具体实施方式
下文将参考附图详述本发明积层体的较佳实施例。如图1A至1C所示,本实施例的积层体11包括导热片12、保护片13、辅助片14、承载片15及涂布片16。这些片以如下顺序层叠:从底部开始依次为承载片15、辅助片14、导热片12、保护片13、涂布片16。导热片12包括由导热聚合物组合物构成的主片体21以及层叠在主片体21上的粘附层22。导热片12,确切说系主片体21,设置为被插入发热体与散热体之间,以加快该发热体至该导热体的热传导。在下文的描述中,将该导热聚合物组合物简称为组合物。
携带时拿取积层体11,且在将除导热片12之外的其他片剥去后使用导热片12来进行发热体至散热体的热传导。因此,积层体11易于拿取,而导热片12具有导热性且易于附接。
易于拿取说明积层体11在携带时易于拿取,例如因为该些形成积层体11的片材的刚性。积层体11因该些形成积层体11的片材的适当刚性而易于拿取,而且非常容易拿取。该导热性说明该发热体至该散热体易于进行热传导,主要是因为主片体21的导热性及接触热阻值,以及主片体21与该发热体间及主片体21与该散热体间的粘附性。主片体21的导热性越高,主片体21的接触热阻值就越低,且主片体21与该发热体间及主片体21与该散热体间的粘附性越高,主片体21使得该发热体至该散热体的热传导越快,由此具有极佳的导热性。易于附接说明导热片12易于附接至该发热体或该散热体。由于主片体21的粘附性低而粘附层22具有适当的粘附性,因此导热片12极其易于附接,这样,导热片12可附接至该发热体或该散热体而不会造成位移。
该组合物包括聚合物基体及导热填料。该聚合物基体将该导热填料保持在主片体21之内。根据主片体21所需的性能,例如机械强度、硬度、耐用性、耐热性及电特性,对该聚合物基体作出选择。该聚合物基体的具体实施例包括硅酮树脂。
该导热填料增大主片体21的导热性,就增加了导热片12的冷却功能。导热填料形式的具体实施例包括纤维形式、颗粒形式及板形式。较佳地,至少一部分的该导热填料为纤维形式。下文中描述了纤维形式的导热填料,即,含纤维形式填料的导热片12。该纤维形式导热填料的具体实施例包括碳纤维及聚对亚苯基苯并双噻唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole))前体碳纤维(PBO碳纤维)。除纤维形式之外的其他形式的导热填料用的材料的具体实施例,即非纤维形式的填料包括氧化铝及氢氧化铝。
该组合物中的该导热填料含量最好为小于等于90质量%。在该导热填料含量大于90%的情况下,主片体21因其挠性较低而变脆,同时,主片体21难以完全与该发热体及该散热体轮廓形状相符。除上述组分外,该组合物可包含例如用于调节主片体21之硬度的增塑剂以及用于增强耐用性的稳定剂。
如图2A至2C所示,主片体21为四边形板的形式且具有聚合物基体31及导热填料32。本实施例的导热填料32具有纤维形式的导热填料32,即纤维形式导热填料32a,以及颗粒形式的导热填料32,即颗粒形式导热填料32b。纤维形式导热填料32a定向为一个方向。例如,在图2A至2C所示的主片体21中,纤维形式导热填料32a定向为主片体21的厚度方向。因此,该厚度方向上的主片体21的导热值等于将宽度方向上的导热值乘以2至几百所获得的值。纤维形式导热填料32a的端部以主片体21的宽度方向延伸且曝露在一对刮削外表面21a上。
主片体21的粘附性非常小,因此可使用主片体21的静态摩擦系数来表示主片体21的粘附性。即,在主片体21的静态摩擦系数为小的情况下,主片体21的粘附性为低,而在主片体21的静态摩擦系数为大的情况下,主片体21的粘附性为高。主片体21的静态摩擦系数为小于等于1.0,最好为小于等于0.3。在主片体21的静态摩擦系数大于1.0的情况下,因主片体21的过高粘附性变得难以将导热片12附接至例如该发热体。并不具体限制主片体21的静态摩擦系数的下限,且主片体21的静态摩擦系数越小,越容易将导热片12附接至例如该发热体。在主片体21的静态摩擦系数为小于等于1.0的情况下,当主片体21的外表面与手指接触时,主片体21并不发粘,由此,主片体21并不通过其自身的粘附性来粘附至该发热体。
导热片12的厚度最好为0.03mm~0.5mm。在导热片12的厚度小于0.03mm的情况下,主片体21的制造变得困难。在导热片12的厚度大于0.5mm的情况下,热量从该发热体传导至该散热体较费时,导热片12的冷却功能可能变差。厚度为小于等于0.5mm的主片体21因材料本身而变得挠性。
根据日本工业标准JIS K 6253的类型E(国际标准ISO 7619-1)测量的主片体21的硬度例如为5~80。在主片体21的硬度小于5的情况下,主片体21挠性太强,因此导热片12的易拿取性变差。由此,变得难以拿取导热片12。在主片体21的硬度大于80的情况下,主片体21与该发热体或该散热体间的粘附降低,导热片12的冷却功能变差。
粘附层22在外形上小于主片体21,且形成为覆盖主片体21的外表面21a的一个端部全部的带状。粘附层22的粘附性大于主片体21的粘附性,且例如当导热片12附接至导热体时,粘附层22粘贴至该发热体以防止导热片12移动。
