CN104125976A - 导热性片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
通过采用如下方法,能够在有效地防止板状的氮化硼粒子(23)破碎的同时以优异的制造效率来制造使空隙率充分下降、并且面方向的导热性和柔软性优异的导热性片。所述方法中,制备含有板状的氮化硼粒子(23)和聚合物基质(24)的原料成分(27),通过压延机(1)由该原料成分(27)形成长片(20),接着对所述长片进行压制。
Description
技术领域
本发明涉及导热性片的制造方法,详细而言涉及电力电子学技术中使用的导热性片的制造方法。
背景技术
在混合装置、高亮度LED装置、电磁感应加热装置等中,采用通过半导体元件对电力进行转换、控制的电力电子学技术。电力电子学技术中,由于将大电流转化为热等,因此要求配置于半导体元件的材料具有高散热性(高导热性)。
作为这样的材料,例如提出了含有板状的氮化硼粉末和丙烯酸酯共聚树脂的导热片(例如参照专利文献1。)。
专利文献1中,通过对包含氮化硼粉末和丙烯酸酯共聚树脂的组合物进行压制,来成形为片状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-280496号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,通过专利文献1提出的方法得到的导热性片的空隙率高,因此存在无法使导热性充分提高的问题。
另外,由于专利文献1的导热性片的空隙率高,因此其柔软性下降,因此存在无法追随半导体元件的外形形状、容易破损的问题。
另外,专利文献1的方法是单纯地对组合物进行压制的方法,因此存在板状的氮化硼粉末容易破碎从而特定方向的导热性下降的问题。
进一步,专利文献1的方法是单纯地对组合物进行压制的方法,因此存在无法使制造效率充分提高的问题。
本发明的目的在于提供一种导热性片的制造方法,所述方法能够在有效地防止板状的氮化硼粒子破碎的同时以优异的制造效率来制造能够使空隙率充分下降、并且面方向的导热性和柔软性优异的导热性片。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,本发明的导热性片的制造方法的特征在于,具备制备含有板状的氮化硼粒子和聚合物基质的原料成分的工序、通过压延机由所述原料成分形成长片的工序、和对所述长片进行压制的工序。
另外,导热性片的制造方法中优选:所述压延机具备以形成多个夹持部分的方式配置的多个辊,在所述长片的运送方向上相互邻接的上游侧的夹持部分和下游侧的夹持部分中,所述下游侧的夹持部分的间隔小于所述上游侧的夹持部分的间隔。
另外,导热性片的制造方法中优选:在所述上游侧的夹持部分和所述下游侧的夹持部分这两个夹持部分中,所述下游侧的夹持部分的间隙相对于所述上游侧的夹持部分的间隔为0.9倍以下。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述压延机中至少设置有三个夹持部分。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述导热性片的空隙率为3.0体积%以下。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述压延机在所述运送方向上具备多个相互对置配置的一对的辊。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:就所述导热性片而言,按照JIS K7244-10(2005年),通过频率10Hz、升温速度2℃/分钟的动态粘弹性测定得到的、温度20~150℃的任一温度下的复数剪切粘度η*为300Pa·s以上且10000Pa·s以下。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述氮化硼粒子的通过动态光散射法测定的平均粒径为20μm以上,所述导热性片中所述氮化硼粒子的体积比例为60体积%以上。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述导热性片的与厚度方向正交的方向的导热率为6W/m·K以上。
另外,本发明的导热性片的特征在于,具备制备含有板状的氮化硼粒子和聚合物基质的原料成分的工序、通过具备至少一对的辊的压延机对所述原料成分进行压延而形成长片的工序、和对所述长片进行压制的工序,形成所述长片的工序具备:通过用一对辊对所述原料成分进行压延,由此形成所述长片的工序,和将所述长片沿厚度方向层叠多个,并用一对辊进行压延的工序。
另外,本发明的导热性片的制造方法中优选:所述压延机具备多个包含相互对置配置的一对辊的压延构件,所述多个压延构件对应于配置于所述长片的运送方向的上游侧的第1压延构件、和配置于所述第1压延构件的所述运送方向的下游侧的第2压延构件中的任意一个,所述第2压延构件对应于多个所述第1压延构件而设置1个,在形成所述长片的工序中,通过所述多个第1压延构件形成所述长片,通过所述第2压延构件对通过所述多个第1压延构件形成的多个所述长片一起进行压延。
另外,本发明的导热性片的制造方法优选特征在于,将多个所述长片层叠的工序实施2次以上。
发明效果
本发明的导热性片的制造方法中,通过压延机由原料成分形成长片,因此能够以优异的制造效率得到导热性片。
而且,由于通过压延机来形成长片,因此能够有效地防止板状的氮化硼粒子破碎。
进一步,通过压延机由原料成分形成长片并对长片进行压制,因此能够使板状的氮化硼在聚合物基质中沿与厚度方向正交的面方向进行取向,同时能够降低导热性片的空隙率。
因此,能够以优异的制造效率来制造面方向的导热性和柔软性优异的导热性片。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式的导热性片的制造方法的长片形成工序(以纵型配置的形态具备5个压延构件的方式)中使用的压延机的示意构成图。
图2表示本发明的第1实施方式的导热性片的制造方法的压制工序示意立体图。
图3表示通过本发明的第1实施方式的导热性片的制造方法得到的导热性片的立体图。
图4表示耐弯曲性试验的I型试验装置(耐弯曲性试验前)的立体图。
图5表示耐弯曲性试验的I型试验装置(耐弯曲性试验过程中)的立体图。
图6表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(以横型配置的形态具备5个压延构件的方式)。
图7表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(3个辊直立配置的方式)。
图8表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(4个辊直立配置的方式)。
图9表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(5个辊直立配置的方式)。
图10表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(3个辊以倾斜状配置的方式)。
图11表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(3个辊中上侧的2个以倾斜状配置的方式)。
图12表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(4个辊以反L字状配置的方式)。
图13表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(4个辊以L字状配置的方式)。
图14表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(4个辊以Z字状配置的方式)。
图15表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(4个辊以S字状配置的方式)。
图16表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(5个辊以反L字状配置的方式)。
图17表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(5个辊以7字状配置的方式)。
图18表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(5个辊以M字状配置的方式)。
图19表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(一对辊在左右方向对置配置的方式)。
图20表示本发明的导热性片的制造方法的长片形成工序的另一实施方式中使用的压延机的示意构成图(一对辊在上下方向对置配置的方式)。
图21表示实施例1的导热性片的SEM照片的图像处理图。
图22表示实施例4的导热性片的SEM照片的图像处理图。
图23表示氮化硼粒子的SEM照片的图像处理图。
图B1表示本发明的第2实施方式的导热性片的制造方法的长片形成工序中使用的压延机的示意构成图。
图B2为图B1的压延机的变形例,示出片层叠部为单段的方式。
图B3表示实施例B10的导热性片的SEM照片的图像处理图。
图B4表示氮化硼粒子的SEM照片的图像处理图。
图B5表示比较例B8、比较例B13和比较例B15的压延机的示意构成图。
具体实施方式
通过例示第1实施方式和第2实施方式来说明本发明。以下对分别各实施方式进行详细说明。
[第1实施方式]
第1实施方式的导热性片的制造方法的第1实施方式具备:制备原料成分的工序(原料制备工序)、通过压延机由原料成分形成长片的工序(长片形成工序)、和对长片进行压制的工序(压制工序)。
以下对各工序进行详述。
<原料制备工序>
原料成分含有氮化硼粒子和聚合物基质。
氮化硼粒子形成为板状(或鳞片状)。另外,对于板状而言,只要至少包括具有长径比的平板状的形状即可,从板的厚度方向看而包括圆板状、和六边形平板状。另外,板状可以层叠为多层,在进行层叠的情况下,包括大小不同的板状的结构层叠而成为段状的形状、和端面劈开后的形状。另外,对于板状而言,包括从与板的厚度方向正交的方向(面方向)看呈直线形状(参照图3)、以及直线形状中途稍稍弯曲的形状。
