TW201505852A - 導熱性複合片及散熱構造物 - Google Patents

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Yasuhisa Ishihara
Akihiro Endo
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Abstract

本發明係提供一種用以使來自被稱為智慧型手機或平板電腦、超薄電腦之可攜式電子終端的電子構件產生之熱擴散，貼黏於終端背面之內側，設有電子構件與介入某一定的空氣間隙，層合導熱層與導熱性黏著層而成之導熱性複合片、以及使用該導熱性複合片之散熱構造物。 本發明之導熱性複合片，其特徵係於面方向之導熱率為20~2000W/mK之導熱層的單面，層合具有0.4W/mK以上的導熱率之導熱性黏著層而成，且該導熱層之厚度為0.01~2.0mm，該導熱性黏著層之厚度為0.005~0.3mm，且將導熱層之厚度設為1時之導熱性黏著層的厚度為1.1以下。

Description

導熱性複合片及散熱構造物
本發明係關於一種散熱構造物，其係廣泛地用以使來自可攜式電子終端的電子構件產生之熱擴散，貼黏於終端背面之內側，設有電子構件與介入某一定的空氣間隙，例如設置於可攜式電子終端的電子構件與終端背面之間，並可使用於熱擴散之導熱性複合片、以及使用該導熱性複合片之散熱構造物。
個人電腦等之電子終端近年隨小型化、薄型化、輕量化之進展，急速地變遷成搭載有被稱為智慧型手機或平板電腦、超薄電腦之觸控面板的可攜式電子終端。隨著小型化、薄型化、輕量化，有關被封裝之電子構件的CPU或驅動IC、電池等驅動所產生的熱，必須有與現今不同的對策。至今，來自電子構件所產生的熱係介入導熱性樹脂材料而傳導至散熱器(Heat sink)，進一步，藉風扇或輻射體散熱及冷卻，但因可攜式電子終端只不過目的在於攜帶，故從大小、重量之觀點，無法搭載散熱器或風扇等之冷卻構件。進一步，可攜式電子終端係即使在使用 時接觸使用者之手或膝等肌膚之點，與現今使用環境差異很大。例如，智慧型手機係在手掌上操作，通話時終端本體會直接接觸臉頰或耳朵。即使在平板電腦或超薄PC中，有時會放在手腕或膝上操作。如此之情形，與至今同樣地，若使來自電子構件所產生的熱介由導熱性樹脂材料而散熱，終端背面的某一部分會變高溫，於溫度分布造成偏差。此係被稱為所謂熱點，直接接觸肌膚的機會很多，即使在智慧型手機或平板電腦中係在終端使用者的低溫燙傷的原因或不愉快感之點成為問題，儘可能地不要產生熱點。欲消除熱點時，採取於電子構件與終端背面之間以石墨片為代表之介入面內方向的導熱優異的薄片，來自發熱體所產生之熱迅速地擴散的手法。具體上係使黏著層層合於石墨片的單面，使黏著層的面貼在終端背面之內側。又，使電子構件或石墨片接觸可更有效率地使電子構件的熱散熱，但終端背面之溫度易上昇，故一般儘可能地不使熱傳導至終端背面，故在發熱構件與石墨片之間係設有空氣間隙(空隙)。進一步，智慧型手機或平板電腦係被想到攜帶，故預想在使用中掉落或衝擊施加於終端。其時，為使石墨片不剝落，石墨片與終端背面係介由黏著劑而密接。
於面內方向具有高的導熱率之導熱層與黏著層、或於面內方向具有高的導熱率之導熱層與導熱性樹脂層之複合片至今已有許多發明。(特開平06-291226號公報、特開2003-158393號公報、特開2007-001038號公 報、特開2007-261087號公報、特開2010-219290號公報：參照專利文獻1~5)，並無記載有關層合導熱層與導熱性黏著層而成之導熱性複合片。
又，本發明相關之習知技術係可舉例如與上述的文獻以及下述文獻。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開平06-291226號公報
[專利文獻2]特開2003-158393號公報
[專利文獻3]特開2007-001038號公報
[專利文獻4]特開2007-261087號公報
[專利文獻5]特開2010-219290號公報
本發明係有鑑於上述事情者，目的在於提供一種用以使來自被稱為智慧型手機或平板電腦、超薄電腦之可攜式電子終端的電子構件產生之熱擴散，貼黏於終端背面之內側，設有電子構件與介入某一定的空氣間隙，層合導熱層與導熱性黏著層而成之導熱性複合片、以及使用該導熱性複合片之散熱構造物。
本發明人等係為達成上述目的，已提出於面內方向層合具有高的導熱率之導熱層與導熱性黏著層而成之導熱性複合片(特願2013-06971號)。此導熱性複合片係以發熱體與導熱性黏著層接觸，接觸熱阻抗降低，發熱體之熱迅速傳導至導熱層，以充分改善熱擴散性者。但，用以不產生智慧型手機或平板電腦之終端背面的熱點之用途對象並不充分。
又，認為為不產生智慧型手機或平板電腦之終端背面的熱點，黏著層之導熱性愈低，愈難使熱傳導至終端背面，現在一般可使用於此用途之複合片係不具有導熱層與導熱性之黏著層的組合。認為不具有導熱性之黏著層之厚度愈厚，不易使熱傳至殼體，因不產生熱點，故很有利。
本發明人等係進一步研究之結果，發現藉由使導熱性複合片之導熱層與導熱性黏著層的厚度之比率最適化，俾可使用於上述用途。
亦即，發現黏著層係具有導熱性者，不易產生熱點，又，複合片之總厚相同時，導熱層之厚度愈厚，愈不易產生熱點。此等係違反預料之結果。