如图2D所示,本实施例的粘附层22由粘附片22c构成,该粘附片具有底片22a与涂在底片22a两侧的粘合剂22b。底片22a所用材料的具体实施例包括聚对苯二甲酸乙二酯树脂(PET)。当导热片12附接至发热体或散热体时,粘附层22粘附至主片体21且粘附至该发热体或散热体。根据对粘附层22的粘附物体来选择粘合剂22b的材料,这样,粘附层22就具有适合该粘附层22待粘附物体的粘附性。例如当主片体21的该聚合物基体为硅酮基橡胶时,位于与主片体21相对的外表面上之底片22a的粘合剂22b所用材料例如可为硅酮基粘合剂。例如,在粘附有粘合层22的发热体由树脂或铝形成的情况下,位于与主片体21相对的外表面上之底片22a的粘合剂22b所用材料例如可为丙烯酰基粘合剂。底片22a的厚度例如为10μm,且涂在底片22a两侧的粘合剂22b的厚度例如为各侧5μm。
粘附层22所占据的面积与主片体21的其上设有粘附层22的整个外表面21a的面积之比最好为小于等于30%。当粘附层22所占据的面积比超过30%时,因导热片12的粘附性,拿取导热片12可能变得困难。此外,粘附层22不包括导热填料,因此,粘附层22的导热性低于主片体21的导热性。从而,当粘附层22所占据的面积比超过30%时,导热片12的导热性低可能过低。
在粘附层22形成在主片体21的一部分中的情况下,其可形成在主片体21的中部,但最好形成在主片体21的周边部。该发热体中部的发热量一般大于其周边部的发热量,因此该发热体中部的温度高于周边部的温度。在粘附层22形成在主片体21周边部的情况下,附接至该发热体的主片体21周边部的接触热阻值高于主片体21中部的接触热阻值。因此,接触热阻值比周边部低的主片体21的中部与温度比周边部高的该发热体的中部相对应,因此,与该粘附层形成在主片体21中部的情况相比,导热片12的导热性可以增加。
本实施例的粘附层22位于主片体21的周边部。该主片体21的周边部为主片体21的周界与该主片体21周界至中心之距离的3/5处之间的区域。在侧边例如为40mm的四边形板形式的主片体21中,主片体21的周边部为宽24mm的四边形环状形式。此外,20mm半径的盘形主片体中,主片体21的周边部为宽12mm的环状形式。
粘附层22的厚度最好为小于等于30μm。在粘附层22的厚度大于30μm的情况下,底片22a变厚。因此,底片22a因其材料的原因具有高刚性,所以变得难以将粘附层22层叠在主片体21。如前所述,粘附层22的导热性低于主片体21的导热性。因此,并不特别限制粘附层22的厚度的下限,且粘附层22越薄,主片体21与该发热体或该散热体之间的粘附性变得越高,并且在导热片12的热传导方向上该粘附层22的占比变得越小,导热片12的接触热阻值由此变得越小。
如图1B及3所示,保护片13为四边形板的形式且与主片体21相对,保护片13与主片体21之间夹有粘附层22。在导热片12用于从该发热体至该散热体的热传导之前,将保护片13粘附至粘附层22,且当导热片12附接至例如发热体时,将保护片13从粘附层22剥去。
保护片13在外形上大于粘附层22,以保护整个的粘附层22。本实施例的保护片13形成为覆盖粘附层22的全部,还进一步覆盖主片体21的全部。从而,本实施例的保护片13保护主片体21的外表面21a以及粘附层22的全部。保护片13所用材料的具体实施例包括聚乙烯(PE)。该保护片13的厚度例如为25μm。
保护片13的周边部,即保护片13的一个端部,位于粘附层22上。保护片13具有多根用于切割的点断线23,其从该与粘附层22所相应之端部(图3中的右端部)相对的端部(图3中的左端部)开始向着粘附层22线性延伸,且该保护片13形成为其可沿这些切割线23切割。各切割线23延伸与粘附层22及切割线23垂直相交。本实施例中,各切割线23延伸与粘附层22垂直相交。
切割线23的间隔最好设为小于等于粘附层22在与切割线23交叉的方向上(本实施例中为垂直方向)的长度的1/4。这些切割线23中最好有一根在靠近粘附层22中部的部分延伸。这样,当保护片13从导热片12剥去时,只有保护片13从主片体21剥去,而粘附层22不随其一起剥去。在保护片13上仅形成一根切割线23的情况下,难以使得切割线23与该粘附层22中部的附近相对应。与此相反,在保护片13上延伸有间隔为如上所述设置的多根切割线23的情况下,易于使切割线23中的一根与该粘附层22中部的附近相对应。
主片体21与粘附层22的粘附性最好设置得比保护片13与粘附层22之间的粘附性高。在主片体21与粘附层22的粘附性低于保护片13与粘附层22之间的粘附性的情况下,当剥去保护片13时,粘附层22可能会和保护片13一起从主片体21剥去。
如图1A至1C所示,辅助片14为四边形板的形式且与未形成粘附层22的主片体21的外表面21a相对。在导热片12用于从该发热体至该散热体的热传导之前将辅助片14粘附至主片体21,且当导热片12附接至例如发热体时,将辅助片14从主片体21剥去。当辅助片14粘附至主片体21时,其通过加强薄且挠性的主片体21来方便积层体11的拿取,并且,在将导热片12附接至例如发热体时,辅助片14作为将导热片12附接至发热体的辅助手段,其使得可非常容易地将导热片12附接至发热体。
