CN118202018A - 散热片 - Google Patents
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Abstract
本发明的散热片的表面硬度以Asker C硬度计为60~95度,并且介电击穿电压为15kV/mm以上。根据本发明,能够提供导热性及绝缘性优异的散热片。
Description
技术领域
本发明涉及将包含氮化硼粉末和树脂的导热性树脂组合物成型而成的散热片。
背景技术
在功率器件、晶体管、晶闸管、CPU等发热性电子部件中,如何高效地对使用时产生的热进行散热成为了重要课题。一直以来,作为这样的散热对策,通常实施了下述对策:(1)对安装发热性电子部件的印刷布线板的绝缘层进行高导热化;(2)将发热性电子部件或安装有发热性电子部件的印刷布线板隔着电绝缘性的热界面材料(Thermal InterfaceMaterials)安装至散热片。作为印刷布线板的绝缘层及热界面材料,使用了在有机硅树脂、环氧树脂中填充陶瓷粉末而得到的材料。
作为陶瓷粉末,具有高热导率、高绝缘性、低相对介电常数等特性的氮化硼粉末受到关注。例如,专利文献1中公开了一种氮化硼粉末,其是氮化硼的一次粒子凝集而成的氮化硼粉末,在体积基准的粒度分布中,具有存在于5μm以上且小于30μm的区域内的峰A、和存在于50μm以上且小于100μm的区域内的峰B。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-164365号公报
发明内容
发明所要解决的课题
使用专利文献1中记载的氮化硼粉末,能够得到导热性及绝缘性优异的散热片。但是,伴随着近年来的电子设备的小型化以及发热性电子部件的发热量的增加,要求导热性及绝缘性更优异的散热片。
因此,本发明的目的在于提供导热性及绝缘性优异的散热片。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了达成上述目的而进行了深入研究,结果,通过使用规定的硅油进行氮化硼粉末的表面处理,能够达成上述目的。
本发明基于上述的见解,其要旨如下。
[1]散热片,其表面硬度以Asker C硬度计为60~95度,并且介电击穿电压(dielectric breakdown voltage)为15kV/mm以上。
[2]如上述[1]所述的散热片,其中,沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率为5.0%以下。
发明效果
根据本发明,能够提供导热性及绝缘性优异的散热片。
附图说明
[图1]图1为本发明的散热片中包含的氮化硼粉末的粒度分布的概念图。
[图2]图2示出使用氮化硼粉末1制作的散热片的基于电子显微镜的截面观察照片。
[图3]图3示出使用氮化硼粉末7制作的散热片的基于电子显微镜的截面观察照片。
具体实施方式
[散热片]
本发明的散热片的表面硬度以Asker C硬度计为60~95度,并且介电击穿电压为15kV/mm以上。由此,能够改善散热片的导热性及绝缘性。
(表面硬度)
本发明的散热片的表面硬度以Asker C硬度计为60~95度。若本发明的散热片的表面硬度小于60度,则存在对散热片进行处理时的操作变得困难的情况。若本发明的散热片的表面硬度大于95度,则散热片不能追随发热元件的表面的凹凸,与发热元件的密合性受损,因此导热性变差。从这样的观点考虑,本发明的散热片的表面硬度以Asker C硬度计优选为65~90度,更优选为75~85度。需要说明的是,对于散热片的表面硬度而言,可以使用Asker C型的试验机(商品名:Asker橡胶硬度计C型,高分子计器株式会社制),于25℃的试验温度,通过依照SRIS0101的弹簧硬度试验来测定。另外,通过使用规定的硅油进行氮化硼粉末的表面处理,从而散热片变柔软,能够使散热片的表面硬度在上述的范围内。
(介电击穿电压)
本发明的散热片的介电击穿电压为15kV/mm以上。若介电击穿电压小于15kV/mm,则有时不能应付伴随着近年来的电子设备的小型化以及发热性电子部件的发热量的增加而变严格的对于散热片的绝缘性的要求。从这样的观点考虑,散热片的介电击穿电压优选为20kV/mm以上,更优选为25kV/mm以上。散热片的介电击穿电压的范围的上限值没有特别限定,通常为40kV/mm。需要说明的是,散热片的介电击穿电压可以利用后述实施例中记载的方法来测定。另外,通过使用规定的硅油进行氮化硼粉末的表面处理,能够抑制在氮化硼粒子与树脂之间的界面处产生空隙,由此,能够使散热片的介电击穿电压在上述的范围内。
(空隙的面积率)
本发明的散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率优选为5.0%以下。若空隙的面积率为5.0%以下,则能够减少成为散热片的介电击穿的原因的缺陷,因此能够进一步改善散热片的绝缘性。从这样的观点考虑,本发明的散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率更优选为4.0%以下,进一步优选为3.0%以下。成为散热片的介电击穿的原因的缺陷越少越好,因此,本发明的散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率的范围的下限值为0%。从制造性的观点考虑,可以为0.5%以上。需要说明的是,散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率可以利用后述实施例中记载的方法来测定。另外,通过使用规定的硅油进行氮化硼粉末的表面处理,能够抑制在氮化硼粒子与树脂之间的界面处产生空隙,由此,能够使散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率为5.0%以下。
(厚度)
本发明的散热片的厚度没有特别限定,但优选为0.08~3.0mm,更优选为0.15~2.0mm,进一步优选为0.2~1.5mm。
(空隙直径)
测定本发明的散热片中的沿厚度方向切断时的截面中的、全部空隙的直径,按直径从大到小的顺序对所测定的直径进行排序,将前10个直径的平均直径作为空隙直径,在该情况下,空隙直径优选为9.5μm以下。若空隙直径为9.5μm以下,则能够进一步提高散热片的介电击穿电压。需要说明的是,在空隙的形状不是圆形的情况下,将与空隙外切的圆的直径作为空隙直径。空隙直径可以利用后述实施例中记载的方法来测定。
本发明的散热片优选为将包含氮化硼粉末和树脂的导热性树脂组合物成型而成的散热片。以下,对用于本发明的散热片的氮化硼及树脂以及包含它们的导热性树脂组合物进行说明。
(氮化硼粉末)