認為層合導熱性黏著層時，傳導至導熱性黏著層之熱朝垂直方向，進一步亦朝面內方向擴散，但無導熱性之黏著層時，可能傳導至黏著層之熱很難擴散，會滯留，產生熱點。
又，比較導熱層與導熱性黏著層之面內的導熱性時，導熱層者極優。因此，認為可能導熱層之厚度較導熱性黏著層更厚者，熱擴散性變成有利，很難產生熱點。
進一步，發現就導熱性複合片之導熱層而言，面方向之導熱率為20~2000W/mK者，尤其，使用成本便宜，強度高之鋁箔，藉由使導熱層與導熱性黏著層的厚度之比率最適化，可得到至今所使用之石墨片與不具有導熱性之黏著層的複合片同等之效果，終完成本發明。
因此，本發明係提供下述之導熱性複合片及散熱構造物。
[1]一種導熱性複合片，其特徵係於面方向之導熱率為20~2000W/mK之導熱層的單面，層合具有0.4W/mK以上的導熱率之導熱性黏著層而成，且該導熱層之厚度為0.01~2.0mm，該導熱性黏著層之厚度為0.005~0.3mm，且將導熱層之厚度設為1時之導熱性黏著層的厚度為1.1以下。
[2]如[1]項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層之聚合物基質為聚矽氧橡膠及/或聚矽氧樹脂。
[3]如[2]項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層為含有如下而成之聚矽氧導熱性組成物的硬化物；(a)以下述平均組成式(1)RaSiO(4-a)/2 (1)(式中，R係獨立地為碳原子數1~10的非取代或取代的1價烴基，a為1.8~2.2的正數。) 所示之於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的烯基之有機聚矽氧烷：100質量份；(b)導熱性填充劑：200~4000質量份；(c)於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷：直接鍵結於(c)成分中之矽原子的氫原子對(a)成分中之烯基的莫耳比成為0.5~5.0的量；(d)鉑系化合物：以鉑系元素量計，(a)成分之0.1~1000ppm；(f)聚矽氧樹脂：50~500質量份。
[4]如[2]項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層含有如下而成之聚矽氧導熱性組成物的硬化物，(b)導熱性填充劑：100~3000質量份(f)聚矽氧樹脂：100質量份(g)有機過氧化物系化合物：以有機過氧化物換算為0.1~2質量份。
[5]如[3]或[4]項之導熱性複合片，其中聚矽氧樹脂(f)為R1 3SiO1/2單元(R1表示非取代或取代的1價烴基)(M單元)與SiO4/2單元(Q單元)的共聚物，M單元與Q單元之比(M/Q)就莫耳比為0.5~1.5，且不含有脂肪族不飽和基者。
[6]如[1]~[5]項中任一項之導熱性複合片，其中導熱層為鋁箔。
[7]如[1]~[5]項中任一項之導熱性複合片，其中導熱 層為石墨片。
[8]如[1]~[5]項中任一項之導熱性複合片，其中導熱層為銅箔。
[9]如[1]~[8]項中任一項之導熱性複合片，其中使在室溫下、25mm寬、厚100μm的導熱性黏著層之單面抵在鋁板，而以質量2kg之橡膠輥壓接而黏著後熟化10分鐘，然後，使不與鋁板黏著之導熱性黏著層的另一面同樣地黏著於基材上，依據JIS Z 0237而從前述鋁板剝離導熱性黏著層之一端，從已剝離之部分使用拉伸試驗機，以拉伸速度300mm/分朝180°方向從前述鋁板剝離導熱性黏著層，此剝離所需要之力(導熱性黏著層之剝離黏著強度)為2.0N/cm以上。
[10]如[1]~[9]項中任一項之導熱性複合片，其為可攜帶之電子終端用。
[11]一種散熱構造物，其係設置發熱之電子零件與空氣間隙(空隙)並以相向之方式配置如[1]~[10]項中任一項之導熱性複合片，從電子零件所產生之熱介由空氣間隙而傳熱至導熱性複合片並擴散。
[12]一種散熱構造物，其特徵係在可攜帶之電子終端中，將如[1]~[10]項中任一項之導熱性複合片貼黏於背面殼體之內側而使殼體與導熱性黏著層接觸，且，不使電子零件與該導熱性複合片之導熱層接觸而以設置任意的空氣間隙並以相向之方式配置，且於背面的殼體上無溫度偏差。
本發明之導熱性複合片係貼黏於被稱為智慧型手機或平板電腦、超薄電腦之可攜式電子終端的終端背面之內側，使產生來自電子構件的熱介由空氣間隙而擴散，於終端背面上不易產生熱點的效果。又，與終端背面充分密著，故即使掉落或震動，亦不易脫落或剝離。
1‧‧‧導熱性複合片
1a‧‧‧導熱性黏著層
1b‧‧‧導熱層
2‧‧‧聚碳酸酯
3‧‧‧熱源
4‧‧‧溫度測定點
5‧‧‧金屬框
6‧‧‧隔熱材料
11‧‧‧終端背面殼體
12‧‧‧導熱性複合片
12a‧‧‧導熱性黏著層
12b‧‧‧導熱層
13‧‧‧電池
14‧‧‧封裝體
15‧‧‧空氣間隙
16‧‧‧觸控面板
第1圖說明實施例之導熱性複合片的散熱評估方法之截面圖。
第2圖係表示本發明之導熱性複合片的使用形態之一例的概略截面圖。
[用以實施發明之形態]
以下，詳細說明本發明。
本發明之導熱性複合片係於面方向之導熱率為20~2000W/mK，厚度為0.01~2.0mm之導熱層的單面，層合具有0.4W/mK以上的導熱率且厚度為0.005~0.3mm之導熱性黏著層而成，進一步使導熱層之厚度為1時之導熱性黏著層的厚度為1.1以下者。