氮化硼粒子以体积比计占60%以上的粒子的长度方向的长度(与板的厚度方向正交的方向中的最大长度)的平均例如为5μm以上、优选为10μm以上、进一步优选为20μm以上、特别优选为30μm以上、最优选为40μm以上,另外例如为300μm以下。
另外,氮化硼粒子的以体积比计占60%以上的粒子的厚度(板的厚度方向长度、即粒子的宽度方向的长度)的平均例如为0.01μm以上、优选为0.1μm以上,另外,例如为20μm以下、优选为15μm以下。
另外,氮化硼粒子的以体积比计占60%以上的粒子的长径比(长度方向长度/厚度)例如为2以上、优选为3以上、更优选为4以上,另外,例如为10,000以下、优选为5,000以下、进一步优选为2,000以下。
氮化硼粒子的形态、厚度、长度方向的长度和长径比可以通过图像分析的方法进行测定和计算。例如可以通过SEM、X射线CT、粒度分布图像分析法等来求出。
而且,氮化硼粒子的通过光散射法测定的平均粒径例如为5μm以上、优选为10μm以上、进一步优选为20μm以上、特别优选为30μm以上、最优选为40μm以上,另外,例如为200μm以下。
需要说明的是,通过光散射法测定的平均粒径为使用动态光散射式粒度分布测定装置利用动态光散射法测定的体积平均粒径。
若氮化硼粒子的通过光散射法测定的平均粒径不满足上述范围,则即使在混合相同体积的氮化硼粒子的情况下也有时导热率下降。
另外,氮化硼粒子的体积密度(JIS K5101、表观密度)例如为0.1g/cm3以上、优选为0.15g/cm3以上、进一步优选为0.2g/cm3以上、特别优选为0.2g/cm3,另外,例如为2.3g/cm3以下、优选为2.0g/cm3以下、更优选为1.8g/cm3以下、进一步优选为1.5g/cm3以下。
另外,氮化硼颗粒可以使用市售产品或将其加工而得到的加工品。作为氮化硼颗粒的市售产品,可举出例如Momentive PerformanceMaterials Japan LLC制造的“PT”系列(例如“PT-110”等),昭和电工公司制造的“SHOBN UHP”系列(例如“SHOBN UHP-1”等)等。
另外,除上述氮化硼粒子以外,原料成分还可以含有其他无机微粒。作为其他无机微粒,可举出例如碳化硅等碳化物、例如氮化硅等氮化物(不包括氮化硼)、例如氧化硅(二氧化硅)、氧化铝(三氧化二铝)等氧化物、例如铜、银等金属、例如炭黑等碳系粒子。其他无机微粒例如可以为具有阻燃性能、蓄冷性能、防静电性能、磁性、折射率调节性能、介电常数调节性能等的功能性粒子。
另外,原料成分还可以含有例如不包括在上述氮化硼粒子中的微细的氮化硼、异形的氮化硼粒子。
这些其他无机微粒可以以适当的比例单独使用或2种以上并用。
作为聚合物基质,可举出例如:热固性树脂成分、热塑性树脂成分、橡胶成分等聚合物成分。
作为热固性树脂成分,可举出例如:环氧树脂、热固性聚酰亚胺、酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮树脂、热固性氨基甲酸酯树脂等。
热固性树脂成分中,优选举出环氧树脂。
环氧树脂在常温下为液态、半固态和固态中的任一形态。
具体而言,作为环氧树脂,可举出例如:双酚型环氧树脂(例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂(包括结晶性双酚型环氧树脂)、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、二聚酸改性双酚型环氧树脂等)、线性酚醛(novolac)型环氧树脂(例如苯酚线性酚醛型环氧树脂、甲酚线性酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂等)、萘型环氧树脂、芴型环氧树脂(例如双芳基芴型环氧树脂等)、三苯基甲烷型环氧树脂(例如三羟基苯基甲烷型环氧树脂等)等芳香族系环氧树脂,例如三环氧丙基异氰脲酸酯(三缩水甘油基异氰脲酸酯)、乙内酰脲环氧树脂等含氮环环氧树脂,例如脂肪族系环氧树脂、脂环式环氧树脂(例如二环戊二烯型环氧树脂等二环环型环氧树脂等),缩水甘油醚型环氧树脂,缩水甘油胺型环氧树脂等。
这些环氧树脂可以单独使用或者组合使用两种以上。优选单独使用半固态的环氧树脂,或并用固态的环氧树脂和液体状的环氧树脂。
可优选举出:芳香族系环氧树脂、脂环式环氧树脂。
另外,环氧树脂的环氧当量例如为100g/eqiv.以上、优选为180g/eqiv.以上,另外为1000g/eqiv.以下、优选为700g/eqiv.以下。
另外,环氧树脂中例如可以含有固化剂和固化促进剂从而以环氧树脂组合物的形式制备。
固化剂为能够通过加热来使环氧树脂固化的潜在性固化剂(环氧树脂固化剂),例如可举出:咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰肼化合物、咪唑啉化合物、酚化合物等。另外,除了上述以外,还可列举出脲化合物、聚硫醚化合物等。
作为咪唑化合物,例如可举出:2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑等。
作为胺化合物,例如可举出:乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等多元胺,或者这些胺加合物等,例如间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜等。
作为酸酐化合物,例如可举出:邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、4-甲基-六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、均苯四甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、氯菌酸酐等。
作为酰胺化合物,例如可举出:双氰胺、聚酰胺等。
作为酰肼化合物,例如可出己二酸二酰肼等。
作为咪唑啉化合物,例如可举出:甲基咪唑啉、2-乙基-4-甲基咪唑啉、乙基咪唑啉、异丙基咪唑啉、2,4-二甲基咪唑啉、苯基咪唑啉、十一烷基咪唑啉、十七烷基咪唑啉、2-苯基-4-甲基咪唑啉等。
作为酚化合物,可举出例如将苯酚与甲醛在酸性催化剂下缩合而得到的线性酚醛型酚醛树脂,例如由苯酚与二甲氧基对二甲苯或双(甲氧基甲基)联苯合成的苯酚-芳烷基树脂等。
这些固化剂可以单独使用或者并用两种以上。
作为固化剂,优选举出咪唑化合物、酚化合物。
作为固化促进剂,可举出例如:三亚乙基二胺、三-2,4,6-二甲基氨基甲基苯酚等叔胺化合物,例如三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸酯、四正丁基鏻-O,O-二乙基二硫代磷酸酯等磷化合物,例如2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪异氰脲酸加成物等三嗪化合物,例如季铵盐化合物,例如有机金属盐化合物,例如它们的衍生物等。这些固化促进剂可以单独使用或者并用两种以上。可优选举出三嗪化合物。
环氧树脂组合物中固化剂的配合比例,相对于环氧树脂100质量份例如为0.5质量份以上、优选为1质量份以上,另外例如为1000质量份以下、优选为500质量份以下,固化促进剂的配合比例例如为0.1质量份以下、优选为0.2质量份以下,另外例如为10质量份以下、优选为5质量份以下。
上述固化剂和/或固化促进剂可以根据需要制备成用溶剂溶解和/或分散而成的溶剂溶液和/或溶剂分散液来使用。
作为溶剂,可举出例如:丙酮、甲基乙基酮等酮,例如乙酸乙酯等酯,例如N,N-二甲基甲酰胺等酰胺等有机溶剂等。另外,作为溶剂,也可举出例如水,例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类等水系溶剂。作为溶剂,优选举出有机溶剂,更优选举出酮。
作为热塑性树脂成分,可举出例如:聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等)、丙烯酸类树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚乙酸乙烯基酯、乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺(尼龙(注册商标))、聚碳酸酯、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚烯丙基砜、热塑性聚酰亚胺、热塑性氨基甲酸酯树脂、聚氨基双马来酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚甲基戊烯、氟化树脂、液晶聚合物、烯烃-乙烯醇共聚物、离聚物、聚芳酯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物等。
橡胶成分为表现出橡胶弹性的聚合物,例如包含弹性体,具体而言,可举出:氨基甲酸酯橡胶、丙烯酸类橡胶、硅酮橡胶、乙烯基烷基醚橡胶、聚乙烯基醇橡胶、聚乙烯基吡咯烷酮橡胶、聚丙烯酰胺橡胶、纤维素橡胶、天然橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶、苯乙烯-异丁烯橡胶、异戊二烯橡胶、聚异丁烯橡胶、丁基橡胶等。
作为橡胶成分,优选举出丙烯酸类橡胶。
丙烯酸类橡胶为通过包含(甲基)丙烯酸烷基酯的单体的聚合而得到的合成橡胶。
(甲基)丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸烷基酯和/或丙烯酸烷基酯,可举出例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯等烷基部分为碳数1~10的直链状或支链状的(甲基)丙烯酸烷基酯,优选举出烷基部分为碳数2~8的直链状的(甲基)丙烯酸烷基酯。
(甲基)丙烯酸烷基酯的配合比例相对于单体例如为50质量%以上、优选为75质量%以上,例如为99质量%以下。
单体也可以包含能够与(甲基)丙烯酸烷基酯聚合的共聚性单体。
共聚性单体含有乙烯基,可举出例如(甲基)丙烯腈等含氰基乙烯基单体、例如苯乙烯等芳香族乙烯基单体等。
共聚性单体的配合比例,相对于单体例如为50质量%以下、优选为25质量%以下,例如为1质量%以上。
这些共聚性单体可以单独使用或并用2种以上。