用于本发明的散热片的氮化硼粉末是利用质均分子量为5000~200000的反应性硅油进行表面处理而得到的。通过利用反应性硅油对该氮化硼粉末进行处理,从而氮化硼粉末对树脂的润湿性变良好,能够制造空隙少的散热片。由此,可改善散热片的绝缘性。需要说明的是,若氮化硼粉末对树脂的润湿性差,则在氮化硼粒子的表面与树脂之间产生间隙,有时产生空隙、尤其是线状的空隙。另外,由于上述反应性硅油而使树脂变柔软,散热片的表面硬度降低。由此,散热片与发热元件的密合性变高,可改善散热片的导热性。
(反应性硅油)
<反应性硅油的具有反应性的基团>
反应性硅油是在二甲基聚硅氧烷的甲基的一部分中导入羟基及具有化学反应性的有机基团而得到的。具有化学反应性的有机基团中,例如,可举出氨基、环氧基、羧基、酸酐基、甲醇基、酚基、巯基、(甲基)丙烯酸系基团等。从能够通过与氮化硼粒子的表面的OH基的脱水缩合反应而使氮化硼粒子的表面与反应性硅油结合这样的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末中使用的反应性硅油优选为在二甲基聚硅氧烷的甲基的一部分中导入羟基而得到的反应性硅油。反应性硅油中的羟基的位置可以为末端,也可以为侧链。即,反应性硅油在末端及侧链中的至少1个位置具有硅醇基(Si-OH)即可。此外,反应性硅油优选在两个末端或一个末端具有OH基。但是,反应性硅油在两个末端具有OH基的情况下,在树脂为有机硅树脂时,有机硅树脂具有硅醇基(Si-OH),因此,可以使反应性硅油的一个末端的OH基与氮化硼粒子的OH基进行脱水缩合反应,并使反应性硅油的另一个末端的OH基与有机硅树脂中的硅醇基进行脱水缩合反应。另外,也可以使反应性硅油的一个末端的OH基与1个氮化硼粒子的OH基进行脱水缩合反应,并使反应性硅油的另一个末端的OH基与相同的或其他的氮化硼粒子的OH基进行脱水缩合反应。从这样的观点考虑,反应性硅油更优选在两个末端具有OH基。即,反应性硅油更优选在两个末端具有硅醇基(Si-OH)。
<质均分子量>
用于本发明的散热片的氮化硼粉末中使用的反应性硅油的质均分子量优选为5000~200000。若反应性硅油的质均分子量为5000以上,则由反应性硅油中的长链聚二甲基硅氧烷带来的改善氮化硼粉末对树脂、尤其是有机硅树脂的润湿性的效果变大。另外,由反应性硅油中的长链聚二甲基硅氧烷带来的提高氮化硼粒子的滑动性的效果也变大。需要说明的是,在以高度填充方式将氮化硼粉末混合到树脂中而得到的导热性树脂组合物流动时,存在氮化硼粒子彼此接触的情况。因此,若氮化硼粒子的滑动性良好,则能够改善以高度填充方式将氮化硼粉末混合到树脂中而得到的导热性树脂组合物的流动性。另一方面,若反应性硅油的质均分子量为200000以下,则变得容易使用反应性硅油均匀地对氮化硼粉末进行表面处理。另外,能够进一步降低散热片的表面硬度。从这样的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末中使用的反应性硅油的质均分子量可以优选为7000以上、9000以上、10000以上。上限可以为200000以下、180000以下、160000以下、150000以下。需要说明的是,对于反应性硅油的质均分子量而言,可以使用能将反应性硅油溶解的有机溶剂(例如,甲苯),将反应性硅油从氮化硼粉末溶出后,使用凝胶渗透色谱法进行测定。
<表面处理>
如上述的那样,用于本发明的散热片的氮化硼粉末是利用反应性硅油进行表面处理而得到的。利用反应性硅油的表面处理可以通过将氮化硼粉末及反应性硅油干式混合而进行,也可以通过向氮化硼粉末及反应性硅油中加入溶剂并进行湿式混合而进行。作为上述溶剂,例如,可以使用甲苯、二甲苯等溶解度系数(SP值)较小的芳香族系溶剂。但是,有时难以从溶解有反应性硅油的溶剂中分离氮化硼粉末,因此,利用反应性硅油的表面处理优选通过干式混合来进行。例如,可以如以下这样操作而将氮化硼粉末及反应性硅油干式混合。准备带有搅拌机的处理装置,向其中填充氮化硼粉末。使搅拌机进行高速搅拌,向其中滴加反应性硅油的原液或将反应性硅油溶解于溶剂而得到的液体、或者进行喷雾处理。溶剂例如为甲苯、二甲苯等溶解度系数(SP值)较小的芳香族系溶剂。需要说明的是,带有搅拌机的处理装置中,例如可举出亨舍尔混合机、超级混合器、V型混合器、自转·公转搅拌机等。为了促进反应性硅油与氮化硼粒子的OH基的脱水缩合反应,利用反应性硅油的表面处理也可以一边加热一边进行。另外,为了除去在反应性硅油与氮化硼粒子的OH基的脱水缩合反应中产生的水分,也可以对进行了利用反应性硅油的表面处理的氮化硼粉末实施干燥处理。为了使反应性硅油充分融合于氮化硼粉末中的氮化硼粒子的表面,也可以对进行了利用反应性硅油的表面处理的氮化硼粉末实施熟化。
<添加量>
从改善利用反应性硅油的氮化硼粉末对树脂的润湿性的效果与因添加反应性硅油而导致的氮化硼粉末的制造成本上升的均衡性考虑,相对于氮化硼粉末100质量份而言,反应性硅油的添加量优选为0.01~50质量份,更优选为0.1~30质量份,进一步优选为0.3~15质量份。
<红外线吸收峰>
利用百分之一的稀释条件的透射法(KBr片剂法)测定的氮化硼粉末的红外光谱中的、归属于B-OH伸缩振动的红外线吸收峰(3220cm-1±10cm-1)的峰强度优选为0.1以上。若归属于B-OH伸缩振动的红外线吸收峰的峰强度为0.1以上,则可进一步改善利用反应性硅油的氮化硼粉末对树脂的润湿性。从这样的观点考虑,归属于B-OH伸缩振动的红外线吸收峰的峰强度更优选为0.2以上,进一步优选为0.3以上。上限可以为1.0以下、0.8以下、0.7以下。需要说明的是,该红外线吸收峰的峰强度为红外线吸收峰的高度。
关于氮化硼粉末是否为利用反应性硅油进行表面处理而得到的氮化硼粉末,有时通过对氮化硼粉末的红外光谱进行测定而获知。例如,在通过透射法(KBr片剂法)测定了利用反应性硅油进行表面处理而得到的氮化硼粉末的红外光谱的情况下,有时在所得到的红外光谱中出现归属于反应性硅油的Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰(1100cm-1±10cm-1)及归属于反应性硅油的Si-O-C的变角振动的红外线吸收峰(1020cm-1±10cm-1)。从这样的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末的红外光谱优选具有归属于Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰(1100cm-1±10cm-1)及归属于Si-O-C的变角振动的红外线吸收峰(1020cm-1±10cm-1)。
