DE112019004695T5

DE112019004695T5 - Wärmeleitende Folie und Verfahren für ihre Herstellung

Info

Publication number: DE112019004695T5
Application number: DE112019004695.0T
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Suzumura
Original assignee: Fuji Polymer Industries Co Ltd
Current assignee: Fuji Polymer Industries Co Ltd
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-06-10
Also published as: US20210070952A1; JPWO2020100482A1; JP6963100B2; JP6987210B2; JP2021046562A; WO2020100482A1

Abstract

Eine wärmeleitfähige Folie 10 enthält ein Matrixharz, Form-Füllstoff-Stücke 12, die einen ersten wärmeleitfähigen Füllstoff 15 mit Formanisotropie enthalten, und einen zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff 13. Die Form-Füllstoff-Stücke 12 enthalten ein Bindeharz 14 und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff 15. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 ist in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke 12 orientiert. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 ist außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie 10 orientiert, wenn in der wärmeleitfähigen Folie 10 vorhanden. Diese Konfiguration stellt eine wärmeleifähige Folie mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einem großen Format, und ein Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie bereit.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wärmeleitfähige Folie zur Verwendung für wärmeleitfähige Komponenten wie zum Beispiel elektronische Komponenten, und ein Verfahren zum Herstellen der wärmeleitfähigen Folie. Insbesondere betrifft die Erfindung eine wärmeleitfähige Folie, die einen geformten Füllstoff beinhaltet, und ein Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie.
Stand der Technik
In Computern (CPUs), Transistoren, Leuchtdioden (LEDs) etc. verwendete Halbleiter erzeugen im Betrieb Wärme, und die Leistungsfähigkeit von diese enthaltenden elektronischen Komponenten können von der Wärme beschädigt werden. Aus diesem Grund wird ein wärmeabführendes Bauteil an ein wärmeerzeugendes Bauteil, wie zum Beispiel ein CPU in diesen elektronischen Komponenten, angefügt. Das wärmeabführende Bauteil ist häufig aus Metall. Deshalb wird das Haften des wärmeabführenden Bauteils an dem wärmeerzeugenden Bauteil durch Einfügen einer plattenähnlichen oder gelähnlichen wärmeleitfähigen Folie zwischen dem wärmeabführenden Bauteil und dem wärmeerzeugenden Bauteil verstärkt, sodass die Wärmeübertragung zwischen ihnen verbessert werden kann. Patentdokument 1 offenbart die Zubereitung einer Mischung aus einem Epoxidharz und hexagonalen Bornitrid-Teilchen, welche sowohl grobe als auch feine Teilchen umfassen, und Walzenpressen der Mischung zum Formen einer Folie in welcher die Teilchen in eine bestimmte Richtung orientiert sind. Patentdokument 2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Folie (d. h. ein Laminier- und Trennverfahren). Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Mischung eines Poly(meth)acrylsäureester-Harzes mit plattenähnlichen Bornitrid-Teilchen; Verwendung der Mischung zum Formen einer Folie, sodass die plattenähnlichen Bornitrid-Teilchen parallel zur Richtung der Oberfläche der Folie orientiert sind; Laminierung einer Vielzahl der Folien; und Trennen des laminierten Körpers in Richtung der Dicke, dabei Bereitstellung einer Folie in welcher die plattenähnlichen Bornitrid-Teilchen in Richtung der Scheibendicke arrangiert sind. Patentdokument 3 offenbart ein Orientieren der Füllstoffe durch Zentrifugalformen und Pressen.
Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2011-090868 A
Patentdokument 2: JP 5454300 B2
Patentdokument 3: JP 2017-037833 A

Offenbarung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Allerdings gibt es Bedarf, die Wärmeleitfähigkeit einer wärmeleitfähigen Folie weiter zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung offenbart eine wärmeleitfähige Folie mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und ein Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie.
Mittel zur Problemlösung
Eine wärmeleitfähige Folie der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Matrixharz, Form-Füllstoff-Stücke, die einen ersten wärmeleitfähigen Füllstoff mit Formanisotropie enthalten, und einen zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff. Die Form-Füllstoff-Stücke enthalten ein Bindeharz und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke orientiert. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folien orientiert, wenn in der wärmeleitfähigen Folie vorhanden.
Ein Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung stellt die wärmeleitfähige Folie der vorliegenden Erfindung bereit. Das Verfahren beinhaltet Folgendes: einen ersten Schritt des Formens einer Folie oder eines Blocks durch Druckverarbeitung einer Mischung eines Bindeharzes und eines ersten wärmeleitfähigen Füllstoffes mit Formanisotropie, sodass der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert ist; einen zweiten Schritt des Härtens des Bindeharzes und danach Schneiden der Folie oder des Blocks in eine Richtung der Dicke, um Form-Füllstoff-Stücke zu erhalten, in denen jeweils der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks orientiert ist; und einen dritten Schritt des Mischens der Form-Füllstoff-Stücke, eines Matrixharzes, und eines zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs, Formen der Mischung in eine Folienform, und danach Härten des Matrixharzes.
Wirkungen der Erfindung
Die wärmeleitfähige Folie der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Matrixharz, die Form-Füllstoff-Stücke, die den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff mit Formanisotropie enthalten, und den zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff. Die Form-Füllstoff-Stücke enthalten das Bindeharz und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke orientiert. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folien orientiert, wenn in der wärmeleitfähigen Folie vorhanden. Auf diese Weise kann die wärmeleitfähige Folie eine hohe Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Dicke haben.
Das Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung beinhaltet Folgendes: Mischen der Form-Füllstoff-Stücke, in denen jeweils der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Dicke orientiert ist, des Matrixharzes, und des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs; Formen der Mischung in eine Folienform; und danach Härten des Matrixharzes. Auf diese Weise kann eine großformatige wärmeleitfähige Folie hergestellt werden, ohne Benutzung von z. B. Magnetfeldausrichtungs-Methoden oder Laminier- und Trennverfahren. Deshalb kann das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die wärmeleitfähige Folie mit hohen Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften effizient und in vernünftiger Weise herstellen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Folie einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Fotografie (100x) einer Seitenansicht eines Form-Füllstoff-Stücks in Beispiel 1 und 2B ist eine Fotografie (100x) einer Aufsicht auf das Form-Füllstoff-Stück.
3A bis 3C sind schematische Diagramme, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Form-Füllstoff-Stücks der vorliegenden Erfindung illustrieren.

Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wärmeleitfähige Folie, die ein Matrixharz, Form-Füllstoff-Stücke, die einen ersten wärmeleitfähigen Füllstoff mit Formanisotropie enthalten, und einen zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff beinhaltet. Die Form-Füllstoff-Stücke enthalten ein Bindeharz und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke orientiert. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff ist außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folien orientiert, wenn in der wärmeleitfähigen Folie vorhanden. Auf diese Weise kann die wärmeleitfähige Folie hohe Wärmeleitfähigkeits- Eigenschaften haben. Der wärmeleitfähige Füllstoff wird auch als wärmeleitfähige Teilchen bezeichnet.
Der erste wärmeleitfähige Füllstoff mit Formanisotropie ist vorzugsweise ein Füllstoff mit mindestens einer Form ausgewählt aus einer Platte und einer Nadel. Die Plattenform wird auch als eine flache Form, eine Plättchenform, etc. bezeichnet. Die Nadelform wird auch als eine Stangenform, eine Faserform, etc. bezeichnet. Die Füllstoffe, die diese Formen haben, sind wahrscheinlich in eine vorbestimmte Richtung orientiert. Besonders im Vorbereitungsprozess eines Form-Füllstoff-Stücks, wenn der formanisotrope Füllstoff in der Folie oder dem Block vorhanden ist, neigt die Hauptoberfläche des plattenähnlichen Füllstoffs dazu, in Ebenenrichtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert zu sein, z. B. neigt sie dazu, im Wesentlichen parallel zur Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks angeordnet zu sein. Außerdem neigt die longitudinale Richtung eines nadelähnlichen Füllstoffs dazu, in Ebenenrichtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert zu sein, z. B. neigt sie dazu, im Wesentlichen parallel zur Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks angeordnet zu sein. Danach wird die Folie oder der Block in Richtung der Dicke geschnitten (welche die der kürzesten Seite der Folie oder des Blocks entsprechenden Richtung ist), zum Beispiel entlang der Gerade senkrecht zu der longitudinalen Richtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks. Als Ergebnis werden Form-Füllstoff-Stücke erhalten. Folglich ist der plattenähnliche Füllstoff in der Ebene eines Form-Füllstoff-Stücks, die orthogonal zu der Schneideoberfläche ist und die außerdem orthogonal zur Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks ist (d. h. die anders als die Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks ist), wahrscheinlich in Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks orientiert (welche die der kürzesten Seite der Folie oder des Blocks entsprechenden Richtung ist), z. B. ist die longitudinale Richtung des plattenähnlichen Füllstoffs wahrscheinlich im Wesentlichen die gleiche wie die Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks. Außerdem ist der nadelähnliche Füllstoff wahrscheinlich in Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks orientiert, z. B. ist die longitudinale Richtung des nadelähnlichen Füllstoffs wahrscheinlich im Wesentlichen die gleiche wie die Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff mit Formanisotropie ist vorzugsweise aus mindestens einem aus Bornitrid und Aluminiumoxid gewählten gebildet. Der Füllstoff, der diese Komponenten enthält, hat hohe Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften sowie hohe Elektroisolierungs-Eigenschaften.
Das Matrixharz und das Bindeharz sind vorzugsweise derselben oder unterschiedlicher Art wärmeaushärtenden Harzes. Dies ist deshalb so, weil wärmeaushärtendes Harz hohe Hitzeresistenz und hohe Formstabilität hat. Beispiele für hitzeaushärtendes Harz sind Silikonpolymer, Epoxidharz, Acrylharz, Urethanharz, Polyimidharz, Polyesterharz und Phenolharz. Unter ihnen ist das Silikonpolymer angemessen für sowohl das Matrixharz als auch das Bindeharz.
Vorzugsweise sind die Form-Füllstoff-Stücke ferner aus einem sphärischen wärmeleitfähigen Füllstoff und einem unregelmäßig geformten Füllstoff gewählt. Diese Füllstoffe können die Lücken zwischen Teilchen des formanisotropen ersten wärmeleitfähigen Füllstoffs in den einzelnen Form-Füllstoff-Stücken füllen, sodass die Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften weiter verbessert werden können.
Der zweite wärmeleitfähige Füllstoff ist vorzugsweise aus einem sphärischen wärmeleitfähigen Füllstoff und einem unregelmäßig geformten Füllstoff ausgewählt. Auf diese Weise kann der zweite wärmeleitfähige Füllstoff die Lücken zwischen den Form-Füllstoff-Stücken in der wärmeleitfähigen Folie füllen, womit die Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften der wärmeleitfähigen Folie erhöht werden.
Umso höher die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Folie, desto besser. Zum Beispiel ist die Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise 1,5 W/m*K oder mehr, noch bevorzugter 2,0 W/m*K oder mehr, und am meisten bevorzugt 11 W/m*K oder mehr.
Das Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

(1) einen ersten Schritt des Formens einer Folie oder eines Blocks durch Druckverarbeiten einer Mischung (I) des Bindeharzes und des ersten wärmeleitfähigen Füllstoffs mit Formanisotropie, sodass der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert ist;
(2) einen zweiten Schritt des Härtens des Bindeharzes und danach Schneiden der Folie oder des Blocks in eine Richtung der Dicke, um Form-Füllstoff-Stücke zu erhalten, in denen jeweils der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks orientiert ist; und
(3) einen dritten Schritt des Mischens der Form-Füllstoff-Stücke, des Matrixharzes, und des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs, Formen der Mischung (II) in eine Folienform, und danach Härten des Matrixharzes.

Im Herstellungsverfahren der wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung kann, aufgrund der Anwesenheit der Form-Füllstoff-Stücke, eine großformatige wärmeleitfähige Folie sogar ohne Benutzung von z. B. Magnetfeldausrichtungs-Methoden oder Laminier- und Trennverfahren hergestellt werden. Deshalb kann das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die wärmeleitfähige Folie mit hohen Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften effizient und in vernünftiger Weise herstellen. In diesem Fall bedeutet das Großformat (große Fläche) 100 mm oder mehr in der Länge und 100 mm oder mehr in der Breite, und vorzugsweise 300 mm oder mehr in der Länge und 400 mm oder mehr in der Breite. Die Dicke der wärmeleitfähigen Folie kann die gleiche sein wie die einer herkömmlichen wärmeleitfähigen Folie und ist vorzugsweise z. B. 0,3 mm oder mehr und 5,0 mm oder weniger.
Die Druckverarbeitung der Mischung (I) aus dem ersten Schritt darf aus Pressen und Walzen gewählt sein.
Das Formen der Mischung (II) in ein folienähnliches Material im dritten Schritt wird vorzugsweise von Pressen oder Walzen durchgeführt, bezüglich des Formens einer großformatigen (weite Fläche) Folie. Zudem kann kontinuierliches Formen speziell von Andruckwalzen durchgeführt werden.
Das Bindeharz und das Matrixharz können entweder durch Benutzung eines organischen Peroxids als Härtungsmittel oder durch eine Additionsreaktion unter Benutzung eines Platinmetallkatalysators gehärtet werden. Ein angemessenes Verfahren kann so gewählt werden, dass es diesen Harzen erlaubt, am Ende thermisch gehärtet zu werden, und dass es elektrisch stabile Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften oder volumenspezifischen Widerstand bietet.
Wenn ein Silikonpolymer als Bindeharz für die Form-Füllstoff-Stücke gewählt wird, ist es wünschenswert, dass die Mischung (I) im ersten Schritt folgende Komponenten a bis c (wobei die Komponente c eine der Komponenten c1 und c2 ist) enthält:

