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TWI577959B - 導熱薄片，導熱薄片之製作方法，及放熱裝置 - Google Patents

導熱薄片，導熱薄片之製作方法，及放熱裝置 Download PDF

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TWI577959B
TWI577959B TW100114437A TW100114437A TWI577959B TW I577959 B TWI577959 B TW I577959B TW 100114437 A TW100114437 A TW 100114437A TW 100114437 A TW100114437 A TW 100114437A TW I577959 B TWI577959 B TW I577959B
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conductive sheet
thermally conductive
graphite powder
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矢嶋倫明
山本禮
吉川徹
關智憲
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日立化成股份有限公司
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Description

導熱薄片，導熱薄片之製作方法，及放熱裝置
本發明係關於導熱薄片、導熱薄片之製作方法及放熱裝置。更詳細而言，係關於具有高的導熱性及優異操作性，進而具有可對應於使用之發熱體及放熱材之形狀之加工性之導熱薄片、導熱薄片之製作方法及使用導熱薄片之放熱裝置。
近年來，以個人電腦為首之各種電子機器之資料處理量急遽增加，使得前述機器內部之重要構件的多層配線板或半導體朝高密度化或電子零件之大型化進展。上述背景中，機器內部產生之熱量亦比過去之機種更大，而引起操作中之困擾(誤動作、無法操作)等問題。
欲解決目前該種問題之電子機器製造商各公司為了迅速進行內部冷卻，而謀求以(1)設置比過去更高性能之冷卻風扇，(2)於放熱材與發熱體之間介隔導熱率高且具有柔軟性之放熱材以提高發熱體之放熱性等之對策。然而冷卻風扇之高性能化導致電子機器之大型化，進而成為噪音增加及成本高之要因。
因此受矚目者為設置於發熱體與放熱材之間之導熱材。導熱材要求儘可能薄且導熱性優異，且可追隨發熱體及放熱體之變形。
至於導熱材代表性列舉為油脂型之材料。然而該方法 由於油脂之低黏性導致操作性差，故而導致組裝放熱裝置時之作業性惡化。又，一般之油脂隨著溫度變化黏度變化亦大，而有導熱特性變化之問題。
因此作為改良上述油脂型導熱材之作業性之材料，具有彈性且表面觸黏性(附帶黏性)安定之導熱薄片備受矚目。
然而，目前市售之導熱薄片之放熱特性(發熱體之冷卻效果)、操作性、及薄片特性(彈性模數或表面觸黏性)之均衡性差，期望獲得改善。又，具有柔軟性之放熱金屬材料雖亦使用使銦薄片化者，但由於成本高而僅止於一部份使用。
該等狀況中，提案有低成本之放熱特性及作業性優異之各種複合材料組成物及其加工物。
例如，已揭示於熱可塑性樹脂中調配石墨粉末之放熱性樹脂成型品(例如，特開昭62-131033號公報)，或含有石墨、碳黑等之聚酯樹脂組成物(例如，特開平4-246456號公報)。另外，已揭示調配粒徑1~20μm之人造石墨之橡膠組成物(例如，特開平5-247268號公報)，或將結晶面間隔為0.330~0.340nm之球狀石墨粉調配於矽氧橡膠中而成之組成物(特開平10-298433號公報)。
且，記載有對於在固體中加壓壓縮之組成物之表面平行排列特定石墨粒子而成之高放熱性複合材料及其製造方法(例如，特開平11-001621號公報)。再者，已揭示於成型體中之石墨粉末之結晶構造中之c軸相對於放熱方向 以垂直方法配向之放熱性成形體及其製造方法(例如，特開2003-321554號公報)。
操作性優異之導熱薄片具有如上述之組裝放熱裝置時之作業性簡便之特徵。進而活用該特徵之使用方法中，產生賦予符合放熱材之形狀之形狀加工性、對於發熱體及放熱材面之凹凸或曲面等特殊形狀之追隨性、應力緩和等功能之需求。例如，由如顯示器面板之大面積之放熱中，上述功能之發揮成為重要課題。據此，強烈期望開發出具有操作性、形狀加工性及高導熱性之薄片。
本發明之課題係提供一種具有高導熱性及操作性優異，進而可依據用途加工成各種形狀之導熱薄片、該導熱薄片之製作方法及使用該導熱薄片之導熱裝置。
本發明人等為解決上述課題而重複積極檢討之結果，發現藉由於黏合劑成分中，使異向性石墨粉配向成一定方向，且於薄片表面上賦予特定厚度之金屬箔，可獲得導熱特性優異、且操作性及形狀加工性亦優異之導熱薄片。
亦即，本發明係如下。
<1>一種導熱薄片，其具有：含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)及具有異 向性之石墨粉(B)且該石墨粉(B)於厚度方向配向之基材薄片，及於前述基材薄片之一表面上之厚度為該基材薄片厚度之1~30%之金屬箔(C)。
<2>如前述<1>所述之導熱薄片，其中前述金屬箔(C)係由鋁、銅或錫所形成。
<3>如前述<1>或<2>所述之導熱薄片，其含有玻璃轉移溫度50℃以下之熱可塑性橡膠成分(D)作為黏合劑成分(A)。
<4>如前述<1>~<3>中之任一項中所述之導熱薄片，其含有玻璃轉移溫度50℃以下之熱可塑性橡膠成分(D)、與熱硬化性橡膠成分(E)、及可與該熱硬化性橡膠成分(E)交聯之熱硬化型橡膠硬化劑(F)作為黏合劑成分(A)。
<5>如前述<1>~<4>中任一項所述之導熱薄片，其中前述石墨粉(B)為膨脹石墨成型薄片之粉碎粉，粉碎前之前述膨脹石墨成型薄片之鬆密度為0.1g/cm3~1.5g/cm3之範圍內。
<6>如前述<1>~<5>中任一項所述之導熱薄片，其中前述石墨粉(B)為薄片針枝狀或樹枝狀，且平均粒徑係於50μm~2000μm之範圍內。
