CN110741034A - 导热片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种厚度方向的导热性优异的导热片。本发明的导热片(1)，其包含：具有石墨烯叠层结构的第一碳材料(2)、取向控制粒子(3)以及第一树脂(4)，所述第一碳材料(2)的至少一部分由于所述取向控制粒子(3)的存在而沿着与所述导热片(1)的表面方向不同的方向取向，所述第一碳材料(2)的平均粒径与所述取向控制粒子(3)的平均粒径之比(第一碳材料(2)/取向控制粒子(3))为0.09以上且小于4.0。

Description

导热片
技术领域
本发明涉及一种导热性优异的导热片。
技术领域
近年来，随着电子设备的性能的提高，发热量增大，对散热性优异的导热片的需求进一步增加。作为散热性优异的导热片，众所周知的有使用了导热性高的石墨的片材。
例如，下述专利文献1公开了仅由膨胀石墨构成的膨胀石墨片。就专利文献1的膨胀石墨片而言，表面方向的导热率为350W/m·K以上。
下述专利文献2公开了一种将金属材料夹入石墨片之间形成的石墨片叠层体。在专利文献2中，所述石墨片层叠体通过在石墨片之间配置金属材料并进行压延处理而制造。
另外，以下的专利文献3公开了含有膨胀石墨以及取向控制粒子的导热片。专利文献3由于存在取向控制粒子，膨胀石墨的至少一部分沿着与片材的表面方向不同的方向进行取向，从而提高了片材在厚度方向的导热性。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2006-62922号公报
专利文献2：日本特开平11-240706号公报
专利文献3：国际公开第2016/088682号的小册子
发明内容
本发明要解决的问题
但是专利文献1的膨胀石墨片在表面方向的导热性优异，而在厚度方向的导热性不充分。
在专利文献2的石墨片层叠体中，由于在制造工序中对石墨片进行了压延处理，因此石墨沿着表面方向进行取向。因此，即使在石墨片之间配置导热性高的片材，厚度方向的导热性也不充分。
另外，在专利文献3的导热片中，虽然厚度方向的导热性提高，但仍然不充分。
本发明的目的在于提供一种厚度方向的导热性优异的导热片。
解决问题的手段
本发明的导热片，其包含：具有石墨烯叠层结构的第一碳材料、取向控制粒子以及第一树脂，所述第一碳材料的至少一部分由于所述取向控制粒子的存在而沿着与所述导热片的表面方向不同的方向取向，所述第一碳材料的平均粒径与所述取向控制粒子的平均粒径之比(第一碳材料/取向控制粒子)为0.09以上且小于4.0。
本发明的导热片，其中，所述第一碳材料的至少一部分由于所述取向控制粒子的存在而沿着所述导热片的厚度方向取向。
本发明的导热片，其中，所述第一碳材料为石墨或薄片化石墨。
本发明的导热片，其中，所述取向控制粒子的平均粒径为1μm以上且500μm以下。更优选所述取向控制粒子的平均粒径为1μm以上且200μm以下。
本发明的导热片，优选所述取向控制粒子由第二树脂构成。更优选所述第二树脂为交联树脂。并且所述第二树脂的表面的至少一部分被第二碳材料包覆。
本发明的导热片优选其厚度方向的导热率为0.8W/(m·K)以上。
发明的效果
本发明的导热片，如上所述，包含：具有石墨烯叠层结构的第一碳材料、取向控制粒子以及第一树脂。第一碳材料的至少一部分由于取向控制粒子的存在而沿着与导热片的表面方向不同的方向取向。另外，第一碳材料的平均粒径与取向控制粒子的平均粒径之比(第一碳材料/取向控制粒子)为0.09以上且小于4.0。因此，本发明的导热片在厚度方向上的热传导性优异。
附图说明
图1是显示本发明的一个实施方式的导热片的示意性截面图。
图2是仅放大显示本发明的一个实施方式的导热片中的第一碳材料的示意性截面图。
具体实施方式