[導熱層]
在本發明之導熱性複合片中，導熱層之面方向的導熱率為20~2,000W/mK，較佳係100~2000W/mK，更佳係200~2000W/mK。若導熱層之面方向的導熱率低，無法得到熱擴散性。又，導熱層之面方向的導熱率係藉由熱波分析儀測定熱擴散率，藉由從熱擴散率算出導熱率來進行測定。
具有如此之面方向的導熱率之導熱層係可舉例如石墨片或鋁箔、銅箔等。
石墨片因面內之導熱非常優異，故有許多常被使用，但彎曲或拉伸弱。又，石墨片係於導熱性具有異方性，面內之方向的導熱率為500W/mK以上，對熱擴散性有利，但強度非常低，故彎折或拉伸脆弱，缺乏加工性。進一步石墨片係壓延石墨至很薄者，故石墨粉易脫落，封裝中石墨粉若混入電子機器系內，有短路之危險性。因此，可能的話，不使用石墨片而儘可能地不產生終端背面之熱點。進一步，石墨片係成本高。
銅箔係導熱性非常優異，但比重大，在電子終端輕量化之流行中，非常不利。
鋁箔係可舉例如若面內之導熱率相較於石墨片或銅箔，很低，為不利之處，但若相較於石墨片，成本低，強度高，比重較銅箔小，故作為導熱層可謂非常有魅力。本發明之導熱性複合片係即使使用鋁箔作為導熱層，可得到至今所使用之石墨片與不具有導熱性之黏著層的複合片同 等之熱擴散性能，使用鋁箔作為導熱層可謂非常有用。
導熱層之厚度為0.01~2.0mm，較佳係0.03~1.0mm，更佳係0.03~0.5mm。若導熱層之厚度太薄，導熱性複合片缺乏剛性，很難處理。又，若比2.0mm厚，考量封裝時不適宜。
[導熱性黏著層]
在本發明之導熱性複合片中，導熱性黏著層之導熱率為0.4W/mK以上，較佳係0.6W/mK以上。若導熱性黏著層之導熱率低，無法充分得到熱擴散性。又，導熱性黏著層之導熱率係使用雷射閃光法來測定。
導熱性黏著層之厚度為0.005~0.3mm，較佳係0.02~0.1mm，更佳係0.03~0.1mm。導熱性黏著層薄者，可設定厚的導熱層，從熱擴散之觀點為不利，但若厚度太薄，黏著力降低，受封裝時之摔落或衝擊而出現脫落或剝離的危險性。
又，在本發明之導熱性複合片中，使導熱層之厚度為1時之導熱性黏著層的厚度為1.1以下，較佳係1.0~0.02，更佳係0.8~0.05。若使導熱層之厚度為1時之導熱性黏著層的厚度超過1.1，很難得到熱擴散性能。又，若導熱性複合片之總厚度為相同，導熱層之厚度愈厚，很難產生熱點。
導熱性複合片之導熱性黏著層的厚度為100μm時的剝離黏著強度較佳為2.0N/cm以上，更佳係3.0 N/cm以上，最佳為3.5N/cm以上。若剝離黏著強度低，有可能封裝後剝離。尤其，以智慧型手機或平板電腦、超薄電腦為代表之可攜式的電子終端係被使用者攜帶搬運者，致施加強的振動，或使用者掉落電子終端之故。
此處，剝離黏著強度在室溫(25℃)下、25mm寬使導熱性黏著層之單面抵住鋁板，以質量2kg之橡膠輥輪壓接而接著後熟化10分鐘，使導熱性黏著層之相反側的面同樣地黏著於PET(聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜等之基材，依據JIS Z 0237，將其一端之導熱性黏著層從鋁板剝離，使用拉伸試驗機，將剝離之部分，以拉伸速度300mm/分朝180°方向從前述鋁板剝離導熱性黏著層，作為剝離所需的力。
[導熱性黏著層之聚合物基質]
導熱性黏著層之聚合物基質係選自有機橡膠、聚矽氧橡膠、聚胺基甲酸酯凝膠、合成橡膠、天然橡膠等、或環氧樹脂、聚矽氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂等之熱硬化性樹脂、熱塑性彈性體。其中，聚矽氧橡膠或聚矽氧樹脂係從耐熱性、耐寒性、耐候性、電氣特性等之觀點，亦較其他之聚合物基質更優。該導熱性複合片若考量專司電子零件之壽命或正確的動作之重要構件，較佳係使用聚矽氧橡膠或聚矽氧樹脂。
聚合物基質係不限於1種類，亦可組合2種類以上。
使用聚矽氧橡膠或聚矽氧樹脂作為聚合物基 質之導熱性黏著層係可例示使聚矽氧導熱性組成物硬化者。此處，聚矽氧導熱性組成物之硬化方法係亦可為經由使用鉑化合物之氫矽基化之加成硬化，亦可為使用過氧化物之硬化方法，不限定於此等。
就如此之聚矽氧導熱性組成物而言，具體上可舉例如含有以下所成之聚矽氧導熱性組成物(I)：
(a)以下述平均組成式(1)
RaSiO(4-a)/2 (1)
(式中，R係獨立地為碳原子數1~10的非取代或取代的1價烴基，a為1.8~2.2的正數。)
所示之於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的烯基之有機聚矽氧烷：100質量份；(b)導熱性填充劑：200~4000質量份；(c)於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷：直接鍵結於(c)成分中之矽原子的氫原子對(a)成分中之烯基的莫耳比成為0.5~5.0的量；(d)鉑系化合物：以鉑系元素量計，(a)成分之0.1~1000ppm；(f)聚矽氧樹脂：50~500質量份；或含有以下所成之聚矽氧導熱性組成物(II)：
(b)導熱性填充劑：100~3000質量份