为了使粘接力增大,丙烯酸类橡胶可以含有与主链的末端或中间键合的官能团。作为官能团,可举出例如:羧基、羟基、环氧基、酰胺基等,优选举出环氧基。
丙烯酸类橡胶的重均分子量例如为10,000以上、优选为50,000以上、更优选为100,000以上,另外例如为10,000,000以下、优选为5,000,000以下、更优选为3,000,000以下、最优选为1,000,000以下。丙烯酸类橡胶的重均分子量(标准聚苯乙烯换算值)通过GPC算出。
丙烯酸类橡胶的玻璃化转变温度例如为-100℃以上、优选为-80℃以上、更优选为-50℃以上、进一步优选为-40℃以上,另外例如为200℃以下、优选为100℃以下、更优选为100℃以下、进一步优选为50℃以下、最优选为40℃以下。
丙烯酸类橡胶的玻璃化转变温度例如通过基于JIS K7121-1987测定的热处理后的中间点玻璃化转变温度或理论上的计算值算出。在基于JISK7121-1987进行测定时,玻璃化转变温度具体而言在差示扫描量热测定(热流速DSC)中以10℃/分钟的升温速度算出。
这些橡胶成分可以单独使用或2种以上并用。
需要说明的是,橡胶成分可以根据需要制备成用上述溶剂溶解而成的橡胶成分溶液来使用。
将橡胶成分制备成橡胶成分溶液时,橡胶成分的含有比例,相对于橡胶成分溶液例如为1质量%以上、优选为2质量%以上、进一步优选为5质量%以上,另外例如为99质量%以下、优选为90质量%以下、更优选为80质量%以下。
这些聚合物成分可以单独使用或2种以上并用。
聚合物成分中,优选举出热固性树脂成分、橡胶成分。
热固性树脂成分的配合比例,相对于聚合物基质例如为0.1质量%以上、优选为1质量%以上、进一步优选为5质量%以上,另外例如为100质量%以下、优选为99.9质量%以下、进一步优选为99质量%以下。
橡胶成分的配合比例,相对于聚合物基质例如为0.1质量%以上、优选为1质量%以上、进一步优选为5质量%以上,另外例如为100质量%以下、优选为99.9质量%以下、进一步优选为99质量%以下。
相对于原料成分的总量(固体成分总量)100质量份,氮化硼粒子的质量基准的配合比例例如为40质量份以上、优选为65质量份以上,另外例如为95质量份以下、优选为90质量份以下;相对于原料成分的总量100质量份,聚合物基质的质量基准的配合比例例如为5质量份以上、优选为10质量份以上,另外例如为60质量份以下、优选为35质量份以下。需要说明的是,氮化硼粒子的相对于聚合物基质100质量份的质量基准的配合比例例如为60质量份以上、优选为185质量份以上,另外例如为1900质量份以下、优选为900质量份以下。
需要说明的是,聚合物基质中除上述各成分(聚合物)外例如可还含有聚合物前体(例如包含低聚物的低分子量聚合物等)和/或单体。
为了制备原料成分,将上述各成分(包含氮化硼粒子和聚合物基质的成分)和溶剂进行配合,搅拌后使其干燥,从而以原料粉体的形式得到原料成分。
作为溶剂,可举出例如与配合于上述固化剂和/或固化促进剂中的溶剂同样的溶剂。溶剂的配合比例,相对于氮化硼粒子和聚合物基质的总量100质量份例如为20质量份以上、优选为50质量份以上,另外例如为2000质量份以下、优选为500质量份以下。
作为干燥方法,采用例如在0℃以上、优选为10℃以上并且为80℃以下、优选为40℃以下,例如在0.01Pa以上、优选为0.1Pa以上并且例如为300Pa以下、优选为100Pa以下的条件下进行真空加热的真空干燥方法。
或者,也可以通过公知的旋转流化床造粒法等从原料成分制备原料粉体。
<长片形成工序>
接着,在该方法中,由上述原料成分利用压延机形成导热性片。
接着,参照图1对长片形成工序中使用的压延机进行说明。
图1中,压延机1为具备以形成多个夹持部分2的方式配置的多个辊3的压延机成形装置。
具体而言,压延机1具备沿与长片20(具体而言,通过压制将导热性片100成形前的长片20)的运送方向(图1中的上下方向、铅直方向)正交的方向(图1中的左右方向)相互对置配置的一对辊5和6所构成的压延构件4。
压延构件4沿运送方向隔开间隔地排列配置多个。即压延构件4的一对辊5和6沿运送方向分别配置多个。
另外,多个压延构件4分别具备第1辊5和与其对置的第2辊6,并形成它们的夹持部分2(即第1辊5与第2辊6间的间隙)。
第1辊5和第2辊6例如由不锈钢、铁、铜等金属制的辊形成。优选由不锈钢形成。
第1辊5和第2辊6以在它们的夹持部分2中向同一方向(下方)旋转的方式设置,以能够将长片20向运送方向下游侧(下方)运送。
第1辊5和第2辊6的转速例如设定为50m/分钟以下、优选为10m/分钟以下、并且例如为0.01m/分钟以上的范围。
另外,第1辊5和第2辊6根据需要由未图示的热源进行加热,其表面温度例如在聚合物基质含有热固性树脂成分时设定为这些长片成为B阶段状态的温度。具体而言,第1辊5和第2辊6的表面温度例如设定为20℃以上、优选为40℃以上、并且例如为150℃以下、优选为80℃以下的范围。
另外,第1辊5和第2辊6的直径例如为80mm以上、优选为100mm以上,另外例如为1000mm以下、优选为700mm以下,其轴方向长度例如形成为100mm以上、优选为200mm以上,另外例如为3000mm以下、优选为2000mm以下。
多个压延构件4具体而言分为:第1压延构件7、在第1压延构件7的运送方向下游侧隔开间隔地配置的第2压延构件8、在第2压延构件8的运送方向下游侧隔开间隔地配置的第3压延构件9、在第3压延构件9的运送方向下游侧隔开间隔地配置的第4压延构件10、和在第4压延构件10的运送方向下游侧隔开间隔地配置的第5压延构件11。
第1压延构件7、第2压延构件8、第3压延构件9、第4压延构件10和第5压延构件11沿运送方向(上下方向)配置为直线状(I字状)。
另外,多个压延构件4的各自的第1辊5和第2辊6间的夹持部分2的间隔G可以向运送方向下游侧依次变小的方式设定。
具体而言,第1压延构件7的夹持部分2的间隔G1、第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2、第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3、第4压延构件10的夹持部分2的间隔G4、和第5压延构件11的夹持部分2的间隔G5例如满足下述式(1)。
G1>G2>G3>G4>G5(1)
另外,在沿运送方向邻接的上游侧的压延构件4和下游侧的压延构件4中,下游侧的压延构件4的夹持部分2的间隔(间隙,以下含义相同)G’相对于上游侧的压延构件4的夹持部分2的间隔G,例如为0.99倍以下、优选为0.95倍以下、进一步优选为0.9倍以下,例如、0.1倍以上。
换言之,下游侧的压延构件4的夹持部分2的间隔G’相对于上游侧的压延构件4的夹持部分2的间隔G的比R(G’/G)为0.99以下、优选为0.95以下、进一步优选为0.9以下,且例如0.1倍以上。
详细而言,第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2相对于第1压延构件7的夹持部分2的间隔G1的比R2/1、第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3相对于第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2的比R3/2、第4压延构件10的夹持部分2的间隔G4相对于第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3的比R4/3、和第5压延构件11的夹持部分2的间隔G5相对于第3压延构件11的夹持部分2的间隔G4的比R5/4例如满足下述式(2)。
R2/1≥R3/2≥R4/3≥R5/4(2)
(式中,R2/1为G2/G1、R3/2为G3/G2、R4/3为G4/G3、R5/4为G5/G4。)
优选满足下述式(3)。
R2/1>R3/2>R4/3>R5/4(3)
(式中,R2/1、R3/2、R4/3和R5/4的含义与上述相同。)
具体而言,第1压延构件7的夹持部分2的间隔G1例如为0.2mm以上、优选为0.3mm以上,另外例如为5mm以下、优选为3mm以下。另外,第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2例如为0.1mm以上,另外例如为4mm以下、优选为3mm以下。另外,第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3例如为0.1mm以上,另外例如为3mm以下、优选为2mm以下。另外,第4压延构件10的夹持部分2的间隔G4例如为0.1mm以上,另外例如为2mm以下、优选为1mm以下。另外,第5压延构件11的夹持部分2的间隔G5例如为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下。
另外,R2/1、R3/2、R4/3和R5/4例如为0.1以上、优选为0.2以上,另外例如为0.9以下、优选为0.8以下。
需要说明的是,压延机1可以根据需要在第5压延构件11的运送方向下游侧隔开间隔地设置卷取辊(未图示)。
于是,长片形成工序中,为了通过压延机1由原料成分形成长片20,首先,从第1压延构件7的夹持部分2的上方投入原料成分27。
原料成分27的投入量例如为0.01kg/分钟以上、优选为0.02kg/分钟以上,另外例如为50kg/分钟以下、优选为5kg/分钟以下。
接着,投入第1压延构件7的夹持部分2的原料成分27,在第1压延构件7的夹持部分2中通过第1辊5和第2辊6的旋转而边被向运送方向下游侧(下侧)运送,边被压延而成形为长片20,长片20从第1压延构件7向第2压延构件8送出。
由第1压延构件7成形的长片20的厚度T1例如为0.2mm以上、优选为0.25mm以上,另外例如为5mm以下、优选为4mm以下。
接着,由第1压延构件7送出的长片20,然后通过第2压延构件8的第1辊5和第2辊6的旋转而到达并进入第2压延构件8的夹持部分2,并通过第2压延构件8的第1辊5和第2辊6的旋转而边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被压延,并从第2压延构件8的夹持部分2送出。
由第2压延构件8成形的长片20的厚度T2比通过第1压延构件7的压延而成形的长片20的厚度T1薄,相对于厚度T1例如为99%以下、优选为95%以下、进一步优选为90%以下,另外为10%以上。
