔點(diǎn)。其它含氟樹(shù)脂優(yōu)選使用例如四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(以下記作PFA)、 四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(以下記作FEP)等與PTFE的相容性好的熔融型含氟樹(shù)脂。使用這樣的熔融型含氟樹(shù)脂時(shí)，在后面的熱壓工序(工序IV)中可以有效地降低氣孔率，因此可以進(jìn)一步提高熱導(dǎo)率。因此，作為制作片狀成形體使用的含氟樹(shù)脂，例如(A)由PTFE構(gòu)成的含氟樹(shù)脂、(B)由PTFE和PFA構(gòu)成的含氟樹(shù)脂、或者(C)由PTFE和FEP構(gòu)成的含氟樹(shù)脂是適當(dāng)?shù)摹Ｔ谌缟蠝?zhǔn)備的含氟樹(shù)脂中混合導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑，制作糊狀的混合物。 該混合期望在盡力抑制PTFE的纖維化的條件下進(jìn)行。具體而言，期望減小轉(zhuǎn)速、縮短混合時(shí)間，并在不捏合的情況下進(jìn)行混合，以不對(duì)PTFE施加剪切力。在將材料混合的階段若引起PTFE的纖維化，則在工序(II)中進(jìn)行壓延時(shí)，有可能已經(jīng)形成的PTFE的纖維被切斷從而PTFE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而有時(shí)難以保持片形狀。因此，如本實(shí)施方式所示，通過(guò)在抑制PTFE的纖維化的情況下進(jìn)行混合，在后面的工序中以PTFE為基質(zhì)的片狀物的加工變得容易。為了對(duì)絕緣性導(dǎo)熱片賦予充分的導(dǎo)熱性，優(yōu)選導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子由熱導(dǎo)率為1 200ff/mK的無(wú)機(jī)材料形成。另外，為了對(duì)絕緣性導(dǎo)熱片賦予高電絕緣性，優(yōu)選導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子由電阻率為IOltl 1017Ω ·πι的無(wú)機(jī)材料形成。從熱導(dǎo)率高且電阻率也大的觀點(diǎn)考慮，本實(shí)施方式的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子中適合使用氮化硼。因此，本實(shí)施方式的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上由氮化硼構(gòu)成。另外，“實(shí)質(zhì)上由氮化硼構(gòu)成的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子”是指導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子中不含除氮化硼以外的物質(zhì)，或者即使含有其它物質(zhì)，其含量也為不顯著降低使用不含其它物質(zhì)的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子(氮化硼粒子)時(shí)的特性(熱傳導(dǎo)特性)的程度的極少量(例如10重量％以下)。導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的形狀沒(méi)有特別限制，為了得到具有熱傳導(dǎo)各向異性的絕緣性導(dǎo)熱片，優(yōu)選容易通過(guò)壓延在面內(nèi)方向排列的平板狀或鱗片狀。另外，基于同樣的理由，優(yōu)選導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子自身具有熱傳導(dǎo)各向異性。另外，在提高厚度方向的熱導(dǎo)率的情況下，可以使用由各公司出售的凝聚形狀的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子。在絕緣性導(dǎo)熱片的狀態(tài)下，導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子優(yōu)選以其含量為40 95重量％的方式進(jìn)行配合，更優(yōu)選配合60重量％以上。通過(guò)將導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的配合量設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，可以充分提高片的面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率，因此可以實(shí)現(xiàn)更良好的散熱性能。導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子，只要不脫落地負(fù)載在PTFE基質(zhì)中、并且能夠?qū)λ玫降慕^緣性導(dǎo)熱片賦予充分的導(dǎo)熱性即可，因此其粒徑?jīng)]有特別限制，例如，期望粒徑為0. 