利用百分之一的稀释条件的透射法(KBr片剂法)测定的本发明的氮化硼粉末的红外光谱中的、归属于反应性硅油的Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰(1100cm-1±10cm-1)的峰强度优选为0.3以上。若归属于Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰的峰强度为0.3以上,则可进一步改善利用反应性硅油的氮化硼粉末对树脂的润湿性。从这样的观点考虑,归属于Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰的峰强度更优选为0.4以上,进一步优选为0.5以上。上限可以为1.0以下、0.9以下、0.8以下。需要说明的是,该红外线吸收峰的峰强度为红外线吸收峰的高度。
<块状氮化硼粒子>
所谓块状氮化硼粒子,是六方晶氮化硼一次粒子凝集而成的块状氮化硼粒子,并且是抗碎强度为5MPa以上的块状氮化硼粒子。如上述的那样,氮化硼粉末的一次粒子具有鳞片状的形状,其平坦部分的表面((0001)面)是非常惰性的。另一方面,在氮化硼粉末的一次粒子的端面的表面,OH基与硼原子共价键合。通常,在氮化硼粉末的合成中,氮化硼的(0001)面优先进行晶体生长,因此氮化硼粉末的一次粒子的端面的面积相对减少。因此,通常,就氮化硼粉末的一次粒子而言,伴随着粒径的增加,OH基的量变少。另一方面,在块状氮化硼粒子中,由于将碳化硼作为原料来制作氮化硼,所以氮化硼一次粒子的(0001)面的晶体生长被稍微抑制,因此氮化硼一次粒子的端面的面积变大,其结果是,OH基的量变大。如上述的那样,反应性硅油通过与氮化硼粒子的表面的OH基的脱水缩合反应而与氮化硼粒子的表面结合。从这样的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末优选包含块状氮化硼粒子。
从利用反应性硅油的表面处理的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末中的块状氮化硼粒子的含量优选为30质量%以上,更优选为40质量%以上,进一步优选为50质量%以上。另外,为了以高度填充方式使树脂中含有氮化硼粉末,氮化硼粉末优选包含粒径小的氮化硼粒子。但是,也有时难以制造粒径小的块状氮化硼粒子。从这样的观点考虑,用于本发明的散热片的氮化硼粉末中的块状氮化硼粒子的含量优选为90质量%以下,更优选为80质量%以下,进一步优选为70质量%以下。需要说明的是,如上述的那样,反应性硅油还具有提高氮化硼粒子的滑动性的效果,因此,在以高度填充方式使树脂中含有氮化硼粉末的情况下,用于本发明的散热片的氮化硼粉末的效果变得更显著。
<粒度分布>
如图1所示,用于本发明的散热片的氮化硼粉末的粒度分布优选至少具有第1极大点(MAX1)、粒径比第1极大点(MAX1)大的第2极大点(MAX2)、及粒径比第2极大点(MAX2)大的第3极大点(MAX3)。而且,第1极大点(MAX1)的粒径为0.4μm以上且小于10μm,第2极大点(MAX2)的粒径为10μm以上且小于40μm,第3极大点(MAX3)的粒径为40μm以上110μm以下。由此,能够提高散热片中的氮化硼粉末的填充性,能够使散热片的导热性优异。另外,由于能够提高散热片中的氮化硼粉末的填充性,因此能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。需要说明的是,用于本发明的散热片的氮化硼粉末的粒度分布可以利用后述实施例的方法进行测定。另外,用于本发明的散热片的氮化硼粉末由于利用反应性硅油进行了表面处理,因此,即使散热片中的氮化硼经高度填充,也能够降低导热性树脂组合物的粘度。
第1极大点(MAX1)的粒径优选为0.4μm以上且小于10μm。若第1极大点(MAX1)的粒径为0.4μm以上且小于10μm,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,第1极大点(MAX1)的粒径更优选为2.0~9.0μm,进一步优选为3.0~8.0μm。
第2极大点(MAX2)的粒径优选为10μm以上且小于40μm。若第2极大点(MAX2)的粒径为10μm以上且小于40μm,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,第2极大点(MAX2)的粒径更优选为15~36μm,进一步优选为18~30μm。
第3极大点(MAX3)的粒径优选为40~110μm。若第3极大点(MAX3)的粒径为40~110μm,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,第3极大点(MAX3)的粒径更优选为50~100μm,进一步优选为65~90μm。
具有第1极大点(MAX1)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量(V1)优选为1~18体积%。若上述累积量(V1)为1~18体积%,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,上述累积量(V1)更优选为5~12体积%。需要说明的是,具有第1极大点(MAX1)的峰中的峰起点是位于粒径比第1极大点(MAX1)小的一侧的极小点。在粒径比第1极大点(MAX1)小的一侧不存在极小点的情况下,峰起点是粒度分布的粒径小的一侧的端点(DS)。另外,具有第1极大点(MAX1)的峰中的峰终点是位于粒径比第1极大点(MAX1)大的一侧的极小点(MIN1)。而且,频率的累积量(V1)是从位于粒径比第1极大点(MAX1)小的一侧的极小点的粒径或粒度分布的粒径小的一侧的端点(DS)的粒径至位于粒径比第1极大点(MAX1)大的一侧的极小点(MIN1)的粒径为止的频率的累积量减去位于粒径比第1极大点(MAX1)大的一侧的极小点(MIN1)的粒径的频率而得到的值。需要说明的是,减去位于粒径比第1极大点(MAX 1)大的一侧的极小点(MIN1)的粒径的频率的原因是,防止在具有第1极大点(MAX1)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量及具有第2极大点(MAX2)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量这两者中加上位于粒径比第1极大点(MAX1)大的一侧的极小点(MIN1)的粒径的频率。
