TW201526183A - 熱傳導片之製造方法、熱傳導片、及散熱構件 - Google Patents

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Atsuya Yoshinari
Takuhiro Ishii
Shinichi Uchida
Masahiko Ito
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Abstract

本發明係使熱傳導片之密合性提昇而提昇熱傳導性。 本發明之熱傳導片之製造方法具有：藉由將於黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物成型為特定形狀並進行硬化，而獲得熱傳導性樹脂組成物之成型體的步驟；將成型體切割成片狀而獲得成型體片之步驟；及對成型體片進行加壓之步驟。

Description

熱傳導片之製造方法、熱傳導片、及散熱構件
本發明係關於一種配置於半導體元件等發熱體與散熱器等散熱體之間的熱傳導片之製造方法、熱傳導片、及具備有熱傳導片之散熱構件。
本申請案係以2013年7月1日於日本提出申請之日本專利申請編號特願2013-138460及2014年6月17日於日本提出申請之日本專利申請編號特願2014-123048為基礎並主張優先權，藉由參照該等申請案而將該等援引至本申請案中。
先前，於搭載於個人電腦等各種電氣機器或其他機器之半導體元件中，因驅動而產生熱，若所產生之熱累積，則對半導體元件之驅動或周邊機器產生不良影響，因此可使用各種冷卻手段。作為半導體元件等電子零件之冷卻方法，已知有對該機器安裝風扇而將機器殼體內之空氣冷卻之方式、或對該應冷卻之半導體元件安裝散熱風扇或散熱板等散熱器的方法等。
於對半導體元件安裝散熱器而進行冷卻之情形時，為了使半導體元件之熱高效率地釋放，而於半導體元件與散熱器之間設置熱傳導 片。作為熱傳導片，廣泛地使用於聚矽氧樹脂中分散含有氮化硼(BN)、石墨等鱗片狀粒子、碳纖維等熱傳導性填料等填充劑者(參照專利文獻1)。
已知該等熱傳導性填料具有熱傳導之異向性，例如於使用碳纖維作為熱傳導性填料之情形時，於纖維方向具有約600W/m．K~1200W/m．K之熱傳導率，於使用氮化硼之情形時，於面方向具有約110W/m．K、於與面方向垂直之方向具有約2W/m．K之熱傳導率，而具有異向性。
[專利文獻1]日本特開2012-23335號公報
此處，個人電腦之CPU等電子零件有伴隨其高速化、高性能化而其散熱量逐年增大之傾向。然而，相反地處理器等之晶片尺寸因微細矽電路技術之進步而成為與先前同等大小或較先前小之尺寸，單位面積之熱流速變高。因此，為了避免因該溫度上升所造成之不良情況等，而要求使CPU等電子零件更有效地散熱、冷卻。
為了提昇熱傳導片之散熱特性，而要求降低作為表示熱之傳導難度之指標的熱阻。為了降低熱阻，有效的是提昇對作為發熱體之電子零件或散熱器等散熱體之密合性。
然而，若碳纖維等熱傳導性填料露出於片表面，則對發熱體或散熱體之追隨性、密合性差，而無法充分降低熱阻。又，為了使熱傳導性填料沒入片內，亦提出有以高荷重使熱傳導片夾持於發熱體與散熱體之 間的方法，但當用於要求低荷重之發熱體時，熱傳導性填料不會沒入而無法降低熱阻。
又，若碳纖維等熱傳導性填料露出於片表面，則片表面之微黏著性(黏附性)低，而無法暫時固定於發熱體或散熱體。因此，於將熱傳導片安裝於發熱體與散熱體之間時，需要另外使用黏著片或黏著劑來進行暫時固定。然而，若介置上述黏著片或黏著劑，則安裝步驟變複雜。
因此，本發明之目的在於提供一種藉由使片自身具有黏著性而使其對發熱體或散熱體之密合性提昇、熱傳導性優異、又可不使用黏著劑等進行暫時固定、且安裝性優異的熱傳導片之製造方法、熱傳導片、及使用其之散熱構件。