<7>如前述<1>~<6>中任一項所述之導熱薄片，其進而含有磷酸酯。
<8>一種如前述<1>~<7>中任一項所述之導熱薄片之 製造方法，其具有下列步驟：調製含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)及具有異向性之石墨粉(B)之組成物之步驟；使用前述組成物，製作將石墨粉(B)配向在與主面平行方向上之一次薄片之步驟；將前述一次薄片層合或捲繞，製作成形體之步驟、以相對於前述一次薄片面之法線成45~80度之角度，將前述成形體切片而製作基材薄片之步驟；及，在前述基材薄片之表面上附設相對於前述基材薄片之厚度為1~30%厚度之金屬箔(C)之步驟。
<9>如前述<8>所述之導熱薄片之製作方法，其含有增黏劑、熱可塑性橡膠成分(D)、熱硬化性橡膠成分(E)、及可與該熱硬化性橡膠成分(E)交聯之熱硬化型橡膠硬化劑(F)作為前述黏合劑成分(A)， 且於將前述金屬箔(C)附設於前述基材薄片之表面上之步驟之前或之後，具有使前述黏合劑成分(A)交聯之步驟。
<10>一種放熱裝置，其具有：發熱體；放熱體；及，於前述發熱體與前述放熱體之間，以與該發熱體及放熱體二者接觸之方式配置之如前述<1>~<7>中任一項之導熱薄片。
依據本發明，係提供一種導熱特性(導熱率)、操作性(強度、觸黏性)、及薄片之形狀加工性(應力緩和)優異之導熱薄片。
<導熱薄片>
本發明之導熱薄片為含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)(以下有時簡稱為「黏合劑成分(A)」)及具有異向性之石墨粉(B)(以下有時簡稱為「石墨粉(B)」)，且該石墨粉(B)於厚度方向配向之基材薄片，且於基材薄片之一表面上具備有厚度為該基材薄片厚度之1~30%之金屬箔(C)。藉由該構成，而維持導熱薄片之導熱特性且改善操作性。
藉由賦與上述厚度之金屬箔(C)而提高導熱薄片之強度，可加工而符合放熱材之形狀或設計，且亦提高安裝作業時之操作性。又，藉由將異向性石墨粉(B)配向成厚度方向，可提高導熱薄片之厚度方向之導熱性，於設置於發熱體與放熱材之間時，可將發熱體之熱有效的導熱至放熱板。
本發明中，所謂「具有異向性」之石墨粉意指熱傳導率具有異向性，形狀具有長寬比(短軸與長軸)之石墨粉。
以下，有時將「具有異向性之石墨粉」稱為「異向性 石墨粉」。
異向性石墨粉(B)經「配向成薄片之厚度方向」意指將導熱薄片切成正八角形，以螢光顯微鏡觀察各邊厚度方向之剖面，於任一邊之剖面中，測定任意50個異向性石墨粉(B)之長軸相對於導熱薄片表面之角度(90度以上時採用補角)，其平均值在60~90度之範圍內之狀態。
所謂「在室溫下顯示出彈性」意指在25℃顯示出柔軟性。
所謂黏合劑成分(A)與異向性石墨粉(B)較好為各充分混合之狀態。
以下針對構成本發明之導熱薄片之材料加以說明。
(黏合劑成分(A))
本發明之放熱薄片含有在室溫下顯示出彈性之黏合劑成分(A)，在黏合劑成分(A)中，後述之異向性石墨粉(B)係配向於薄片之厚度方向。
黏合劑成分(A)只要是在室溫下顯示出彈性者即無特別限制，但較好使用玻璃轉移溫度50℃以下之熱可塑性橡膠成分(D)，其所具有之玻璃轉移溫度較好為-70~20℃，更好為-60~0℃。玻璃轉移溫度為50℃以下時，柔軟性優異，對金屬箔(C)、發熱體及放熱體之密著性良好。又玻璃轉移溫度(Tg)係以示差掃描熱量裝置(DSC)測定。
使用之熱可塑性橡膠成分(D)並無特別限制，列舉 為例如丙烯酸酯(丙烯酸酯之乙酯、丁酯或2-乙基己酯等)與其他單體之共聚合所得之丙烯酸橡膠，或使乙烯與丙烯經觸媒反應獲得之乙烯-丙烯橡膠、藉由異丁烯與異戊間二烯之共聚合獲得之丁基橡膠、藉由丁二烯與苯乙烯之共聚合獲得之苯乙烯丁二烯橡膠、由丙烯腈與丁二烯構成之NBR等。
又上述熱可塑性橡膠成分(D)可單獨或複合化使用。使用之熱可塑性橡膠成分(D)之重量平均分子量較好為10萬~200萬之範圍，更好之範圍為20萬~150萬。重量平均分子量為10萬以上時，可抑制最終獲得之作為基材薄片之玻璃轉移溫度之降低，抑制隨著電子機器內部之溫度變化造成之導熱薄片之物性變動而抑制導熱特性之變動。又使用之熱可塑性橡膠成分(D)之重量平均分子量為200萬以下時，可提高與異向性石墨粉(B)之混合性，且觸黏性及彈性優異。
熱可塑性橡膠成分(D)之含量並無特別限制，但相對於基材薄片100質量份較好為5質量份~70質量份，更好為5質量份~60質量份。在該範圍內時可維持上述之薄片特性。
熱可塑性橡膠成分(D)，具體而言，作為丙烯酸系橡膠可例示為商品名：THR-811DS，重量平均分子量：50萬，Nagase ChemteX(股)製造；商品名：THR-811DR，重量平均分子量：50萬，Nagase ChemteX(股)製造；商品名：Nipol AR31，日本Zeon(股)製造；商品名：Nipol AR51 ，日本Zeon(股)製造；商品名：Nipol AR71，日本Zeon(股)製造；商品名：Nipol AR32，日本Zeon(股)製造；商品名：Nipol AR42W，日本Zeon(股)製造等。
通常，導熱薄片係挾持於發熱構件與放熱板之間，且施加一定之壓力同時在使用環境之溫度改變之狀況下使用。據此為了耐受使用環境下之壓力負荷，較好併用上述熱可塑性橡膠成分(D)以及熱硬化性橡膠成分(E)作為黏合劑成分(A)。藉由併用熱可塑性橡膠成分(D)與熱硬化性橡膠成分(E)，可進一步提高操作性。
又，本發明中所謂「熱硬化性橡膠成分(E)」意指硬化前之成分，且藉由與熱硬化型橡膠硬化劑(F)進行熱處理，成為經硬化成分。
本發明中，使熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)交聯，藉此可獲得依據導熱薄片之使用溫度，分子鏈運動之變化亦少，操作性獲得提高(強度提高)，且在使用環境急速朝高溫側之溫度變化下安定之導熱特性。
本發明中使用之熱硬化性橡膠成分(E)並無特別限制，若為具有可與熱硬化型橡膠硬化劑(F)交聯之官能基之改質合成橡膠即可。且，選擇熱硬化性橡膠成分(E)時，熱硬化型橡膠硬化劑(F)種類之選擇變得重要。