3 500 μ m。但是，導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子在高導(dǎo)熱化時(shí)優(yōu)選粒徑大的粒子。這是因?yàn)榧词箤?dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的含量相同，粒徑大的粒子界面數(shù)少，從而可以降低熱阻。另外，在此，粒徑是指通過(guò)激光衍射/散射式粒徑/粒度分布測(cè)定裝置(7 4々π卜，7々)測(cè)定的值。成形助劑可以使用例如十二烷或癸烷等飽和烴。成形助劑相對(duì)于總重量添加 20 55重量％即可。將這樣的混合物擠出和壓延從而成形為片狀而得到的母片，可以作為本發(fā)明的片狀成形體(片狀成形體的第一例)使用。這樣得到的片狀成形體的厚度例如為 0. 5 5mmο另外，在工序(I)中準(zhǔn)備的片狀成形體的另一例，可以列舉將多個(gè)上述母片疊置并壓延而得到的層疊片(片狀成形體的第二例)。層疊片的層疊數(shù)沒(méi)有特別限制，可以考慮想要制造的絕緣性導(dǎo)熱片的構(gòu)成層數(shù)(構(gòu)成絕緣性導(dǎo)熱片的層的數(shù)目)進(jìn)行適當(dāng)確定。另外，片狀成形體除了含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑以外可以微量含有其它材料，但是，為了有效得到本發(fā)明的效果，優(yōu)選僅由含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑制作片狀成形體。如上可以準(zhǔn)備片狀成形體。然后，對(duì)工序(II)的例子進(jìn)行說(shuō)明。工序(II)中，將工序(I)中準(zhǔn)備的多個(gè)片狀成形體疊置并壓延。具體而言，將工序(I)中準(zhǔn)備的多個(gè)片狀成形體層疊，將該層疊物壓延而得到層疊片。如上所述，片狀成形體可以是上述母片(第一例的片狀成形體)，也可以是將多個(gè)母片疊置并壓延而得到的層疊片(第二例的片狀成形體)。工序(II)中疊置的片狀成形體的數(shù)目沒(méi)有特別限制，例如可以為約2個(gè) 約10個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，期望將片狀成形體逐片疊置并進(jìn)行壓延。本實(shí)施方式的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法中，工序(I)和工序(II)可以交替重復(fù)。 此時(shí)的具體例如下進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備多個(gè)(例如2 10個(gè))母片(工序(I))。然后，將多個(gè)母片層疊，并將該層疊物壓延而得到層疊片(第一層疊片)(工序(II))。再準(zhǔn)備多個(gè)(例如，2 10個(gè)) 在此所得到的第一層疊片，將該第一層疊片作為工序(I)中的片狀成形體使用。然后，將多個(gè)(例如，2 10個(gè))第一層疊片層疊，并將該層疊物壓延而得到層疊片(第二層疊片) (工序(II))。進(jìn)一步，準(zhǔn)備多個(gè)(例如，2 10個(gè))所得到的第二層疊片，并將該第二層疊片作為工序(I)中的片狀成形體使用。然后，將多個(gè)(例如，2 10個(gè))第二層疊片層疊， 并將該層疊物壓延而得到層疊片(第三層疊片)(工序(III))。這樣，可以將工序(I)和工序(II)交替重復(fù)直到達(dá)到目標(biāo)絕緣性導(dǎo)熱片的構(gòu)成層數(shù)。另外，在此說(shuō)明的例子中，將層疊數(shù)相同的層疊片相互(第一層疊片相互、第二層疊片相互等)層疊并進(jìn)行壓延，但是，也可以將層疊數(shù)互不相同的層疊片相互疊置并進(jìn)行壓延。
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在重復(fù)工序(II)時(shí)，期望變更壓延方向。例如，為了得到第二層疊片而進(jìn)行的壓延，其壓延方向可以從為了得到第一層疊片而進(jìn)行的壓延的方向變化90度。通過(guò)象這樣在變化方向的同時(shí)進(jìn)行壓延，PTFE的網(wǎng)絡(luò)縱橫延伸，可以提高片強(qiáng)度并且可以將導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子牢固地固定在PTFE基質(zhì)中。以絕緣性導(dǎo)熱片中所含的母片的總數(shù)表示該絕緣性導(dǎo)熱片的構(gòu)成層數(shù)時(shí)，構(gòu)成層數(shù)例如可以設(shè)定為2 5000層。為了提高片強(qiáng)度，期望層數(shù)為200層以上。另外，為了進(jìn)行薄膜化(例如，得到Imm以下的片)，期望層數(shù)為1500層以下。構(gòu)成層數(shù)越多則越可以提高所得片的強(qiáng)度。