具有第2极大点(MAX2)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量(V2)优选为9~27体积%。若上述累积量(V2)为9~27体积%,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,上述累积量(V2)更优选为15~21体积%。需要说明的是,具有第2极大点(MAX2)的峰中的峰起点是位于粒径比第2极大点(MAX2)小的一侧的极小点(MI N1)。另外,具有第2极大点(MAX2)的峰中的峰终点是位于粒径比第2极大点(MAX2)大的一侧的极小点(MIN2)。而且,频率的累积量(V2)是从位于粒径比第2极大点(MAX2)小的一侧的极小点(MIN1)的粒径至位于粒径比第2极大点(MAX2)大的一侧的极小点(MIN2)的粒径为止的频率的累积量减去位于粒径比第2极大点(MAX2)大的一侧的极小点(MIN2)的粒径的频率而得到的值。需要说明的是,减去位于粒径比第2极大点(MAX2)大的一侧的极小点(MIN2)的粒径的频率的原因是,防止在具有第2极大点(MAX2)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量及具有第3极大点(MAX3)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量这两者中加上位于粒径比第2极大点(MAX2)大的一侧的极小点(MIN2)的粒径的频率。
具有第3极大点(MAX3)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量(V3)优选为66~90体积%。若上述累积量(V3)为66~90体积%,则使散热片中的氮化硼粉末的填充性进一步增高,能够进一步改善散热片的导热性。另外,能够进一步抑制在氮化硼粒子与树脂之间形成空隙。从这样的观点考虑,上述累积量(V3)更优选为72~80体积%。需要说明的是,具有第3极大点(MAX3)的峰中的峰起点是位于粒径比第3极大点(MAX3)小的一侧的极小点(MIN2)。另外,具有第3极大点(MAX3)的峰中的峰终点是位于粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧的极小点。在粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧不存在极小点的情况下,峰终点是粒度分布的粒径大的一侧的端点(DE)。而且,频率的累积量(V3)为:从位于粒径比第3极大点(MAX3)小的一侧的极小点(MIN2)的粒径至位于粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧的极小点的粒径为止的频率的累积量减去位于粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧的极小点的粒径的频率而得到的值,或者,从位于粒径比第3极大点(MAX 3)小的一侧的极小点(MIN2)的粒径至粒度分布的粒径大的一侧的端点(PE)的粒径为止的频率的累积量。需要说明的是,减去位于粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧的极小点的粒径的频率的原因是,防止在具有第3极大点(MAX3)的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量及与第3极大点(MAX3)相邻的、具有位于粒径比第3极大点大的一侧的极大点的峰中的峰起点至峰终点之间的频率的累积量这两者中加上位于粒径比第3极大点(MAX3)大的一侧的极小点的粒径的频率。
只要能够提高散热片中的氮化硼粉末的填充性,则用于本发明的散热片的氮化硼粉末的粒度分布也可以除了上述的第1~第3极大点之外还具有其他极大点。
<氮化硼粉末的制造方法>
以下对用于本发明的散热片的氮化硼粉末的制造方法的一个例子进行说明。
用于本发明的散热片的氮化硼粉末例如可以通过下述方式来制造:分别制作粒度分布具有上述第1极大点的第1氮化硼粉末、粒度分布具有上述第2极大点的第2氮化硼粉末、及粒度分布具有上述第3极大点的第3氮化硼粉末,将所制作的第1~第3氮化硼粉末混合从而制作氮化硼粉末的掺混品,使用反应性硅油进行该掺混品的表面处理。需要说明的是,也可以使用反应性硅油分别对第1~第3氮化硼粉末进行表面处理,将经表面处理的第1~第3氮化硼粉末混合,由此制造用于本发明的散热片的氮化硼粉末。
第1~第3氮化硼粉末之中,第2及第3氮化硼粉末各自优选为至少包含块状氮化硼粒子的氮化硼粉末。另外,第1氮化硼粉末也可以为块状氮化硼粒子,但优选为六方晶氮化硼一次粒子。第1~第3氮化硼粉末各自的极大点是指第1~第3氮化硼粉末各自的粒度分布中峰的顶点。第1~第3氮化硼粉末的粒度分布可与上述的氮化硼粉末的粒度分布同样地测定。
在混合工序中,可以以第3氮化硼粉末的体积比例多于第2氮化硼粉末的体积比例的方式、而且以第2氮化硼粉末的体积比例多于第1氮化硼粉末的体积比例的方式将第1~第3氮化硼粉末混合。由此,能够进一步提高氮化硼粉末的填充性。从提高散热片的热导率的观点考虑,相对于第1~第3氮化硼粉末的合计100体积份而言,第3氮化硼粉末的体积比例优选为66~90体积份,更优选为72~80体积份。从提高散热片的热导率的观点考虑,相对于第1~第3氮化硼粉末的合计100体积份而言,第2氮化硼粉末的体积比例优选为9~27体积份,更优选为15~21体积份。从提高散热片的热导率的观点考虑,相对于第1~第3氮化硼粉末的合计100体积份而言,第1氮化硼粉末的体积比例优选为1~18体积份,更优选为5~12体积份。
第1~第3氮化硼粉末各自可以通过例如具备下述工序的制造方法来制造:粉碎工序,对块状的碳化硼进行粉碎;氮化工序,对经粉碎的碳化硼进行氮化而得到碳氮化硼;和脱碳工序,使碳氮化硼脱碳。在这样制造的作为氮化硼粉末的一次粒子的鳞片状的六方晶氮化硼粒子中,端面的面积变大,因此能够增多存在于氮化硼粒子表面的OH基的量。
在粉碎工序中,使用通常的粉碎机或破碎机将块状的碳硼(碳化硼块)粉碎。此时,通过调整例如粉碎时间及碳化硼块的投入量,能够得到具有所期望的极大点的碳化硼粉末。需要说明的是,碳化硼粉末的极大点可以与上述的氮化硼粉末的极大点同样地测定。通过这样以使碳化硼粉末的极大点接近于所期望的氮化硼粉末的极大点的方式调整,可得到具有上述的极大点的第1~第3氮化硼粉末。
接着,在氮化工序中,在进行氮化反应的气氛下并且在加压条件下,对碳化硼粉末进行烧成,由此得到碳氮化硼。
氮化工序中的气氛是进行氮化反应的气氛,例如,可以为氮气及氨气等,可以为它们中的单独一种或2种以上的组合。从氮化的容易性和成本的观点考虑,该气氛优选为氮气。该气氛中的氮气的含量优选为95体积%以上,更优选为99.9体积%以上。
氮化工序中的压力优选为0.6MPa以上,更优选为0.7MPa以上,优选为1.0MPa以下,更优选为0.9MPa以下。该压力进一步优选为0.7~1.0MPa。氮化工序中的烧成温度优选为1800℃以上,更优选为1900℃以上,优选为2400℃以下,更优选为2200℃以下。烧成温度进一步优选为1800~2200℃。从使碳化硼的氮化更理想地进行、并且为在工业上也合适的条件的方面考虑,压力条件及烧成温度优选为1800℃以上且0.7~1.0MPa。