本發明之熱硬化性橡膠成分(E)之交聯係藉由交聯而增加熱硬化性橡膠成分(E)之分子量且提高薄片之強度，並不僅單純考量分子量之增加，較好設計成將組裝之 熱硬化性橡膠成分(E)及熱硬化型橡膠硬化劑(F)之構造或其特徵反映至由交聯獲得之基材薄片之特性。又熱硬化性橡膠成分(E)較好具有對於熱硬化型橡膠硬化劑(F)可交聯之官能基者。
考慮上述目的時，熱硬化性橡膠成分(E)中，與熱硬化型橡膠硬化劑(F)反應之官能基較好為羧基、羥基、胺基等，至於熱硬化性橡膠成分(E)較好使用以該等官能基改質之改質合成橡膠。尤其，具有羧基之丙烯腈‧丁二烯‧甲基丙烯酸之共聚物的NBR，或與丙烯酸丁酯‧丙烯腈‧丙烯酸之共聚合獲得之丙烯酸橡膠，就薄片特性及成本方面而言係較佳。
又，熱硬化性橡膠成分(E)較好併用在常溫下為固體之成分(E1)及在常溫下為液體之成分(E2)。常溫下為固體之成分(E1)之強度及耐熱性優異，在常溫下為液體之成分(E2)之柔軟性優異，故藉由調配該二者，可使耐熱性及柔軟性均衡良好。此處所謂常溫指15℃~30℃。
常溫下為固體之熱硬化性橡膠成分(E1)較好為以羧基、羥基及胺基等之至少一種改質之改質合成橡膠，更好為固態羧基改質合成橡膠。
常溫下為液體之熱硬化性橡膠成分(E2)較好為以羧基、羥基及胺基等之至少一種改質之改質合成橡膠，更好為液態羧基改質合成橡膠。
較好使用之羧基改質之固態橡膠(E1)之分子量只要在常溫下為固體即無特別限制，較好以重量平均分子量計 為10萬以上，更好以重量平均分子量計為15萬至50萬。
較好使用之羧基改質之液態橡膠(E2)之分子量只要在常溫下為液體即無特別限制，較好以重量平均分子量計為9萬以下，更好以重量平均分子量計為3萬至9萬。
前述羧基改質之固態橡膠(E1)與前述羧基改質之液態橡膠(E2)可分別單獨，或混合使用。混合使用時之比率係依據要求之特性任意決定。再者，大量使用在常溫下為固態之熱硬化性橡膠成分(E1)時，有提高強度、耐熱性之傾向，使用在常溫下為液態之熱硬化性橡膠成分(E2)時，有提高柔軟性之傾向。
在常溫下為固體之熱硬化性橡膠成分(E1)，具體而言可例示為羧基改質之NBR(商品名：Nippol 1072，重量平均分子量：25萬，羧基濃度：0.75(KOHmg/g)，日本Zeon(股)製造)等。
至於在常溫下為液態之熱硬化性橡膠成分(E2)，具體而言可例示為羧基改質之NBR(商品名：Nippol DN601，重量平均分子量：6.8萬，羧基濃度：0.75(KOHmg/g)，日本Zeon(股)製造)、X750、X740、X146、X160(JSR(股)製造)等。
前述熱硬化性橡膠成分(E)之使用量相對於黏合劑成分(A)中之熱可塑性橡膠成分(D)與熱硬化性橡膠成分(E)之總量100質量份較好為10~70質量份，更好為10~60質量份。在該範圍內可容易地獲得取得均衡之導熱薄片。
又，亦可採用併用作為熱硬化性橡膠成分(E)之具有羥基之改質合成橡膠與作為熱硬化型橡膠硬化劑(F)之異氰酸酯(NCO)化合物之方法，但由於異氰酸酯化合物會與水瞬間反應，故就操作性及反應控制之觀點而言，較好使用異氰酸酯化合物以外者。
本發明中使用之熱硬化型橡膠硬化劑(F)並無特別限制。
至於成為橡膠之交聯(硫化)劑之熱硬化型橡膠硬化劑(F)，亦可使用一般之硫、硫化合物、過氧化物等，但就環境(臭氣)、安全衛生及維持與橡膠之交聯性之觀點而言，較好為與熱硬化性橡膠成分(E)所具有之羧基、羥基、胺基等官能基容易反應，且具有安定物性之熱硬化型橡膠硬化劑(F)。
使用羧基改質之合成橡膠或胺基改質之合成橡膠作為熱硬化性橡膠成分(E)時，熱硬化型橡膠硬化劑(F)較好為含環氧基之化合物，最好為具有兩個以上環氧基之含環氧基之化合物。含環氧基之化合物亦具有提高導熱薄片與其他構件之接著力或耐熱性，提高黏合劑成分(A)與異向性石墨粉(B)之混合性等之作用。而且，使用含環氧基之化合物之導熱薄片成為具有部分反映所使用之含環氧基化合物之特徵之物性者。
本發明中使用之含環氧基之化合物之分子量及構造並無特別限制，但考慮熱可塑性橡膠成分(D)與熱硬化性橡膠成分(E)之相溶性、耐熱性及成本等，較好為數平 均分子量(Mn)500以下之以表氯醇與雙酚A構成之含環氧基化合物。
尤其是熱硬化性橡膠成分(E)為羧基改質之合成橡膠或胺基改質之合成橡膠時，作為熱硬化型橡膠硬化劑(F)之含環氧基化合物之比率係以熱硬化性橡膠成分(E)中所含之羧基濃度或胺基濃度，與含環氧基化合物之分子量及環氧基數目(當量)決定。一般而言，相對於羧基改質之合成橡膠或胺基改質之合成橡膠100質量份，較好調配含環氧基化合物1~30質量份。含環氧基化合物之調配量為1質量份以上時，透過含環氧基化合物而提高交聯密度，且提高觸黏性及黏合劑成分(A)與異向性石墨粉(B)之混合性。又，含環氧基化合物之調配量為30質量份以下時，添加之含環氧基化合物全體有助於充分交聯，使耐熱性或薄片特性獲得提高。
另依據需要，可使用異氰酸酯或胺基化合物等之硬化促進劑。
前述熱硬化型橡膠硬化劑(F)與前述熱硬化性橡膠成分(E)之反應較好經熱處理。熱處理條件並無特別限制，但於150℃/60分鐘經完全硬化。完全硬化條件係確認羧基、羥基、胺基等官能基完全消失(IR)，可判斷為該等完全硬化之狀態。據此，想要減少導熱薄片中硬化翹曲之情況，係以低溫‧長時間進行熱處理，且，想要實現生產性提高之情況，係以高溫‧短時間進行熱處理。
藉由熱硬化型橡膠硬化劑(F)與熱硬化性橡膠成分 (E)之交聯獲得之交聯密度可藉由熱處理條件任意地設定。藉由上述熱處理條件而改變黏合劑成分(A)中所含之熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)之交聯密度，故可提供符合期望要求之性狀之導熱薄片。
例如，本發明之導熱薄片中，以發熱構件與放熱板之觸黏性為優先時，有使未經熱處理之導熱薄片附著於發熱體及放熱體之後，施以熱處理使熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)硬化之方法。
又，更提高基材薄片與後述金屬箔(C)之密著性時，有製作未經熱處理之基材薄片，將金屬箔(C)貼合於該基材薄片上之後，施以熱處理使熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)硬化之方法。