下面将说明本发明的具体实施方式。
本发明的导热片包含：第一碳材料、取向控制粒子以及第一树脂。第一碳材料为具有石墨烯叠层结构的碳材料。第一碳材料的至少一部分由于取向控制粒子的存在而沿着与导热片的表面方向不同的方向取向。另外，第一碳材料的平均粒径与取向控制粒子的平均粒径之比(第一碳材料/取向控制粒子)为0.09以上且小于4.0。
需要说明的是，本发明平均粒径可以如下而求得：通过观察导热片的截面的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)，求出任意100个粒子的平均粒径。需要说明的是，粒子的横截面形状为椭圆形的情况下，可以求出任意100个粒子的长径的平均值。
本发明的导热片中，第一碳材料的至少一部分由于取向控制粒子的存在而沿着与导热片的表面方向不同的方向取向，第一碳材料的平均粒径与取向控制粒子的平均粒径之比在所述范围内，因此导热片在厚度方向的导热性优异。
需要说明的是，本发明中观察沿着与导热片的表面方向垂直的厚度方向的截面的扫描电子显微镜照片(SEM照片)来选择任意100个第一碳材料时，第一碳材料的长度方向与导热片的表面方向之间的形成的角度的平均值优选为20°以上，更优选为30°以上。在这种情况下，可以更进一步提高导热片在厚度方向上的导热性。另外，所述取向角度的平均值的上限值没有特别限定，例如可以为90°。在这种情况下，选择的全部第一碳材料均沿着厚度方向的方向取向。
需要说明的是，本说明书中，所述“第一碳材料的长度方向和导热片的表面方向之间形成的角度”是指下述角度θ。
本发明中优选第一碳材料的至少一部分由于所述取向控制粒子的存在而沿着导热片的厚度方向取向。在这种情况下，可以更进一步有效地提高导热片的厚度方向上的导热性。就更进一步提高导热片的厚度方向的热导率的观点出发，更优选全部第一碳材料由于所述取向控制粒子的存在而均沿着导热片的厚度方向取向。
然而，在本发明中，第一碳材料的至少一部分可以在导热片的表面方向取向。在这种情况下，还可以提高导热片的表面方向上的导热性。
在本发明中，第一碳材料的平均粒径与取向控制粒子的平均粒径之比(第一碳材料/取向控制粒子)为0.09以上，优选为0.1以上，更优选为0.2以上，更优选为0.3以上，其为4.0以下，优选为3.5以下，进一步优选为3.0以下。该比率(第一碳材料/取向控制粒子)为所述下限以上且为所述上限以下时，可以进一步提高导热片在厚度方向的导热性。
作为导热片的厚度方向的导热率没有特别限制，优选为0.8W/(m·K)以上，更优选为0.9W/(m·K)以上，进一步优选为1.0W/(m·K)以上，特别优选为1.5W/(m·K)以上，最优选为2.0W/(m·K)以上。使厚度方向的导热率为所述下限值以上时，可以更进一步提高导热片的导热性。需要说明的是，导热片在厚度方向的导热率的上限没有特别限制，可以使其低于第一碳材料完全沿厚度方向取向时的导热率。因此，导热片的厚度方向的导热率的上限例如可以设定为700W/(m·K)以下。
需要说明的是，例如，可以使用下式(1)来计算导热率。
导热系数(W/(m·K))＝比重(g/m3)×比热(J/g·K)×热扩散率(mm2/s)…式(1)
热扩散率可以使用例如京都电子工业株式会社制造的产品编号“激光闪光法热物理性质测量装置LFA-502”来测量。
作为导热片的比重，没有特别限定，优选为0.9g/cm3以上，更优选为1.1g/cm3以上，优选为6.0g/cm3以下，进一步优选为5.0g/cm3以下。
导热片的厚度没有特别限定，例如可以为50μm以上且2000μm以下。
作为第一碳材料与取向控制粒子的含量比(第一碳材料：取向控制粒子)，没有特别限制，优选为1:0.4～1:4.0的范围内，更优选为1:0.4～1:2.0的范围内。