(f)聚矽氧樹脂：100質量份
(g)有機過氧化物系化合物：以有機過氧化物換算 為0.1~2質量份。
以下，說明有關上述聚矽氧導熱性組成物(I)之各成分。
[(a)有機聚矽氧烷]
(a)成分之含有烯基之有機聚矽氧烷係以下述平均組成式(1)
RaSiO(4-a)/2 (1)
(式中，R係獨立地為碳原子數1~10的非取代或取代的1價烴基，a為1.8~2.2，較佳為1.95~2.05的正數。)
所示之於1分子中具有2個以上較佳係2~100個鍵結於矽原子的烯基之有機聚矽氧烷，且為加成反應硬化型組成物中之主劑(基材聚合物)。一般，主鏈部分基本上由二有機矽氧烷單元的重複單元所構成，但此係於分子構造之一部分含有分支狀之構造者，又，亦可為環狀體，但從硬化物之機械強度等物性之點，宜為直鏈狀之二有機聚矽氧烷。
上述式(1)中，R係互為同一或異種之碳原子數1~10的非取代或取代的1價烴基，鍵結於矽原子的烯基以外之官能基，可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二碳基等之烷基、環戊基、環己基、環庚基等之環烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等之芳基、苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯 甲基等之芳烷基、以及於此等之基結合碳原子之氫原子的一部或全部為以氟、氯、溴等之鹵原子、氰基等取代之基、可舉例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等，代表性者係碳原子數為1~10，特別地代表性者為碳原子數為1~6者，較佳係甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等之碳原子數1~3的非取代或取代的烷基及苯基、氯苯基、氟苯基等之非取代或取代的苯基。又，鍵結於矽原子的烯基以外之官能基，全部為相同，亦可為相異。
又，烯基可舉例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基等一般碳原子數2~8左右者，其中，以乙烯基、烯丙基等之低級烯基為佳，尤以乙烯基為佳。
此有機聚矽氧烷在25℃中的動態黏度一般為10~100000mm2/s，尤宜為500~50000mm2/s的範圍。若前述動態黏度太低，有時所得到之組成物的保存安定性變差，若太高，有時所得到之組成物的伸展性變差。又，在本發明中，動態黏度係可藉Ostwald黏度計測定。
此(a)成分的有機聚矽氧烷係可為1種單獨，亦可組合動態黏度相異之2種以上而使用。
[(b)導熱性填充劑]
(b)成分之導熱性填充劑係可使用非磁性之銅或鋁 等的金屬、氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈹、氧化鈦、氧化鋯、鋅白等之金屬氧化物、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等之金屬氮化物、氫氧化鎂等之金屬氫氧化物、人工鑽石或碳化矽等一般作為導熱性填充劑之物質。導熱性填充劑可為1種單獨，亦可組合2種以上而使用。
導熱性填充劑之平均粒徑宜為0.1~200μm，更宜為0.1~100μm，最宜為0.5~50μm。此處所述之平均粒徑係以微軌跡粒度分布測定裝置MT3300EX(日機裝股份公司)之測定值。
導熱性填充劑之摻合量相對於(a)成分100質量份，宜為200~4000質量份，更宜為200~3000質量份。若導熱性填充劑之摻合量太少，有時無法充分得到導熱性填充劑之導熱率，若摻合量太多，有時成形性變差，黏著性降低。
[(c)有機氫聚矽氧烷]
(c)成分之有機氫聚矽氧烷係鍵結於矽原子之氫原子(亦即，SiH基)於1分子中具有2個以上，較佳係2~100個之有機氫聚矽氧烷，且作用為對(a)成分之交聯劑的成分。亦即，在後述之(d)成分的鉑系化合物的存在下，鍵結於(c)成分中之矽原子的氫原子為藉氫矽基化反應，加成於(a)成分中之烯基，生成具有交聯鍵結之三次元網狀構造的交聯硬化物。
鍵結於(c)成分中之矽原子的有機基，可舉 例如不具有脂肪族不飽和鍵結之非取代或取代的1價烴基等。具體上，可舉例如與在(a)成分所說明之鍵結於脂肪族不飽和基以外的矽原子之基所例示者同種的非取代或取代的1價烴基，但，其等之中，從合成容易性及經濟性之觀點，宜為甲基。
本發明中之(c)成分的有機氫聚矽氧烷之構造並無特別限定，亦可為直鏈狀、分枝狀及環狀之任一者，但以直鏈狀為佳。
又，有機氫聚矽氧烷之聚合度(矽原子之數)為2~100，尤宜為2~50。
(c)成分的有機氫聚矽氧烷之適當的具體例，可舉例如分子鏈兩末端被三甲基矽氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端被三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端被三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷/甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧基封端之甲基苯基聚矽氧烷等。又，(c)成分的有機氫聚矽氧烷可1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。