(Komponente a) 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxan
(Komponente b) 50 bis 2500 Gewichtsteile des ersten wärmeleitfähigen Füllstoffs bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente a
(Komponente c) (Komponente c1) Platinmetallkatalysator
(Komponente c2) 0,01 bis 5 Gewichtsteile organisches Peroxid bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente a

Wenn ein Silikonpolymer als Bindeharz für die Form-Füllstoff-Stücke gewählt wird, ist es noch wünschenswerter, dass die Mischung (I) im ersten Schritt folgende Komponenten a bis d (wobei die Komponente c eine der Komponenten c1 und c2 ist) enthält, bezüglich der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften:

(Komponente a) 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxan
(Komponente b) 50 bis 2500 Gewichtsteile des ersten wärmeleitfähigen Füllstoffs bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente a
(Komponente c) (Komponente c1) Platinmetallkatalysator (Komponente c2) 0,01 bis 5 Gewichtsteile organisches Peroxid bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente a
(Komponente d) 10 bis 500 Gewichtsteile von einem sphärischen wärmeleitfähigen Füllstoff oder einem unregelmäßig geformten Füllstoff bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente a

Wenn ein Silikonpolymer als Matrixharz für die wärmeleitfähige Folie gewählt wird, ist es noch wünschenswerter, dass die Mischung (II) im dritten Schritt folgende Komponenten A bis D (wobei die Komponente D eine der Komponenten D1 und D2 ist) enthält:

(Komponente A) 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxan
(Komponente B) 50 bis 2500 Gewichtsteile Form-Füllstoff-Stücke bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente A
(Komponente C) 50 bis 2500 Gewichtsteile des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente A
(Komponente D) (Komponente D1) Platinmetallkatalysator (Komponente D2) 0,01 bis 5 Gewichtsteile organisches Peroxid bezogen auf 100 Gewichtsteile von Komponente A