氮化工序中的烧成时间可在氮化得以充分进行的范围内适宜地选定,可以优选为6小时以上,更优选为8小时以上,优选为30小时以下,更优选为20小时以下。
在脱碳工序中,针对氮化工序中得到的碳氮化硼,在常压以上的气氛中,进行于规定的保持温度保持一定时间的热处理。由此,能够得到经脱碳且结晶化的六方晶氮化硼一次粒子凝集而成的块状氮化硼粒子。
脱碳工序中的气氛为常压(大气压)的气氛或经加压的气氛。在经加压的气氛的情况下,压力例如可以为0.5MPa以下,优选为0.3MPa以下。
在脱碳工序中,例如,首先升温至规定的温度(能开始脱碳的温度)后,以规定的升温速度进一步升温至保持温度。规定的温度(能开始脱碳的温度)可根据体系而设定,例如,可以为1000℃以上,可以为1500℃以下,优选为1200℃以下。从规定的温度(能开始脱碳的温度)向保持温度升温的速度例如可以为5℃/分钟以下,可以优选为4℃/分钟以下、3℃/分钟以下、或2℃/分钟以下。
从容易良好地发生粒子生长、能够进一步提高所得到的氮化硼粉末的热导率的观点考虑,保持温度优选为1800℃以上,更优选为2000℃以上。保持温度可以优选为2200℃以下,更优选为2100℃以下。
保持温度中的保持时间可在结晶化得以充分进行的范围内适宜地选定,例如,可以超过0.5小时,从容易良好地发生粒子生长的观点考虑,优选为1小时以上,更优选为3小时以上,进一步优选为5小时以上,特别优选为10小时以上。保持温度中的保持时间例如可以少于40小时,从能够减少过度进行粒子生长而粒子强度降低的情况、以及削减成本的观点考虑,优选为30小时以下,更优选为20小时以下。
在脱碳工序中,作为原料,可以除了氮化工序中得到的碳氮化硼之外还混合硼源并进行脱碳及结晶化。作为硼源,可举出硼酸、氧化硼或其混合物。在该情况下,可以根据需要进一步使用该技术领域中所用的其他添加物。
碳氮化硼与硼源的混合比例可适宜地选定。在使用硼酸或氧化硼作为硼源的情况下,相对于碳氮化硼100质量份而言,硼酸或氧化硼的比例可以为例如100质量份以上,优选为150质量份以上,另外,可以为例如300质量份以下,优选为250质量份以下。
针对如上所述地得到的氮化硼粉末,也可以实施以可得到具有所期望的粒度分布的氮化硼粉末的方式利用筛进行分级的工序(分级工序)。由此,可更理想地得到具有所期望的极大点的第1~第3氮化硼粉末。
可以将所得到的第1~第3氮化硼粉末混合从而得到具备具有上述第1~第3极大点的粒度分布的掺混品。混合方法只要能够将第1~第3氮化硼粉末均匀地混合即可,没有特别限定。例如,可以使用容器旋转型混合装置将第1~第3氮化硼粉末混合,也可以使用容器固定型混合装置将第1~第3氮化硼粉末混合,也可以使用流体运动型混合装置将第1~第3氮化硼粉末混合。
所得到的掺混品可利用反应性硅油进行表面处理。如上述的那样,利用反应性硅油的表面处理可以通过将氮化硼粉末及反应性硅油干式混合而进行,也可以通过向氮化硼粉末及反应性硅油中加入溶剂并进行湿式混合而进行。但是,利用反应性硅油的表面处理优选通过干式混合来进行。例如,准备带有搅拌机的处理装置,向其中填充氮化硼粉末。使搅拌机进行高速搅拌,向其中滴加反应性硅油的原液或将反应性硅油溶解于溶剂而得到的液体、或者进行喷雾处理。需要说明的是,带有搅拌机的处理装置中,例如可举出亨舍尔混合机、超级混合器、V型混合器、自转·公转搅拌机等。上述溶剂中,例如可举出甲苯、二甲苯等溶解度系数(SP值)较小的芳香族系溶剂等。为了促进反应性硅油与氮化硼粒子的OH基的脱水缩合反应,利用反应性硅油的表面处理也可以一边加热一边进行。另外,为了除去在反应性硅油与氮化硼粒子的OH基的脱水缩合反应中产生的水分,也可以对进行了利用反应性硅油的表面处理的氮化硼粉末实施干燥处理。为了使反应性硅油充分融合于氮化硼粉末中的氮化硼粒子的表面,也可以对进行了利用反应性硅油的表面处理的氮化硼粉末实施熟化。
从改善利用反应性硅油的氮化硼粉末对树脂的润湿性的效果与因添加反应性硅油而导致的氮化硼粉末的制造成本上升的均衡性考虑,相对于氮化硼粉末100质量份而言,反应性硅油的添加量优选为0.01~50质量份,更优选为0.1~30质量份,进一步优选为0.3~15质量份。
(树脂)
用于本发明的散热片的树脂中,例如,可举出环氧树脂、有机硅树脂(包括硅橡胶)、丙烯酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯、氟树脂、聚酰胺(例如,聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚苯醚、聚苯硫醚、全芳香族聚酯、聚砜、液晶聚合物、聚醚砜、聚碳酸酯、马来酰亚胺改性树脂、AB S树脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸系橡胶·苯乙烯)树脂、AES(丙烯腈·乙烯·丙烯·二烯橡胶-苯乙烯)树脂等。它们之中,从耐热性、柔软性及与散热片等的密合性的观点考虑,优选有机硅树脂。有机硅树脂优选为利用有机过氧化物进行硫化并固化的树脂。另外,从改善片状的成型体的柔软性的观点考虑,导热性树脂组合物的25℃时的粘度例如为100,000cp以下。
(导热性树脂组合物)
导热性树脂组合物中,相对于氮化硼粉末及树脂的合计100体积%而言的氮化硼粉末的含量优选为30~85体积%,更优选为40~80体积%。在氮化硼粉末的含量为30体积%以上的情况下,热导率提高,容易获得充分的散热性能。另外,在氮化硼粉末的含量为85体积%以下的情况下,能够减少在成型时容易产生空隙的情况,能够减少绝缘性、机械强度降低的情况。另外,相对于氮化硼粉末及树脂的合计100体积%而言的树脂的含量优选为15~70体积%,更优选为20~60体积%。
为了调节导热性树脂组合物的粘度,导热性树脂组合物可以还包含溶剂。溶剂只要能够将树脂溶解、并且在涂布导热性树脂组合物后容易从所涂布的导热性树脂组合物中除去即可,没有特别限定。在树脂为有机硅树脂的情况下,作为溶剂,例如可举出甲苯、二甲苯、氯系烃等。从容易除去这样的观点考虑,这些溶剂之中,优选甲苯。溶剂的含量可以根据导热性树脂组合物的目标粘度而适宜地选择。溶剂的含量例如相对于导热性树脂组合物的溶剂以外的成分100质量份而言为40~200质量份。
需要说明的是,导热性树脂组合物可以包含除氮化硼粉末、树脂成分及溶剂以外的成分。其他成分为除氮化硼粉末以外的无机填料、添加剂、杂质等,相对于氮化硼粉末及树脂的合计100质量份而言,其他成分的含量优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,进一步优选为1质量份以下。