(c)成分之摻合量係(c)成分中之SiH基相對於(a)成分中之烯基1莫耳，宜為0.5~5.0莫耳的 量，更宜為0.8~4.0莫耳的量。(c)成分中之SiH基的量相對於(a)成分中之烯基1莫耳，未達0.5莫耳時，組成物未硬化，或硬化物之強度不充分，有時產生無法處理作為成形體、複合體等之問題。另外，使用超過5.0莫耳的量時，恐硬化物表面的黏著性不充分。
[(d)鉑系化合物]
(d)成分之鉑系化合物係促進(a)成分中之烯基與鍵結於(c)成分中之矽原子的氫原子之加成反應，用以將本發明之組成物轉變成三次元網狀構造的交聯硬化物所摻合之觸媒成分。
上述(d)成分係可從一般之氫矽基化反應所使用的公知觸媒中適當選擇而使用。其具體例可舉例如鉑(含有鉑黑)、銠、鈀等之鉑族金屬單體、H2PtCl4．nH2O、H2PtCl6．nH2O、NaHPtCl6．nH2O、KHPtCl6．nH2O、Na2PtCl6．nH2O、K2PtCl4．nH2O、PtCl4．nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4．nH2O(其中，式中之n為0~6的整數，宜為0或6)等之氯化鉑、氯化鉑酸及氯化鉑酸鹽、醇改性氯化鉑酸、氯化鉑酸與烯烴之複合體、鉑黑、鈀等之鉑族金屬搭載於氧化鋁、氧化矽、碳等之擔體者、銠-烯烴複合體、氯參(三苯基磷)銠(Wilkinson觸媒)、氯化鉑、氯化鉑酸或氯化鉑酸鹽與含有乙烯基之矽氧烷的共複合體等。此等之鉑系化合物係可1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。
上述(d)成分的鉑系化合物之摻合量係只要用以使組成物硬化必需的有效量即可，但一般相對於(a)成分之鉑族金屬元素的質量換算，為0.1~1000ppm，以0.5~500ppm為佳。
[(e)反應抑制劑]
(e)成分之反應抑制劑係依需要所摻合之成分，用以調整在(d)成分之存在下進行的(a)成分與(c)成分的加成反應之氫矽基化反應的速度者。如此之(e)成分的反應抑制劑係可從一般的加成反應硬化型聚矽氧組成物所使用之公知的加成反應抑制劑中適當選擇。其具體例可舉例如1-乙炔基-1-環己醇、3-丁炔-1-醇、乙炔基次甲基卡必醇等之乙炔化合物、氮化合物、有機磷化合物、硫化合物、肟化合物、有機氯化合物等。此等之加成反應抑制劑係可1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。
上述(e)成分的摻合量係因依(d)成分之使用量而異，故無法一概而論。只要為可使氫矽基化反應的進行調整至所希望的反應速度之有效量即足夠。一般，相對於(a)成分之質量，宜為10~50000ppm左右。若(e)成分之摻合量太少，組成物之保存安定性不充分，有時無法確保充分的可使用時間，相反地若太多，有時組成物之硬化性降低。
[(f)聚矽氧樹脂]
(f)成分之聚矽氧樹脂係具有對使聚矽氧導熱性組成物硬化之硬化物表面賦予黏著性的作用。如此之(f)成分的例係R1 3SiO1/2單元(M單元)與SiO4/2單元(Q單元)之共聚物，M單元與Q單元之比(莫耳比)M/Q為0.5~1.5，較佳係0.6~1.4，更佳係0.7~1.3之聚矽氧樹脂。若上述M/Q為上述範圍，可得到所希望的黏著力。此時，依需要，亦可含有R1 2SiO2/2單元(D單元)或R1SiO3/2單元(T單元)，但此等D單元及T單元的摻合為15莫耳%以下，尤宜為10莫耳%以下。
表示上述M單元等之通式中的R1係非取代或取代之1價的烴，較佳係不含有脂肪族不飽和鍵之非取代或取代之1價的烴。如此之R1的例可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二碳基等之烷基、環戊基、環己基、環庚基等之環烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等之芳基、苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等之芳烷基、以及於此等之基結合於碳原子之氫原子的一部或全部為以氟、氯、溴等之鹵原子、氰基等取代之基、可舉例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等碳原子數為1~12，較佳係碳原子數1~6者。
R1係此等之中，較佳係甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等之碳原子數 1~3的非取代或取代的烷基及苯基、氯苯基、氟苯基等之非取代或取代的苯基。又，R1係全部相同，亦可相異。R1係只要要求耐溶劑性等之特殊特性，從成本、取得容易性、化學安定性、環境負荷等之觀點，宜全部為甲基。
(f)成分之摻合量相對於(a)成分100質量份，較佳係50~500質量份，更佳係60~350質量份，最佳係70~250質量份。(f)成分之摻合量未達50質量份，但超過500質量份時，有時無法得到所希望的黏著性。
又，(f)成分本身係在室溫為固體或黏稠的液體，但亦可以溶解於溶劑之狀態使用。其時，於組成物之添加量係以除去溶劑分的量來決定。