Das Silikonpolymer kann entweder ein additionshärtbares Silikonpolymer oder ein durch organische Peroxide härtbares Silikonpolymer sein.
Wenn das Silikonpolymer ein additionshärtbares Silikonpolymer ist, enthält das Polyorganosiloxan, das das Bindeharz und das Matrixharz ausmacht, eine Polymer-Basiskomponente und eine vernetzende Bindekomponente, die später beschrieben wird, und ist gewöhnlich getrennt aufbewahrt, in einer Lösung A und einer Lösung B. Zum Beispiel enthalten die Lösung A und die Lösung B die Polymer-Basiskomponente. Die Lösung A enthält ferner einen Härtungskatalysator, wie einen Platinmetallkatalysator. Die Lösung B enthält ferner die vernetzende Bindekomponente. Das Polyorganosiloxan ist in diesem Zustand kommerziell erhältlich.
Wenn das Silikonpolymer ein durch organische Peroxide härtbares Silikonpolymer ist, hat das Polyorganosiloxan, das das Bindeharz und das Matrixharz ausmacht, vorzugsweise mindestens zwei Siliziumatom-gebundene Alkenylgruppen pro Molekül. Beispiele für die Alkenylgruppen umfassen Vinylgruppen, Allylgruppen und Propenylgruppen. Andere organische Gruppen als die Alkenylgruppe des Polyorganosiloxans umfassen die folgenden Alkenylgruppen wie zum Beispiel Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Octyl-, Decyl- und Dodecylgruppen; Arylgruppen wie zum Beispiel Phenyl- und Tolylgruppen; Aralkylgruppen wie zum Beispiel ß-Phenylethylgruppen; und Halogen-substituierte Alkylgruppen wie zum Beispiel 3,3,3-Trifluoropropyl- und 3-Chloropropylgruppen.
Das Polyorganosiloxan kann eine kleine Anzahl Hydroxylgruppen haben, zum Beispiel am Ende der Molekülkette. Die molekulare Struktur des Polyorganosiloxans kann eine lineare, eine verzweigt lineare, eine Ring- oder eine Netzstruktur sein. Zwei oder mehr Arten Polyorganosiloxan dürfen in Kombination verwendet werden.
Das Molekulargewicht des Polyorganosiloxan ist nicht speziell begrenzt, und das Polyorganosiloxan kann jede Form haben, einschließlich z. B. eine niedrigviskose Flüssigkeit und ein hoch-viskoses Rohgummi. Vorzugsweise hat das Polyorganosiloxan eine Viskosität von 100 mPa*s oder mehr bei 25°C, um durch Härtung einen gummiähnlichen elastischen Körper zu formen. Es ist noch bevorzugter, dass das Polyorganosiloxan in der Form eines Rohgummis mit einer Styropor-gleichen durchschnittlichen Molmasse von 200.000 bis 700.000 ist, gemessen durch Gelpermeationschromatographie (GPC).
[Bindeharz, Matrixharz]
Als nächstes wird jede Komponente des Bindeharzes und des Matrixharzes beschrieben.
Polymer-Basiskomponente
Die Polymer-Basiskomponente ist vorzugsweise ein Polyorganosiloxan mit zwei oder mehr an Siliziumatome gebundene Alkenylgruppen pro Molekül. Im Polyorganosiloxan sind zwei Alkenylgruppen mit vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie zum Beispiel Vinylgruppen oder Allylgruppen, pro Molekül an die Siliziumatome gebunden. Die Viskosität des Polyorganosiloxans ist vorzugsweise 10 bis 1.000.000 mPa*s und noch bevorzugter 100 bis 1.000.000 mPa*s bei 25°C bezüglich Verarbeitbarkeit und Härte.
Konkret wird ein Polyorganosiloxan, das von der folgenden Formel (chemische Formel 1) ausgedrückt wird, benutzt. Das Polyorganosiloxan hat im Durchschnitt zwei oder mehr Alkenylgruppen pro Molekül, in welchem die Alkenylgruppen an Siliziumatome am Ende der Molekülkette gebunden sind. Das Polyorganosiloxan, das von der allgemeinen Formel (1) ausgedrückt wird, ist ein lineares Polyorganosiloxan, dessen Enden beide mit Triorganosiloxygruppen blockiert werden. Das lineare Polyorganosiloxan kann eine kleine Menge verzweigter Strukturen (trifunktionale Siloxaneinheiten) in der Molekülkette enthalten.
In der allgemeinen Formel (chemische Formel 1), repräsentiert R¹ substituierte oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, die sich gleichen oder unterscheiden und keine aliphatischen, ungesättigte Bindungen haben, R² repräsentiert Alkenylgruppen, die sich gleichen oder unterscheiden, und k repräsentiert 0 oder eine natürliche Zahl.
Die monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen haben zum Beispiel 1 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Bestimmte Beispiele der monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen umfassen Folgende: Alkylgruppen wie zum Beispiel Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl-, Pentyl-, Neopentyl-, Hexyl-, Cyclohexyl-, Octyl-, Nonyl- und Decylgruppen; Arylgruppen wie zum Beispiel Phenyl-, Tolyl-, Xylyl- und Naphthylgruppen; Aralkylgruppen wie zum Beispiel Benzyl-, Phenylethyl- und Phenylpropylgruppen; und substituierte Formen dieser Gruppen in welchen manche oder alle Wasserstoffatome von Halogenatomen (Fluor, Brom, Chlor, etc.) oder Cyanogruppen substituiert wurden, umfassend Halogen-substituierte Alkylgruppen wie zum Beispiel Chloromethyl-, Chloropropyl-, Bromoethyl- und Trifluoropropylgruppen und Cyanoethylgruppen. Die Alkenylgruppen, die von R² repräsentiert werden, haben zum Beispiel 2 bis 6 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatome. Bestimmte Beispiele der Alkenylgruppen umfassen Vinyl-, Allyl-, Propenyl-, Isopropenyl-, Butenyl-, Isobutenyl-, Hexenyl- und Cyclohexenylgruppen. Besonders die Vinylgruppe wird bevorzugt. In der allgemeinen Formel (chemische Formel 1), ist k typischerweise 0 oder eine natürliche Zahl, die 5≤k≤10000, bevorzugter 10≤k≤2000, und am meisten bevorzugt 0≤k≤1200 erfüllt.
Die Komponente a und die Komponente A kann auch ein Polyorganosiloxan mit drei oder mehr, typischerweise 3 bis 30 und vorzugsweise 3 bis 20, an Siliziumatome gebundene Alkenylgruppen pro Molekül enthalten. Die Alkenylgruppen haben 2 bis 8 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome und können zum Beispiel Vinyl- oder Allylgruppen sein. Die molekulare Struktur kann eine lineare, eine Ring-, eine verzweigte oder eine dreidimensionale Netzstruktur sein. Das Polyorganosiloxan ist vorzugsweise ein lineares Polyorganosiloxan, in welchem die Hauptkette aus wiederkehrenden Diorganosiloxaneinheiten aufgebaut ist und beide Enden der Molekülkette werden mit Triorganosiloxygruppen blockiert. Die Viskosität des linearen Polyorganosiloxans ist vorzugsweise 10 bis 1000000 mPa*s, und noch bevorzugter 100 bis 100000 mPa*s bei 25°C.
Jede der Alkenylgruppen kann an jedes Molekülteil gebunden sein. Zum Beispiel können die Alkenylgruppen entweder an ein Siliziumatom am Ende der Molekülkette oder an ein Siliziumatom, das nicht am Ende (sondern in der Mitte) der Molekülkette ist, gebunden sein. Insbesondere wird ein lineares Polyorganosiloxan, ausgedrückt von der folgenden Formel (chemische Formel 2), bevorzugt. Das lineare Polyorganosiloxan hat 1 bis 3 Alkenylgruppen an jedem der Siliziumatome an beiden Enden der Molekülkette. In diesem Fall ist allerdings, falls die Gesamtzahl der der Alkenylgruppen, die an die Siliziumatome an beiden Enden der Molekülkette gebunden sind, kleiner als 3 ist, mindestens eine Alkenylgruppe an ein Siliziumatom gebunden, das nicht am Ende (sondern in der Mitte) der Molekülkette ist (z. B. als Substituent in der Diorganosiloxaneinheit). Wie oben beschrieben ist die Viskosität des linearen Polyorganosiloxans vorzugsweise 10 bis 1000000 mPa*s bei 25°C bezüglich Verarbeitbarkeit und Härte. Außerdem kann das Polyorganosiloxan eine kleine Menge verzweigter Strukturen (trifunktionale Siloxaneinheiten) in der Molekülkette enthalten.
In der allgemeinen Formel (chemische Formel 2) repräsentiert R³ substituierte oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, die sich gleichen oder unterscheiden und mindestens eine von ihnen ist eine Alkenylgruppe, R⁴ repräsentiert substituierte oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, die sich gleichen oder unterscheiden und keine aliphatischen, ungesättigte Bindungen haben, R⁵ repräsentiert Alkenylgruppen und 1 und m repräsentieren 0 oder eine natürliche Zahl. Die monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen, die von R³ repräsentiert werden, haben vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome, und bevorzugter 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Bestimmte Beispiele der monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen umfassen Folgende: Alkylgruppen wie zum Beispiel Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl-, Pentyl-, Neopentyl-, Hexyl-, Cyclohexyl-, Octyl-, Nonyl- und Decylgruppen; Arylgruppen wie zum Beispiel Phenyl-, Tolyl-, Xylyl- und Naphthylgruppen; Aralkylgruppen wie zum Beispiel Benzyl-, Phenylethyl- und Phenylpropylgruppen; Alkenylgruppen wie zum Beispiel Vinyl-, Allyl-, Propenyl-, Isopropenyl-, Butenyl-, Hexenyl-, Cyclohexenyl- und Octenylgruppen; und substituierte Formen dieser Gruppen in welchen manche oder alle Wasserstoffatome von Halogenatomen (Fluor, Brom, Chlor, etc.) oder Cyanogruppen substituiert wurden, umfassend Halogen-substituierte Alkylgruppen wie zum Beispiel Chloromethyl-, Chloropropyl-, Bromoethyl- und Trifluoropropylgruppen und Cyanoethylgruppen.
Die monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen, die von R⁴ repräsentiert werden, haben auch vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome, und bevorzugter 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Die monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen können die Gleichen sein wie die bestimmten Beispiele von R¹, aber enthalten keine Alkenylgruppen.
Die Alkenylgruppen, die von R⁵ repräsentiert werden, haben zum Beispiel 2 bis 6 Kohlenstoffatome, und bevorzugter 2 bis 3 Kohlenstoffatome. Bestimmte Beispiele der Alkenylgruppen sind die Gleichen wie di von R² in der allgemeinen Formel (1), und die Vinylgruppe wird bevorzugt.
In der allgemeinen Formel (chemische Formel 2), sind 1 und m typischerweise 0 oder eine natürliche Zahl, die 0≤1+m≤ 10000, bevorzugter 5≤1+m≤2000, und am meisten bevorzugt 10≤1+m≤1200 erfüllen. Außerdem sind 1 und m ganze Zahlen, die 0<1/(1+m)≤0,2 und bevorzugter 0,0011≤1/(1+m)≤0,1 erfüllen.
Vernetzende Bindekomponente
Die vernetzende Bindekomponente der Komponente a und der Komponente A ist vorzugsweise ein Organowasserstoffpolysiloxan. Die Additionsreaktion (Hydrosilylierung) zwischen SiH-Gruppen in der vernetzenden Bindekomponente und Alkenylgruppen in der Polymer-Basiskomponente der Komponente A erzeugt ein gehärtetes Produkt. Jedes Organowasserstoffpolysiloxan, das zwei oder mehr an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome (d. h. SiH-Gruppen) pro Molekül hat, kann verwendet werden. Die molekulare Struktur des Organowasserstoffpolysiloxans kann eine lineare, eine Ring-, eine verzweigte oder eine dreidimensionale Netzstruktur sein. Die Anzahl Siliziumatome in einem Molekül (d. h. der Polymerisationsgrad) ist vorzugsweise 2 bis 1000, bevorzugter etwa 2 bis 300.
Die Positionen der Siliziumatome, an welche die Wasserstoffatome gebunden sind, ist nicht besonders limitiert. Die Siliziumatome können entweder an den Enden oder nicht an den Enden (sondern in der Mitte) der Molekülkette sein. Die organischen Gruppen, die an die Siliziumatome gebunden und nicht Wasserstoffatome sind, können z. B. substituierte oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, die keine aliphatischen, ungesättigte Bindungen haben, sein, welche die Gleichen sind wie die von R¹ aus der allgemeinen Formel (1).
Das Organowasserstoffpolysiloxan kann eine Struktur haben, die von der folgenden allgemeinen Formel ausgedrückt wird (chemische Formel 3).
In der Formel kann R⁶ sich gleichen oder unterscheiden und repräsentiert Wasserstoff, Alkylgruppen, Phenylgruppen, Epoxygruppen, Acryloylgruppen, Methacryloylgruppen oder Alkoxygruppen, und mindestens zwei von ihnen sind Wasserstoff. L repräsentiert eine ganze Zahl von 0 bis 1000, und vorzugsweise 0 bis 300, und M repräsentiert eine ganze Zahl von 0 bis 200.
Katalysatorkomponente