例如,辅助片14可由其外表面上涂有粘合剂的树脂膜构成。辅助片14具有适当的刚性以便于拿取积层体11,以及防止在导热片12被附接至例如发热体时,因辅助片14发生弯曲而造成导热片12难以附接至发热体。上述树脂膜最好由硬树脂构成。术语“硬树脂”在美国材料试验协会(American Societyfor Testing Materials)的标准ASTM-D883中有所定义。如JIS K 7171(ISO178)中所定义的,在稳态下,该硬树脂弯曲的弹性模数为大于等于7000kg/cm2。该硬树脂的具体实施例包括聚酯基树脂、聚丙烯酸酯基树脂、聚酰胺树脂及聚酰亚胺树脂。聚酯基树脂的具体实施例包括聚丙烯树脂、PET及聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。聚丙烯酸酯基树脂的具体实施例包括聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂。当导热片12附接至例如发热体时,通过辅助片14可用肉眼从外侧容易地觉察到该发热体上的导热片12位置,因此,辅助片14最好是透明的。出于这些原因,上述硬树脂的具体实施例中,以聚酯基树脂为较佳,以PET为尤佳。
辅助片14的厚度例如为50μm~300μm。本实施例的辅助片14形成为覆盖主片体21的全部以保护主片体21的外表面21a的全部。
辅助片14的周边部带有从主片体21曝露至外侧的突出部4a。导热片12的使用者可通过拿捏突出部14a将导热片12附接至例如发热体而不必拿捏该既薄且挠性的导热片12,由此更便于导热片12的附接。此外,突出部14a便于剥去辅助片14。突出部14a由构成辅助片14的树脂膜构成且向外延伸。上述粘合剂并不涂在该向外延伸且构成突出部14a的树脂膜部分的外表面上,以便于拿捏和放下突出部14a。突出部14a形成在与该辅助片14周边部中的粘附层22相对应的部分。
主片体21与粘附层22间的粘附性最好设为高于辅助片14与主片体21间的粘附性。在主片体21与粘附层22间的粘附性低于辅助片14与主片体21间的粘附性的情况下,当在导热片12附接至例如发热体之后剥去辅助片14时,主片体21与辅助片14一起被剥去,此时主片体21与粘附层22可能会互相脱离。此外,辅助片14与主片体21间的粘附性最好高至这样的程度,即当握着突出部14a拿取导热片12以将其附接至例如发热体时,导热片12不会因其自身的重量而从辅助片14剥落。
承载片15为四边形板的形式且粘附至辅助片14。承载片15在外形上大于导热片12、保护片13、辅助片14。承载片15用于在制造积层体11时支撑辅助片14及导热片12。承载片15通过加强该既薄又挠性的主片体21以及辅助片14以在拿取积层体11时便于其拿取。通过承载片15可用肉眼从外侧容易地觉察到该发热体上的导热片12及辅助片14的状态,因此,承载片15最好是透明的。出于这些原因,上述硬树脂的具体实施例中,以聚酯基树脂为较佳,以PET为尤佳。
承载片15可由其上涂有粘合剂的树脂膜构成,例如与辅助片14相同的方式。承载片15具有适当的刚性以便于拿取积层体11,且上述树脂片最好由硬树脂构成,如前所述。承载片15的厚度例如为50μm~300μm。
涂布片16为四边形板的形式,且在外形上大于导热片12、保护片13、辅助片14,但与承载片15的大小相当。涂布片16加强该既薄又挠性的主片体21以及辅助片14与承载片15以便于拿取积层体11。此外,涂布片16保护导热片12、保护片13、辅助片14及承载片15以防止异物例如粘附至这些片材上并且防止这些片材被刮擦。
涂布片16与承载片15的整个周边部完全接触。同时,承载片15因其粘附性而粘附至涂布片16。当使用导热片12时,从承载片15剥去涂布片16。在涂布片16具有粘性的情况下,因例如承载片15的粘附性,难以将涂布片16从承载片15剥去。因此,涂布片16例如可由其外表面上涂有脱模剂的树脂膜构成。
该构成涂布片16的树脂膜最好由挠性树脂材料构成,这样就易于将涂布片16从承载片15剥去。涂布片16的具体实施例包括聚乙烯树脂(PE),且PE最好为半硬树脂。该半硬树脂在ASTM-D883中有所限定,且如JIS K 7171(ISO 178)中所定义的,在稳态下,该硬树脂弯曲的弹性模数为大于等于7000kg/cm2。涂布片16易于从承载片15剥去,因此其最好比承载片15薄。从外侧容易察觉到保护片13等的状态,因此,涂布片16最好是透明的。
在形成导热片12后,当将辅助片14、导热片12、保护片13及涂布片16以这一顺序层叠在承载片15时,就制造了积层体11。具体地,例如当将形成辅助片14、导热片12及保护片13各部件层叠在承载片15,之后,将各部件切割至预定尺寸且取出不需要的部分,由此,同时在承载片15上形成多个辅助片14、导热片12、保护片13。接着,将承载片15切成片用于各导热片12,之后,将涂布片16层叠在已切片的承载片15的顶部。
通过制备组合物的制备步骤、定向纤维形式导热填料32a的定向步骤、形成主片体21的形成步骤、曝露纤维形式导热填料32a的曝露步骤及将粘附层22层叠在主片体21顶部的层叠步骤来制造导热片12。