如此，形成未經熱處理之基材薄片或導熱薄片，隨後施以熱處理時，較好於黏合劑成分(A)中添加增黏劑。至於增黏劑列舉為例如黏著賦予劑(tackfier)等。市售品可例示為Super Ester A-75(荒川化學工業(股)製造)、Ester Gum AA-L(荒川化學(股)製造)、BENSEL A(荒川化學(股)製造)等。
另一方面，重視生產性優於觸黏性時，製作基材薄片或導熱薄片之階段進行熱處理，使黏合劑成分(A)中之熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)硬化，藉由分散於黏合劑成分(A)中之熱可塑性橡膠成分(D)之觸黏性，而固定於發熱構件與放熱板之間之方法等。
任一者雖均於利用本發明之導熱薄片作為放熱材之前，使熱硬化性橡膠成分(E)與熱硬化型橡膠硬化劑(F)硬化，但如上述，作為放熱材使用前之導熱薄片，可依據期望之要求而改變交聯密度。
(石墨粉(B))
本發明之導熱薄片含有具有異向性之石墨粉(異向性石墨粉)(B)。只要是作為放熱材料發揮功能之異向性石墨粉則未特別限制，但較好為膨脹石墨成形薄片之粉碎粉，更好為具有薄片針枝狀或樹枝狀之形狀。
膨脹石墨成形薄片之粉碎粉係經過例如下述步驟製作。
(1)製作膨脹石墨之步驟。
(2)利用膨脹石墨，製作膨脹石墨成形薄片之步驟。
(3)將膨脹石墨成形薄片粉碎之步驟。
(4)利用分級使粉碎粉之粒度均一之步驟。
上述(1)之步驟中，製作膨脹石墨之方法並無特別限制，可例如將原料之天然石墨等浸漬於含酸性物質及氧化劑之溶液中，形成石墨層間化合物之步驟後，經過將前述石墨層間化合物加熱使石墨結晶之c軸方向膨脹而成為膨脹石墨之步驟而製造。據此，膨脹石墨成為蟲狀之短纖維之複雜交織狀形態。
膨脹石墨之膨脹倍率並無特別限制，但考慮放熱特性 時，較好為10倍以上，更好為50倍至500倍。使用膨脹倍率為10倍以上之膨脹石墨時，所得膨脹石墨成形薄片之強度優異，又使用500倍以下之膨脹石墨時，製作膨脹石墨成形薄片之作業性優異。另依據需要，亦較好進而在高的溫度下熱處理上述膨脹石墨，去除膨脹石墨中所含雜質而使用。
又，作為前述膨脹石墨之原料石墨並無特別限制，列舉較佳者為天然石墨、科琴石墨、熱分解石墨等高度結晶發達之石墨。考慮所得特性與經濟性二者時較好為天然石墨。至於所用天然石墨並無特別限制，可使用F48C(日本石墨(股)製造)、H-50(中越石墨(股)製造)等市售品。該等較好以鱗片狀之性狀形態使用。
上述(1)之步驟中，石墨之處理所使用之酸性物質係使用可進入石墨層間且可產生具有充分膨脹能力之酸性根(陰離子)之硫酸等。作為酸性物質之硫酸係以適度濃度使用，較好為95質量%以上之濃度，最好使用濃硫酸。酸性物質之使用量並無特別限制，以目標之膨脹倍率而決定，例如，相對於原料石墨100質量份較好使用100~1000質量份。
另外，伴隨酸性物質使用之氧化劑較好使用過氧化氫、過氯酸鉀、過錳酸鉀、重鉻酸鉀等過氧化物，且較好為硝酸等之有氧化作用之酸，就容易獲得良好之膨脹石墨之觀點而言，最好為過氧化氫。
使用過氧化氫作為氧化劑時較好作為水溶液使用。水 溶液中之過氧化氫之濃度並無特別限制，但較好為20~40質量%之範圍。過氧化氫之使用量並無特別限制，但相對於原料石墨100質量份較好以5~60質量份之範圍使用。
上述(2)之步驟中，使所得膨脹石墨成形並薄片化之方法並無特別限制，可在常溫下以輥、壓製等簡單的薄片化。另外，所得膨脹石墨成形薄片層之鬆密度係依據膨脹石墨充填量與成形壓力之大小概略決定。
使用之膨脹石墨成型薄片之鬆密度並無特別限制，較好為0.07g/cm3~1.5g/cm3之範圍，更好為0.1g/cm3~1.5g/cm3之範圍。鬆密度為0.07g/cm3以上時，膨脹石墨成型薄片之強度變得充分，鬆密度為1.5g/cm3以下時，可抑制成型時膨脹石墨凝聚物受到破壞。
膨脹石墨成型薄片可由上述製法獲得，且亦可購自下述所示之市售品而使用。本發明中使用之膨脹石墨成型薄片列舉為日立化成工業(股)製造之CARBOFIT HGP-105、HGP-207等。
上述(3)及(4)之步驟中使用之裝置並無限制，可使用一般之乾式粉碎機及乾式分級機，可獲得形狀為薄片針枝狀或樹枝狀之異向性石墨粉。
本發明之導熱薄片中，異向性石墨粉(B)之形狀為球狀或近似球狀時，由於後述之異向性石墨粉(B)彼此之接觸變緩慢，難以獲得具有高導熱性之導熱薄片，故較好使用薄片針枝狀或樹枝狀之異向性石墨粉。
此處，所謂「薄片針枝狀」意指使如針葉樹之尖葉變 平而成之形狀。另外，所謂「樹枝狀」意指如樹枝之形狀，且複數根小樹枝糾結之形狀。又，該等形狀之確認係使用SEM進行。
異向性石墨粉(B)之平均粒徑(D50)較好為50μm~2000μm之範圍。異向性石墨粉(B)之平均粒徑為50μm以上時，支配放熱特性之石墨粉之異向性充足，會有使異向性石墨粉(B)彼此之接觸概率增大而提高放熱特性之傾向。使用平均粒徑為2000μm以下之異向性石墨粉(B)時，容易與黏合劑成分(A)均勻混合，容易使導熱薄片之導熱特性及物性均一化。
異向性石墨粉(B)在基材薄片中之調配量，相對於基材薄片整體，較好為20~70質量%，更好為25~60質量%。20質量%以上時放熱效果充足，70質量%以下時可防止基材薄片變得太硬。
(其他成分)
本發明之導熱薄片中使用之其他成分列舉為難燃劑、可塑劑等。難燃劑並無特別限制，但為了發揮作為基材薄片之黏合劑成分(A)之一部份之功能，係考慮與黏合劑成分(A)之相溶性或耐熱性以及所得基材薄片之物性加以選擇。
難燃劑可使用一般之鹵化化合物，但考慮上述薄片特性之均衡時較好為磷酸酯系之難燃劑，可使用例如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯之脂肪族磷酸酯，或磷酸三苯酯、磷酸 三甲苯酯等芳香族磷酸酯及雙酚A雙(二苯基磷酸酯)等芳香族縮合型磷酸酯，該等可單獨使用及混合使用。
本發明中可使用之磷酸酯之一例列舉為芳香族縮合磷酸酯(大八化學工業(股)之CR-741)等。