所述含量比(第一碳材料:取向控制粒子)在所述范围内时，可以使更进一步较多的第一碳材料沿着与导热片的表面方向不同的方向取向，可以更进一步提高厚度方向上的导热性。
需要说明的是，图1是显示本发明实施方式的导热片的示意性截面图。如图1所示，导热片1包括第一碳材料2、取向控制粒子3和第一树脂4。第一碳材料2是具有石墨烯叠层结构的碳材料。第一碳材料2的至少一部分由于取向控制粒子3的存在而沿着与导热片1的表面方向不同的方向取向。另外，第一碳材料2的平均粒径与取向控制粒子3的平均粒径之比(第一碳材料2/取向控制粒子3)为0.09以上且小于4.0。
在导热片1中，由于取向控制粒子3的存在，第一碳材料2的至少一部分沿着与导热片1的表面方向不同的方向取向。由于第一碳材料2的平均粒径与取向控制粒子3的平均粒径之比在所述范围内，因此导热片1在厚度方向的导热性优异。
图2是放仅对本发明的一个实施方式的导热片的第一碳材料进行放大显示的示意性截面图。需要说明的是，图2中的X方向表示导热片1的表面方向，Z方向表示导热片1的厚度方向。将X方向和Z方向设为垂直。
如图2所示，所述第一碳材料2的长度方向与导热片1的表面方向X所成的角度可以用θ表示。即，角度θ是由第一碳材料2的长度方向和导热片1的表面方向X形成的角度中较小的角度。在本实施方式中，任意的100个第一碳材料2的该角度θ的平均值优选为20°以上，更优选为30°以上。
在下文中，将更详细说明导热片1等本发明的导热片的构成成分。
(第一碳材料)
第一碳材料是具有石墨烯叠层结构的碳材料。作为具有石墨烯叠层结构的碳材料，可列举石墨和薄片化石墨。
是否具有石墨烯叠层结构，通过使用CuKα射线(波长
Figure BDA0002306021540000051
)对碳材料的X射线衍射光谱测定时，能否观察到2θ＝26度(来自石墨烯叠层结构的峰)附近的峰来确定。X射线衍射光谱可以通过广角X射线衍射法测定。例如，作为X射线衍射设备，可以使用SmartLab(Rigaku株式会社制造)。
具有所述石墨烯叠层结构的碳材料的形状，没有特别限制，可列举沿二维扩展的形状、球形、纤维状和不定形等。作为所述碳材料的形状，优选为沿二维扩展的形状。作为二维扩展的形状，可列举鳞片状或板状(平板状)。具有如上所述的沿二维扩展的形状的情况下，可以更进一步提高在厚度方向上的导热性。
需要说明的是，众所周知，石墨是多个石墨烯片的叠层体。石墨的石墨烯片的叠层数为约10万～100万。作为石墨，可以使用天然石墨、人造石墨、膨胀石墨等。膨胀石墨是例如与天然石墨和人造石墨等通常的石墨相比，具有更大的石墨烯层间的石墨。在本说明书中，膨胀石墨包括至少一部分的石墨烯层间大于通常石墨膨胀的石墨。
薄片化石墨是通过对原始石墨进行剥离处理而得到的，是指比原始石墨薄的石墨烯片叠层体。薄片化石墨中的石墨烯片的叠层数比原始石墨少。
在薄片化石墨中，石墨烯片的叠层数优选为2层以上，更优选为5层以上，优选为300层以下，更优选为200层以下，进一步优选为100层以下。
薄片化石墨具有长径比较大的形状。因此，第一碳材料是薄片化石墨时，可以有效地提高相对于沿着与薄片化石墨的层叠面相交的方向施加的外力的增强效果。
薄片化石墨的长径比优选为20以上，更优选为50以上。薄片状石墨的长径比优选为5000以下。薄片状石墨的长径比在所述下限值以上时，可以进一步提高相对于沿着与层叠面相交的方向施加的外力的增强效果。薄片化石墨的长径比在所述上限以下时，可以更可靠地得到相对于沿着与叠层面相交的方向施加的外力的增强效果。需要说明的是，从相同的观点出发，石墨的长径比优选为2以上，优选为1000以下。