该制备步骤中,各上述组分以适当的数量混和以制备组合物。该定向步骤中,例如,在模具中填入该组合物,之后,将纤维形式导热填料32a定向为一个方向。由于纤维形式导热填料32a易于定向,使用磁场生成装置向该组合物施加磁场的方法及使用振动装置向该组合物施加振动的方法可用作将纤维形式导热填料32a定向为一个方向的方法,最好使用同时向该组合物施加磁场与振动的方法。同时,通过该组合物将该磁场及振动施加至纤维形式导热填料32a。
该形成步骤中,在保持纤维形式导热填料32a之定向的状态下在模具内对聚合物基体31进行硬化或固化,由此,制得预定形式的主片体21。如图4所示,该形成步骤之后,主片体21中的纤维形式导热填料32a并不从主片体21的外表面21a曝露。该曝露步骤中,例如按压网形刀片抵靠住主片体21的外表面21a,之后,滑过外表面21a,由此将聚合物基体31从外表面21a去除,这样就使纤维形式导热填料32a从外表面21a曝露。该层叠步骤中,使用公知方法将该形成粘附层22的粘附片22c粘贴至主片体21的外表面21a,由此,粘附层22层叠在主片体21的外表面21a的顶部。
当导热片12附接至发热体及散热体时,如图5所示,剥去该承载片及该涂布片以曝露保护片13及辅助片14。具体地,将该涂布片从该承载片剥去,之后,例如拿捏辅助片14的突出部14a且从该承载片剥去辅助片14。接着,在保护片13上例如拿捏与粘附层22中部的附近相对应之切割线23的两侧,之后,如图6所示,保护片13沿切割线23切为两片,之后将各片朝着该粘附层22的端部剥离,以曝露粘附层22。
接着,如图7A所示,将导热片12安装在例如设在基底41的发热体42(例如为电子器件)。发热体42的下部涂布有电绝缘层43,基底41与绝缘层43之间设有将发热体42与基底41上的电路(未示)连接的端子44。当导热片12安装在发热体42上时,在对导热片12进行定位的同时使上述粘附层22对着发热体42。接着,例如用指尖将该辅助片14的与粘附层22相对应的部分朝向发热体42按压。此时,粘附层22曝露,因此,粘附层22因其自身的粘附性而粘贴至发热体42,这样就可防止导热片12的移动。此外,厚度例如小于等于0.5mm的主片体21因其挠性而与发热体42接触。
此后,如图7B所示,拿捏辅助片14的突出部14a,之后,朝向与发热体42的贴有粘附层22的那部分相对的一侧将辅助片14从主片体21剥去。此时,主片体21的外表面21a曝露。由此,如图8A所示,将散热体45安装在导热片12上,此后,从散热体45向发热体42施加负载以使导热片12与散热体45及发热体42接触,导热片12由此夹在散热体45与发热体42之间。此时,如图8B所示,上述负载使得从主片体21的外表面21a曝露的纤维形式导热填料32a被压入主片体21。此外,上述负载使得聚合物基体31挤出其中的纤维形式导热填料32a。因此,上述已曝露的纤维形式导热填料32a相对地浸在该主片体21内的聚合物基体31中。从而,主片体21的粘附性增加,且主片体21以这样一种方式与散热体45与发热体42接触,既,主片体21与发热体42之间,或主片体21与散热体45之间没有空隙。施加至散热体45的负载的值为,例如,4.9N。
上述实施例具有如下优点。
本实施例的积层体11除导热片12外还包括粘附有粘附层22的保护片13。保护片13的外形大于粘附层22的外形。因此,保护片13可防止异物粘附至粘附层22且可防止粘附层22被刮擦,由此可容易地保护整个粘附层22。
保护片13具有切割线23,当保护片13剥去时,该保护片13沿切割线23切割为两片,此后,朝着粘附层22的端部剥去各切割片。从而,当剥去保护片13时,只有保护片13容易地剥去,而不会将粘附层22与保护片13一起剥去。此外,保护片13易于剥去,由此,在剥去保护片13时,可防止该既薄且挠性的主片体21破损及刮擦。
在保护片13没有延伸有切割线23的情况下,在剥去保护片13时,保护片13通常从粘附层22一端向着另一端剥去。粘附层22的端部比中部更容易从主片体21剥去。因此,当剥去没有切割线23的保护片13时,粘附层22容易与保护片13一起剥去。相反,本实施例中,保护片13可从粘附层22的中部剥至端部,由此可容易地防止粘附层22被剥去。
主片体21的静态摩擦系数及粘附层22的粘附性如上设定,同时,仅在主片体21的一部分设置粘附层22。因此,本实施例的导热片12可具有极好的导热性而不受导热性低于主片体21的粘附层22的影响,,同时,该导热片12因主片体21的低粘附性而易于拿取。因此,导热片12具有极好的导热性且易于拿取。
主片体21的静态摩擦系数设为小于等于0.3,由此辅助片14易于剥离。
主片体21与粘附层22之间的粘附性设为高于保护片13与粘附层22之间的粘附性,由此,可容易地防止粘附层22在剥去保护片13时从主片体21剥去。
各切割线23,从其与粘附层22相应的保护片13的周边部的之端部相对的端部,朝向粘附层22伸。因此,保护片13可容易地沿切割线23切割。