難燃劑之使用量相對於導熱薄片之黏合劑成分(A)之100質量份較好為5~50質量份之範圍，係依據異向性石墨粉(B)之使用量而適當決定。難燃劑之使用量為5質量份以上時，容易獲得目標之難燃性，0質量%以下時，可抑制所得導熱薄片之柔軟性急遽下降。
另外，可塑劑係使用各種低分子化合物，列舉為例如聚丁烯(日油(股)製造，商品名0N、3N、5N、10N、30N、200N)等。
(基材薄片)
本發明之基材薄片含有前述黏合劑成分(A)與前述異向性石墨粉(B)，且異向性石墨粉(B)於厚度方向配向。
該基材薄片之厚度較好為100μm~2000μm，更好為100μm~1500μm，又更好為100μm~1000μm。基材薄片之厚度在上述範圍內時，操作性及導熱性優異。
又，本發明之導熱薄片中之基材薄片之厚度係以厚度計測定且取其平均值(測定同一基材薄片內之任意五點之平均值)。又，厚度計列舉為數位式針盤指示錶(Dial gauge)(Mitutoyo股份有限製造DIGIMATIC INDICATOR ID-C112C)。
如上述，基材薄片可為經熱處理而硬化之硬化薄片，亦可為未經熱處理之未交聯狀態之薄片。
未交聯之基材薄片亦可在層合後述之金屬箔(C)製作導熱薄片後，或者將導熱薄片配置在發熱體及放熱體之間後，施以熱處理。
基材薄片之具體製造方法將於後述。
(金屬箔(C))
本發明中，使用之金屬箔(C)之材質係配合用途而適當選擇。其中，就操作性、導熱特性之觀點而言，以鋁、銅或錫較佳。
金屬箔(C)之厚度為前述基材薄片厚度之1~30%，較好為1~25%，更好為1~20%。金屬箔(C)之厚度為前述薄片厚度之1%以下時，缺乏操作性改善之效果，又30%以上時，薄片表面變硬，使導熱性下降。
本發明之導熱薄片中之金屬箔(C)之厚度係以厚度計測定且取其平均值(測定同一金屬箔內之任意五點之平均值)。又，厚度計列舉為數位式針盤指示錶(Mitutoyo股份有限製造之DIGIMATIC INDICATOR ID-C112C)。
金屬箔(C)之厚度若為前述基材薄片厚度之1~30%即可，較好依據用途或基材薄片之厚度適宜選擇。具體而言，較好為5μm~100μm，更好為5μm~90μm，又更好為5μm~80μm。金屬箔(C)之厚度在上述範圍內時，操作性 及導熱特性優異。
<導熱薄片之製造方法>
導熱薄片之製造方法首先製作含有前述黏合劑成分(A)與前述異向性石墨粉(B)，且異向性石墨粉(B)於厚度方向配向之基材薄片。接著，於基材薄片之一表面上附設厚度為基材厚度之1~30%的金屬箔(C)。
詳細而言，導熱薄片之製造方法包含下述步驟。
(a)調製含有前述黏合劑成分(A)及前述異向性之石墨粉(B)之組成物之步驟。
(b)由前述組成物製作一次薄片之步驟。
(c)將前述一次薄片層合或捲繞，獲得成形體之步驟。
(d)將前述成形體切片而獲得切片薄片(基材薄片)之步驟。
(e)在前述薄片(基材薄片)之一表面上附設(層合)金屬箔(C)，獲得導熱薄片之步驟。
((a)步驟)
首先，混合前述黏合劑成分(A)、異向性石墨粉(B)、及適宜其他成分，獲得組成物。
上述黏合劑成分(A)、異向性石墨粉(B)及其他成分之混合方法並無特別限制，較好為不使前述各成分變異，且可在短時間內均勻混合之方法。尤其，以使用加熱及 加壓型之捏合器混合較佳。
混合條件係依據使用之黏合劑成分(A)之分子量或異向性石墨粉(B)之調配量等任意決定。一般各成分投入捏合器中之投入順序，於使用高分子固體成分與低分子液狀成分作為黏合劑成分(A)時，係先將固體成分投入捏合器中，在簡單混練之狀態下逐漸少量地調配液狀成分並混合之方法。據此，可有效獲得均勻之黏合劑層成分(A)。
又，期望固體成分及液狀成分更進一步均一性時，可以捏合器及輥均勻地混合固體成分與液狀成分(此時亦可調配少量其他成分)，再度以捏合器混合前述混合與其他材料。
又，使用熱硬化型橡膠成分(E)時，於組成物黏度提高混合時產生摩擦熱，而使熱硬化型橡膠硬化劑(F)與熱硬化性橡膠成分(E)進行交聯反應之顧慮時，較好在混合結束時10~20分鐘左右前將熱硬化型橡膠硬化劑(F)投入捏合機中。組成物混合之均一性(亦包含由熱硬化型橡膠硬化劑(F)進行之交聯反應之確認)之判斷係藉由以硫化試驗機或慕尼黏度計測定組成物之黏度而進行。
此時成為目標之黏度係藉由改變各種調配系中之混合溫度或時間等預先進行檢討，較好為獲得目標物性值之導熱薄片組成物之黏度值。又，此處所謂目標組成物之黏度為幾乎不受硬化反應之影響，僅因異向性石墨粉(B)與黏合劑成分(A)之混合狀態所致之黏度。
又，亦可視需要少量添加有機溶劑，達到混合性之改善，但最後較好去除所使用之溶劑。
((b)步驟)
接著，自前述(a)步驟中獲得之組成物製作一次薄片。
具體而言，利用壓延成形、壓製成形、擠出成形或塗佈，將(a)步驟中獲得之組成物以使前述異向性石墨粉(B)對於主面大致平行之方向配向，製作一次薄片。該等中，利用壓延成形或壓製成形之方法容易確實地使異向性石墨粉(B)配向而為較佳之方法。
此處，使異向性石墨粉(B)與薄片之主面成平行方向配向之狀態意指使異向性石墨粉(B)沿著薄片之主面配向之狀態。具體而言，意指使異向性石墨粉(B)之長軸與薄片之主面之角度(90度以上時採用補角)在0~45度之範圍內之狀態。薄片面內之異向性石墨粉(B)之配向方向係在使前述組成物成形時，藉由調節組成物之流動方向而控制。
又，異向性石墨粉(B)由於為具有異向性之粒子，故組成物經壓延成形、壓製成形、擠出成形或塗佈時通常係使異向性石墨粉(B)之方向一致而配置。
((c)步驟)
接著，層合或捲繞上述(b)步驟中獲得之一次薄片 ，獲得成形體。
層合一次薄片之方法並無特別限制，列舉為例如層合複數片之一次薄片之方法，折疊一次薄片之方法等。
層合時，係使薄片面內之異向性石墨粉(B)之方向一致而層合。層合時之一次薄片之形狀並無特別限制，例如層合矩形狀之一次薄片時獲得角柱狀成形體，層合圓形狀之一次薄片時獲得圓柱狀之成形體。
又，捲繞一次薄片之方法亦無特別限制，若以異向性石墨粉(B)之配向方向為軸捲繞前述一次薄片即可。捲繞之形狀亦無特別限制，可為例如圓筒形亦可為角筒形。
層合一次薄片時之壓力或捲繞時之拉伸力係調節為弱至於隨後步驟之對於自一次薄片面之法線以45~80度之角度進行切割之狀態，不會壓潰切割面且不降低所需面積之程度，且強至使薄片間順利接著之程度。