Die Komponente c1 des Bindeharzes und die Komponente D1 des Matrixharzes können ein Platinmetallkatalysator zur Benutzung bei einer Hydrosilylierungsreaktion sein.
Beispiele eines Platinmetallkatalysators umfassen platinbasierte, palladiumbasierte und rhodiumbasierte Katalysatoren. Die platinbasierten Katalysatoren umfassen z. B. Platinschwarz, Platinchlorid, Chloroplatinsäuren, ein Reaktionsprodukt aus Chloroplatinsäure und einwertigem Alkohol, ein Komplex aus Chloroplatinsäure und Olefin oder Vinylsiloxan, und Platin-Bis(acetoacetat).
Der Platinmetallkatalysator kann in einer Menge zugemischt sein, die zum Härten des Polyorganosiloxans notwendig ist, welches Komponente a oder Komponente A ist, und vorzugsweise in einer Menge, die fähig ist, das Polyorganosiloxan ausreichend zu härten.
Die Menge des Platinmetallkatalysators kann dem entsprechenden gewünschten Härtemaß oder dergleichen angemessen angepasst werden. Der Platinmetallkatalysator ist normalerweise in dem Silikonpolymer (z. B. ein zweiteiliges bei Raumtemperatur aushärtbares Silikonpolymer) enthalten, welches in der Herstellung der wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ferner kann ein zusätzlicher Platinmetallkatalysator mit dem Silikonpolymer bei der Herstellung der wärmeleitfähigen Folie der vorliegenden Erfindung vermischt werden, um Komponente a oder Komponente A ist ausreichend zu härten. Die Menge des Platinmetallkatalysators beträgt vorzugsweise 0.01 bis 1000 ppm, ausgedrückt in Gewicht der Metallatome, hinsichtlich der Polyorganosiloxankomponente.
Die „Menge, die fähig ist, das Polyorganosiloxan ausreichend zu härten“ bedeutet, dass die Menge des groß genug ist, damit das gehärtete Produkt fähig ist, eine Asker-C-Härte von 5 oder mehr zu haben.
Die Komponente c2 des Bindeharzes und die Komponente D2 des Matrixharzes sind organische Peroxide und bilden Radikale, wenn sie erwärmt werden, was jeweils Vernetzungsreaktionen der Komponente a und der Komponente A verursacht. Beispiele des organischen Peroxids umfassen Folgende: Acylperoxide wie zum Beispiel Benzoylperoxid und Bis(p-methylbenzoyl)peroxid; Alkylperoxide wie zum Beispiel Di-tert-Butyl-Peroxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-Butylperoxy)hexan, tert-Butyl-Cumyl-Peroxid, und Dicumylperoxid; und Esterbasierte organische Peroxide wie zum Beispiel tert-Butyl-Perbenzoat. Die Menge der Komponente c2 des Bindeharzes und die Komponente D2 des Matrixharzes sind vorzugsweise 0.01 bis 5 Gewichtsteile, und bevorzugter 0.1 bis 4 Gewichtsteile in Bezug auf jeweils 100 Gewichtsteile der Komponente a und 100 Gewichtsteile der Komponente A.
Zweiter wärmeleitfähiger Füllstoff
Der zweite wärmeleitfähige Füllstoff (Komponente C) wird vorzugsweise in einer Menge von 100 bis 2500 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Komponente A hinzugefügt. Die Zugabe des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Folie aufrechterhalten. Der wärmeleitfähige Füllstoff besteht vorzugsweise aus mindestens einem aus Aluminiumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Aluminiumhydroxid und Siliziumoxid gewählten. Der wärmeleitfähige Füllstoff kann verschiedene Formen haben wie zum Beispiel sphärisch, plättchenförmig oder polyhedral. Wenn Aluminiumoxid benutzt wird, wird α-Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,5 % Masseanteil bevorzugt. Die spezifische Oberfläche des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs ist vorzugsweise 0,06 bis 10 m²/g. Die spezifische Oberfläche ist eine BET spezifische Oberfläche und wird gemäß JISE 1626 gemessen. Die durchschnittliche Teilchengröße des zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs ist D50 (mittlerer Durchmesser) in einer Teilchen-Größenverteilung, die bei einem Laserbeugungs-Streuungsverfahren gemessen wird. Das Verfahren kann z. B. einen Laserbeugungs/-streuungs-Teilchen-Größenverteilungs-Analysator LA-950 S2, gefertigt von HORIBA Ltd., benutzen.
Der zweite wärmeleitfähige Füllstoff enthält vorzugsweise mindestens zwei Arten anorganischer Teilchen mit verschiedenen durchschnittlichen Teilchengrößen. Das liegt daran, dass kleinformatige wärmeleitfähige anorganische Teilchen die Lücken zwischen großformatigen anorganischen Teilchen füllen können, was beinahe die dichteste Packung bieten und die Wärmleitfähigkeits-Eigenschaften verbessern kann.
Vorzugsweise sind die anorganischen Teilchen oberflächenbehandelt mit einer Silanverbindung oder dessen partiellem Hydrolysat. Die Silanverbindung wird von R(CH₃)_aSi(OR')_3-a ausgedrückt, wobei R eine substituierte oder unsubstituierte organische Gruppe bis 1 bis 20 Kohlenstoffatomen repräsentiert, R' repräsentiert eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, und a ist 0 oder 1. Beispiele einer Alkoxysilanverbindung (im Folgenden lediglich als „Silan“ bezeichnet), ausgedrückt von R(CH₃)_aSi(OR')_3-a, wobei R eine substituierte oder unsubstituierte organische Gruppe bis 1 bis 20 Kohlenstoffatomen repräsentiert, R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen repräsentiert, und a 0 oder 1 ist, umfassen Folgende: Methyltrimethoxysilan; Ethyltrimethoxysilan; Propyltrimethoxysilan; Butyltrimethoxysilan; Pentyltrimethoxysilan; Hexyltrimethoxysilan; Hexyltriethoxysilan; Octyltrimethoxysilan; Octyltriethoxysilan; Decyltrimethoxysilan; Decyltriethoxysilan; Dodecyltrimethoxysilan; Dodecyltriethoxysilan; Hexadecyltrimethoxysilan; Hexadecyltriethoxysilan; Octadecyltrimethoxysilan; und Octadecyltriethoxysilan. Diese Silanverbindungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Das Alkoxysilan und das ein-endige Silanolsiloxan können zusammen als Oberflächenbehandlungsmittel verwendet werden. In diesem Fall kann die Oberflächenbehandlung Adsorption zusätzlich zu einer kovalenten Bindung beinhalten. Die Menge an Teilchen mit einer Teilchengröße von 2 µm oder mehr ist vorzugsweise 50 % Masseanteil oder mehr in Bezug auf 100 % Masseanteil der Gesamtanzahl an Teilchen.
[Andere Komponenten]
Die Mischung (II) kann bei Bedarf andere Komponenten als die obig beinhalten. Zum Beispiel kann die Mischung (II) ein anorganisches Pigment wie zum Beispiel Colcothar und Alkyltrialkoxysilan, z. B. zur Benutzung für die Oberflächenbehandlung des Füllstoffs, beinhalten. Das Material, das für die Oberflächenbehandlung des Füllstoffs benutzt wird, kann z. B. ein eine Alkoxygruppe enthaltendes Silikon sein.
1 ist eine schematische Querschnitts-Ansicht einer wärmeleitfähigen Folie einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine wärmeleitfähige Folie 10 enthält ein Matrixharz 11, Form-Füllstoff-Stücke 12, die einen ersten wärmeleitfähigen Füllstoff mit Formanisotropie enthalten, und einen zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff 13. Die Form-Füllstoff-Stücke 12 enthalten ein Bindeharz 14 und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff 15. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 ist in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke 12 orientiert. Der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 ist außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie 10 orientiert, wenn in der wärmeleitfähigen Folie 10 vorhanden.
3A bis 3C sind schematische Diagramme, die ein Verfahren zur Herstellung der Form-Füllstoff-Stücke 12 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren. Zuerst, wie in 3A gezeigt, wird eine Folie durch Druckverarbeitung einer Mischung (I) des Bindeharzes 14 und des ersten wärmeleitfähigen Füllstoffes 15 mit Formanisotropie, sodass der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 in Richtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert ist (erster Schritt).
Dann wird das Bindeharz 14 gehärtet, was einen Folien-ähnlich geformten Körper 16 mit einer Dicke a ergibt. Als nächstes wird der Folien-ähnlich geformten Körper 16 in Richtung der Dicke geschnitten, z. B. entlang der Punktlinie in 3A, um die Form-Füllstoff-Stücke 12 zu erhalten. In diesem Fall, unter der Behauptung, dass der Folien-ähnlich geformten Körper 16 eine Dicke a und eine Breite c (wobei c>a, da der geformte Körper 16 die Form einer Folie hat) hat, ist die Beziehung zwischen der Dicke a und einer Schnittbreite b definiert als a>b. Aufgrund der Beziehung a>b ist der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 wahrscheinlich in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert, wenn die Form-Füllstoff-Stücke 12 in der wärmeleitfähigen Folie 10 vorhanden sind. 3B ist eine perspektivische Ansicht eines Form-Füllstoff-Stücks 12, welches durch Schneiden des Folienähnlich geformten Körpers 16 erhalten wird. 3C ist eine Seitenansicht (d. h. ab-Ansicht) des Form-Füllstoff-Stücks 12. Auf diese Weise werden die Form-Füllstoff-Stücke 12 beschafft.
Der Folien-ähnlich geformte Körper 16 kann brechen, wenn er geschnitten wird. In so einem Fall muss die Breite c des Form-Füllstoff-Stücks nicht beibehalten werden. Wie in 3B gezeigt, unter der Behauptung, dass das Form-Füllstoff-Stück in Form eines rechteckigen Parallelepipeds eine Dicke b (der „Schnittbreite b“ entsprechend, wie später beschrieben wird), eine Seite a entsprechend der Dicke a des Folien-ähnlich geformten Körpers 16 und eine Seite d, welche die verbliebene Seite ist, hat, kann der Folien-ähnlich geformte Körper 16 so geschnitten werden, dass die Breite c schmaler wird, solange das so erhaltene Form-Füllstoff-Stück eine Form hat, die d≥a>b oder a≥d>b erfüllt.
Die Druckverarbeitung der Mischung des Bindeharzes und des ersten wärmeleitfähigen Füllstoffes kann entweder eine Folie oder einen Block im ersten Schritt verschaffen. Im Fall der Folie wird der Block zu einer Schnittbreite b geschnitten, um die Form-Füllstoff-Stücke 12 zu erhalten, und jedes der Form-Füllstoff-Stücke hat eine Form, die c≥a>b oder a≥c>b erfüllt. Aufgrund der Beziehung c≥a>b oder a≥c>b ist der erste wärmeleitfähige Füllstoff 15 wahrscheinlich in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert, wenn die Form-Füllstoff-Stücke 12 in der wärmeleitfähigen Folie vorhanden sind.
Beispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen erklärt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele limitiert.
<Wärmeleitfähigkeit>
Ein Wärmewiderstandswert (m²*K/W) wurde durch ein Wärmewiderstandsmessverfahren gemäß ASTM D5470 bestimmt. Dann wurde ein ungefähres Liniendiagramm erstellt, indem die gemessene Dicke auf die x-Achse und der Wärmewiderstandswert auf die y-Achse geplottet wurden. Der Kehrwert der Steigung dieser ungefähren Linie wurde als Wärmeleitfähigkeit bestimmt.
(Beispiel 1)
< Form-Füllstoff-Stück>
Materialkomponenten
Silikonkomponente
Ein zweiteiliges bei Raumtemperatur aushärtbares Silikonpolymer, das ein Polyorganosiloxan enthält, wurde in einer in Tabelle 1 gezeigten Menge als Silikonkomponente verwendet. Die Lösung A enthielt eine Polymer-Basiskomponente und einen Platinmetallkatalysator. Die Lösung B enthielt eine und ein Organowasserstoffpolysiloxan (vernetzende Bindekomponente).
Wärmeleitfähiger Füllstoff
Ein plattenähnlicher Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) mit einer Hauptachse von 700 µm und einer Nebenachse von 50 µm und ein sphärischer Aluminiumoxid-Füllstoff mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 µm wurden jeweils in Mengen wie in Tabelle 1 gezeigt verwendet. Der Aluminiumoxid-Füllstoff wurde mit einem Silan-Haftmittel oberflächenbehandelt (Triethoxysilan), dabei wurde eine Reduktion in der Aushärtungsbeschleunigung, was die katalytische Fähigkeit des Pt-Katalysators ist, vorgebeugt. In der Oberflächenbehandlung wurde 1 Gewichtsteil des Silan-Haftmittels zu 100 Gewichtsteilen des Aluminiumoxid-Füllstoffs hinzugefügt, und die Mischung wurde gleichmäßig verrührt. Dann wurde der verrührte Aluminiumoxid-Füllstoff gleichmäßig auf z. B. einem Tablett verteilt und bei 100°C für 2 Stunden getrocknet.
Mischen und Formen