為了解決上述問題，本發明之熱傳導片之製造方法具有下述步驟：藉由將黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物成型為特定形狀並硬化而獲得上述熱傳導性樹脂組成物之成型體的步驟，將上述成型體切割成片狀而獲得成型體片之步驟，及對上述成型體片進行加壓之步驟。
又，本發明之熱傳導片具有使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而成的片本體，且表面被上述黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
又，本發明之散熱構件具備將電子零件發出之熱散熱之散熱片、及配設於上述散熱片且夾持於該散熱片與上述電子零件之間的熱傳導片，上述熱傳導片具有使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而成的片本體，且上述片本體之整個面被自上述片本體滲出之 上述黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
根據本發明，片本體表面被黏合劑樹脂之未硬化成分被覆，露出於表面之填料亦被該未硬化成分被覆。藉此，可對片本體表面賦予微黏著性(黏附性)，而提昇對發熱體或散熱體等接著對象之追隨性、密合性，從而降低熱阻。
又，根據本發明，片本體之表面被黏合劑樹脂之未硬化成分被覆，而對表面賦予微黏著性，因而可暫時固定於發熱體或散熱體等接著對象。因此，根據本發明，無需另外使用接著劑而可實現製造步驟之省力化、低成本化。
1‧‧‧熱傳導片
2‧‧‧散熱片
2a‧‧‧主面
3‧‧‧電子零件
3a‧‧‧上表面
4‧‧‧散熱構件
5‧‧‧散熱器
6‧‧‧配線基板
7‧‧‧片本體
8‧‧‧未硬化成分
10‧‧‧隔片
11‧‧‧成型體片
圖1係表示本發明所應用之熱傳導片及散熱構件之剖面圖。
圖2係表示成型體片經由隔片而被加壓之狀態之立體圖。
圖3係表示藉由將多片成型體片鄰接並一併加壓而獲得大張熱傳導片之步驟的立體圖。
以下，一邊參照圖式一邊對本發明所應用之熱傳導片之製造方法、熱傳導片、及散熱構件進行詳細說明。再者，本發明並非僅限定於以下之實施形態，當然可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。 又，圖式為示意性者，各尺寸之比率等有時與現實尺寸不同。具體之尺寸等應參酌以下之說明做出判斷。又，當然於圖式相互間亦包含相互之尺寸之關係或比率不同之部分。
本發明所應用之熱傳導片1係將半導體元件等電子零件3所發出之熱散熱者，其如圖1所示般被固定於散熱片(heat spreader)2之面對電子零件3之主面2a，且夾持於電子零件3與散熱片2之間。又，熱傳導片1夾持於散熱片2與散熱器5之間。而且，熱傳導片1與散熱片2一併構成將電子零件3之熱散熱之散熱構件4。
散熱片2例如形成為方形板狀，具有面對電子零件3之主面2a、及沿主面2a之外周直立設置之側壁2b。散熱片2係於側壁2b所圍繞之主面2a設置熱傳導片1，又，於與主面2a相反側之另一面2c介隔熱傳導片1而設置散熱器5。散熱片2具有越高之熱傳導率，則熱阻越減少，吸收半導體元件等電子零件3之熱的效率越高，因此，例如可使用熱傳導性較好之銅或鋁形成。
電子零件3例如為BGA(Ball Grid Array，球柵陣列)等半導體封裝體，安裝於配線基板6。又，散熱片2亦為側壁2b之前端面安裝於配線基板6，藉此由側壁2b隔開特定距離包圍電子零件3。
而且，於散熱片2之主面2a接著熱傳導片1，藉此形成吸收半導體元件3發出之熱且利用散熱器5進行散熱的散熱構件4。散熱片2與熱傳導片1之接著可藉由下述熱傳導片1自身之黏著力而進行，亦可適當使用接著劑。作為接著劑，可使用承擔熱傳導片1對散熱片2之接著與熱傳導之公知之散熱性樹脂或散熱性接著膜。
[熱傳導片1]
熱傳導片1具有使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而成之片本體7，片本體7整個面被自片本體滲出之黏合劑樹脂之未硬化成分8被覆。