需要说明的是，在本发明中，薄片状石墨的长径比是指薄片状石墨在层叠表面方向上的最大尺寸与薄片状石墨的厚度之比。长径比可以通过观察导热片的横截面的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)，由任意100个粒子的平均值求出。另外，在石墨的情况下，能够以相同的方式求出。
薄片化石墨是可商购而得到的，可以通过常规已知的方法制造。例如通过如下方法而得到：薄片化石墨是将硝酸盐离子等离子插入石墨的层间后进行热处理的化学处理法；对石墨施加超声波等物理处理法；以及使用石墨作为工作电极进行电解的电化学法等。
第一碳材料的平均粒径优选为5μm以上，更优选为10μm以上，优选为800μm以下，更优选为500μm以下，进一步优选为200μm以下，特别优选为100μm以下。在这种情况下，可以更进一步提高导热片在厚度方向上的导热性。
第一碳材料的形状没有特别限定，例如优选为薄片状、鳞片状或椭圆形等。
相对于导热片100重量％，第一碳材料的含量优选为5重量％以上，更优选为10重量％以上，还更优选为20重量％以上，优选为90重量％以下，优选为85重量％以下，更优选为80重量％以下。第一碳材料的含量为所述下限值以上的情况下，可以更进一步提高导热片的厚度方向的导热性。另外，第一碳材料的含量在所述上限以下的情况下，可以更进一步提高导热片的柔软性。
另外，相对于第一树脂100重量份，第一碳材料的含量优选为50重量份以上，更优选为100重量份以上，优选为1000重量份以下，更优选为750重量份以下。第一碳材料的含量为所述下限值以上的情况下，可以更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。另外，第一碳材料的含量在所述上限以下时，可以更进一步提高导热片的柔软性。
(取向控制粒子)
取向控制粒子是指由于其存在，可以使第一碳材料的至少一部分沿着与片材的表面方向不同的方向取向的粒子。取向控制粒子只要具有所述功能即可，可以是无机化合物，也可以是有机化合物。
在无机化合物的情况下，例如，可以使用氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化硼(BN)、金刚石、氮化铝(AlN)、球形石墨等。
在有机化合物的情况下，例如，可以使用第二树脂。取向控制粒子是第二树脂的情况下，例如，通过压缩压力机制造导热片的过程中释放压力机所产生的压缩力时，使变形的第二树脂恢复到原始形状的恢复力起作用。由于第二树脂的恢复力，可以使附近存在的第一碳材料更进一步可靠地沿着与表面方向不同的方向取向。由此，可以更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。
另外，取向控制粒子为第二树脂的情况下，可以更进一步提高与用作基质的第一树脂的相容性，可以更进一步提高在制造导热片时的涂覆性。例如，可以使制造的导热片更进一步不易产生空隙。由此，能够更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。
作为第二树脂，可以使用与第一树脂不同的树脂。然而，第二树脂可以是与第一树脂不同的树脂，也可以是相同的树脂。第二树脂是与第一树脂相同的树脂时，可以更进一步提高相容性，可以更进一步提高制造导热片时的涂布性。因此，可以更进一步提高导热片的厚度方向上的导热性。
作为第二树脂，并无特别限制，例如，由于在加热下容易成型，优选热塑性树脂。作为热塑性树脂的具体例子，可列举：聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或其中至少两种类型的共聚物等。热塑性树脂可以单独使用，也可以组合使用多种。