Die Silikonkomponente und der wärmeleitfähige Füllstoff wurden in Mengen wie in Tabelle 1 gezeigt abgewogen und vermischt, um einen Stoff zu formen. Als nächstes wurde der Stoff zwischen PET-Filme eingepfercht, die einer Entspannungsbehandlung unterzogen und mit Walzen gleichmäßiger Geschwindigkeit gewalzt wurde, um eine Folie mit einer Dicke von 3.0 mm (siehe 3A) zu formen. Die Folie wurde bei 100°C für 15 Minuten erhitzt, sodass das Silikonpolymer ausgehärtet wurde. Folglich wurde ein folienähnlich geformter Körper erhalten, in dem der plattenähnliche Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) in Richtung der Hauptoberfläche des folienähnlich geformten Körpers orientiert war, das heißt die Hauptoberfläche des plattenähnlichen Bornitrid-Füllstoffs (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) war im Wesentlichen parallel zur Hauptoberfläche des folienähnlich geformten Körpers angeordnet. [Tabelle 1]

		Beispiel 1
Silikonkomponente	Lösung A (Gewichtsteile)	50
Silikonkomponente	Lösung B (Gewichtsteile)	0,15
Plattenähnlicher Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) (Gewichtsteile)		50
Sphärischer Aluminiumoxid-Füllstoff durchschnittliche Teilchengröße: 2 µm (Gewichtsteile)		100