散热片优选包含玻璃布。由此,能够抑制在散热片的操作中发生散热片破损的情况。为了抑制在导热性树脂组合物与玻璃布之间形成间隙,也可以对玻璃布实施硅烷偶联处理。
(散热片的制造方法)
本发明的散热片例如可以通过包括下述工序的制造方法来制造:工序(A),将本发明的氮化硼粉末与树脂配合从而制作导热性树脂组合物;工序(B),将导热性树脂组合物成型为片状,制作导热性树脂组合物片材;及工序(C),对导热性树脂组合物片材进行加热及加压。
(工序(A))
在工序(A)中,将氮化硼粉末与树脂配合从而制作导热性树脂组合物。关于工序(A)中使用的氮化硼粉末及树脂,已经进行了说明,因此省略说明。
(工序(B))
在工序(B)中,将导热性树脂组合物成型为片状,制作导热性树脂组合物片材。例如,可以通过刮刀法或压延加工将导热性树脂组合物成型为片状。但是,在导热性树脂组合物从压延辊通过时,有可能从导热性树脂组合物中的块状氮化硼粒子剥落一部分块状氮化硼粒子。因此,优选通过刮刀法将导热性树脂组合物成型为片状。
(工序(C))
在工序(C)中,对导热性树脂组合物片材进行加热及加压。由此,能够进一步提高散热片中的氮化硼粉末的填充性,能够使散热片的导热性更优异。另外,由此,还能够进一步减少散热片中的空隙,因此,能够使散热片的导热性更优异,并且能够改善散热片的绝缘性。从氮化硼粉末的填充性的改善的观点及散热片中的空隙的减少的观点考虑,导热性树脂组合物片材的加热温度优选为120~200℃,更优选为130~180℃。此外,导热性树脂组合物片材的加压时的压力优选为1~10MPa,更优选为3~7MPa。
需要说明的是,在工序(C)中,也可以制作导热性树脂组合物片材与玻璃布的层叠体,在真空下对该层叠体进行加热及加压。由此,能够制作具备玻璃布的散热片。
实施例
以下,利用实施例及比较例对本发明进行详细。需要说明的是,本发明并不限定于以下的实施例。
对实施例及比较例的氮化硼粉末的原料中使用的氮化硼粉末(原料氮化硼粉末)进行以下的评价。
(平均粒径)
在原料氮化硼粉末的平均粒径的测定中,使用Beckman-Coulter制激光衍射散射法粒度分布测定装置(LS-13 320)。关于所得到的平均粒径,采用在测定处理前不经均化器处理地对原料氮化硼粉末进行测定而得到的粒径作为平均粒径值。另外,所得到的平均粒径为基于体积统计值的平均粒径。
对实施例及比较例的氮化硼粉末进行以下的评价。
(来自反应性有机硅的峰强度)
将片剂制作用的KBr晶体小片粉碎,制作KBr粉末。以KBr粉末与氮化硼粉末的质量比成为100:1的方式向KBr粉末中加入氮化硼粉末,充分混合。具体而言,在石英研钵中将KBr粉末及氮化硼粉末的混合物一边使用研棒强力地研碎一边均匀地混合,持续研磨直至表面出现多鳞状的纹样。使用刮勺将所得到的混合物的粉末移至KBr片剂成型器中,施加约10吨的压力,成型为透明的片剂。将所得到的片剂移至专用的片剂保持器中,使用傅里叶变换红外分光光度计(商品名:OPUS,Bruker公司制),对红外线吸收光谱进行测定。然后,调查了归属于Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰(1100cm-1±10cm-1)的峰强度。然后,将归属于Si-O-Si的变角振动的红外线吸收峰(1100cm-1±10cm-1)作为来自反应性有机硅的峰强度。需要说明的是,作为参照光谱,使用对仅由KBr粉末制作的片剂进行测定而得到的光谱。
(粒度分布)
在氮化硼粉末的粒度分布的测定中,使用Beckman-Coulter制激光衍射散射法粒度分布测定装置(LS-13 320)。需要说明的是,在粒度分布的测定前,不进行使用均化器等使氮化硼粉末分散的处理。
(来自BN的B-OH峰强度)
将片剂制作用的KBr晶体小片粉碎,制作KBr粉末。以KBr粉末与氮化硼粉末的质量比成为100:1的方式向KBr粉末中加入氮化硼粉末,充分混合。具体而言,在石英研钵中将KBr粉末及氮化硼粉末的混合物一边使用研棒强力地研碎一边均匀地混合,持续研磨直至表面出现多鳞状的纹样。使用刮勺将所得到的混合物的粉末移至KBr片剂成型器中,施加约10吨的压力,成型为透明的片剂。将所得到的片剂移至专用的片剂保持器中,使用傅里叶变换红外分光光度计(商品名:OPUS,Bruker公司制),对红外线吸收光谱进行测定。然后,调查了归属于B-OH伸缩振动的红外线吸收峰(3220cm-1±10cm-1)的峰强度。然后,将归属于B-OH伸缩振动的红外线吸收峰(3220cm-1±10cm-1)作为来自BN的B-OH峰强度。需要说明的是,作为参照光谱,使用对仅由KBr粉末制作的片剂进行测定而得到的光谱。
对实施例及比较例的散热片进行以下的评价。
(表面硬度)
对于散热片的表面硬度而言,使用Asker C型的试验机(商品名:Asker橡胶硬度计C型,高分子计器株式会社制),于25℃的试验温度,通过依照SRIS0101的弹簧硬度试验来测定。
(介电击穿电压)
散热片的介电击穿电压依照JIS C 2110来测定。
具体而言,将散热片加工成10cm×10cm的大小,在经加工的散热片的一面形成φ25mm的圆形的铜层,对于另一面而言,在整个面形成铜层,制作试验样品。
以夹住试验样品的方式配置电极,在电绝缘油(商品名:FC-3283,3M JapanLimited制)中,向试验样品施加交流电压。以从开始施加电压起平均10~20秒后发生介电击穿这样的速度(500V/s),使施加于试验样品的电压从0V开始上升。针对每一个试验样品,测定发生了15次介电击穿时的电压V15(kV)。然后,将电压V15(kV)除以试验样品的厚度(mm),算出介电击穿强度(kV/mm)。
(空隙的面积率、空隙的直径及空隙的形状)
利用金刚石切割器对散热片进行截面加工后,利用CP(截面抛光仪)法进行加工,固定于试样台后进行锇涂覆。然后,针对散热片的截面,使用扫描型电子显微镜(例如“JSM-6010LA”(日本电子公司制)),以1000倍的倍率拍摄10个视场。使用图像分析软件(商品名:Mac-View,MOUNTECH Co.Ltd.制),在所拍摄的散热片的截面的图像中,以能够提取空隙的方式对所拍摄的图像进行二值化,将散热片的截面中的空隙的面积率作为该散热片的截面中的空隙的面积率。
另外,测定对所拍摄的图像进行二值化而提取的、全部空隙的直径,按直径从大到小的顺序对所测定的直径进行排序,将前10个直径的平均直径作为空隙直径。需要说明的是,在空隙的形状不是圆形的情况下,将与空隙外切的圆的直径作为空隙直径。
进而,对所拍摄的图像进行观察,调查了空隙的形状。
(热导率)
依照ASTM D5470:2017中记载的方法,对散热片的热导率进行测定。
如下所述地操作,制作了成为具有多个极大点的氮化硼粉末的原料的、具有1个极大点的氮化硼粉末A~G。