积层体11包括辅助片14,且辅助片14设有突出部14a。由此,当剥去辅助片14时,拿捏突出部14a。因此,当从承载片15剥去辅助片14时,通过拿捏突出部14a可容易地剥去辅助片14。此外,当从粘附层22剥去辅助片14时,不必拿捏该与主片体21相对应的部分,且在以这种方式拿着该突出部(突出部??)时,可防止该既薄且挠性的主片体21被刮擦。此外,通过拿捏突出部14a,可以容易地剥去辅助片14。再者,当导热片12附接至例如发热体42时,辅助片14因其刚性及粘附性可容易地防止该既薄且挠性的主片体21弯曲。
主片体21与粘附层22之间的粘附性设得高于辅助片14与主片体21之间的粘附性,由此,当剥去辅助片14时,可防止主片体21与粘附层22互相分离。
突出部14a形成在与粘附层22相对应的部分。因此,辅助片14可在导热片12粘贴至发热体42的部分被剥去,由此,当剥去辅助片14时可防止该既薄且挠性的主片体21弯曲及破损,这样可容易地剥去辅助片14。
积层体11包括承载片15及涂布片16,且承载片15的整个周边部粘附至涂布片16。因此,承载片15及涂布片16密封位于承载片15及涂布片16内部的导热片12、保护片13及辅助片14以防止异物附于其上。此外,承载片15粘附至涂布片16,由此该承载片15的周边部的具有粘附性的外表面上涂布有涂布片16。因此,可防止异物附于该承载片15的周边部。此外,可卷起积层体11,积层体11由此变得更容易拿取。
本技术领域的技术人员应该清楚本发明可以以许多其他具体的形式实现而不脱离本发明的精神或范围。具体地,应理解,本发明可实现为如下的形式。
如图9A所示,在辅助片14上延伸有沿粘附层22的点断线或半切线14b,这样辅助片14就形成为可沿切割线14b切割。并不特别限制辅助片14的延伸有切割线14b的部分,且该线可延伸在例如辅助片14的中部。这样,如图9B所示,当导热片12附接至例如该发热体时,首先,拿捏突出部14a将其从承载片15剥去,由此,辅助片14沿切割线14b切割为两片,此后,仅具有突出部14a的切割片从承载片15剥去。接着,如图9C所示,在导热片12附接至例如该发热体后,剥去该辅助片14的片。
在此结构中,当从附接至发热体42的导热片12剥去辅助片14时,剥去的辅助片14的外形小于本实施例的辅助片14的外形,因此,可容易地剥去辅助片14。在本结构的情况下,突出部14a最好形成在与粘附层22相对应的部分。在突出部14a未形成在与粘附层22相对应的部分的情况下,当从承载片15剥去一片辅助片14时,该片辅助片14并不位于与粘附层22相对应的部分。因此,当导热片12附接至例如该发热体时,主片体21的具有粘附层22的部分容易弯曲,且导热片12的附接可能变得不那么容易。
如图10A所示,在主片体21上可形成多个粘附层22,如图10B所示,在主片体21的四个角上可形成多个圆形的粘附层22,或者如图10C所示,在主片体21上可形成椭圆形的粘附层22。此外,在粘附层22可在整个主片体21上形成为多点的形式。在粘附层22为多点形式的情况下,以5mm~10mm的间隔形成多片半径例如为小于等于1.5mm的圆形粘附层22。在各片粘附层22间的间隔小于等于5mm的情况下,整个主片体21上形成有太多的粘附层22,因此导热片12因粘附层22的缘故而其导热性降低。在各片粘附层22间的间隔超过10mm的情况下,粘附层22又太少,因此导热片12的附接可能没那么容易。
主片体21可由导热部件构成,例如石墨片。这样,因石墨的缘故,主片体21的静态摩擦系数为小于等于1.0。此外,粘附层22的粘性高于主片体21。此外,纤维形式导热填料32a的端部可不从主片体21的外表面21a曝露,或者不对纤维形式导热填料32a进行定向。
可通过向主片体21涂敷丙烯酰基、硅酮基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基或合成橡胶基的粘合剂或结合剂(bonding agent)而形成。尽管结合剂在涂至主片体21之后立即具有粘附性,但该粘附性随着时间的推移而丧失。相反,粘附层22可保持其粘附性,这样就可重复使用导热片12,因此,粘附层22的材料最好为粘合剂。
切割线23可从该保护片13的周边部朝向粘附层22延伸,且可延伸为弧形,就可以从不对着该与粘附层22相对应之部分的部分延伸,或者可对角地与粘附层22相交。此外,可仅延伸有一条切割线23。再者,切割线23可为除点断线以外的其他形式,例如半切线之形式。
涂布片16可由其表面经浮雕处理而形成不平坦的树脂膜构成。在这一结构中,可降低涂布片16的粘附性。
辅助片14、承载片15及涂布片16中至少有一个可以省略。例如,在省略承载片15与涂布片16的情况下,握持辅助片14的突出部14a,由此便于积层体11的拿取。
突出部14a可形成在辅助片14上除与粘附层22相对应的部分之外的部分。
尽管本实施例的保护片13及辅助片14的外形尺寸与主片体21相同,但它们的外形可小于主片体21的外形,或大于主片体21的外形。
导热片12可在被附接至散热体45,而不是发热体42,之后夹在发热体42与散热体45之间。
通过实例与对照例的方式来更具体地描述上述实施例。
实例1-a