Schneiden des folienähnlich geformten Körpers
Der folienähnlich geformte Körper wurde mit einem Zuschneider in Richtung der Dicke (a) in durchschnittlichen Intervallen von 0.5 mm (siehe 3A) geschnitten. Auf diese Weise wurden Form-Füllstoff-Stücke erhalten. Jedes der Form-Füllstoff-Stücke war in Form eines rechteckigen Parallelepipeds mit einer Länge c von 5 mm, einer Breite a von 3 mm und einer Dicke b von 0.5 mm (siehe 3B). 2A zeigt eine Fotografie (100x) einer Seitenansicht (ab-Oberfläche) des Form-Füllstoff-Stücks. In 2A war der plattenähnliche Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) in Richtung der Dicke b des Form-Füllstoff-Stücks orientiert. 2B zeigt eine Fotografie (100x) einer Draufsicht (bc-Oberfläche) des Form-Füllstoff-Stücks. In 2B wurde die Ebene des plattenähnlichen Bornitrid-Füllstoffs (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) betrachtet.
<Herstellung der wärmeleitfähigen Folie>
Die Form-Füllstoff-Stücke, eine Silikonkomponente (ein zweiteiliges bei Raumtemperatur aushärtbares Silikonpolymer), die durch Aushärten ein Matrixharz werden sollte, und ein sphärischer Aluminiumoxid-Füllstoff wurden in Mengen wie in Tabelle 2 gezeigt abgewogen und vermischt. Dann wurde die Mischung in eine Folienform geformt und die resultierende Folie wurde durch Erhitzen bei 100°C für 15 Minuten ausgehärtet. Somit wurde eine wärmeleitfähige Folie erhalten, in welcher der plattenähnliche Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) jeweils in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert war. In anderen Worten, in einer Schneidefläche, die gesehen worden wäre, wenn die wärmeleitfähige Folie in Richtung der Dicke geschnitten wurde, war die longitudinale Richtung des plattenähnlichen Bornitrid-Füllstoffs (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert und war im Wesentlichen die gleiche wie die Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie.
Der Aluminiumoxid-Füllstoff wurde mit einem Silan-Haftmittel oberflächenbehandelt (Triethoxysilan). In der Oberflächenbehandlung wurde 1 Gewichtsteil des Silan-Haftmittels zu 100 Gewichtsteilen des Aluminiumoxid-Füllstoffs hinzugefügt, und die Mischung wurde gleichmäßig verrührt. Dann wurde der verrührte Aluminiumoxid-Füllstoff gleichmäßig auf z. B. einem Tablett verteilt und bei 100°C für 2 Stunden getrocknet.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Folie. Tabelle 2 zeigt außerdem die Wärmeleitfähigkeit und Härte der wärmeleitfähigen Folie.
(Vergleichsbeispiel 1)