通常，藉由該調節雖充分獲得層合面或捲繞面之接著力，但於不足之情況下亦可藉由在一次薄片上薄薄地塗佈溶劑或接著劑等後進行層合或捲繞而獲得成形體。且，於擔心一次薄片會對於因切片條件產生之應力而於界面剝離之情況，亦可藉由熱處理成形體，獲得一次薄片界面之一部分硬化及全部硬化之成形體後，再進行切片。該情況下，將成形體挾持於上下加熱之金屬板中，施加不使成形體變形之程度之壓力之方法係有效。又熱處理(硬化)成形體後進行切片而獲得之導熱薄片在後步驟中亦可不進行熱處理。
((d)步驟)
接著，將由上述(c)步驟獲得之成形體進行切片，獲得切片薄片(基材薄片)。以對於自一次薄片面之法線為45~80度之角度，較好55~70度之角度進行切片，獲得具有特定厚度之切片薄片(基材薄片)。切片時之角度較好調節為使基材薄片中之異向性石墨粉(B)之長軸相對於基材薄片之表面平均為60~90度(90度以上時採用補角)之範圍內。
前述成形體為層合體時，只要以與一次薄片之層合方向垂直或大致垂直之方式，以上述角度進行切片即可。
又，前述成形體為捲繞體時，只要以相對於捲繞之軸成垂直或大致垂直之方式，以上述角度進行切片即可。
再者，層合圓形狀之一次薄片而成之圓柱狀成形體時，亦可在上述角度之範圍內以如圈狀剝離之方式進行切片。
切片之方法並無特別限制，列舉為例如多重刀片法、雷射加工法、水噴射法、切刀加工法等。考量切片薄片(基材薄片)之厚度精度以及切斷面之平滑性時以切刀加工法較佳。
切片時之切斷工具並無特別限制，若使用具有狹縫之平滑盤面與自該狹縫突出之刀刃部之具有切刀樣部位之切片構件，且前述刀刃部係可對應於切片薄片(基材薄片)之期望厚度而調節自前述狹縫部位之突出長度者時，則不 易使所得切片薄片(基材薄片)之表面附近之黏合劑成分(A)龜裂或使異向性石墨粉(B)之配向混亂，且容易製作期望厚度之薄的薄片故而較佳。
具體而言，上述切片部位較好使用具備銳利刀刃之切刀或切片機。該等刀刃可依據切片薄片(基材薄片)之期望厚度而調節自前述狹縫部位之突出長度，可容易地成為所需厚度。
切片之溫度係依據使用之熱可塑性橡膠成分(D)之Tg(玻璃轉移溫度)與使用之異向性石墨粉(B)之調配量及粒徑加以調整，通常相對於成形體表面溫度，較好在-50℃~+50℃之範圍。
+50℃以下之玻璃轉移溫度之成形體可抑制成形體整體之柔軟性而容易切片，結果，抑制了異向性石墨粉(B)之配向混亂，其導熱特性優異。且，切片溫度為-50℃以上時，成形體之固化脆化受到抑制，可抑制剛切片後所得之切片薄片之龜裂。
成形體之切片厚度係依用途等任意決定，較好為0.1~5mm左右。成形體之切片厚度為0.1mm以上時操作容易，於5mm以下時導熱性優異。
((e)步驟)
於由上述(d)步驟獲得之切片薄片(基材薄片)之一表面上附設(層合)金屬箔(C)，獲得導熱薄片。
使用之金屬箔(C)之種類或厚度係依據用途或切片 薄片(基材薄片)之厚度而適宜選擇。層合所使用之層合機係使用金屬輥、橡膠輥。層合溫度較好為0~120℃，更好為0~100℃。層合溫度為0℃以上時基材薄片與金屬箔之密著性優異，難以剝離，於120℃以下則可抑制異向性石墨粉之配向混亂，獲得導熱性優異之導熱薄片。
(其他)
如上述，為使黏合劑成分(A)硬化之熱處理可在(b)步驟之後、(c)步驟之後、(d)步驟之後、(e)步驟之後、或將導熱薄片挾持在發熱體與放熱體之間之後之任一階段進行。若在(b)步驟之後具備熱處理步驟，則生產性高，若在(c)步驟之後具備熱處理步驟則層合一次薄片時之一次薄片間之密著性獲得提高，若在(d)步驟之後具備熱處理步驟，則切片薄片(基材薄片)之一體性獲得提高，若在(e)步驟之後具備熱處理步驟，則切片薄片(基材薄片)與金屬箔(C)之密著性獲得提高，若在將導熱薄片挾持在發熱體與放熱體間之後具備熱處理步驟，則發熱體與導熱薄片及放熱體間之密著性獲得提高。
<放熱裝置>
本發明之放熱裝置為將本發明之導熱薄片介隔於發熱體與放熱體之間而成者。
適用本發明之導熱薄片之發熱體較好為使用溫度不超 過200℃者。使用溫度為200℃以下可抑制前述黏合劑成分(A)之柔軟性急遽下降，抑制放熱特性之降低。使用之較佳溫度為-20~150℃之範圍，列舉較佳發熱體之例為半導體封裝、顯示器、LED、電燈等。
放熱體為例如可使用連接於利用鋁、銅之鰭片.板等之散熱片、散熱管之鋁或銅之塊體，內部以泵循環冷卻液之鋁或銅之塊體、披爾特元件(Peltier device)及具備其之鋁或銅之塊體等為代表者。
本發明之放熱裝置為使本發明之導熱薄片之各面接觸發熱體與放熱體而配置者。若以使發熱體、導熱薄片及放熱材充分密著之狀態固定之方法，則不限於接觸‧固定之方法，但就持續密著之觀點而言，較好為介隔彈簧以螺絲緊固之方法、如以夾具挾住之方法之持續按壓力之接觸‧固定方法。
又，日本專利申請案2010-138488號之揭示以其全文供參考而併入本說明書中。
本說明書中所述之所有文獻、專利申請案及技術規格係藉由參照各文獻、專利申請案及技術規格而併入，以與具體且各個描述之情況相同之程度，併入本文中供參考。
[實施例]
以下，以實施例具體說明本發明。本發明並不限於下述實施例。
[實施例1]
(1)異向性石墨粉(膨脹石墨成型薄片之粉碎粉)之製作
以粉碎機(細川Micron(股)製造，商品名：ROTO PUNSUX)粉碎鬆密度0.2g/cm3之膨脹石墨成型薄片(日立化成工業(股)製造，商品名：CARBOFIT HGP-105)，以振動篩將所得粉碎粉分級，製作2kg之粒度分佈500~1000μm之異向性石墨粉(膨脹石墨薄片粉碎粉)。
以SEM照相觀察所得異向性石墨粉之形狀，確認為樹枝狀。
(2)組成物之調製
將具備容量1L之加壓機構之捏合機(吉田製作所(股)製造，商品名：1100-S-1)升溫至80℃(暴露溫度)，且投入320g之作為熱可塑性橡膠成分(D)之丙烯酸橡膠(Nagase ChemteX(股)製造，商品名HTR-811DR，重量平均分子量：50萬，玻璃轉移溫度：-46℃，觸黏性大，在室溫顯示出彈性)及250g之上述(1)製作之異向性石墨粉，混合10分鐘。
混合結束後，將150g之作為難燃劑之磷酸酯(大八化學工業(股)製造，商品名CR-741(黏度：2400mpa‧s(40℃)))分四次，於20分鐘內(每次混合5分鐘)摻混於前述混合物中。