实例1-a中,将作为纤维形式导热填料32a的碳纤维以及作为颗粒形式导热填料32b的球形矾土(氧化铝)混入作为聚合物基体31的加成型液体硅酮(下文称为液体硅酮凝胶),这样就在该制备步骤中制得组合物。该液体硅酮凝胶在硬化后变为凝胶。该混合物中各组分的含量如表1所示。该混合物中各组分含量的单位为质量比。该液体硅酮凝胶在25℃下的粘度为400mPa·s,且该液体硅酮凝胶的比重为1.0。该碳纤维的平均纤维直径为10μm,该碳纤维的平均纤维长度为160μm。该球形矾土的平均粒径为3.2μm。接着,搅拌该组合物直至该碳纤维及该球形矾土均质分散,此后,对该组合物进行脱气处理。
接着,使用旋转粘度计测量该液体硅酮凝胶在25℃下的粘度,之后,在该定向步骤中将该组合物填入模具。表1示出了该粘度的测量结果。接着,使用超导磁体向该组合物施加磁通密度为100,000高斯的磁场,同时,利用压缩空气通过该模具向该组合物施加频率为3.0Hz振幅为10mm的振动,以将该碳纤维定向为发热体42的厚度方向。
接着,在120℃加热该组合物90分钟,由此该液体硅酮凝胶得以硬化,就在该形成步骤中获得主片体21。然后使用旋转切割机从一对主片体21的外表面21a去除该厚度为5μm的经硬化的液体硅酮凝胶,由此该碳纤维得以曝露。在该曝露步骤之后,该主片体21的厚度为0.3mm。在该曝露步骤之后使用电子显微镜可观察到该主片体21的外表面21a时,可确认该碳纤维已曝露。将如此获得之主片体21切为正方形板的形式(侧边:40mm)。
此后,如图11A所示,在该层叠步骤中,将硅酮基粘合剂涂在位于该主片体21周边部的外表面21a上,由此制得正方形的粘附层22(厚度:30μm,侧边:5mm),这样就获得了导热片12。
接着,将辅助片14、导热片12、保护片13及涂布片16以此顺序层叠在承载片15上,由此获得积层体11。保护片13由PET膜构成,其厚度为25μm,侧边长度为40mm。辅助片14由其上涂有丙烯酰基粘合剂的PET模构成,其厚度为90μm,纵向边长度为40mm而侧向边长度为50mm。承载片15有其上涂有丙烯酰基粘合剂的PET模构成,其厚度为85μm,侧边长度为60mm。涂布层16由PET模构成,其厚度为40μm,侧边长度为60mm。
实例1-b
如图11B及表2所示,通过与实例1-a相同的方式获得积层体11,不同之处在于粘附层22的侧向边长度为30mm,这样粘附层22就变为矩形。
实例1-c
如图11C所示,通过与实例1-a相同的方式获得积层体11,不同之处在于粘附层22(厚度:50μm,侧边:10mm)形成在主片体21的四个角上。
实例1-d
如图11D所示,通过与实例1-a相同的方式获得积层体11,不同之处在于,通过将其上粘合带(厚度:20mm、宽度:2mm、长度20mm)粘贴在主片体21周边部的外表面21a上来获得粘附层22,所述粘合带为其上涂有丙烯酰基粘合剂的PET膜。
实例1-e
如图11E及表2所示,通过与实例1-c相同的方式获得积层体11,不同之处在于粘附层22的侧边长度变为12mm。
实例1-f
如图11F及表2所示,通过与实例1-a相同的方式获得积层体11,不同之处在于在整个主片体21上以5mm间隔的多点形式形成有多个1.0mm直径的圆形粘附层22。表2中的“Φ”表示粘附层22的直径。
实例1-g
如表2所示,通过与实例1-d相同的方式获得积层体11,不同之处在于粘附层22的厚度变为70μm。
实例2-a至2-g
实例2-a至2-g中,将PBO碳纤维用作纤维形式导热填料32a,且该混和物中个组分的量改为如表1所示,此外,在该曝露步骤,使用金属网磨去该硅酮。除此之外,通过与实例1-a至1-g相同的方式获得积层体11。当在该曝露步骤之后使用电子显微镜可观察到该主片体21的外表面21a时,可确认该碳纤维已曝露。将如此获得之主片体21切为正方形板的形式(侧边长度:40mm)。然后,如表3所示,形成了粘附层22,并通过与实例1-a至1-g相同的方式层叠各片,由此获得积层体11。
实例3-a至3-g
实例3-a至3-g中,使用0.1mm厚、厚度方向上导热率为15W/m·K的石墨片(松下电器有限公司生产的PGS(注册商标))来获得主片体21。然后,如表4所示,形成了粘附层22,并通过与实例1-a至1-g相同的方式层叠各片,由此获得积层体11。
实例2-a至2-g及实例3-a至3-g中的字母表示其与实例1-a至1-g相对应。例如,实例2-a中,通过与实例1-a相同的方式获得粘附层22,且实例2-b中,通过与实例1-b相同的方式获得粘附层22。相应地,实例3-a中,通过与实例1-a相同的方式获得粘附层22,且实例3-b中,通过与实例1-b相同的方式获得粘附层22。
对照例1-3
对照例1中,通过与实例1-a相同的方式获得积层体,不同之处在于其不包括粘附层22。对照例2中,通过与实例2-a相同的方式获得积层体,不同之处在于其不包括粘附层22。对照例3中,通过与实例3-a相同的方式获得积层体,不同之处在于其不包括粘附层22。
由此,测量及评估各实例中的该主片体及该导热片下列特性。表1-4示出了结果。表2-4“比率(%)(相对于外表面)”一栏中的数值表示该粘附层22所占面积与主片体21中其上附接有粘附层22的外表面21a的整个面积之比。易拿取程度