具体而言,由第2压延构件8成形的长片20的厚度T2例如为0.1mm以上、优选为0.2mm以上,另外例如为4mm以下、优选为3mm以下。
接着,从第2压延构件8送出的长片20,然后通过第3压延构件9的旋转而到达并进入第3压延构件9的夹持部分2,并通过第3压延构件9的第1辊5和第2辊6的旋转而边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被压延,并从第3压延构件9的夹持部分2送出。
由第3压延构件9成形的长片20的厚度T3比通过第2压延构件8的压延而成形的长片20的厚度T2薄,相对于厚度T2例如为99%以下、优选为95%以下、进一步优选为90%以下,另外为10%以上。
具体而言,由第3压延构件9成形的长片20的厚度T3例如为0.1mm以上,另外例如为3mm以下、优选为2mm以下。
接着,由第3压延构件9送出的长片20,然后通过第4压延构件10的旋转而到达并进入第4压延构件10的夹持部分2,并通过第4压延构件10的第1辊5和第2辊6的旋转而边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被压延,并从第4压延构件10的夹持部分2送出。
由第4压延构件10成形的长片20的厚度T4比通过第3压延构件9的压延而成形的长片20的厚度T3薄,相对于厚度T3例如为99%以下、优选为95%以下、进一步优选为90%以下,另外为10%以上。
具体而言,由第4压延构件10成形的长片20的厚度T4例如为0.1mm以上,另外例如为2mm以下、优选为1mm以下。
接着,由第4压延构件10送出的长片20,然后通过第5压延构件11的旋转而到达并进入第5压延构件11的夹持部分2,并通过第5压延构件11的第1辊5和第2辊6的旋转边而被向运送方向下游侧(下侧)运送边被压延,并从第5压延构件11的夹持部分2送出。
由第5压延构件11成形的长片20的厚度T5比通过第4压延构件10的压延而成形的长片20的厚度T4薄,相对于厚度T4例如为99%以下、优选为95%以下、进一步优选为90%以下,另外为10%以上。
具体而言,由第5压延构件11成形的长片20的厚度T5例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下。
然后,由第5压延构件11送出的长片20通过未图示的卷取辊进行卷绕。
由此,可以得到长片20。
需要说明的是,虽然在图1中没有示出,但在长片20的表面(左面和右面)也可以设置脱模片并利用压延机1进行压延。具体而言,用2片脱模片(未图示)夹持原料成分27,利用压延机1对由它们形成的层叠体进行压延。
作为脱模片,可举出例如:聚酯(具体而言,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等)片、聚烯烃片、硅酮橡胶片等树脂片,例如不锈钢、铁等金属箔等。优选举出树脂片。另外,也可以对脱模片的表面实施公知的脱模处理。
脱模片的厚度例如为10μm以上、优选为30μm以上,另外例如为300μm以下、优选为250μm以下。
脱模片可以使用市售品,例如,作为PET,具体而言可使用:DiafoilMRF系列、Diafoil MRX系列、Diafoil MRN系列(以上为三菱树脂公司制)、パナピール系列、SG系列(以上、PANAC公司制)等。
<压制工序>
在长片形成工序后实施压制工序。
具体而言,将通过长片形成工序成形的长片20裁切为规定的大小,对片21进行成形,然后如图2所示,例如利用真空压制机等压制机对片21进行压制,得到导热性片。
具体而言,例如将长片20切取为矩形,对片21进行成形,根据需要从片21上剥离未图示的脱模片,然后隔着其他脱模片44(与长片形成工序中使用的脱模片不同的脱模片)夹持长片20,根据需要在真空下进行压制。需要说明的是,脱模片44也可以直接利用长片形成工序中使用的脱模片(未图示)。
或者,脱模片44也可以多个层叠使用。
进一步,也可以在压制中在片21的周围设置框形的隔离件。隔离件例如由金属形成,厚度例如为0.05~1mm。
真空压制机的真空压例如为100Pa以下、优选为50Pa以下、更优选为20Pa以下、进一步优选为10Pa以下,例如为0.01Pa以上。
真空压制中,可以将片21设置于真空压制机,使真空压制机内成为真空后开始压制,此时,使真空压制机内成为真空后直至开始压制的时间例如为0.1分钟以上、优选为0.5分钟以上、更优选为1分钟以上、进一步优选为2分钟以上,另外例如为1小时以下、优选为30分钟以下、更优选为10分钟以下、进一步优选为5分钟以下。
另外,压制压力以有效压力计例如为0.5MPa以上、优选为1MPa以上、更优选为3MPa以上、进一步优选为5MPa以上、特别优选为10MPa以上,另外例如为100MPa以下。
另外,压制时间例如为1分钟以上、优选为3分钟以上、更优选为5分钟以上、进一步优选为10分钟以上,例如为5小时以下、优选为2小时以下、更优选为1小时以下、进一步优选为30分钟以下。
另外,也可以边加热边实施压制,即也可以进行热压制。
热压制的温度例如为20℃以上、优选为30℃以上、更优选为40℃以上,另外例如为150℃以下、优选为120℃以下、更优选为80℃以下。
通过压制工序得到的导热性片100在聚合物基质含有热固性树脂成分时为B阶段。
所得到的导热性片100的厚度T0(参照图3)例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
导热性片100中氮化硼粒子23的体积基准的含有比例例如为35体积%以上、优选为50体积%以上、更优选为60体积%以上、进一步优选为65体积%以上,另外例如为95体积%以下、优选为90体积%以下。
氮化硼粒子23的含有比例不满足上述范围时,有时无法使氮化硼粒子23在导热性片100中取向为面方向PD(后述)。另外,氮化硼粒子的含有比例超过上述范围时,有时导热性片100的柔软性下降。
而且,这样得到的导热性片100中,参照图3可知,氮化硼粒子23的长度方向LD沿与导热性片100的厚度方向TD交差(正交)的面方向PD进行取向。
另外,氮化硼粒子23的长度方向LD与导热性片100的面方向PD所成的角度的算术平均(氮化硼粒子23相对于导热性片100的取向角度α)例如为25度以下、优选为20度以下,例如为0度以上。
由此,导热性片100的面方向PD的导热率例如为6W/m·K以上、优选为10W/m·K以上、进一步优选为15W/m·K以上、特别优选为20W/m·K以上,例如为200W/m·K以下。
另外,导热性片100的面方向PD的导热率在后述的热固化(完全固化)的前后实质上相同。
若导热性片100的面方向PD的导热率不满足上述范围,则面方向PD的导热性不充分,因此有时无法用于要求这样的面方向PD的导热性的散热用途。
需要说明的是,导热性片100的面方向PD的导热率通过脉冲加热法进行测定。脉冲加热法中使用氙闪光分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制)。
另外,导热性片100的厚度方向TD的导热率例如为0.5W/m·K以上、优选为1W/m·K以上,另外例如为15W/m·K以下、优选为10W/m·K以下。
需要说明的是,导热性片100的厚度方向TD的导热率通过脉冲加热法、激光闪光法或TWA法进行测定。脉冲加热法中使用与上述同样的设备,激光闪光法中使用“TC-9000”(ULVAC理工公司制),TWA法中使用“ai-Phase mobile:(ai-Phase公司制)。
由此,导热性片100的面方向PD的导热率相对于导热性片100的厚度方向TD的导热率的比(面方向PD的导热率/厚度方向TD的导热率)例如为1.5以上、优选为3以上、进一步优选为4以上,另外例如为50以下。
另外,导热性片100的密度例如为1.5g/cm2以上、优选为1.55g/cm2以上、进一步优选为1.6g/cm2以上、特别优选为1.65g/cm2以上、最优选为1.7g/cm2以上,例如为4g/cm2以下。
另外,参照图21可知,导热性片100中有时形成有例如空隙(间隙)28。
导热性片100中的空隙28的比例即空隙率P例如为3.0体积%以下,优选为2.5体积%以下、更优选为2.0体积%以下,进一步优选为1.5体积%以下,另外例如为0体积%以上。
关于上述空隙率P,例如将氮化硼粒子的理论密度假设为2.28g/cm3、将聚合物基质的理论密度假设为1.2g/cm3,算出理论密度(ρA、1.956g/cm3),然后,由用直径25mm的冲头冲切导热性片100时的厚度与切片的面积、重量算出密度ρB。接着,由上述中测定、算出的密度计算出空隙率P=100×(ρB/ρA)。
另外,关于空隙率P,例如首先沿厚度方向用Cross section polisher(CP)对导热性片100进行切割加工,用扫描型电子显微镜(SEM)对由此出现的剖面在200倍下进行观察,得到图像,从所得到的图像对空隙28部分和其以外的部分进行二值化处理,接着,算出空隙28部分的面积相对于导热性片100全体的剖面积的比,由此测定空隙率P。
空隙率P的测定中使用B阶段(半固化)状态的导热性片100。
若导热性片100的空隙率P为上述范围内,则能够使导热性片100的导热性、高差追随性(将导热性片100设置于具有高差的设置对象时,以沿其高差密合的方式追随的特性)提高。
另外,导热性片100的复数剪切粘度η*在通过动态粘弹性测定得到的温度20~150℃的温度范围的至少任一温度下(特别优选在70℃下)例如为300Pa·s以上、优选为500Pa·s以上、更优选为800Pa·s以上,另外例如为5×104Pa·s以下、优选为3×104Pa·s以下、进一步优选为1×104Pa·s以下。
需要说明的是,动态粘弹性测定按照JIS K7244-10(2005年)在频率10Hz、升温速度2℃/分钟的剪切模式下进行。
导热性片100的复数剪切粘度η*若在上述范围内,则能够使原料成分的加工性(成形性)提高。
另外,导热性片100在按照JIS K5600-5-1的圆筒形芯棒法的耐弯曲性试验中,在下述试验条件下进行评价时,例如未观察到断裂。
试验条件
试验装置:I型
芯棒:直径1mm、5mm、10mm
弯曲角度:90度~180度
导热性片100的厚度:0.1~2mm(具体而言,0.2mm)
I型试验装置的立体图如图4和图5所示,以下对I型试验装置进行说明。