其次，說明有關上述聚矽氧導熱性組成物(II)的各成分。
[(b)導熱性填充劑]
(b)成分之導熱性填充劑係可例示與上述的聚矽氧導熱性組成物(I)的導熱性填充劑同樣者。
導熱性填充劑之摻合量係相對於後述之(f)成分100質量份，較佳為100~3000質量份，更佳為200~2500質量份。若導熱性填充劑之摻合量太少，有時無法充分得到導熱性樹脂層之導熱率，若摻合量太多，有時成形性變差，黏著性降低。
[(f)聚矽氧樹脂]
(f)成分之聚矽氧樹脂係可例示與上述聚矽氧導熱性組成物(I)的聚矽氧樹脂同樣者。
[(g)有機過氧化物系化合物]
以有機過氧化物之聚矽氧組成物的硬化反應係於分子鏈末端(單末端或兩末端)及分子鏈非末端之任何一者或兩者使具有乙烯基等烯基之直鏈狀有機聚矽氧烷在有機過氧化物系化合物存在下自由基聚合來產生。(g)成分之有機過氧化物系化合物係可舉例如二醯基過氧化物、二烷基過氧化物。有機過氧化物系化合物係光或熱弱，為不安定，很難使固體之有機過氧化物系化合物分散於組成物，故常稀釋成有機溶劑，或分散於聚矽氧成分之狀態使用。
有機過氧化物系化合物之摻合量係相對於(f)聚矽氧樹脂100質量份，以有機過氧化物換算較佳為0.1~2質量份，更佳係0.1~1.6質量份。若摻合量太少，有時硬化反應未充分進行，若太多，有時欠缺組成物之安定性。
[其他的成分]
構成導熱性黏著層之聚矽氧導熱性組成物係依需要而在無損本發明之目的之範圍，可添加上述成分以外的成分。
於聚矽氧導熱性組成物係於組成物之調製時，使(b)成分之導熱性填充劑進行疏水化處理而提昇 組成物(I)中之(a)成分的有機聚矽氧烷或組成物(II)中之(f)成分的聚矽氧樹脂之潤濕性，使該導熱性填充劑均一地分散於(a)成分或(f)成分所構成的基質中為目的，可摻合表面處理劑(濕潤劑)(h)。此(h)成分尤宜為下述之(h-1)及(h-2)。
(h-1)：以下述通式(2)所示之烷氧基矽烷化合物
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)
(式中，R2獨立地為碳原子數6~15的烷基，R3係獨立地為非取代或取代的碳原子數1~8的1價烴基，R4係獨立地為碳原子數1~6的烷基，a為1~3之整數，b為0、1或2，a+b為1~3之整數。)
上述通式(1)中之R2所示的烷基，可舉例如己基、辛基、壬基、癸基、十二碳基、十四碳基等。如此地，以R2所示之烷基的碳原子數為6~15的範圍，(b)成分之導熱性填充劑的潤濕性充分提高，處理作業性變佳，故組成物之低溫特性為良好者。
以上述R3所示之非取代或取代的1價烴基，可舉例如甲基、乙基、丙基、己基、辛基等之烷基；環戊基、環己基等之環烷基；乙烯基、烯丙基等之烯基；苯基、甲苯基等之芳基；2-苯基乙基、2-甲基-2-苯基乙基等之芳烷基；3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基、p-氯苯基等之鹵化烴基等。在本發明中係此等之中，尤宜為甲基及乙基。
以上述R4所示之烷基，可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。在本發明中，此等之中，尤宜為甲基及乙基。
上述(h-1)成分的適當具體例可舉例如下述者。
C6H13Si(OCH3)3
C10H21Si(OCH3)3
C12H25Si(OCH3)3
C12H25Si(OC2H5)3
C10H21Si(CH3)(OCH3)2
C10H21Si(C6H5)(OCH3)2
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
上述(h-1)成分係可1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。(h-1)成分之摻合量係即使超過後述之摻合量，其以上濕潤劑效果不增大，故不經濟。此成分係有揮發性，故若以開放系放置，組成物及硬化後的硬化物徐緩地變硬，故，宜止於必要最低限的量。
(h-2)：以下述通式(3)所示之分子鏈片末端被三烷基矽基封端之二甲基聚矽氧烷
(式中，R5係獨立地為碳原子數1~6的烷基，與以上式(2)中之R4所示的烷基同種者。又，c為5~100之整數。)
上述(h-2)成分之適當具體例可舉例如下述者。
(h-2)成分係可1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。若此(h-2)成分之摻合量超過後述的摻合量，有所得到之硬化物的耐熱性或耐濕性降低之傾向。
在本發明中，就(b)成分之表面處理劑而言，可選自由前述(h-1)成分與(h-2)成分所構成的群中之至少1種而使用。此時，在組成物(I)中，全(h)成分的摻合量係相對於(a)成分100質量份，宜為0.01~50質量份，尤宜為0.1~30質量份。在組成物(II)中，全(h)成分的摻合量係相對於(f)成分100質量份，宜為0.01~50質量份，尤宜為0.1~30質量份。
在本發明中，就其他的任意成分而言，亦可添加氟改性聚矽氧界面活性劑、作為著色劑之碳黑、二氧化鈦等。進一步，以導熱性填充劑之沉澱抑制或補強為目的，亦可適當添加沉澱性氧化矽或燒成氧化矽等之微粉末二氧化矽、搖變性提昇劑等。