壓延初期(所含的母片的總數(shù)少的階段)，強(qiáng)度低，因此難以耐受高倍數(shù)的壓延， 但是，隨著重復(fù)片狀成形體的層疊和壓延，壓延倍數(shù)上升，可以提高片強(qiáng)度并且可以將導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子牢固地固定在PTFE基質(zhì)中。另外，層疊結(jié)構(gòu)(構(gòu)成層數(shù))也與所得片的導(dǎo)熱性或絕緣性相關(guān)。因此，為了得到具有充分的導(dǎo)熱性和絕緣性的片，優(yōu)選構(gòu)成層數(shù)為10 1000 層。最終，制作厚度約0. 1 約3mm的片，之后，在工序(III)中，通過(guò)加熱除去成形助劑，可以得到本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片。除去成形助劑后，可以將通過(guò)工序(III)得到的片狀物加壓成形(工序(IV))。通過(guò)包括這樣的加壓成形工序，可以除去氣孔，有助于提高導(dǎo)熱性。即，為了進(jìn)一步提高所得絕緣性導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱性，期望減小氣孔率，例如，期望將氣孔率調(diào)節(jié)為30%以下。另外，在此所說(shuō)的氣孔率，是指通過(guò)后述的實(shí)施例中進(jìn)行的測(cè)定方法得到的值。另外，工序(III)中， 期望在PTFE的燒結(jié)溫度范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行加壓成形。通過(guò)在這樣的燒結(jié)溫度下進(jìn)行加壓成形，可以有效地降低氣孔率。本實(shí)施方式的制造方法中，在工序(I)中將含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑混合制作糊狀混合物時(shí)，在盡力抑制PTFE的纖維化的條件下進(jìn)行混合。由此，在后續(xù)的工序(II)的壓延中，向片形狀的變化與PTFE的纖維化同時(shí)進(jìn)行。因此，工序(II)的壓延中，導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子在未被PTFE纖維束縛的狀態(tài)下受到壓延的擠壓，從而以基本平行于片的狀態(tài)進(jìn)行配置。另外，使用鱗片狀粒子作為導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的情況下，在壓延時(shí)該粒子取向于流動(dòng)方向，因此面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率進(jìn)一步提高。另外，例如，通過(guò)使用氮化硼粒子這樣的粒子本身具有熱傳導(dǎo)各向異性的粒子，可以進(jìn)一步提高面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率。通過(guò)導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子以這樣的狀態(tài)進(jìn)行配置，可以在所得絕緣性導(dǎo)熱片中實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)各向異性。即，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，可以得到片的面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率高于厚度方向的熱導(dǎo)率的絕緣性導(dǎo)熱片。例如，可以得到實(shí)質(zhì)上由含有PTFE的含氟樹(shù)脂和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的片，其為面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率為5 50W/mK且厚度方向的熱導(dǎo)率為1 15W/mK、并且耐電壓為5kV/ mm以上的絕緣性導(dǎo)熱片。該絕緣性導(dǎo)熱片，由于其面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率高于厚度方向的熱導(dǎo)率，因此熱在面內(nèi)方向迅速地?cái)U(kuò)散從而可以增大散熱面積，實(shí)現(xiàn)高散熱性能。即，發(fā)現(xiàn)通過(guò)本發(fā)明的制造方法制造的片具有絕緣性，并且熱擴(kuò)散性?xún)?yōu)良。通過(guò)本實(shí)施方式的制造方法制作的絕緣性導(dǎo)熱片，僅使用含氟樹(shù)脂作為基質(zhì)，不含其它有機(jī)材料、橡膠成分以及硫化劑等雜質(zhì)。因此，在應(yīng)用于電子設(shè)備時(shí)不必考慮對(duì)該設(shè)備產(chǎn)生的影響。另外，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率高，最適合熱的擴(kuò)散或散熱。因此，可以實(shí)現(xiàn)迄今還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的、同時(shí)具備絕緣性和高熱擴(kuò)散性能的片。另外，該絕緣性導(dǎo)熱片的機(jī)械強(qiáng)度也