图4和图5中,I型试验装置30具备:第1平板31、与第1平板31并列配置的第2平板32、和用于使第1平板31和第2平板32相对转动而设置的芯棒(旋转轴)33。
第1平板31形成为大致矩形平板状。另外,在第1平板31的一端部(自由端部)设置有阻挡物34。阻挡物34在第1平板31的表面以沿第1平板31的一端部延伸的方式形成。
第2平板32形成为大致矩形平板状,其1边以与第1平板31的1边(与设置有阻挡物34的一端部相反侧的另一端部(基端部)的1边)邻接的方式配置。
芯棒33以沿相互邻接的第1平板31和第2平板32的1边延伸的方式形成。
该I型试验装置30如图4所示在开始耐弯曲性试验前,第1平板31的表面与第2平板32的表面成为一个面。
然后,为了实施耐弯曲性试验,将导热性片100载置于第1平板31的表面和第2平板32的表面。需要说明的是,将导热性片100以其1边与阻挡物34抵接的方式载置。
接着,如图5所示,使第1平板31和第2平板32相对转动。具体而言,使第1平板31的自由端部和第2平板32的自由端部以芯棒33为中心仅转动规定的角度。详细而言,使第1平板31和第2平板32以它们的自由端部的表面接近(对置)的方式进行转动。
由此,导热性片100在追随第1平板31和第2平板32的转动的同时以芯棒33为中心进行弯曲。
优选导热性片100在上述试验条件中即使在将弯曲角度设定为180度时也观察不到断裂。
在上述弯曲角度下的耐弯曲性试验中在导热性片100观察到断裂时,有时无法对导热性片100赋予优异的柔软性。
需要说明的是,耐弯曲性试验中,在聚合物基质含有热固性树脂成分时,使用B阶段状态的导热性片100。
而且,该导热性片100在贴合于用作被粘物的散热对象后,在聚合物基质含有热固性树脂成分时,通过加热进行热固化(成为C阶段状态),由此与散热对象粘接。
为了使导热性片100热固化,例如在60℃以上、优选为80℃以上、并且另外例如在250℃以下、优选为200℃以下,例如在5分钟以上、优选为10分钟以上、并且例如在300分钟以下、优选为200分钟以下,对导热性片100进行加热。
而且,本发明的导热性片的制造方法中,通过压延机1由原料成分27形成导热性片100,因此能够以优异的制造效率得到导热性片100。
而且,能够有效地防止板状的氮化硼粒子23的破碎。
另外,使原料成分27通过沿上下方向相互邻接的上游侧的夹持部分2和下游侧的夹持部分2即压延构件4。而且,压延机1中,设定下游侧的夹持部分2的间隔G’小于上游侧的夹持部分的间隔G。
即,压延机1中,设定:第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2小于第1压延构件7的夹持部分2的间隔G1,第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3小于第2压延构件8的夹持部分2的间隔G2,第4压延构件10的夹持部分2的间隔G4小于第3压延构件9的夹持部分2的间隔G3,第5压延构件8的夹持部分2的间隔G5小于第1压延构件7的夹持部分2的间隔G4。
简而言之,压延构件4的夹持部分2的间隔G1~G5以向着运送方向下游侧依次变小的方式设定。
因此,能够使板状的氮化硼粒子23在聚合物基质24中沿面方向PD有效的进行取向,同时能够使空隙率P降低。
因此,能够以优异的制造效率制造出面方向PD的导热性和柔软性优异的导热性片100。
结果,作为柔软性和面方向PD的导热性优异的导热性片100,能够用于各种散热用途。
具体而言,若由导热性片100覆盖电子元件,则能够在保护所述电子元件的同时有效地传导电子元件的热。
需要说明的是,作为由导热性片100覆盖的电子元件,没有特别限定,可举出例如:IC(集成电路)芯片、电容器、线圈、电阻器、发光二极管等。这些电子元件通常设置在基板上,并在面方向(基板的面方向)相互隔开间隔地配置。
特别地,若用导热性片100覆盖电力电子学中采用的电子部件和/或安装有这些部件的安装基板,则能够在防止导热性片100的由热引起的劣化的同时,通过导热性片100使电子部件和/或安装基板的热沿面方向PD散热。
作为电力电子学中采用的电子部件,可举出例如:IC(集成电路)芯片(特别地,IC芯片中宽度窄的电极端子部分)、半导体闸流管(整流器)、电动机部件、逆变器、送电用部件、电容器、线圈、电阻器、发光二极管等。
另外,安装基板中,在表面(一个面)安装有上述电子部件,所述安装基板中,电子部件沿面方向(安装基板的面方向)相互隔开间隔地配置。
另外,也可以将耐热性优异的导热性片100设置于例如LED散热基板、电池用散热件。
需要说明的是,图1的实线的实施方式中,使包含溶剂的原料成分干燥来制备原料粉体,再将其投入压延机1,但例如如图1的虚线所示,也可以将包含溶剂的原料成分通过挤出机等成形为原料片26后,将原料片26投入压延机1。
接着,参照图6~图18对本发明的长片形成工序的压延机的其他实施方式进行说明。
需要说明的是,对于与上述各部对应的构件,在以后的各附图中都注有相同的参照符号,因而省略了其详细的说明。
图1的实施方式中,压延机1形成为多个压延构件4以沿上下方向延伸的方式纵型串联配置的纵型配置,但例如如图6所示,也可以形成多个压延构件4以沿左右方向延伸的方式横型串联配置的横型配置。
使用图6的压延机1的导热性片的制造方法可发挥与使用图1的压延机1的导热性片的制造方法同样的作用效果。
另外,图1的实施方式中,压延构件4中,将第1辊5和第2辊6分别配置为沿运送方向的I字状,但其配置并不限定于此。
例如如图7~图18所示,也可以由包含以各种配置形成的辊3的压延构件4构成压延机1。
图7~图18所示的压延机1中,长片20的路径形成为弯曲状,因此可使长片20弯曲的同时将其压延,制造导热性片100。
具体而言,图7~图9的压延机1中,多个(图7中为3个、图8、图9中为4个)辊3以沿上下方向直立的方式密接状排列配置。
图10的压延机1中,多个(3个)辊3相对于上下方向倾斜地排列配置。
图11的压延机1中,多个(3个)辊3中,上侧的2个辊3在相对于上下方向的倾斜方向上对置配置。
图8和图12~图15中,压延构件4包括4个辊3,辊3在图12中以反L字状配置,在图13中以L字状配置,在图14中以Z字状配置,在图15中以S字状配置。
图9和图16~图18中,压延构件4包括5个辊3,辊3在图16以反L字状配置,在图17中以7字状配置,在图18中以M字状配置。
使用图7~图18的压延机1的导热性片100的制造方法可以发挥出与使用图1所示的压延机1的导热性片100的制造方法同样的作用效果。
优选举出使用图1和图6所示的压延机1的热性片100的制造方法。根据该方法,压延构件4以直线状配置,长片20的路径以沿直线状延伸的方式形成,因此能够防止发生使板状的氮化硼粒子23弯曲的应力,由此,能够进一步有效地防止氮化硼粒子23的破碎。
另外,图1的实施方式中设置有5个压延构件,该个数只要是以形成多个夹持部分2的方式为多个,则没有特别限定,也可以设定为例如2~10个(不包括5个)、优选为3~7个(不包括5个)。
优选将压延构件4设为3个以上。由此,能够充分高效地对长片20进行压延。
进一步,图1中,在长片形成工序中,作为压延机1,使用了具备多个压延构件4的压延机成形装置,但例如如图19所示,也可以使用具备单个压延构件4的压延机成形装置。
图19中,一对辊3构成单个压延构件4,且相互在左右方向对置配置。
图19中,使一对辊3相互在左右方向对置配置,但例如如图20所示,也可以相互在左右方向对置配置。
[第2实施方式]
第2实施方式的导热性片的制造方法具备:制备原料成分的工序(原料制备工序)、通过将原料成分用压延机压延而形成长片的工序(长片形成工序)、和压制长片的工序(压制工序)。
以下详述各工序。
<原料制备工序>
第2实施方式的原料制备工序与第1实施方式的原料制备工序相同。
<长片形成工序>
接着,该方法中,通过将上述原料成分用压延机压延来形成导热性片。
接着,参照图B1对长片形成工序中使用的压延机进行说明。
图B1中,压延机B1具备:由原料成分B9形成第1长片B2的片形成部B3、和将多个第1长片B2在厚度方向(第1长片B2的厚度方向、以下相同)上层叠的片层叠部B4。
片形成部B3配置于压延机B1中第1长片B2的运送方向(图B1中的上下方向、以下简称为运送方向)最上游侧,具备多个压延构件B5。
片层叠部B4相对于片形成部B3配置于运送方向下游侧。片层叠部B4在运送方向上以多段或单段(n段(n为1以上的整数)例如1~9段、优选为2~6段(具体而言为4段)构成。
片形成部B3具备多个(2n个,具体而言为16个)在与运送方向正交的方向上并列配置的压延构件B5。
各压延构件B5以形成夹持部分(以下,在片形成部中为第1夹持部分B8、在片层叠部中为第2夹持部分B14。)的方式具备相互对置配置的一对辊。一对辊具备:配置于并列方向(与运送方向交差的方向)一侧的第1辊B6、和相对于第1辊B6配置于并列方向另一侧的第2辊B7。
第1辊B6和第2辊B7例如由不锈钢、铁、铜等金属制的辊形成。第1辊B6和第2辊B7优选由不锈钢形成。另外,也可以对第1辊B6和第2辊B7的表面进行脱模处理。
另外,第1辊B6和第2辊B7的直径例如形成为80mm以上、优选为100mm以上,另外例如为1000mm以下、优选为700mm以下,其轴方向长度例如形成为100mm以上、优选为200mm以上,另外例如为3000mm以下、优选为2000mm以下。
另外,第1辊B6和第2辊B7的第1夹持部分B8的间隔G1例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为10mm以下、优选为0.5mm以下。
第1辊B6和第2辊B7的转速例如设定为50m/分钟以下、优选为10m/分钟以下、并且例如为0.01m/分钟以上的范围。
另外,第1辊B6和第2辊B7根据需要由未图示的热源进行加热,其表面温度例如设定为20℃以上、优选为40℃以上、并且例如为150℃以下、优选为80℃以下的范围。
第1辊B6和第2辊B7以在它们的第1夹持部分B8中向同一方向旋转的方式设置,以能够将第1长片B2向运送方向下游侧运送。
压延构件B5通过压延原料成分B9而使其成形为片状来形成第1长片B2。
片层叠部B4具备:最初段层叠部、根据需要的多个中间段层叠部和最终段层叠部。在片层叠部B4由n段构成的情况下,例如具备:第1片层叠部(最初段层叠部)、根据需要的第2片层叠部(中间段层叠部)、···和第n片层叠部(最终段层叠部)。具体而言,图B1中,片层叠部B4具备:第1片层叠部B10(最初段层叠部)、第2片层叠部B11(中间段层叠部)、第3片层叠部B12(中间段层叠部)和第4片层叠部B13(最终段层叠部)。