作为所述热塑性树脂优选压缩弹性模量较高的树脂。在该情况下，可以更进一步提高所述挤压后的恢复力，可以更进一步可靠地使附近存在的第一碳材料沿着与表面方向不同的方向取向。由此，能够更进一步提高导热片的厚度方向的导热性。作为如上所述的压缩弹性模量较高的热塑性树脂，可列举，例如：聚烯烃、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等。
第二树脂可以是交联树脂。取向控制粒子使用交联树脂时，可以使第一碳材料更进一步可靠地沿着与导热片的表面方向不同的方向取向。由此，能够更进一步提高导热片的厚度方向的导热性。作为交联树脂，可列举，例如：交联聚苯乙烯树脂、交联丙烯酸类树脂和交联二乙烯基苯树脂等。
此外，第二树脂可以是由第二碳材料包覆而形成的物质。取向控制粒子由第二碳材料所包覆时，可以更进一步增强与第一碳材料的相容性，可以进一步提高制造导热片时的涂覆性能。因此，可以更进一步提高导热片在厚度方向上的导热性。第二碳材料可以是不同于第一碳材料的碳材料，也可以是相同的碳材料。
作为第二碳材料，例如，可以使用天然石墨、人造石墨或膨胀石墨等石墨、薄片化石墨、乙炔黑和科琴黑等炭黑。
取向控制粒子的平均粒径优选为1μm以上，更优选为10μm以上，优选为500μm以下，更优选为300μm以下，进一步优选为200μm以下，特别优选为150μm以下。通过使取向控制粒子的平均粒径为所述下限值以上，可以使第一碳材料更可靠地沿着与导热片的表面方向不同的方向取向。由此，能够更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。通过使取向控制粒子的平均粒径为所述上限值以下，可以进一步提高导热片的厚度方向的导热性，可以更进一步改善导热片的外观。
取向控制粒子，可以单独使用一种，也可以组合使用平均粒径和材料不同的多种取向控制粒子。需要说明的是，即使使用多种取向控制粒子的情况下，可以通过观察导热片的截面的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)，通过求出任意100个粒子的平均粒径来得到。需要说明的是，粒子的横截面形状为椭圆形时，可以通过任意100个粒子的长径的平均值求出。
另外，在本发明中，优选使用平均粒径不同的两种取向控制粒子。在这种情况下，具有粒径较大的取向控制粒子的平均粒径P与粒径较小的取向控制粒子的平均粒径Q之比(P/Q)优选为2.0以上，更优选为4.0以上，优选15以下，更优选12以下。平均粒径之比(P/Q)在所述范围内时，可以更进一步增加导热片在厚度方向上的导热性。
需要说明的是，确定所述平均粒径比(P/Q)和下述含量比(R/S)时，所述“粒径较大的取向控制粒子”指：粒径为20μm以上的取向控制粒子，所述“粒径较小的取向控制粒子”是指：粒径小于20μm的取向控制粒子。
另外，粒径较大的取向控制粒子的含量R与粒径较小的取向控制粒子的含量S的含量比(R/S)优选为0.2以上，更优选为1，进一步优选为2以上，特别优选为3以上，优选为10以下，更优选为8以下。含量比(R/S)在所述范围内的情况下，将下述干燥物通过压力机形成片材时，该干燥物的流动性提高，得到导热片的加工性更进一步优异的片材。另外，能够更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。
关于取向控制粒子的平均粒径，可以通过观察导热片的横截面的扫描电子显微镜照片(SEM照片)，通过求出任意100个粒子的平均粒径而得到。需要说明的是，粒子的横截面形状为椭圆形时，可以通过任意100个粒子的长径的平均值求出。
取向控制粒子的形状没有特别限定，例如，优选球状或破碎状，更优选为球状。
取向控制粒子的平均球形度优选为0.40以上，更优选为0.50以上，优选为1以下。取向控制粒子的平均球形度在所述范围内的情况下，可以更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。