7高，因此即使是在以高比例配合導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)充分的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，可以制作拉伸伸長(zhǎng)率為1 % 400 %的絕緣性導(dǎo)熱片。另外，在此拉伸伸長(zhǎng)率是指，使用拉伸試驗(yàn)機(jī)以IOOmm/分鐘的速度拉伸試驗(yàn)片時(shí)，試驗(yàn)片切斷(斷裂)時(shí)該試驗(yàn)片的伸長(zhǎng)率。拉伸伸長(zhǎng)率由下式計(jì)算。拉伸伸長(zhǎng)率(％) = 100X (L-L0)/L0(L0 試驗(yàn)前試驗(yàn)片的長(zhǎng)度、L 斷裂時(shí)試驗(yàn)片的長(zhǎng)度)由于可以實(shí)現(xiàn)這樣的高拉伸伸長(zhǎng)率，因此即使是在將該絕緣性導(dǎo)熱片作為散熱構(gòu)件設(shè)置在電子設(shè)備內(nèi)部的情況下，也可以與設(shè)置部位的形狀無(wú)關(guān)地配置到所需的部位。另外，本實(shí)施方式的制造方法中，在材料的混合時(shí)不會(huì)顯著地產(chǎn)生PTFE的纖維化，因此即使重復(fù)工序(II)的壓延工序，也不會(huì)產(chǎn)生由于PTFE纖維切斷而不能保持形狀的問(wèn)題，從而可以容易地保持片形狀。另外，本實(shí)施方式中，將多個(gè)片狀成形體層疊并進(jìn)行壓延，因此即使是在通過(guò)壓延而在某層中產(chǎn)生缺陷的情況下，也可以通過(guò)其它層來(lái)補(bǔ)償該缺陷。因此，不會(huì)產(chǎn)生變得不能保持片形狀的問(wèn)題。另外，本實(shí)施方式中，在重復(fù)工序(II)時(shí)改變壓延方向，因此PTFE各向同性地連接，可以得到漂亮的片?；谶@樣的理由，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，可以得到長(zhǎng)尺寸片或連續(xù)片。另外，如上所述，通過(guò)本實(shí)施方式的制造方法制作的絕緣性導(dǎo)熱片具有絕緣性和高熱擴(kuò)散功能，因此可以提供具有這樣的絕緣性導(dǎo)熱片的散熱構(gòu)件。該散熱構(gòu)件可以是由絕緣性導(dǎo)熱片構(gòu)成的散熱片，也可以由絕緣性導(dǎo)熱片與金屬板等其它構(gòu)成要素構(gòu)成。實(shí)施例以下，使用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法及絕緣性導(dǎo)熱片進(jìn)行具體說(shuō)明。(實(shí)施例1)將作為導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的氮化硼(BN)粒子(水島合金鐵株式會(huì)社制，商品編號(hào) “HP-40”)和PTFE(大金工業(yè)株式會(huì)社制，商品編號(hào)“F104U”)以90 10(重量比)的比例混合。即，在絕緣性導(dǎo)熱片的狀態(tài)下，BN粒子的含有率為90重量％。在其中添加作為成形助劑的癸烷使其達(dá)到40重量％，并在盡力不產(chǎn)生PTFE的纖維化的條件下進(jìn)行混合?；旌蠗l件是使用V型混合機(jī)，轉(zhuǎn)速lOrpm，溫度，混合時(shí)間5分鐘。將該混合物在一對(duì)壓延輥間通過(guò)，得到厚度3mm、寬度50mm、長(zhǎng)度150mm的橢圓狀母片(片狀成形體)。首先，將兩個(gè)母片層疊，將該層疊物在上述壓延輥間通過(guò)進(jìn)行壓延，制作層疊片 (第一層疊片)。然后，準(zhǔn)備兩個(gè)所得到的第一層疊片作為片狀成形體。將這兩個(gè)第一層疊片疊置以層疊，將該層疊物壓延，制作新的層疊片(第二層疊片)。然后，準(zhǔn)備兩個(gè)所得到的第二層疊片作為片狀成形體。將這兩個(gè)第二層疊片疊置以層疊，并將該層疊物沿從第一次壓延方向改變90度的方向進(jìn)行壓延制作新的層疊片(第三層疊片)。象這樣將使用所得到的層疊片作為片狀成形體進(jìn)行疊置并壓延的工序在每次將壓延方向改變90度的同時(shí)重復(fù)五次后，將上述壓延輥的間隙每次縮減0. 5mm進(jìn)行多次壓延，最終得到厚度約Imm的片狀物。然后，將所得片狀物在150°C加熱30分鐘除去成形助劑。然后，對(duì)該片狀物在 380°C下進(jìn)行IOMPa的加壓成形5分鐘，得到實(shí)施例1的絕緣性導(dǎo)熱片。對(duì)以上制作的實(shí)施例1的絕緣性導(dǎo)熱片通過(guò)以下方法測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。<熱導(dǎo)率的測(cè)定>熱導(dǎo)率通過(guò)使用激光閃光法對(duì)片的面內(nèi)方向和厚度方向分別求出。