第1片层叠部B10相对于片形成部B3配置于运送方向下游侧,并且配置于片层叠部B4中的运送方向最上游侧。另外,第1片层叠部B10具备:相对于配置于运送方向上游侧的片形成部B3中的多个压延构件B5(相当于第1压延构件),在运送方向下游侧,在与运送方向正交的方向上并列配置的1个压延构件B5(相当于第2压延构件)。
具体而言,第1片层叠部B10的压延构件B5对应于片形成部B3中的2个压延构件B5而设置有1个。换言之,第1片层叠部B10的压延构件B5相对于片形成部B3的压延构件B5的个数而设置一半的个数。在片层叠部B4由n段构成的情况下,第1片层叠部B10具备2n-1个(具体而言为8个)压延构件B5。
形成第1片层叠部B10中的各压延构件B5的第1辊B6和第2辊B7的材料、尺寸、转速、表面温度和旋转方向与片形成部B3中的压延构件B5的那些辊相同。
第1片层叠部B10中的第1辊B6和第2辊B7的第2夹持部分B14的间隔G2,相对于片形成部B3中的第1夹持部分B8的第1间隔G1例如为50%以上、优选为70%以上、进一步优选为80%以上,另外例如为150%以下、优选为130%、进一步优选为120%。具体而言,第1片层叠部B10中的第2夹持部分B14的间隔G2例如为0.05mm以上、优选为0.05mm以上、更优选为0.1mm以上、进一步优选为0.15mm以上,另外例如为1.5mm以下、优选为1mm以下、更优选为0.8mm以下、进一步优选为0.6mm以下。
第2片层叠部B11相对于第1片层叠部B10配置于运送方向下游侧。另外,第2片层叠部B11具备:相对于配置于运送方向上游侧的第1片层叠部B10中的多个压延构件B5(相当于第1压延构件),在运送方向下游侧,在与运送方向正交的方向上并列配置的1个压延构件B5(相当于第2压延构件)。
具体而言,第2片层叠部B11的压延构件B5对应于第1片层叠部B10中的2个压延构件B5而设置有1个。换言之,第2片层叠部B11的压延构件B5相对于第1片层叠部B10的压延构件B5的个数而设置一半的个数。在片层叠部B4由n段构成的情况下,第2片层叠部B11具备2n-2个(具体而言为4个)压延构件B5。
关于形成第2片层叠部B11中的各压延构件B5的第1辊B6和第2辊B7,与第1片层叠部B10中的那些辊相同。
第3片层叠部B12相对于第2片层叠部B11配置于运送方向下游侧。另外,第3片层叠部B12具备:相对于配置于运送方向上游侧的第2片层叠部B11中的多个压延构件B5(相当于第1压延构件),在运送方向下游侧,在与运送方向正交的方向上并列配置的1个压延构件B5(相当于第2压延构件)。
具体而言,第3片层叠部B12的压延构件B5对应于第2片层叠部B11中的2个压延构件B5而设置有1个。换言之,第3片层叠部B12的压延构件B5相对于第2片层叠部B11的压延构件B5的个数而设置一半的个数。在片层叠部B4由n段构成的情况下,第3片层叠部B12具备2n-3个(具体而言为2个)压延构件B5。
关于形成第3片层叠部B12中的各压延构件B5的第1辊B6和第2辊B7,与第1片层叠部B10中的那些辊相同。
第4片层叠部B13相对于第3片层叠部B12配置于运送方向下游侧,并且在片层叠部B4中配置于运送方向最下游侧。另外,第4片层叠部B13具备:相对于配置于运送方向上游侧的第3片层叠部B12中的多个压延构件B5(相当于第1压延构件),在运送方向下游侧,在与运送方向正交的方向上并列配置的1个压延构件B5(相当于第2压延构件)。
具体而言,第4片层叠部B13的压延构件B5对应于第3片层叠部B12中的2个压延构件B5而设置有1个。换言之,第4片层叠部B13的压延构件B5相对于第3片层叠部B12的压延构件B5的个数而设置一半的个数。在片层叠部B4由n段构成的情况下,第4片层叠部B13具备2n-4个(具体而言为1个)压延构件B5。
关于形成第4片层叠部B13中的各压延构件B5的第1辊B6和第2辊B7,与第1片层叠部B10中的那些辊相同。
需要说明的是,压延机B1可以根据需要在第4片层叠部B13(在片层叠部B4由n段构成的情况下为第n片层叠部)中的压延构件B5的运送方向下游侧隔开间隔地设置卷取辊(未图示)。
而且,为了通过将原料成分B9用压延机B1压延来形成长片B20,通过将原料成分B9用片形成部B3中的第1辊B6和第2辊B7进行压延,形成第1长片B2,接着将多个第1长片B2在厚度方向上层叠,并用片层叠部B4中的第1辊B6和第2辊B7进行压延。
具体而言,将原料成分B9投入片形成部B3中的多个压延构件B5的各第1夹持部分B8。
原料成分B9的投入量例如为0.01kg/分钟以上、优选为0.02kg/分钟以上,另外例如为50kg/分钟以下、5kg/分钟以下。
接着,投入到片形成部B3中的多个压延构件B5的各第1夹持部分B8的原料成分B9,在第1夹持部分B8中,通过第1辊B6和第2辊B7的旋转,而边被向运送方向下游侧运送边被压延,分别形成为第1长片B2,各第1长片B2从片形成部B3中的各压延构件B5送出。
通过片形成部B3中的压延构件B5而形成的第1长片B2的厚度TB1例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
被片形成部B3中的并列方向上相互邻接的2个压延构件B5压延后的2个第1长片B2,向着与这2个长片对应的第1片层叠部B10中的1个压延构件B5被送出。然后,2个第1长片B2之后到达第1片层叠部B10中的压延构件B5的第2夹持部分B14,边合而为一地进行层叠,边进入第1片层叠部B10中的第2夹持部分B14。接着,进入第2夹持部分B14后的2个第1长片B2通过第1辊B6和第2辊B7的旋转,边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被汇集压延,而形成为由2层形成的1个第2长片B15,并从第1片层叠部B10中的压延构件B5送出。
通过第1片层叠部B10中的压延构件B5而成形的第2长片B15的厚度TB2,相对于通过片形成部B3中的压延构件B5的压延而成形的第1长片B2的厚度TB1,例如为150%以下、优选为130%以下、进一步优选为120%以下,另外例如为50%以上、优选为70%以上、进一步优选为80%以上。
具体而言,通过第1片层叠部B10中的压延构件B5而成形的第2长片B15的厚度TB2例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
被第1片层叠部B10中的并列方向上相互邻接的2个压延构件B5压延后的2个第2长片B15,向着与这2个长片对应的第2片层叠部B11中的1个压延构件B5被送出。然后,2个第2长片B15之后到达第2片层叠部B11中的压延构件B5的第2夹持部分B14,边合而为一地进行层叠,边进入第2片层叠部B11中的第2夹持部分B14。接着,进入第2夹持部分B14后的2个第2长片B15通过第1辊B6和第2辊B7的旋转,边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被汇集压延,而形成为由4层形成的1个第3长片B16,并从第2片层叠部B11中的压延构件B5送出。
通过第2片层叠部B11中的压延构件B5而成形的第3长片B16的厚度TB3,相对于通过第1片层叠部B10中的压延构件B5的压延而成形的第2长片B15的厚度TB2,例如为150%以下、优选为130%以下、进一步优选为120%以下,另外例如为50%以上、优选为70%以上、进一步优选为80%以上。
具体而言,通过第2片层叠部B11中的压延构件B5而成形的第3长片B16的厚度TB3例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
被第2片层叠部B11中的并列方向上相互邻接的2个压延构件B5压延后的2个第3长片B16,向着与这2个长片对应的第3片层叠部B12中的1个压延构件B5被送出。然后,2个第3长片B16之后到达第3片层叠部B12中的压延构件B5的第2夹持部分B14,边合而为一地进行层叠,边进入第3片层叠部B12中的第2夹持部分B14。接着,进入第2夹持部分B14后的2个第3长片B16通过第1辊B6和第2辊B7的旋转,边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被汇集压延,而形成为由8层形成的1个第4长片B17,并从第3片层叠部B12中的压延构件B5送出。
通过第3片层叠部B12中的压延构件B5成形的第4长片B17的厚度TB4,相对于通过第2片层叠部B11中的压延构件B5的压延而成形的第3长片B16的厚度TB3,例如为150%以下、优选为130%以下、进一步优选为120%以下,另外例如为50%以上、优选为70%以上、进一步优选为80%以上。
具体而言,通过第3片层叠部B12中的压延构件B5成形的第4长片B17的厚度TB4例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、优选为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
被第3片层叠部B12中的并列方向上相互邻接的2个压延构件B5压延后的2个第4长片B17,向着与这2个长片对应的第4片层叠部B13中的1个压延构件B5被送出。然后,2个第4长片B17之后到达第4片层叠部B13中的压延构件B5的第2夹持部分B14,边合而为一地进行层叠,边进入第4片层叠部B13中的第2夹持部分B14。接着,进入第2夹持部分B14后的2个第4长片B17通过第1辊B6和第2辊B7的旋转,边被向运送方向下游侧(下侧)运送边被汇集压延,而形成为由16层形成的1个第5长片B18,并从第4片层叠部B13中的压延构件B5送出。
通过第4片层叠部B13中的压延构件B5而成形的第5长片B18的厚度TB5,相对于通过第3片层叠部B12中的压延构件B5的压延而成形的第4长片B17的厚度TB4,例如为150%以下、优选为130%以下、进一步优选为120%以下,另外例如为50%以上、优选为70%以上、进一步优选为80%以上。