取向控制粒子的平均球形度可以如下测量。首先，将粒子投影图像的周长设为L，将粒子投影图像的面积设为S，将4πS/L2表示的值设为球形度而求出。而且，如上所述对100个粒子测定求出的球形度，将平均值作为平均球形度。平均球形度例如，可以使用粒子图像分析装置(Malvern公司制造的产品名称“Morphology G3”)测定。
导热片100重量％中，取向控制粒子的含量优选为1重量％以上，更优选为5重量％以上，进一步优选为10重量％以上，优选为30重量％以下，进一步优选为20重量％以下。
另外，相对于100重量份的第一树脂，取向控制粒子的含量优选为30重量份以上，更优选为50重量份以上，优选为2000重量份以下，更优选为1500重量份以下。需要说明的是，使用多个取向控制粒子的情况下，多个取向控制粒子的总含量在所述范围内即可。取向控制粒子的含量为所述下限值以上时，可以更进一步提高导热片在厚度方向的导热性。另外，取向控制粒子的含量在所述上限值以下时，可以更进一步提高导热片的柔软性。
(第一树脂)
第一树脂是用作基质树脂的树脂。优选第一碳材料及取向控制粒子分散于第一树脂中。
作为第一树脂没有特别限定，可以使用公知的热塑性树脂。作为热塑性树脂的具体例子，可列举：聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或至少两种类型的共聚物。热塑性树脂可以单独使用，也可以组合使用多种。
以下，对导热片的一个例子的制造方法进行详细说明。
(制造方法)
作为一个例子的制造方法中，首先，准备第一碳材料、取向控制粒子和第一树脂。优选第一树脂分散于溶剂中来使用。然而，关于第一碳材料及取向控制粒子，可以通过预先分散于溶剂中而使用。作为溶剂，并无特别限制，例如，可以使用甲苯、氯仿、N-甲基吡咯烷酮、THF、MEK、MIBK、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯、丙酮等。
然后，将第一树脂分散于溶剂中使用的情况下，向该分散液添加第一碳材料以及取向控制粒子并混合。作为混合方法，并无特别限定，例如，可列举使用超声波照射、喷射磨、搅拌行星式搅拌器、分散机、球磨机、珠磨机、三辊机、两辊机、亨舍尔混合机、行星式混合机、捏合机、自动研钵、熔融挤出装置等进行搅拌的方法。可以较小加热或冷却，也可以进行加压或减压。
然后，除去所得混合液的溶剂。作为除去溶剂的方法，由于更进一步简便，优选使用鼓风烘箱或真空烘箱进行干燥。作为除去溶剂的气氛，可列举：空气气氛、不活泼气体气氛和真空状态等。另外，除去溶剂的温度没有特别限制，优选为10℃以上且100℃以下。需要说明的是，将其作为膜及涂膜用于之后的压制工序时，将混合液涂布于基板而成膜的状态下使其干燥。
然后，通过压力机将得到的干燥物成形为片材。此时，在取向控制粒子的存在下对第一碳材料进行压制。因此，第一碳材料的至少一部分沿着与导热片的表面方向不同的方向取向。
因此，从使所述第一碳材料沿着与片材的表面方向不同的方向上更进一步取向的观点出发，优选在通过所述方法得到的干燥物中，将第一碳材料和取向控制粒子均匀混合。
所述通过压制形成片材的方法没有特别限制，例如可以通过以下方法制造。首先，将得到的干燥物夹入两片金属平板之间，进行压制并放置预定时间。需要说明的是，可以将得到的样品加热预定时间，再次压制成片材。重复所述操作以制备多枚片材，将其重叠并再次压制，可以得到具有指定厚度的片材。
压制时的温度没有特别限定，例如可以为30℃以上且400℃以下。压制时的压力没有特别限定，例如可以为1MPa以上且30MPa以下。压制时间也没有特别限制，例如可以为30秒钟以上且600秒钟以下。