首先，使用氙閃光分析儀(今七乂 > 7 7 y ^T f 7"LFA447 NanoFlash (注冊(cè)商標(biāo))，，(NETZSCH公司制)測(cè)定熱擴(kuò)散率。使用該熱擴(kuò)散率的測(cè)定值，通過(guò)下式求出熱導(dǎo)率。 另外，下式中，密度使用通過(guò)重量/體積計(jì)算的值。通過(guò)DSC(“DSC 200 F3 Maia(注冊(cè)商標(biāo))，，(NETZSCH公司制))追加測(cè)定了比熱，結(jié)果為0. 8。表1中將密度和比熱的值一并列出ο熱導(dǎo)率(W/mK)=熱擴(kuò)散率(mm2/s)X 比熱(J/g · K) X 密度(g/cm3)<拉伸伸長(zhǎng)率>使用拉伸試驗(yàn)機(jī)“〒> * α >”(才丨」工 > 卜株式會(huì)社制)，以IOOmm/分鐘的速度沿長(zhǎng)度方向拉伸試驗(yàn)片(寬度10mm、長(zhǎng)度50讓(=1^))，并測(cè)定試驗(yàn)片切斷(斷裂)時(shí)該試驗(yàn)片的長(zhǎng)度(L)。另外，測(cè)定在室溫下進(jìn)行，夾盤(pán)間距為20mm。拉伸伸長(zhǎng)率通過(guò)下式求出。拉伸伸長(zhǎng)率(％) = 100X (L-L0)/L0〈絕緣擊穿電壓〉根據(jù)JIS K 6245 求出。(實(shí)施例2)除了將BN粒子和PTFE以70 30 (重量比)的比例混合以外，通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作實(shí)施例2的絕緣性導(dǎo)熱片。即，在絕緣性導(dǎo)熱片的狀態(tài)下BN粒子的含有率為 70重量％。通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法對(duì)所得到的絕緣性導(dǎo)熱片測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。(實(shí)施例3)除了將BN粒子和PTFE以50 50 (重量比)的比例混合以外，通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作實(shí)施例3的絕緣性導(dǎo)熱片。即，在絕緣性導(dǎo)熱片的狀態(tài)下BN粒子的含有率為 50重量％。通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法對(duì)所得到的絕緣性導(dǎo)熱片測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。(實(shí)施例4)除了將BN粒子和PTFE以80 20 (重量比)的比例混合以外，通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作實(shí)施例4的絕緣性導(dǎo)熱片。即，在絕緣性導(dǎo)熱片的狀態(tài)下BN粒子的含有率為 80重量％。通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法對(duì)所得到的絕緣性導(dǎo)熱片測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。(實(shí)施例5)除了將除去成形助劑后的加壓成形時(shí)的壓力設(shè)定為25MPa以外，通過(guò)與實(shí)施例1 同樣的方法制作實(shí)施例5的絕緣性導(dǎo)熱片。通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法對(duì)所得到的絕緣性導(dǎo)熱片測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。(比較例1)將聚硅氧烷樹(shù)脂(東> ·夕^ ^ 一二 > 7株式會(huì)社制，商品編號(hào)“SE1886”)、硅油 (信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制，商品編號(hào)“KF96-100CS”)以及BN粒子(水島合金鐵株式會(huì)社制，商品編號(hào)“HP-40”)以10 50 80(重量比)的比例混合。將該混合物涂布到卡普頓聚酰亞胺薄膜(力卜> 7 O A )上，在150°C、2MI^條件下進(jìn)行加壓成形，得到厚度約Imm的片。對(duì)于該片也通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法測(cè)定熱導(dǎo)率、拉伸伸長(zhǎng)率及絕緣擊穿電壓。測(cè)定結(jié)果如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，包括(I)準(zhǔn)備多個(gè)實(shí)質(zhì)上由包含聚四氟乙烯的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的片狀成形體的工序；(II)將多個(gè)所述片狀成形體疊置并壓延的工序；和(III)除去所述成形助劑的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中， 所述導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子實(shí)質(zhì)上由氮化硼構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中，還包括工序(IV)對(duì)通過(guò)所述工序(III)得到的片狀物進(jìn)行加壓成形。