具体而言,通过第4片层叠部B13中的压延构件B5而成形的第5长片B18的厚度TB5例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,另外例如为1mm以下、例如为0.8mm以下、更优选为0.6mm以下、进一步优选为0.4mm以下。
然后,从第4片层叠部B13中的压延构件B5送出的第5长片B18由未图示的卷取辊进行卷绕。
由此,可以得到长片B20。
<压制工序>
第2实施方式的压制工序与第1实施方式的压制工序相同。
另外,第2实施方式的片B21和导热性片B100的物性等与第1实施方式的导热性片100相同。
而且,该导热性片B100在贴合于用作被粘物的散热对象后,在聚合物基质含有热固性树脂成分时,通过加热进行热固化(成为C阶段状态),由此与散热对象粘接。
为了使导热性片B100热固化,例如在60℃以上、优选为80℃以上,另外例如在250℃以下、优选为200℃以下,例如以5分钟以上、优选以10分钟以上,另外例如以300分钟以下、优选以200分钟以下,对导热性片B100进行加热。
而且,第2实施方式的导热性片的制造方法中,通过将原料成分B9用具备第1辊B6和第2辊B7的压延机B1压延来形成第5长片B18,因此能够以优异的制造效率得到导热性片B100。
而且,由于用压延机B1压延原料成分,因此能够有效地防止板状的氮化硼粒子B23的破碎。
另外,通过将原料成分B9在片形成部B3中用第1辊B6和第2辊B7进行压延来形成第1长片B2,然后,在片层叠部B4中的第1片层叠部B10、第2片层叠部B11、第3片层叠部B12和第4片层叠部B13中,分别利用第1辊B6和第2辊B7,将第1长片B2、第2长片B15、第3长片B16和第4长片B17分别在厚度方向TD上层叠多个并进行压延。然后,由于进一步对长片进行压制,因此能够使板状的氮化硼23在聚合物基质B24中沿与厚度方向TD正交的面方向PD进行取向,同时使空隙率P降低。
因此,能够使板状的氮化硼粒子B23在聚合物基质B24中沿面方向PD高效地进行取向,同时使空隙率P降低。
因此,能够以优异的制造效率制造出面方向PD的导热性和柔软性优异的导热性片B100。
结果,作为柔软性和面方向PD的导热性优异的导热性片B100,能够用于各种散热用途。
具体而言,若用导热性片B100覆盖电子元件,则能够在保护所述电子元件的同时有效地传导电子元件的热。
需要说明的是,作为由导热性片B100覆盖的电子元件,没有特别限定,可举出例如:IC(集成电路)芯片、电容器、线圈、电阻器、发光二极管等。这些电子元件通常设置在基板上,并在面方向(基板的面方向)相互隔开间隔地配置。
特别地,若用导热性片B100覆盖电力电子学中采用的电子部件和/或安装有该部件的安装基板,则能够在防止导热性片B100的热所致的劣化的同时,通过导热性片B100使电子部件和/或安装基板的热沿面方向PD散热。
作为电力电子学中采用的电子部件,可举出例如:IC(集成电路)芯片(特别地,IC芯片中宽度窄的电极端子部分)、半导体闸流管(整流器)、电动机部件、逆变器、送电用部件、电容器、线圈、电阻器、发光二极管等。
另外,安装基板中,在表面(一个面)安装有上述电子部件,所述安装基板中,电子部件沿面方向(安装基板的面方向)相互隔开间隔地配置。
另外,也可以将耐热性优异的导热性片B100设置于例如LED散热基板、电池用散热件。
需要说明的是,图B1的实线的实施方式中,使包含溶剂的原料成分干燥来制备原料粉体,再将其投入压延机B1,但例如如图B1的虚线所示,也可以将包含溶剂的原料成分通过挤出机等成形为原料片B26后,将原料片B26投入压延机B1。
另外,图B1的实施方式中,对应于相对地配置于运送方向上游侧的2个压延构件B5,设置有1个相对地配置于运送方向下游侧的压延构件B5,但虽未图示,例如也可以对应于相对地配置于运送方向上游侧的3个以上的多个压延构件B5,设置1个相对地配置于运送方向下游侧的压延构件B5。
另外,图B1的实施方式中,将层叠2个长片的工序实施了4次,但层叠长片的工序的次数没有特别限定,例如也可以实施1次(即片层叠部为单段的方式,参照图B2)以上、优选为2次以上、更优选为3次以上,并且例如10次以下、优选为7次以下。
层叠长片的工序的实施次数若不满足上述下限,则有时无法充分地使空隙率降低。
另一方面,若超过上述上限,则有时无法得到优异的制造效率。
实施例
以下示出实施例和比较例来更具体地说明本发明,但本发明并不限定于此。
以下所示的实施例的数值能够代替为上述实施方式中记载的数值(即上限值或下限值)。
以下举出与各实施方式对应的实施例,具体地说明本发明。
[与第1实施方式对应的实施例1~实施例8和比较例1~比较例15]
实施例1
[原料成分制备工序]
基于表1中记载的配方配合各组分,搅拌后通过25℃的真空干燥蒸馏除去甲基乙基酮(溶剂),由此将原料成分制成原料粉体(混合-真空干燥法)。
[长片形成工序](压延机成形:压延构件、参照图19)
然后如图19所示准备具备包含一对辊的单个的压延构件。
然后边以表1所示的成形条件操作压延机,边将原料成分从上方投入压延机的压延构件的夹持部分进行压延,由此制造长片。
需要说明的是,将原料成分投入压延构件时,用长的2片脱模片(商品名“パナピールTP-03”、PET制、厚度188μm、PANAC公司制)夹持原料成分。需要说明的是,2片脱模片以它们的处理面相互对置的方式即内侧相向的方式夹持原料成分。
长片为B阶段状态。
[压制工序]
将长片切取为10cm见方的矩形并进行成形。然后剥离2片脱模片。然后将片配置到其他脱模片(商品名“パナピールSG-2”、PET制、PANAC公司制))上(上面,具体而言为处理面),然后,在上述脱模片(パナピールSG-2)上在片的周围配置框状的黄铜制的200μm的隔离件,以处理面与片和隔离件对置的方式配置脱模片(商品名“パナピールSG-2”、PET制、PANAC公司制))以使其覆盖在隔离件和片上。即用2片脱模片来夹持片。由此,准备由脱模片、片和脱模片构成的层叠体。
然后,首先将板状的硅酮橡胶片(脱模片)配置于真空压制机,并在其上配置层叠体。然后,在其上配置硅酮橡胶片,接着,用真空加热压制机在70℃、5分钟、50Pa以下的条件下实施抽真空。接着,调整有效压力达到10MPa,实施10分钟热压制后,除压,得到导热性片。导热性片为B阶段状态,其厚度为258μm。
实施例2~8和比较例1~15
基于表1~表6所述的配方和条件与实施例1同样地进行处理,得到实施例2~8和比较例1~15的导热性片。
需要说明的是,对于比较例1~7,未通过压延机实施长片形成工序。即比较例1、3和5中,对原料粉体进行压制。另外,比较例2和4中,对原料粉体进行混炼后,实施压制。此外,比较例6中,对原料粉体实施混炼挤出。另外,比较例7中,将原料粉体混炼挤出后,实施压制。
另一方面,比较例8~15中未实施压制工序。即仅实施长片形成工序,并将所得到的长片直接以导热性片的形式得到。
(评价)
(1)导热率
对通过各实施例和各比较例得到的导热性片测定导热率。
即通过使用氙闪光分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制)的脉冲加热法测定面方向(PD)上的导热率。另外,通过使用“ai-Phase mobile”(ai-Phase公司制)的TWA法测定厚度方向(TD)上的导热率。
其结果如表1~表6所示。
(2)利用电子显微镜的剖面观察
用Cross section polisher沿厚度方向对实施例1和6的导热性片进行切割,通过电子显微镜(SEM)观察其切割面。其图像处理图如图21和图22所示。
另外,通过电子显微镜(SEM)对氮化硼粒子(PT-110)进行观察。其图像处理图如图23所示。
结果可知,图21所示的实施例1的导热性片和图22所示的实施例6的导热性片中的氮化硼粒子,与图23所示的氮化硼粒子相比,有效地防止了破碎。
(3)耐弯曲性(柔软性)
按照JIS K5600-5-1耐弯曲性(圆筒形芯棒法)对各实施例和各比较例的导热性片实施耐弯曲性试验。
即在下述试验条件下对B阶段状态的各实施例和各比较例的导热性片的耐弯曲性(柔软性)进行评价。
试验条件
试验装置:I型
芯棒:直径10mm、直径5mm或直径1mm
然后,以超过90度且180度以下的弯曲角度使B阶段状态的各导热性片进行弯曲,由导热性片产生断裂(损伤)的试验装置的芯棒的直径如下所述地进行评价。
其结果如表1~表6所示。
◎:即使以直径1mm的芯棒进行弯曲,也未产生断裂。
○:即使以直径5mm的芯棒进行弯曲也未产生断裂,但若以直径1mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
△:即使以直径10mm的芯棒进行弯曲也未产生断裂,但若以直径5mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
×:若以直径10mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
(4)空隙率(P)
通过下述测定方法对各实施例和各比较例的B阶段状态的导热性片的空隙率(P)进行测定。
空隙率的测定方法:首先测定导热性片的体积和重量,算出密度。然后,将氮化硼粒子的密度假设为2.28g/cm3、将树脂的密度假设为1.2g/cm3,算出导热性片的理论密度(70vol%时为1.956g/cm3)。
其结果如表1~表6所示。
(5)复数剪切粘度(复数粘性率:η*)
将实施例和比较例中的配方分类为配方1~配方3,按照JIS K7244-10(2005年),通过频率10Hz、升温速度2℃/分钟的剪切模式的动态粘弹性测定,对各配方中的导热性片的复数剪切粘度(复数粘性率)进行测定。
其结果如表7所示。
<各实施例和各比较例中的配方、成形条件、导热性片的物性>
在表的氮化硼粒子的栏中,上段的数值为氮化硼粒子的配合质量(g),下段括弧内的数值为氮化硼粒子相对于导热性片的体积百分率(体积%)。
[与第2实施方式对应的实施例1~实施例8和比较例1~比较例15]
实施例B1
[原料成分制备工序]
基于表B1中记载的配方配合各组分,搅拌后通过25℃的真空干燥蒸馏除去甲基乙基酮(溶剂),由此将原料成分制成原料粉体(混合-真空干燥法)。
[长片形成工序](压延机成形:1段片形成部和2段片层叠部、参照图B2)
然后,如图B2所示,准备具备由2对辊构成的片形成部、和由一对辊构成的片层叠部的压延机。
然后边以表B1所示的成形条件操作压延机,边将原料成分从上方投入片形成部中的2个第1压延构件的夹持部分并进行压延,接着通过片层叠部的一对辊进行层叠,由此制造长片。