另外，可以通过将所述干燥物填充于圆筒中通过压制进行片材成型。即使使用汽缸的情况下，首先将所述干燥物填充于圆筒中，进行压制并放置预定时间。然后，将得到的样品加热预定时间再次压制使片材成形。
使用圆筒时，可以在厚度方向上填充大量所述干燥物，因此可以得到厚度较厚的片材，可以通过一次操作生产具有指定厚度的片材。因此，第一碳材料一旦沿着与表面方向不同的方向取向，即使再次压制也不会沿着表面方向取向。因此，通过使用圆筒压制，可以更进一步可靠地得到使第一碳材料沿着与表面方向不同的方向取向的导热片。
然而，取向控制粒子是第二树脂的情况下，例如，通过压缩压力机制造导热片的过程中解除由压力机产生的压缩力时，使变形的第二树脂恢复其原始形状的力起作用。由于第二树脂的恢复力，可以使附近存在的第一碳材料更进一步可靠地沿着与表面方向不同的方向取向。因此，取向控制粒子是第二树脂的情况下，无需如上所述地反复压制或用圆筒进行压制，也可以容易地提高厚度方向上的热导性。然而，组合使用基于重复压制或圆筒的方法的情况下，可以更进一步提高厚度方向上的导热性。
所述制造方法是一个例子，本发明不限于此。将热塑性树脂用作第一树脂的情况下，可以不使用溶剂，通过加热挤出等将其混合并成型。另外，第一树脂使用热固性树脂的情况下，可以将第一碳材料和取向控制粒子分散于第一热固性树脂的单体溶液中，并使其热固化。
然后，将通过列举本发明的具体实施例和比较例来说明本发明。需要说明的是，本发明不限于以下实施例。
(实施例1)
将作为第一碳材料的25重量份的石墨、作为取向控制粒子的交联聚苯乙烯(c-PS，积水化学株式会社制造，商品名“GS-L100”，平均粒径：100μm)55重量份，作为第一树脂的聚苯乙烯(PS，积水化成品工业株式会社制造，商品名“S-30”)20重量份分散于作为溶剂的甲苯(三协化学株式会社制造)中。需要说明的是，使用日本石墨株式会社制造的商品名为“UP-35N”(平均粒径：25.4μm)的作为石墨。
将得到的分散液以自转公转混合器装置(THINKY制造，型号“ARE-310”)在2000rpm下搅拌15分钟，在2200rpm下脱泡15分钟。此后，以conveni-evapo除去甲苯，然后用隔膜泵干燥12小时以得到混合物。
然后，将得到的混合物置于热压机(ASONE株式会社制造，型号“AH-4015”)中，施加10MPa的压力，在150℃下加压5分钟。由此，得到导热片。
(实施例2～18，比较例1～6)
将石墨的平均粒径、取向控制粒子的种类和平均粒径、石墨、取向控制粒子以及第一树脂的添加量按下述表1～3中所示进行设定，除此以外，以与所述实施例1相同的方式，得到导热片。需要说明的是，在实施例2、3、5、12～18和比较例6中，使用作为取向控制粒子的交联聚苯乙烯(积水化学株式会社制造的c-PS，商品名“SP-250”，平均粒径：50μm)。在实施例4中，作为取向控制粒子，使用交联聚苯乙烯(积水化学株式会社制造的c-PS，商品名“SP-210”，平均粒径：10μm)。在实施例6中，使用40重量份取向控制粒子(c-PS，由积水化学株式会社制造，商品名“SP-210”，平均粒径：10μm)和10重量份取向控制粒子(c-PS，由积水化学株式会社制造，商品名为“SP-250”，平均粒径为50μm)这两种取向控制粒子。实施例6的粒径较大的取向控制粒子的平均粒径P与粒径较小的取向控制粒子的平均粒径Q之比(P/Q)为50μm/10μm＝5。在实施例6中，具有粒径较大的取向控制粒子的含量R与具有粒径较小的取向控制粒子的含量S的含量比(R/S)为10重量份/40重量份＝0.25。在实施例7中，作为取向控制粒子，可列举由石墨(日本黑铅株式会社制造的商品名“UP-5NH”)包覆的交联聚苯乙烯(总研化学株式会社制造、NG涂覆的c-PS，商品名“SGP-150C”，平均粒径：50μm)。