Eine wärmeleitfähige Folie wurde auf die folgende Weise hergestellt. Ohne ein Form-Füllstoff-Stück zu verwenden, wurden eine Silikonkomponente, die durch Aushärten ein Matrixharz werden sollte, ein erster wärmeleitfähiger Füllstoff und ein zweiter wärmeleitfähiger Füllstoff in Mengen wie in Tabelle 2 gezeigt abgewogen und vermischt. Dann wurde die Mischung in eine Folienform geformt und die resultierende Folie wurde durch Erhitzen bei 100°C für 15 Minuten ausgehärtet. Tabelle 2 zeigt außerdem die Wärmeleitfähigkeit und Härte der wärmeleitfähigen Folie des Vergleichsbeispiels 1. [Tabelle 2]

		Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1
Silikonkomponente	Lösung A (Gewichtsteile)	25	50
Silikonkomponente	Lösung B (Gewichtsteile)	25	50
Form-Füllstoff-Stücke (Gewichtsteile)		110	-
Sphärischer Aluminiumoxid-Füllstoff (zweiter wärmeleitfähiger Füllstoff) durchschnittliche Teilchengröße: 2 µm (Gewichtsteile)		90	100
Sphärischer Aluminiumoxid-Füllstoff (zweiter wärmeleitfähiger Füllstoff) durchschnittliche Teilchengröße: 35 µm (Gewichtsteile)		100	100
Plattenähnlicher Bornitrid-Füllstoff (erster wärmeleitfähiger Füllstoff) (Gewichtsteile)		-	50
Wärmeleitfähigkeit		2,08	1,07

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 waren gleich in dem Gewichtsverhältnis der Harzkomponente und des wärmeleitfähigen Füllstoffs. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird, enthielt die wärmeleitfähige Folie aus Beispiel 1 die Form-Füllstoff-Stücke, in welchen der plattenähnliche Bornitrid-Füllstoff jeweils in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert war, und hatte somit eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die wärmeleitfähige Folie des Vergleichsbeispiels 1.
Industrielle Anwendbarkeit
Die wärmeleitfähige Folie der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die Wärmedissipation von verschiedenen wärmeerzeugenden Komponenten zu verschiedenen wärmeabführenden Materialien zu fördern, z. B. als eine wärmeleitfähige Folie, die zwischen den wärmeerzeugenden Komponenten, wie zum Beispiel elektronischen Komponenten, und den wärmeabführenden Materialien, wie zum Beispiel Metall, eingefügt ist.
Bezugszeichenliste

1: Wärmeleitfähigkeit-messende Vorrichtung
2: Sensor
3a, 3b: Probe
4: Sensorspitze
5: Elektrode für angelegten Strom
6: Elektrode für Widerstandswert (Temperaturmesselektrode)
10: wärmeleitfähige Folie
11: Matrixharz
12: Form-Füllstoff-Stücke
13: zweiter wärmeleitfähiger Füllstoff
14: Bindeharz
15: erster wärmeleitfähiger Füllstoff
16: Formkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011090868 A [0002]
JP 5454300 B2 [0002]
JP 2017037833 A [0002]

Claims

Wärmeleitfähige Folie, umfassend: ein Matrixharz; Form-Füllstoff-Stücke, einen ersten wärmeleitfähigen Füllstoff mit Formanisotropie enthaltend; und einen zweiten wärmeleitfähigen Füllstoff, wobei die Form-Füllstoff-Stücke ein Bindeharz und den ersten wärmeleitfähigen Füllstoff enthalten, der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Dicke jedes der Form-Füllstoff-Stücke orientiert ist, und der erste wärmeleitfähige Füllstoff außerdem in Richtung der Dicke der wärmeleitfähigen Folie orientiert ist, wenn in der wärmeleitfähigen Folie vorhanden.
Wärmeleitfähige Folie nach Anspruch 1, wobei der erste wärmeleitfähige Füllstoff mit Formanisotropie ein Füllstoff mit der Form einer Platte oder einer Nadel ist.
Wärmeleitfähige Folie nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste wärmeleitfähige Füllstoff mit Formanisotropie aus mindestens einem aus Bornitrid und Aluminiumoxid ausgewählten ist.
Wärmeleitfähige Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Matrixharz und das Bindeharz wärmeaushärtende Harze derselben oder unterschiedlicher Art sind.
Wärmeleitfähige Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sowohl das Matrixharz als auch das Bindeharz-Silikonpolymere sind.
Wärmeleitfähige Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Form-Füllstoff-Stücke ferner aus einem sphärischen wärmeleitfähigen Füllstoff und einem unregelmäßig geformten Füllstoff ausgewählt sind.
Wärmeleitfähige Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite wärmeleitfähige Füllstoff aus einem sphärischen wärmeleitfähigen Füllstoff und einem unregelmäßig geformten Füllstoff ausgewählt ist.
Wärmeleitfähige Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Folie 1,5 W/m*K oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung der wärmeleitfähigen Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: einen ersten Schritt des Formens einer Folie oder eines Blocks durch Druckverarbeitung einer Mischung eines Bindeharzes und eines ersten wärmeleitfähigen Füllstoffes mit Formanisotropie, sodass der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Hauptoberfläche der Folie oder des Blocks orientiert ist; einen zweiten Schritt des Härtens des Bindeharzes und danach Schneiden der Folie oder des Blocks in eine Richtung der Dicke, um Form-Füllstoff-Stücke zu erhalten, in denen jeweils der erste wärmeleitfähige Füllstoff in Richtung der Dicke des Form-Füllstoff-Stücks orientiert ist; und einen dritten Schritt des Mischens der Form-Füllstoff-Stücke, eines Matrixharzes, und eines zweiten wärmeleitfähigen Füllstoffs, Formen der Mischung in eine Folienform, und danach Härten des Matrixharzes.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Druckverarbeitung im ersten Schritt aus Pressen und Walzen ausgewählt ist.