隨後，投入200g之異向性石墨粉之剩餘部分並混合20 分鐘，成為組成物。該組成物中，作為放熱性材料之異向性石墨粉之調配量為整體調配量之48.9質量%。
又混合物之黏度以慕尼黏度計(上島製作所(股)製造，商品名：VR-1130)測定之值，為25(60℃)、18(80℃)、13(100℃)。針對該等以測定溫度為橫軸，以黏度為縱軸，確認黏度隨著溫度變化而變化(溫度依存性)後，二者之關係為直線關係，與使用之熱可塑性橡膠成分(D)之慕尼黏度之傾向一致(黏度值不同)。由以上之結果判斷黏合劑成分(A)中之異向性石墨粉之分散性良好，且為混合時黏合劑成分(A)之性狀變化少者。
(3)一次薄片之製作
成形體中使用之一次薄片係如下述獲得。
首先，將50g上述調製之組成物挾持在經脫模處理之0.1mm厚之PET薄膜上，使用常溫壓製機加工至約3mm厚之薄片。使所得加工薄片升溫至80℃且通過輥(間隙1.2mm)，經冷卻後獲得厚度1mm之一次薄片。該一次薄片之密度為1.4g/cm3。
(4)一次薄片之層合
將上述(2)製作之一次薄片於配合輥之方向切斷成50mm×250mm尺寸製作50片，且依尺寸層合前述切斷薄片獲得層合體。
於層合體最外面的兩表面上貼合脫模紙，將盤面放置 在50℃之加熱手持壓製機上。接著，於層合體之兩端側上設置作為厚度調整材之4.5mm之金屬板。於該狀態下進行壓製5分鐘，製作切片用之成形體。
(5)成形體之切片(基材薄片之製作)
使用應用食用肉塊用之切片機之自製切片裝置，將上述(3)製作之成形體固定在切片裝置上。將成形體之表面溫度冷卻至-10℃後，利用固定於壓盤上之單刃，在成形體之切割速度60mm/分鐘、切削角度30°之條件下切片，製作厚度0.25mm之切片薄片(基材薄片)。
又，以SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察基材薄片之剖面，測定任意50個異向性石墨之長軸相對於基材薄片表面所成之角度，求得其平均值為90度，確認異向性石墨粉係於基材薄片之厚度方向配向。
(6)金屬箔之層合
接著將厚度20μm之鋁薄載置於所製作之基材薄片上，以溫度設定成60℃之金屬輥層合，製作厚度0.25mm之導熱薄片。
基材薄片及金屬箔(鋁箔)之厚度係以數位式針盤指示錶(Mitutoyo股份有限製造之DIGIMATIC INDICATOR ID-C112C)測定，取基材薄片及金屬箔之任意五點之平均值。
厚度0.25mm之導熱薄片中之基材薄片之厚度為230μm ，金屬箔之厚度為20μm。
[實施例2]
與實施例1同樣，但以厚度20μm之錫箔代替實施例1之(6)的鋁箔，製作導熱薄片。
[實施例3]
與實施例1同樣，但以下述調製之組成物代替實施例1之(2)的組成物，製作導熱薄片。
(組成物之調製)
將作為熱可塑性橡膠成分(D)之丙烯酸橡膠(Nagase ChemteX(股)製造，商品名：HTR-811DR，重量平均分子量：50萬，玻璃轉移溫度：-46℃，觸黏性大，在室溫顯示出彈性)211g、作為熱硬化性橡膠成分(E)之在常溫為固體之固形羧基改質之NBR(日本Zeon(股)製造之商品名：Nippol 1072，重量平均分子量：25萬，羧基濃度：0.75(KOHmg/g))80g、及實施例1之(1)製作之異向性石墨粉200g投入與實施例1相同之捏合機中，混合10分鐘。
混合結束後，分四次於20分鐘內(每次混合5分鐘)將在常溫下為液體之液狀羧基改質之NBR(日本Zeon(股)製造，商品名：Nippol DN601，重量平均分子量：6.8萬，羧基濃度：0.75(KOHmg/g))30g與作為難燃劑之磷酸酯 (大八化學工業(股)製造，商品名CR-741，黏度：2400mpa‧s(40℃))150g混合而成之混合物摻混於前述混合物中。
隨後，投入262g之異向性石墨粉之剩餘部分且混合20分鐘，進而投入作為熱硬化型橡膠硬化劑(F)之含環氧基化合物(蜆殼化學公司製造，商品名：Epicote 828(以下簡稱為「Ep828」)，數平均分子量：380，二官能基型，環氧基數(當量)：190(液狀))11g(NBR使用質量之10重量%)且混合10分鐘，成為組成物。
所得組成物之黏合劑成分100質量份(熱可塑性橡膠成分(D)與熱硬化性橡膠成分(E)之合計量)中，作為熱可塑性橡膠成分(D)之丙烯酸橡膠為65.7質量份，作為熱硬化性橡膠成分(E)之NBR為34.3質量份。
另外，該組成物中，為放熱性材料的異向性石墨粉之調配量為全體調配量之48.9質量%，混合物之慕尼黏度為27(60℃)、20(80℃)、15(100℃)。
[實施例4]
與實施例1同樣，但以下述調製之組成物代替實施例1之(2)的組成物，製作導熱薄片。
(組成物之調製)
將作為熱可塑性橡膠成分(D)之丙烯酸系橡膠(Nagase ChemteX(股)製造，商品名HTR-811DR，重量平均 分子量：50萬，玻璃轉移溫度：-46℃，觸黏性大，在室溫顯示出彈性)170g與實施例1之(1)製作之異向性石墨粉200g投入與實施例1相同之捏合機中，混合10分鐘。
分四次於20分鐘內(每次5分鐘)，將作為難燃劑之磷酸酯(大八化學工業(股)製造，商品名：CR-741(黏度：2400mpa‧s(40℃))150g，及作為可塑劑之聚丁烯(日油(股)製造商品名200N)150g而成之混合物摻混於前述混合物中。
隨後，投入250g之異向性石墨粉之剩餘部分且混合20分鐘，成為組成物。
該組成物中，為放熱性材料的異向性石墨粉之調配量為全體調配量之48.9質量%，混合物之慕尼黏度為22(60℃)、17(80℃)、12(100℃)。
[實施例5]
與實施例1同樣，但以厚度20μm之銅箔代替實施例1之(6)的鋁箔，製作導熱薄片。
[比較例1]
與實施例1同樣，但實施例1之(6)中並未層合鋁箔，製作導熱薄片。
<導熱薄片之評價>
針對上述實施例1~4及比較例1中獲得之導熱薄片，如 下述評價薄片特性。其結果示於表1。又，有關於導熱特性係使用薄片之熱阻抗值。
[熱阻抗]