需要说明的是,将原料成分投入片形成部的各压延构件时,用长的2片脱模片(商品名“パナピールTP-03”、PET制、厚度188μm、PANAC公司制)夹持原料成分。需要说明的是,2片脱模片以它们的处理面相互对置的方式即内侧相向的方式夹持原料成分。进一步,以在片形成部和片层叠部之间相互邻接的脱模片能够从长片剥离的方式构成压延机。
长片为B阶段状态。
[压制工序]
将长片切取为10cm见方的矩形并进行成形。然后剥离2片脱模片。然后将片配置到其他脱模片(聚酯膜(商品名“パナピールSG-2”、PANAC公司制))上(上面,具体而言为处理面),然后,在上述脱模片(パナピールSG-2)上在片的周围配置框状的黄铜制的200μm的隔离件,以处理面与片对置的方式配置脱模片(商品名“パナピールSG-2”、PANAC公司制))以使其覆盖在隔离件和片上。即用2片脱模片来夹持片。由此,准备由脱模片、片和脱模片构成的层叠体。
然后,首先将板状的硅酮橡胶片配置于真空压制机,并在其上配置层叠体。然后,在其上配置硅酮橡胶片,接着,用真空加热压制机在70℃、5分钟、50Pa以下的条件下实施抽真空。接着,调整有效压力达到10MPa,实施10分钟热压制后,除压,得到导热性片。导热性片为B阶段状态,其厚度为258μm。
实施例B2~实施例B10和比较例B1~比较例B20
基于表B1~表B6所述的配方和条件,与实施例B1同样地进行处理,得到导热性片。
需要说明的是,对于比较例B1~比较例B7,未通过压延机实施长片形成工序。即比较例B1、比较例B3和比较例B5中,对原料粉体进行压制。另外,比较例B2和比较例B4中,对原料粉体进行混炼后,实施压制。进一步,比较例B6中,对原料粉体实施混炼挤出。另外,比较例B7中,将原料粉体混炼挤出后,实施压制。
另一方面,比较例B8~比较例B20中未实施压制工序。即仅实施长片形成工序,并将所得到的长片直接以导热性片的形式得到。需要说明的是,比较例B8、比较例B13和比较例B15中,使用不具备片层叠部的压延机、即图B5所示的仅具备由一对辊B6和B7构成的片形成部B3的压延机B1来形成长片B20,并将其直接以导热性片的形式得到。
(评价)
(1)导热率
对通过各实施例B和各比较例B得到的导热性片测定导热率。
即通过使用氙闪光分析仪“LFA-447型”(NETZSCH公司制)的脉冲加热法测定面方向(PD)上的导热率。另外,通过使用“ai-Phase mobile”(ai-Phase公司制)的TWA法测定厚度方向(TD)上的导热率。
其结果如表B1所示。
(2)利用电子显微镜的剖面观察
用Cross section polisher沿厚度方向对实施例B10的导热性片进行切割,通过电子显微镜(SEM)观察其切割面。其图像处理图如图B3所示。
另外,通过电子显微镜(SEM)对氮化硼粒子(PT-110)进行观察。其图像处理图如图B4所示。
结果可知,图B3所示的实施例B10的导热性片中的氮化硼粒子,与图B4所示的氮化硼粒子相比,有效地防止了破碎。
(3)耐弯曲性(柔软性)
按照JIS K5600-5-1耐弯曲性(圆筒形芯棒法)对各实施例B和各比较例B的导热性片实施耐弯曲性试验。
即在下述试验条件下对B阶段状态的各实施例B和各比较例B的导热性片的耐弯曲性(柔软性)进行评价。
试验条件
试验装置:I型
芯棒:直径10mm、直径5mm或直径1mm
然后,以超过90度且180度以下的弯曲角度使B阶段状态的各导热性片进行弯曲,由导热性片产生断裂(损伤)的试验装置的芯棒的直径如下所述地进行评价。
其结果如表B1~表B6所示。
◎:即使以直径1mm的芯棒进行弯曲,也未产生断裂。
○:即使以直径5mm的芯棒进行弯曲也未产生断裂,但若以直径1mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
△:即使以直径10mm的芯棒进行弯曲也未产生断裂,但若以直径5mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
×:若以直径10mm的芯棒进行弯曲,则产生断裂。
(4)空隙率(P)
通过下述测定方法对各实施例B和各比较例B的B阶段状态的导热性片的空隙率(P)进行测定。
空隙率的测定方法:首先测定导热性片的体积和重量,算出密度。然后,将氮化硼粒子的密度假设为2.28g/cm3、将树脂的密度假设为1.2g/cm3,算出导热性片的理论密度(70vol%时为1.956g/cm3)。
其结果如表B1~表B6所示。
(5)复数剪切粘度(复数粘性率:η*)
将实施例B和比较例B中的配方分类为配方B1~配方B3,按照JISK7244-10(2005年),通过频率10Hz、升温速度2℃/分钟的剪切模式的动态粘弹性测定,对各配方中的导热性片的复数剪切粘度(复数粘性率)进行测定。
其结果如表B7所示。
<各实施例B和各比较例B中的配方、成形条件、导热性片的物性>
在表的氮化硼粒子的栏中,上段的数值为氮化硼粒子的配合质量(g),下段括弧内的数值为氮化硼粒子相对于导热性片的体积百分率(体积%)。
另外,表B1~表B6中,简称详述如下。
PT-110:商品名、板状的氮化硼粒子、平均粒径(光散射法)45μm、Momentive Performance Materials Japan公司制
EG-200:商品名“オグソールEG-200”、二芳基芴型环氧树脂、半固态、环氧当量292g/eqiv.、常温半固态、大阪Gas Chemicals公司制
EXA-1000:商品名“Epiclon EXA-4850-1000”、双酚A型环氧树脂、环氧当量310~370g/eqiv.、常温液体状、粘度(25℃)100,000mPa·s、DIC公司制
HP-7200:商品名“Epiclon HP-7200”、二环戊二烯型环氧树脂、环氧当量254~264g/eqiv.、常温固态、软化点56~66℃、DIC公司制
MEH-7800-SS:商品名、苯酚-芳烷基树脂、固化剂、羟基当量173~177g/eqiv.、明和化成公司制
2P4MHZ-PW:商品名“Curezol 2P4MHZ-PW”(固化剂、咪唑化合物、四国化成公司制)的5质量%甲基乙基酮分散液
SG-P3(15质量%MEK溶液):商品名“Teisan Resin SG-P3”、环氧改性的丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物、溶剂:甲基乙基酮、橡胶成分的含有比例15质量%、重均分子量850,000、环氧当量210eqiv./g、理论玻璃化转变温度12℃、Nagase ChemteX公司制
2MAOK-PW:2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪异氰脲酸加成物、固化促进剂、四国化成公司制
TP03:商品名“パナピールTP-03”、PET制脱模片、厚度188μm、PANAC公司制
MRF38:商品名“Diafoil MRF38”、PET制脱模片、厚度38μm、三菱化学聚酯制公司制
表1
表2
表3
表4
※1 挤出条件:挤出速度0.4m/min、挤出温度60℃~80℃
表5
表6
表7
表B1
表B2
表B3
表B4
※1: 挤出条件:挤出速度0.4m/min、挤出温度60℃~80℃
表B5
表B6
表B7
需要说明的是,上述发明虽以本发明例示的实施方式的形式提供,但这些仅为例示,并不用于限定性解释。对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明的变形例也包括在权利要求书中。
产业上的可利用性
导热性片例如可通过覆盖IC(集成电路)芯片、电容器、线圈、电阻器、发光二极管等电子元件来使用。
Claims (10)
1.一种导热性片的制造方法,其特征在于,具备:
制备含有板状的氮化硼粒子和聚合物基质的原料成分的工序,
通过压延机由所述原料成分形成长片的工序,和
对所述长片进行压制的工序。
2.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述压延机具备以形成多个夹持部分的方式配置的多个辊,
在沿所述长片的运送方向相互邻接的上游侧的夹持部分和下游侧的夹持部分中,所述下游侧的夹持部分的间隔小于所述上游侧的夹持部分的间隔。
3.根据权利要求2所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
在所述上游侧的夹持部分和所述下游侧的夹持部分这两个夹持部分中,所述下游侧的夹持部分的间隙相对于所述上游侧的夹持部分的间隔为0.9倍以下。
4.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述压延机中至少设置有三个夹持部分。
5.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述压延机沿所述运送方向具备多个相互对置配置的一对的辊。
6.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述导热性片的空隙率为3.0体积%以下。
7.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
就所述导热性片而言,按照JIS K7244-10(2005年),通过频率10Hz、升温速度2℃/分钟的动态粘弹性测定得到的、温度20~150℃的任一温度下的复数剪切粘度η*为300Pa·s以上且10000Pa·s以下。
8.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述氮化硼粒子的通过动态光散射法测定的平均粒径为20μm以上,
所述导热性片中所述氮化硼粒子的体积比例为60体积%以上。
9.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
所述导热性片的与厚度方向正交的方向的导热率为6W/m·K以上。
10.根据权利要求1所述的导热性片的制造方法,其特征在于,
形成所述长片的工序具备:
通过用一对辊对所述原料成分进行压延,由此形成所述长片的工序,和
将所述长片沿厚度方向层叠多个,并用一对辊进行压延的工序。
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