(氮化硼粉末A)
如下所述,通过碳化硼合成、加压氮化工序、脱碳结晶化工序而制作氮化硼粉末A。
(碳化硼合成工序)
使用亨舍尔混合机将新日本电工株式会社制原硼酸(以下为硼酸)100质量份、和电化株式会社制乙炔黑(HS100)35质量份混合后,填充至石墨坩埚中,利用电弧炉,在氩气氛下,于2200℃加热5小时,合成碳化硼(B4C)。利用球磨机对所合成的碳化硼块进行3小时粉碎,使用筛网筛分至粒径为75μm以下,进一步利用硝酸水溶液进行洗涤,除去铁分等杂质后,进行过滤·干燥,制作平均粒径为5.0μm的碳化硼粉末。
(加压氮化工序)
将所合成的碳化硼填充至氮化硼坩埚中,然后,使用电阻加热炉,在氮气的气氛下,在2000℃、9个大气压(0.8MPa)的条件下加热10小时,由此得到碳氮化硼(B4CN4)。
(脱碳结晶化工序)
使用亨舍尔混合机将所合成的碳氮化硼100质量份、和硼酸90质量份混合后,填充至氮化硼坩埚中,使用电阻加热炉,在0.2MPa的压力条件下,在氮气的气氛下,以从室温至1000℃的升温速度为10℃/min、从1000℃的升温速度为2℃/min的条件进行升温,以烧成温度为2020℃、保持时间为10小时的条件进行加热,由此合成一次粒子凝集成块状而得到的凝集氮化硼粒子。利用亨舍尔混合机对所合成的凝集氮化硼粒子进行15分钟破碎后,使用筛网,利用筛孔为75μm的尼龙筛进行分级。通过对烧成物进行破碎及分级,从而得到氮化硼粉末A。
所得到的氮化硼粉末A的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为7.0μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末A为鳞片状的氮化硼粒子。
(氮化硼粉末B)
除了使用平均粒径为3μm的碳化硼粉末这一点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末B。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末B的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为5.0μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末B为鳞片状的氮化硼粒子。
(氮化硼粉末C)
除了使用平均粒径为15μm的碳化硼粉末这一点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末C。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末C的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为20μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末C为一次粒子凝集而成的块状集氮化硼粒子。
(氮化硼粉末D)
除了使用平均粒径为12μm的碳化硼粉末这一点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末D。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末D的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为18μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末D为一次粒子凝集而成的块状集氮化硼粒子。
(氮化硼粉末E)
使用平均粒径为70μm的碳化硼粉末,在碳化硼合成工序中筛分至150μm以下,在脱碳结晶化工序中筛分至150μm以下,除了上述几点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末E。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末E的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为75μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末E为一次粒子凝集而成的块状氮化硼粒子。
(氮化硼粉末F)
使用平均粒径为55μm的碳化硼粉末,在碳化硼合成工序中筛分至150μm以下,在脱碳结晶化工序中筛分至150μm以下,除了上述几点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末F。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末F的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为70μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末F为一次粒子凝集而成的块状氮化硼粒子。
(氮化硼粉末G)
使用平均粒径为32μm的碳化硼粉末,在碳化硼合成工序中筛分至75μm以下,在脱碳结晶化工序中筛分至150μm以下,除了上述几点之外,通过与氮化硼粉末A同样的方法制作氮化硼粉末G。需要说明的是,所得到的氮化硼粉末G的利用激光散射法测定的平均粒径(D50)为45μm。SEM观察的结果是,所得到的氮化硼粉末G为一次粒子凝集而成的块状氮化硼粒子。
如下所述地操作,制作了氮化硼粉末1~9。
[氮化硼粉末1]
以氮化硼粉末A、C及E的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及E混合,制作氮化硼粉末A、C及E的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(单末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:FM-0425,质均分子量:10,000,JNC公司制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末1。
[氮化硼粉末2]
以氮化硼粉末A、C及E的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及E混合,制作氮化硼粉末A、C及E的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:BLUESIL 48V 80 000,质均分子量:150,000,Elkem Japan CO.,LTD.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末2。