自所得導熱薄片製作長度1cm×寬度1.5cm大小之試驗片，將該試驗片挾持在電晶體(2SC2233)與鋁放熱塊之間，以0.5MPa之壓力加壓電晶體並通入電流。測定電晶體之溫度：T1(℃)與放熱塊之溫度：T2(℃)，由測定值與施加電力：W1(W)，利用下式(1)計算出熱阻抗：X(℃/W)。
X=(T1-T2)/W1 式(1)
由上述式(1)之熱阻抗：X(℃/W)、導熱薄片之厚度：d(μm)、由導熱率為已知之試料所得之修正係數：C，利用下式(2)估算導熱率：Tc(W/mK)(在室溫23℃下測定)。
Tc=C×d/X 式(2)
[復原性]
自所得導熱薄片製作各兩片的20mm×40mm及20mm×30mm之試驗薄片，應用JASO M303-95(汽車規格：非金屬墊圈材：汽車技術會發行(1995年)之P9~P10所述之測定治具及測定方法，將加熱前之螺拴伸長率Do(mm)設為0.018mm，測定經150℃/1小時之熱處理、冷卻後之螺栓伸長率Df(mm)，由式(3)求得應力緩和。
應力緩和率(%)=(Do-Df)/Do×100 式(3)
[操作性之評價]
(長度方向)
自所得導熱薄片製作20mm×40mm之試驗薄片，使用Autograph，在23℃測定試驗薄片之長度方向(相對於層合面90度方向)之拉伸強度。
(層合方向)
自所得導熱薄片，製作20mm×40mm之試驗薄片，以與長度方向之拉伸強度相同之方法測定試驗薄片之層合方向之拉伸強度。
[觸黏性]
使用觸黏試驗機(RHESCA公司製造之TAC-II，探針直徑5.1mm)，在20~30℃，於擠壓速度120mm/分鐘，上拉速度600mm/分鐘，探針接觸荷重50gf，及探針接觸時間10秒之條件，測定薄片表面之觸黏性。
[難燃性]
依據UL規格，依循JIS Z 2391(1999)進行垂直燃燒試驗。此時之試驗薄片大小為125×13mm。針對難燃性試驗合格品，以難燃效果最高之等級作為V0，接著為V1、V2、HB。
如表1所見，含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)與具有異向性之石墨粉(B)，且異向性石墨粉(B)於厚度方向配向之基材薄片上，具備有厚度為基材薄片厚度之1~30%之金屬箔(C)之實施例1~5之導熱薄片確認同時達到導熱特性(熱阻抗)、操作性(強度、觸黏性、難燃性)及薄片形狀加工性(復原性(應力緩和))。
[實施例6、實施例7、實施例8及比較例2]
與實施例1同樣，但實施例1之(6)中所用之鋁箔厚度變更為如下表2所示，製作導熱薄片。以上述方法評價所得導熱薄片之薄片特性。結果示於下表2。
如表2所見，設置相對於基材薄片厚度為1~30%厚之金屬箔之實施例6~8之導熱薄片，確認同時達到導熱特性(熱阻抗)、操作性(強度、觸黏性、難燃性)及薄片形狀加工性(復原性(應力緩和))。相對於此，設置相對於基材薄片厚度之厚度超過30%之金屬箔之比較例2之導熱薄片，相較於實施例之導熱薄片，其熱阻抗及復原力(應力緩和)方面較差。另外，未設置金屬箔，因而金屬箔之厚度比例未達1%之比較例1之導熱薄片，相較於實施例之導熱薄片，操作性(強度、觸黏性)方面較差。

Claims (10)

  1. 一種導熱薄片，其具有：含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)及具有異向性之石墨粉(B)且該石墨粉(B)於厚度方向配向之基材薄片，及於前述基材薄片之一表面上之厚度為該基材薄片厚度之1~30%之金屬箔(C)；並且，該金屬箔(C)被設置在最外面。
  2. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其中前述金屬箔(C)係由鋁、銅或錫所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其含有玻璃轉移溫度50℃以下之熱可塑性橡膠成分(D)作為黏合劑成分(A)。
  4. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其含有玻璃轉移溫度50℃以下之熱可塑性橡膠成分(D)、與熱硬化性橡膠成分(E)、及可與該熱硬化性橡膠成分(E)交聯之熱硬化型橡膠硬化劑(F)作為黏合劑成分(A)。
  5. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其中前述石墨粉(B)為膨脹石墨成型薄片之粉碎粉，粉碎前之前述膨脹石墨成型薄片之鬆密度為0.1g/cm3~1.5g/cm3之範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其中前述石墨粉(B)為薄片針枝狀或樹枝狀，且平均粒徑係於50μm~2000μm之範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項之導熱薄片，其進而含有磷 酸酯。
  8. 一種如申請專利範圍第1項至第7項任一項之導熱薄片之製作方法，其具有下列步驟：調製含有在室溫顯示出彈性之黏合劑成分(A)及具有異向性之石墨粉(B)之組成物之步驟、使用前述組成物，製作出石墨粉(B)配向於與主面平行之方向之一次薄片之步驟、將前述一次薄片層合或捲回，製作成形體之步驟、以相對於前述一次薄片面之法線成45~80度之角度，將前述成形體切片而製作基材薄片之步驟、在前述基材薄片之表面上附設相對於前述基材薄片之厚度為1~30%厚度之金屬箔(C)之步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項之導熱薄片之製作方法，其含有增黏劑、熱可塑性橡膠成分(D)、熱硬化性橡膠成分(E)、及可與該熱硬化性橡膠成分(E)交聯之熱硬化型橡膠硬化劑(F)作為前述黏合劑成分(A)，且於將前述金屬箔(C)附設於前述基材薄片之表面上之步驟之前或之後，具有使前述黏合劑成分(A)交聯之步驟。
  10. 一種放熱裝置，其具有：發熱體，放熱體，於前述發熱體與前述放熱體之間，以與該發熱體及放熱體二者接觸之方式配置之如申請專利範圍第1項至第7 項中任一項之導熱薄片。
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