聚矽氧導熱性組成物係可藉由使上述(a)~(f)成分或(b)、(f)、(g)成分及依需要之其他成分依據常用方法混合來調製。
又，聚矽氧導熱性組成物之硬化條件亦與公知的加成 反應硬化型聚矽氧橡膠組成物或有機過氧化物硬化型聚矽氧橡膠組成物同樣。
[導熱性複合片之製造方法]
本發明之導熱性複合片係藉由例如使上述聚矽氧導熱性組成物於導熱層上塗佈成為上述厚度，使之硬化而形成導熱性黏著層來得到。塗佈方法可舉例如使用桿塗佈機、刮刀塗佈機、缺角輪塗佈機、旋塗機等，於導熱層上將液狀之組成物塗佈成薄膜狀之方法，但，在本發明中不限定於此等之方法。
又，本發明之導熱性複合片係必須使導熱性黏著層層合於導熱層之單面上，但於導熱層之另一單面層合以隔熱、絕緣性為目的之PET膜等的塑膠膜。
本發明之上述導熱性複合片係可使用以設置發熱之電子零件與空氣間隙(空隙)而相向之方式配置上述導熱性複合片的散熱構造物，此構造體係從電子零件產生之熱介由空氣間隙而傳熱至導熱性複合片並擴散。
具體上，係在被稱為智慧型手機、或平板電腦、超薄電腦之可攜式電子終端中，如圖2所示，於終端背面的殼體11的內側，以終端背面的殼體11與導熱性黏著層12a接觸之方式貼黏上述導熱性複合片12，以免電池13或模組為代表之電子零件等的封裝體14等與導熱性複合片12的導熱層12b接觸，使任意具體上係以設置0.01~2mm，尤其0.1~1mm的空氣間隙15而相向的方式所 配置的散熱構造物為佳，藉由形成此構造體，可消除終端背面之殼體11上的溫度之偏差。又，圖2中，16為觸控面板。
[實施例]
於以下，表示實施例及比較例，具體地說明本發明，但本發明係不限制於下述的實施例。
當進行實施例及比較例時，將導熱性複合片 之成型方法記載於以下。
(導熱層)
鋁箔：厚30μm、面方向的導熱率237W/mK
鋁箔：厚50μm、面方向的導熱率237W/mK
鋁箔：厚70μm、面方向的導熱率237W/mK
鋁箔：厚200μm、面方向的導熱率237W/mK
源自石墨的石墨片：厚50μm、面方向的導熱率500W/mK
(導熱性黏著層)
使用下述所示的材料，以表1所示之組成得到組成物1~4。又，於材料的混練係使用行星式混合機。
(a)成分
25℃之動態黏度為30000mm2/s，分子鏈兩末端被二 甲基乙烯基矽氧基封端的二甲基聚矽氧烷
(b)成分：
(b-1)平均粒徑10μm之氧化鋁粉末
(b-2)平均粒徑1μm之氧化鋁粉末
(c)成分：
以下述構造式所示之甲基氫聚矽氧烷
(d)成分：
5質量%氯化鉑酸2-乙基己醇溶液
(e)成分：
作為加成反應抑制劑為乙炔基次甲基卡必醇
(f)成分：
(f-1)實質上只由Me3SiO0.5單元(M單元)與SiO2單元(Q單元)所構成之聚矽氧樹脂(M/Q莫耳比為0.85)的甲苯溶液(不揮發成分70%：在25℃之動態黏度30mm2/s)
(f-2)實質上只由Me3SiO0.5單元(M單元)與SiO2 單元(Q單元)所構成之聚矽氧樹脂(M/Q莫耳比為0.7)的甲苯溶液(不揮發成分60%：在25℃之動態黏度8mm2/s)
(g)成分：
Nyper-BMT-K40(二甲醯基過氧化物的40質量%二甲苯溶液、日本油脂股份公司製)
(h)成分：
以下述構造式所示之分子鏈單末端被三甲氧基矽氧基封端的二甲基聚矽氧烷
對於所得到之組成物1~4，藉下述所示的方法測定導熱率及剝離黏著強度。結果表示於表1中。
[導熱率]
使用雷射閃光法而測定。
(剝離黏著強度)
室溫(25℃)下，以120℃、10分鐘的條件硬化的25mm寬、厚100μm之組成物1~4的硬化物層單面抵住厚1mm之鋁板，以質量2kg之橡膠輥壓接而黏著後熟成 10分鐘，然後，使未與上述鋁板黏著之組成物1~4的硬化物層之另一面同樣地黏著於厚0.1mm的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)膜，依據JIS Z 0237，將導熱性黏著層之一端從上述鋁板剝離，從剝離的部份使用拉伸試驗機，以拉伸速度300mm/分朝180°方向從前述鋁板剝離組成物1-4的硬化物層，分別測定此剝離所需之力(導熱性黏著層之剝離接著強度)。
[實施例1~6、比較例1~4]
使用表2所示之材料而製作導熱性複合片。相對於上述所得到之組成物1~4，適量添加甲苯，將此溶液使用間 隔物塗佈於導熱層上，以80℃、10分鐘使甲苯揮發，繼而，以120℃、10分鐘硬化。又，使用表3所示之材料，與實施例同樣做法而製作比較例2~4的導熱性複合片。
對於如此做法所得到之實施例及比較例的導熱性複合片，藉下述所示的方法，測定聚碳酸酯上的溫度。又，比較例1係不使用導熱性複合片者。此等之結果一併記載於表2、3中。
[評估方法]
如圖1所示般，將所得到之導熱性複合片1的導熱性黏著層1a側貼合於聚碳酸酯製的塑膠殼體(100mm×100mm×2mmt)2者，設置成採取15mm×15mm之熱源(固定為80℃)3與0.5mm之距離(熱源3與導熱層1b相向)，設置熱源3後，30分鐘後，測定抵在聚碳酸酯2上的熱源3之中心的溫度測定點4部分的溫度。又，圖1中，5為高度10mm之金屬框，6為隔熱材。