熱傳導片1係藉由如下方法而製造：使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而形成樹脂成型體，將該樹脂成型體切割成片狀而獲得成型體片，其後對成型體片加壓。詳情如下。
構成熱傳導片1之熱傳導性填料，係用以使來自電子零件3之熱高效率地傳導至散熱片2，可較佳地使用纖維狀填料。作為上述纖維狀填料，若平均直徑過小，則有其比表面積過大而使製作熱傳導片1時樹脂組成物之黏度過高的顧慮，若平均直徑過大，則有成型體之製作變困難之虞，因此較佳為5~12μm。又，其平均纖維長較佳為30~300μm。若未達30μm，則有其比表面積過大而使熱傳導性樹脂組成物之黏度過高之傾向，若嚴重大於300μm，則有妨礙熱傳導片1之壓縮之傾向。
作為纖維狀填料之具體例，較佳為例如可列舉：碳纖維、金屬纖維(例如，鎳、鐵等)、玻璃纖維、陶瓷纖維(例如，氧化物(例如、氧化鋁、二氧化矽等)、氮化物(例如，氮化硼、氮化鋁等)、硼化物(例如，硼化鋁等)、碳化物(例如，碳化矽等)等非金屬系無機纖維)。
纖維狀填料可根據對熱傳導片1所要求之機械性質、熱性質、電性質等特性而選擇。其中，就顯示高彈性模數、良好之熱傳導性、高導電性、電波屏蔽性、低熱膨脹性等方面而言，可較佳地使用瀝青系碳纖維或將聚吲哚(polybenzazole)石墨化所得之碳纖維。
若纖維狀填料於熱傳導片1中之含量過少，則熱傳導率變低，若過多，則有黏度變高之傾向，因此較佳為16~40體積%。
再者，除纖維狀填料以外，可於無損本發明之效果之範圍內併用板狀填料、鱗片狀填料、球狀填料等。尤其是就抑制纖維狀填料於熱傳導性樹脂組成物中之二次凝聚之觀點而言，較佳為相對於纖維狀填料100質量份較佳地併用50~900質量份之直徑為0.1~10μm之球狀填料(較佳為球狀氧化鋁或球狀氮化鋁)。
黏合劑樹脂係將纖維狀填料保持在熱傳導片1內者，可根據熱傳導片1所要求之機械強度、耐熱性、電性質等特性而選擇。作為上述黏合劑樹脂，可自熱塑性樹脂、熱塑性彈性體、熱硬化性樹脂中選擇。
作為熱塑性樹脂，可列舉：聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等乙烯-α烯烴共聚物、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛、聚偏二氟乙烯及聚四氟乙烯等氟系聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)樹脂、聚苯醚共聚物(PPE)樹脂、改質PPE樹脂、脂肪族聚醯胺類、芳香族聚醯胺類、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯等聚甲基丙烯酸酯類、聚丙烯酸類、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚碸、聚醚碸、聚醚腈、聚醚酮、聚酮、液晶聚合物、聚矽氧樹脂、離子聚合物等。
作為熱塑性彈性體，可列舉：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或其氫化物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物或其氫化物、苯乙烯系熱塑性彈性 體、烯烴系熱塑性彈性體、氯乙烯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚胺酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體等。