4.如權(quán)利要求3所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中，所述工序(IV)中，在聚四氟乙烯的燒結(jié)溫度范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行加壓成形。
5.如權(quán)利要求1所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中， 所述工序(I)和所述工序(II)交替重復(fù)。
6.如權(quán)利要求5所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中， 重復(fù)所述工序(II)時(shí)，改變壓延方向。
7.如權(quán)利要求1所述的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，其中， 所述含氟樹(shù)脂(A)由聚四氟乙烯構(gòu)成，(B)由聚四氟乙烯和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物構(gòu)成，或者(C)由聚四氟乙烯和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物構(gòu)成。
8.通過(guò)權(quán)利要求1所述的方法得到的絕緣性導(dǎo)熱片。
9.一種絕緣性導(dǎo)熱片，實(shí)質(zhì)上由含有聚四氟乙烯的含氟樹(shù)脂和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成， 其中，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率為5 50W/mK且厚度方向的熱導(dǎo)率為1 15W/mK，并且耐電壓為 5kV/mm 以上。
10.如權(quán)利要求9所述的絕緣性導(dǎo)熱片，其中， 面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率大于厚度方向的熱導(dǎo)率。
11.如權(quán)利要求9所述的絕緣性導(dǎo)熱片，其中， 所述導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子實(shí)質(zhì)上由氮化硼構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求9所述的絕緣性導(dǎo)熱片，其中， 所述含氟樹(shù)脂(A)由聚四氟乙烯構(gòu)成，(B)由聚四氟乙烯和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物構(gòu)成，或者(C)由聚四氟乙烯和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求8或9所述的絕緣性導(dǎo)熱片，其中， 拉伸伸長(zhǎng)率為 400%。
14.如權(quán)利要求8或9所述的絕緣性導(dǎo)熱片，其中， 所述導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子的含有率為40 95重量％。
15.一種散熱構(gòu)件，其具有權(quán)利要求8或9所述的絕緣性導(dǎo)熱片。
全文摘要
本發(fā)明的絕緣性導(dǎo)熱片的制造方法，包括(I)準(zhǔn)備多個(gè)實(shí)質(zhì)上由包含聚四氟乙烯的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的片狀成形體的工序；(II)將多個(gè)所述片狀成形體疊置并壓延的工序；和(III)除去所述成形助劑的工序。在本發(fā)明的制造方法中，工序(I)和工序(II)可以交替重復(fù)。另外，作為在本發(fā)明的制造方法中使用的片狀成形體，例如可以使用將由含有聚四氟乙烯的含氟樹(shù)脂、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粒子和成形助劑構(gòu)成的混合物成形為片狀而得到的母片，也可以使用通過(guò)將多個(gè)母片疊置并壓延而得到的層疊片。
文檔編號(hào)B29C43/20GK102216047SQ200980145289
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者北川大輔, 和野隆司, 高山嘉也 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社