如實施例1~6，於具有面方向的高導熱率之導 熱層單面層合具有0.4W/mK以上的導熱率之導熱性黏著層而成，進一步，使導熱層之厚度為1時，導熱性黏著層為1.1以下之導熱性複合片係可使源自熱源之熱有效率地擴散。又，比較實施例1與實施例2時，導熱性複合片的總厚度即使相同，使導熱層之厚度為1時之導熱性黏著層的厚度比率低者，聚碳酸酯上之溫度未提高。
在比較例1中，未使用導熱性複合片。此時，聚碳酸酯上之溫度達到60℃以上。若考量封裝於電子終端時，損及使用者之使用感，最差時，恐低溫燙傷。比較例2係實施例1與導熱性複合片之總厚度相同，但，使導熱層為1時之導熱性黏著層的厚度為超過1.1，故相較於實施例1，聚碳酸酯上之溫度變高。比較例3係實施例4與導熱性複合片之總厚度相同，但，使導熱層之厚度為1時之導熱性黏著層的厚度超過1.1，即使使用較面方向的導熱率比鋁箔更優之石墨片時，聚碳酸酯上之溫度未改變。比較例4係相較於實施例1，導熱性黏著層之導熱率低至0.1W/mK，故儘管使導熱層為1時導熱性黏著層的厚度為1.1以下，聚碳酸酯上之溫度變高。
11‧‧‧終端背面殼體
12‧‧‧導熱性複合片
12a‧‧‧導熱性黏著層
12b‧‧‧導熱層
13‧‧‧電池
14‧‧‧封裝體
15‧‧‧空氣間隙
16‧‧‧觸控面板

Claims (12)

  1. 一種導熱性複合片，其特徵係於面方向之導熱率為20~2000W/mK之導熱層的單面，層合具有0.4W/mK以上的導熱率之導熱性黏著層而成，且該導熱層之厚度為0.01~2.0mm，該導熱性黏著層之厚度為0.005~0.3mm，且將導熱層之厚度設為1時之導熱性黏著層的厚度為1.1以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層之聚合物基質為聚矽氧橡膠及/或聚矽氧樹脂。
  3. 如申請專利範圍第2項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層為含有如下而成之聚矽氧導熱性組成物的硬化物；(a)以下述平均組成式(1)RaSiO(4-a)/2 (1)(式中，R係獨立地為碳原子數1~10的非取代或取代的1價烴基，a為1.8~2.2的正數。)所示之於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的烯基之有機聚矽氧烷：100質量份；(b)導熱性填充劑：200~4000質量份；(c)於1分子中具有2個以上鍵結於矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷：直接鍵結於(c)成分中之矽原子的氫原子對(a)成分中之烯基的莫耳比成為0.5~5.0的量；(d)鉑系化合物：以鉑系元素量計，(a)成分之 0.1~1000ppm；(f)聚矽氧樹脂：50~500質量份。
  4. 如申請專利範圍第2項之導熱性複合片，其中導熱性黏著層含有如下而成之聚矽氧導熱性組成物的硬化物(b)導熱性填充劑：100~3000質量份(f)聚矽氧樹脂：100質量份(g)有機過氧化物系化合物：以有機過氧化物換算為0.1~2質量份。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之導熱性複合片，其中聚矽氧樹脂(f)為R1 3SiO1/2單元(R1表示非取代或取代的1價烴基)(M單元)與SiO4/2單元(Q單元)的共聚物，M單元與Q單元之比(M/Q)就莫耳比為0.5~1.5，且不含有脂肪族不飽和基者。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之導熱性複合片，其中導熱層為鋁箔。
  7. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之導熱性複合片，其中導熱層為石墨片。
  8. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之導熱性複合片，其中導熱層為銅箔。
  9. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之導熱性複合片，其中使在室溫下、25mm寬、厚100μm的導熱性黏著層之單面抵在鋁板，而以質量2kg之橡膠輥壓接而黏著後熟化10分鐘，然後，使不與鋁板黏著之導熱性黏著層的另一面同樣地黏著於基材上，依據JIS Z 0237而從前述 鋁板剝離導熱性黏著層之一端，從已剝離之部分使用拉伸試驗機，以拉伸速度300mm/分朝180°方向從前述鋁板剝離導熱性黏著層，此剝離所需要之力(導熱性黏著層之剝離黏著強度)為2.0N/cm以上。
  10. 如申請專利範圍第1~9項中任一項之導熱性複合片，其為可攜帶之電子終端用。
  11. 一種散熱構造物，其係設置發熱之電子零件與空氣間隙(空隙)並以相向之方式配置如申請專利範圍第1~10項中任一項之導熱性複合片，從電子零件所產生之熱介由空氣間隙而傳熱至導熱性複合片並擴散。
  12. 一種散熱構造物，其特徵係在可攜帶之電子終端中，將如申請專利範圍第1~10項中任一項之導熱性複合片貼黏於背面殼體之內側而使殼體與導熱性黏著層接觸，且，不使電子零件與該導熱性複合片之導熱層接觸而設置任意的空氣間隙並以相向之方式配置，且於背面的殼體上無溫度之偏差。
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