以粘附性为基础来评估各实例及对照例中的主片体21的易于拿取。表1的“易于拿取”栏中,“○”表示主片体21的粘度为低或适度,且其易于拿取。导热性
从各实例及对照例的主片体21获得盘形测试片(直径:10mm、厚度0.3mm),其后,利用激光闪光法对测试片的导热性进行测试。
热阻值
从积层体11取出导热片12,此后,如图12所示,将各实例及对照例的导热片12与金属制散热体45,按此顺序,装在形成于基底41的发热体42上,且在散热体45上安放10kg的砝码46,这样就对导热片12施加6.1×104Pa的负载。然后,使发热体42处于发热状态10分钟,其后,使用测量装置47测量该导热片12的发热体42上外表面的温度T1以及该散热体45的外表面的温度T2。然后,使用下列公式(1)计算导热片12的热阻值。尽管发热体42通常为电子元件,如CPU,但本发明中使用发热量为100W的发热器以简化及加快导热片12的性能评估的速度。上述负载值表示,当导热片12施加至电子器件时,通常向导热片12施加的负载的大小。
热阻值(℃/W)=(T1(℃)-T2(℃))/发热量... (1)
定位
上述热阻值中,对导热片12附接至发热体42时导热片12的易定位程度进行评估。表2-4中的“定位”栏中,“○”表示导热片12即使当附接有该导热片12的发热体42对角倾斜时,导热片12也不位移。“×”表示当附接有该导热片12的发热体42对角倾斜时,该导热片12会滑落等,导热片12发生位移。
易于传递
评估导热片12是否易于从积层体11拿出并传送(粘贴)至例如发热体42上。具体地,检查导热片12整齐地传递至发热体42上而不破损或者以松弛或弯曲的状态传送的可能性。此时,对多种尺寸的辅助片14进行检查。表2-4的“易于传递”栏中括号内的数值表示主片体21的与辅助片14相对的部分的面积与外表面21a整个面积之比。表2-4的“易于传递”栏中的“○○”表示可整齐地传递导热片12的可能性大于等于95%。“○”表示可整齐地传递导热片12的可能性大于等于70%,小于95%。“△”表示表示可整齐地传递导热片12的可能性大于等于50%,小于70%。“×”表示可整齐地传递导热片12的可能性小于50%。在辅助片14的外形小于主片体21的外形的情况下,突出部14a形成在与粘附层22相对应的部分。
表1
表2
表格3
表4
如表1所示,各实例的主片体21的各特性俱获得极佳的评估结果。因此,各实例的主片体21具有极佳的导热性且易于拿取。如表2-4所示,各实例的导热片12的各特性俱获得极佳的评估结果。因此,各实例的导热片12可容易地附接至发热体42而不因粘附层22造成导热性的降低,也不会造成位移。如前所述,各实例的导热片12具有极佳的导热性且易于附接。此外,各实例的积层体11具有极佳的拿取性能,积层体11易于拿取。此外,可以看出在辅助片14的外形小于主片体21的外形的情况下,可容易地使用突出部14a来传递导热片12。
同时,在对照例1-3中,定位与易于传递性的评估结果比实例的评价结果差。因此,各对照例的导热片的易于附接性比实例的差。
实例4
实例4中,通过与实例1-a相同的方式获得主片体21(厚度:0.3mm)。
实例5
实例5中,通过与实例2-a相同的方式获得主片体21(厚度:0.3mm)。
实例6
实例6中,通过与实例3-a相同的方式获得主片体21(厚度:0.13mm)。
实例7
实例7中,通过与实例1-a相同的方式获得主片体21(厚度:0.3mm),不同之处在于不包括纤维形式导热填料32a,将球状的氢氧化铝及矾土作为颗粒形式导热填料32b,在该定向步骤中不施加磁场或振动,并且省略该曝露步骤。表5示出了该混和物中各组分的含量。
实例8
实例8中,通过与实例1-a相同的方式获得主片体21,不同之处在于省略了该曝露步骤。
对照例4
对照例4中,通过与实例1-a相同的方式获得主片体21(厚度:0.3mm),不同之处在于不使用纤维形式导热填料32a,将球形的氢氧化铝及矾土作为颗粒形式导热填料32b,在该定向步骤中不施加磁场或振动,并且省略该曝露步骤。表5示出了该混和物中各组分的类型和含量。对照例4的主片体21的一个外表面具有粘附性,而另一外表面不具粘附性。
表5
|
实例4 |
实例5 |
实例6 |
实例7 |
实例8 |
对照例4 |
液体硅酮(混和物中含量) |
100 |
100 |
- |
100 |
100 |
100 |
氢氧化铝(混和物中含量) |
- |
- |
- |
150 |
- |
200 |
矾土(混和物中含量) |
475 |
500 |
- |
300 |
475 |
250 |
碳纤维(混和物中含量)平均纤维长度(μm) |
120160 |
1206000 |
-- |
- |
120160 |
- |
磁场 |
有 |
有 |
- |
无 |
有 |
无 |
振动 |
有 |
有 |
- |
无 |
有 |
无 |
曝露步骤 |
有 |
有 |
- |
无 |
无 |
无 |
由此,对实例4-8及对照例4中的各主片体均进行了下列特性的测量及评估。表6示出了结果。表6中“对照例4”栏中的“粘附性表面”示出了对照例4的主片体的具有粘附性的外表面的结果,而“无粘附性表面”示出了对照例4的主片体的无粘附性的外表面的结果。