作為熱硬化性樹脂，可列舉：交聯橡膠、環氧樹脂、酚系樹脂、聚醯亞胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、酞酸二烯丙酯(diallylphthalate)樹脂等。作為交聯橡膠之具體例，可列舉：天然橡膠、丙烯酸橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚橡膠、腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯-丙烯共聚橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氟橡膠、胺酯橡膠及聚矽氧橡膠。
熱傳導性樹脂組成物可藉由利用公知之手法將纖維狀填料與黏合劑樹脂、及視需要之各種添加劑或揮發性溶劑均勻地混合而調製。
上述熱傳導片1如下所述，被切成片狀後加以加壓，藉此黏合劑樹脂之未硬化成分8自片本體7遍佈整個表面地滲出，而表面被該未硬化成分8被覆。藉此，熱傳導片1中，於切片面露出之纖維狀填料被黏合劑樹脂之未硬化成分被覆，而於表面表現微黏著性(黏附性)。因此，熱傳導片1對電子零件3或散熱片2之表面之追隨性、密合性提昇，可降低熱阻。
又，熱傳導片1中，片本體7之表面被黏合劑樹脂之未硬化成分8被覆而於表面表現微黏著性，藉此可接著於散熱片2之主面2a或暫時固定於電子零件3之上表面3a。因此，熱傳導片1無需另外使用接著劑，而可實現製造步驟之省力化、低成本化。
此處，熱傳導片1中，藉由調整熱傳導性樹脂組成物之黏合劑樹脂之主劑與硬化劑之成分比，可獲得所需之微黏著性(黏附性)。例如， 於使用二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂作為熱傳導性樹脂組成物之黏合劑樹脂的情形時，主劑與硬化劑之成分比率較佳設為主劑：硬化劑=35：65~65：35。
藉由以該成分比進行調整，而熱傳導片1維持片形狀，且黏合劑樹脂之未硬化成分8因加壓而滲出並被覆片本體7整個表面，片整體可獲得適度之微黏著性。
另一方面，若主劑之成分少於該成分比，則熱傳導片1中，朝黏合劑樹脂之硬化而缺乏柔軟性，並且片本體7的黏合劑樹脂之未硬化成分8之被覆亦不充分，從而片本體7之至少一部分亦未表現微黏著性。又，若硬化劑之成分少於該成分比，則會過度表現黏著性而無法維持片形狀，又，亦難以自成型體切成片狀，有損使用性。
[關於L*a*b表色系統之亮度L*]
物體之顏色通常由亮度(明暗)、色相(色調)及彩度(鮮豔度)3個要素構成。為了精確地將該等測定、表現，而需要表色系統，該表色系統係將該等以客觀地數值化之方式表現者。作為上述表色系統，例如可列舉L*a*b表色系統。L*a*b表色系統例如可藉由市售之分光測色計等測定器而容易地進行測定。
L*a*b表色系統例如為「JIS Z 8729」及「JIS Z 8730」所記載之表色系統，將各色配置於球形色空間而進行顯示。於L*a*b表色系統中，以縱軸(z軸)方向之位置表示亮度，以外周方向之位置表示色相，以距離中心軸之距離表示彩度。
表示亮度之縱軸(z軸)方向之位置由L*表示。亮度L*之值為正數，具有該數字越小亮度越低而越暗之傾向。具體而言，L*之值自相當於黑色之0至相當於白色之100進行變化。
又，於將球形色空間在L*=50之位置水平地切割而得之剖面圖中，x軸之正方向為紅方向，y軸之正方向為黃方向，x軸之負方向為綠方向，y軸之負方向為藍方向。x軸方向之位置由取-60~+60之值之a*表示。y軸方向之位置由取-60~+60之值之b*表示。如此，a*與b*為表示色度之正負數字，越接近0越黑。色相及彩度由該等a*之值及b*之值表示。
於L*a*b表色系統中，若亮度L*變大則發白，若亮度L*變小則發黑。又，於L*a*b表色系統中，若a*未達-1則發綠，若a*成為-1以上則發紅。又，若b*未達-1則發藍，若b*超過+1則發黃。