在实施例8中，作为取向控制粒子，使用涂有科琴黑的交联聚苯乙烯(KB涂敷的c-PS，总研化学株式会社制造，商品名“SGP-150C”，平均粒径：50μm)。在实施例9中，作为取向控制粒子，使用氧化铝(昭和电工株式会社制造的Al2O3，商品名“Aluna Beads CB-P40”，平均粒径：40μm)。另外，在实施例10中，作为取向控制粒子，使用球形石墨(日本黑铅株式会社制造，商品名“CBG-50”，平均粒径：50μm)。在实施例11中，作为取向控制粒子，使用氮化硼(BN，Momentive公司制造，商品名“PTX60”，平均粒径：60μm)。
需要说明的是，平均粒径通过扫描型电子显微镜照片(SEM照片)观察导热性片的截面，求出任意100个粒子的平均粒径。需要说明的是，粒子的横截面形状为椭圆形时，求出任意100个粒子的长径的平均值。作为扫描电子显微镜，使用日立高新技术株式会社制造的产品编号“S-4800”，以1000倍的放大倍率进行测定。
取向控制粒子的平均球形度如下测量。首先，将粒子投影图像的周长设为L，将粒子投影图像的面积设为S，得到4πS/L2表示的值作为球形度。然后，对100个粒子进行测定，将如上所述求出的球形度的平均值作为平均球形度。使用粒子图像分析仪(Malvern公司制造，产品名称“MophorogiG3”)测量平均球形度。
(评价)
平均角度；
平均角度，通过扫描电子显微镜照片(SEM照片)观察沿着与导热片的表面方向垂直的厚度方向的截面，选择任意100个第一碳材料，求出第一碳材料的长度方向与导热片的表面方向所成的角度的平均值。作为扫描电子显微镜，使用日立高新技术公司制造的产品编号“S-4800”，以1000倍的放大倍率进行测定。
厚度方向的导热率；
使用京都电子工业株式会社制造的商品编号“激光闪光法热物性测定装置LFA-502”，求出5mm见方的导热片的导热率。需要说明的是，导热片的厚度均为1mm。
结果示于下表1～3中。
Figure BDA0002306021540000151
Figure BDA0002306021540000161
Figure BDA0002306021540000171
符号说明
1...导热片
2...第一碳材料
3...取向控制粒子
4...第一树脂

Claims (8)

1.一种导热片，其包含：具有石墨烯叠层结构的第一碳材料、取向控制粒子以及第一树脂，
所述第一碳材料的至少一部分由于所述取向控制粒子的存在而沿着与所述导热片的表面方向不同的方向取向，
所述第一碳材料的平均粒径与所述取向控制粒子的平均粒径之比(第一碳材料/取向控制粒子)为0.09以上且小于4.0。
2.根据权利要求1所述的导热片，其中，所述第一碳材料的至少一部分由于所述取向控制粒子的存在而沿着所述导热片的厚度方向取向。
3.根据权利要求1或2所述的导热片，其中，所述第一碳材料为石墨或薄片化石墨。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的导热片，其中，所述取向控制粒子的平均粒径为1μm以上且200μm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的导热片，其中，所述取向控制粒子由第二树脂构成。
6.根据权利要求5所述的导热片，其中，所述第二树脂为交联树脂。
7.根据权利要求5或6所述的导热片，其中，所述第二树脂的表面的至少一部分被第二碳材料包覆。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的导热片，其厚度方向的导热率为0.8W/(m·K)以上。
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