[氮化硼粉末3]
以氮化硼粉末C及E的体积比成为20:80的方式将氮化硼粉末C及E混合,制作氮化硼粉末C及E的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:BLUESIL 48V 3 500,质均分子量:43,000,Elkem Japan CO.,LTD.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末3。
[氮化硼粉末4]
以氮化硼粉末A、C及E的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及E混合,制作氮化硼粉末A、C及E的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:BLUESIL 48V 3 500,质均分子量:43,000,Elkem Japan CO.,LTD.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末4。
[氮化硼粉末5]
以氮化硼粉末A、C及G的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及G混合,制作氮化硼粉末A、C及G的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:BLUESIL 48V 3 500,质均分子量:43,000,Elkem Japan CO.,LTD.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末5。
[氮化硼粉末6]
以氮化硼粉末B、D及F的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末B、D及F混合,制作氮化硼粉末B、D及F的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:BLUESIL 48V 3 500,质均分子量:43,000,Elkem Japan CO.,LTD.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末6。
[氮化硼粉末7]
以氮化硼粉末A、C及G的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及G混合,制作氮化硼粉末A、C及G的掺混品。
将100g的上述掺混品及0.2g的硅烷偶联剂(二甲基二甲氧基硅烷,商品名:DOWSILZ-6329Silane,质均分子量:136,DOW TORAY Co.,Ltd.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirenta ro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末7。
[氮化硼粉末8]
以氮化硼粉末A、C及E的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及E混合,制作氮化硼粉末8。
[氮化硼粉末9]
以氮化硼粉末A、C及E的体积比成为9:18:73的方式将氮化硼粉末A、C及E混合,制作氮化硼粉末A、C及E的掺混品。
将100g的上述掺混品及1g的反应性硅油(两末端OH基型二甲基聚硅氧烷,商品名:YF3897,质均分子量:300,000,Momenti ve Co.,Ltd.制)投入自转·公转搅拌机(商品名:Awatorirentaro,型号:ARE-310,Thinky Corporation制)中,搅拌3分钟,进行掺混品的表面处理。然后,将进行了表面处理的掺混品于150℃的温度加热4小时,制作氮化硼粉末9。
使用氮化硼粉末1~9,如下所述地操作,制作了散热片。
[散热片的制作]
将相对于所得到的氮化硼粉末及液态有机硅树脂(甲基乙烯基聚硅氧烷,商品名:CF-3110,DOW TORAY Co.,Ltd.制)的合计100体积%而言为65体积%的氮化硼粉末及35体积%的液态有机硅树脂、相对于有机硅树脂100质量份而言为1质量份的固化剂(2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷,商品名:Rigonox 101,Kaya ku Nouryon Corporation制)及相对于上述原料的合计100质量份而言为110质量份的甲苯投入搅拌机(商品名:Three-One Motor,HE IDON公司制)中,使用涡轮型搅拌叶片混合15小时,制作导热性树脂组合物的浆料。
然后,利用刮刀法,将上述浆料以0.5mm的厚度涂敷于厚度为0.05mm的PET膜(载体膜)上,于75℃进行5分钟干燥,制作带有PET膜的片状成型体。利用2张带有PET膜的片状成型体将玻璃布(商品名:H25,Unitika Ltd.制)夹在中间,制作层叠体。需要说明的是,该层叠体的层结构为PET膜/导热性树脂组合物/玻璃布/导热性树脂组合物/PET膜。接着,针对所得到的层叠体,在真空下(压力为3.5kPa),在温度为155℃、压力为5MPa的条件下进行30分钟的加热加压,将两面的PET膜剥离,制成厚度为1.0mm的片材。接着,在常压、150℃下对其进行4小时的2次加热,制成散热片。
将评价结果示于以下的表1。另外,将使用氮化硼粉末1制作的散热片的基于电子显微镜的截面观察照片示于图2,将使用氮化硼粉末7制作的散热片的基于电子显微镜的截面观察照片示于图3。如图2所示,在使用氮化硼粉末1制作的散热片的截面中,几乎观察不到空隙。如图3所示,在使用氮化硼粉末7制作的散热片的截面中,虽然有空隙(参见箭头),但空隙的面积小。
[表1]
由以上的评价结果可知,通过使用利用硅烷偶联剂进行表面处理而得到的氮化硼粉末,能够制作表面硬度以Asker C硬度计为60~95度且介电击穿电压为15kV/mm以上的散热片。但是,可知通过使用利用反应性硅油进行表面处理而得到的氮化硼粉末,能够制作表面硬度以Asker C硬度计为60~95度且介电击穿电压为15kV/mm以上、而且热导率也高的散热片。
Claims (2)
1.散热片,其表面硬度以Asker C硬度计为60~95度,
所述散热片的介电击穿电压为15kV/mm以上。
2.如权利要求1所述的散热片,其中,沿厚度方向切断时的截面中的空隙的面积率为5.0%以下。
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