静态摩擦系数
如图13所示,将由各实例及对照例中的主片体制得的测试片49放在水平板48上,其后,以此顺序将滑动片50及120g重的砝码51(柱形,直径:28mm,高度:25mm)放在测试片49上。接着,将用于拖拉的胶带52的一端粘贴至砝码51,且将胶带52的另一端固定在推力-拉力计53(由爱光工程株式会社(aikoh engineering Co.,Ltd.)制造的CPU计M-9500)。随后,如图13所示的箭头,以100mm/min的速度以与测试片49的外表面平行的方向拖拉推力-拉力计53。接着,在拖拉推力-拉力计53的时候测量测试片49与滑动片50之间的静态摩擦力Fs(N)。
其后,使用下列公式(2)计算该静态摩擦系数。在此,对于各实例及对照例中的主片体,静态摩擦力Fs的测量和静态摩擦系数的计算,进行5次,且将这些静态摩擦系数值的平均数作为该主片体的静态摩擦系数。此外,滑动片50使用两种材料:PET膜(东丽工业株式会社制造的Lumirror S10,75μm)及铝箔胶带(由3M公司制造的思高牌胶带(Scotch Brand Tape)433HD)。该铝箔胶带放置在测试片49上,其铝箔面对着测试片49。此外,对对照例4的主片体的具有及不具有粘附性的两个外表面俱进行测量及计算。
静态摩擦系数=Fs(N)/Fp(N)... (2)
上述公式(2)中,Fp表示由滑动片50的质量造成的垂直阻力,且Fp的值可表示为0.12kg(砝码51的质量)×9.8m/s2(重力加速度)=0.1176N。
粘附性
根据JIS Z 0237测量各实例及对照例中的主片体的粘附性。具体地,如图14所示,将膜54固定在水平板48的表面上,其后,将各实例及对照例中的测试片49装至其上。然后,将测试片49的一端附接至张力试验机的测力传感器55。然后,在以300mm/min的速度沿垂至于水平板48的一条线拖拉开测试片49的时候测量负载。在此,对于各实例及对照例中的测试片49,测量其负载5次,且将这些测得值的平均数作为该主片体的粘附性。膜54使用两种材料:PET膜(东丽工业株式会社制造的Lumirror S10,75μm)及铝箔胶带(由3M公司制造的思高牌胶带433HD)。该铝箔胶带放置在水平板48上,其铝箔面对着测试片49。此外,对对照例4的主片体的具有及不具有粘附性的两个外表面俱进行测量。表6中的“粘附性(铝相关)(N/25mm)”栏示出了使用铝箔情况下的粘附性测量结果,而“粘附性(PET相关)(N/25mm)”栏示出了使用PET膜情况下的粘附性测量结果。在这些栏中,“-”示出了粘附性太小而无法用上述方法测量。
表6
如表6所示,实例4~6中的主片体的静态摩擦系数小于等于1.0,由此,粘附性太小而无法用上述方法测量。因此,实例4~6中的主片体易于拿取。实例7及8中的主片体21的静态摩擦系数亦小于等于1.0。此外,实例7及8中的粘附性可用上述方法来测量,并且对于实际使用也足够耐用,尽管其相比实例4~6中的主片体21稍微难以拿取。
同时,对照例4的主片体的各外表面上的静态摩擦系数大于1.0,因此,其粘附性大于各实例。因此,相较于各实例,对照例4中的主片体较难拿取。
实例9
实例9中,通过与实例1-b相同的方式获得积层体11。随后测量实例9中的积层体11的下列特性。
粘附性
根据JIS K 6854-1(ISO 8510-1)使用张力试验机测量形成该积层体的各片的粘附性,即,使各层剥落所需的负载。表7示出了测量结果。表7中的“涂布片从承载片剥落”示出了使涂布片16从承载片15剥落所需的负载。“保护片从粘附层剥落”栏示出了使保护片13从粘附层22剥落所需的负载。“承载片从辅助片剥落”栏示出了使承载片15从辅助片14剥落所需的负载。“辅助片从导热片剥落”栏示出了使辅助片14从导热片12剥落所需的负载。“粘附层从铝板剥落”栏示出了使粘附层22从代替发热体42的铝板剥落所需的负载。
表7
|
负载(N) |
涂布片从承载片剥落 |
0.89 |
保护片从粘附层剥落 |
0.005 |
承载片从辅助片剥落 |
0.64 |
辅助片从导热片剥落 |
0.1 |
粘附层从铝板剥落 |
0.7 |
如图7所示,使辅助片14从导热片12剥落所需的负载的值比使粘附层22从代替发热体42的铝板剥落所需的负载的值低。因此,实例9中,可见当将导热片12附接至发热体42后剥去辅助片14时,仅辅助片14可容易地从导热片12剥落而主片体21与粘附层22不会彼此分离。此外,使辅助片14从导热片12剥落所需的负载是适当的,且为较高值。因此,可见当通过握持突出部14a来拿取导热片12以将导热片附接至发热体42时,导热片12继续粘附在辅助片14而不因其自身的重量从辅助片14剥落。此外,尽管主片体21与粘附层22之间的粘附性无法用上述张力试验机测量,但估计使粘附层22从主片体21剥落所需的负载为大于等于1N。在使粘附层22从主片体21剥落所需的负载大于等于1N的情况下,通过将导热片12附接至例如另一发热体42而可再次使用导热片12。
因此,这些实例及实施例方式俱用于阐述而非限制,且本发明并不限于本文所给出的细节,而是可在所附的权利要求书的范围与其等价物的范围之内进行修改。