熱傳導性片1含有硬化性樹脂組成物、纖維狀填料及熱傳導性粒子，若增大纖維狀填料之體積%，則有表面之亮度L*變小之傾向，若增大熱傳導性粒子之體積%，則有亮度L*變大之傾向。具體而言，於對纖維狀填料為碳纖維、且熱傳導性粒子為氧化鋁、氮化鋁及氫氧化鋁中至少含有氧化鋁之1種以上的熱傳導性片之表面進行觀察時，碳纖維之面積較多且露出於表面之白色氧化鋁或氮化鋁較少之情形有亮度L*變小之傾向，碳纖維之面積較少且露出於表面之白色氧化鋁或氮化鋁較多之情形有亮度L*變大之傾向。
為了獲得具有高熱傳導率之熱傳導片，並非單純地增加熱傳導率高之纖維狀填料之含量，為了保持形狀而必須添加熱傳導性粒子。又，為了降低擠出時之熱傳導性樹脂組成物之黏度，必須使纖維狀填料及熱傳 導性粒子之調配適量。
本發明人發現，藉由亮度L*之值為特定範圍內而獲得良好之熱傳導率。即，本實施形態之熱傳導片1含有硬化性樹脂組成物、纖維狀填料及熱傳導性粒子，熱傳導性片之表面之L*a*b表色系統中之L*值為25以上且70以下。藉此，可使熱傳導性片1之厚度方向之熱傳導性良好。即便片之表面形成有斑狀花紋或條紋狀線條，亦只要在上述L*之範圍即可。於片之表面形成有斑狀花紋或條紋狀線條之情形時，纖維狀填料於厚度方向上任意配向而並非於固定方向上配向。藉由任意配向，而纖維狀填料彼此之交絡及熱傳導性粒子之接點增加，熱傳導率與於固定方向配向相比變大。於將熱傳導性樹脂組成物擠出至中空狀模具之內部的步驟中，通過狹縫出來之熱傳導性樹脂組成物彼此於中空狀模具之內部密合。於該過程中可於表面表現出顏色之濃淡。又，藉由調整混合時間或攪拌速度等，可調整熱傳導片1之表面之L*a*b表色系統之L*值。若延長混合時間或增大攪拌速度，則纖維狀填料變小，L*值變小。又，若縮短混合時間或降低攪拌速度，則纖維狀填料不會變小，因此可增大L*。又，於片之表面有光澤之情形時，有L值變大之傾向。藉由將油混合或改變聚矽氧之A/B比，亦可調整片表面之光澤程度。
[熱傳導片之製造步驟]
本發明之熱傳導片1可藉由具有以下步驟(A)~(C)之製造方法而進行製造。以下，詳細地說明每個步驟。
<步驟A>
首先，藉由使纖維狀填料分散於黏合劑樹脂而製備熱傳導片1形成用 之熱傳導性樹脂組成物。該製備可藉由利用公知之手法將纖維狀填料、黏合劑樹脂及視需要所調配之各種添加劑或揮發性溶劑均勻地混合而進行。
<步驟B>
繼而，利用擠出成型法或模具成型法由所製備之熱傳導性樹脂組成物形成成型體塊。
作為擠出成型法、模具成型法，並無特別限制，可根據熱傳導性樹脂組成物之黏度或熱傳導片1所要求之特性等自公知之各種擠出成型法、模具成型法中適當採用。
於擠出成型法中將熱傳導性樹脂組成物自模頭(die)擠出時、或於模具成型法中將熱傳導性樹脂組成物壓入至模具中時，黏合劑樹脂流動，一部分纖維狀填料沿樹脂流動方向配向，多數情況下為任意配向。
再者，於將狹縫安裝於模頭前端之情形時，被擠出之成型體塊之寬度方向之中央部會有纖維狀填料容易配向之傾向。另一方面，成型體塊之寬度方向之周邊部會受到狹縫壁之影響而纖維狀填料容易任意配向。
成型體塊之大小、形狀可根據所要求之熱傳導片1之大小而決定。例如，可列舉剖面之縱向大小為0.5~15cm且橫向大小為0.5~15cm之長方體。長方體之長短根據需要決定即可。
<步驟C>
繼而，將所形成之成型體塊切成片狀。藉此獲得構成片本體7之成型體片。於藉由切片所得之片的表面(切片面)露出纖維狀填料。作為進行切片之方法，並無特別限制，可根據成型體塊之大小或機械強度自公知之 切片裝置(較佳為超音波切割機或鉋子)中適當選擇。作為成型體塊之切片方向，當成型方法為擠出成型方法時，亦有於擠出方向配向者，因此相對於擠出方向為60~120度、更佳為70~100度之方向。尤佳為90度(垂直)之方向。
切片厚亦無特別限制，可根據熱傳導片1之使用目的等而適當選擇。
<步驟D>
繼而，對所得之成型體片之切片面加壓。作為加壓之方法，可使用由平盤與表面平坦之加壓頭構成之一對加壓裝置。又，亦可用夾送輥(pinch roll)加壓。
藉此，成型體片中自片本體7滲出黏合劑樹脂之未硬化成分8，而獲得表面被該未硬化成分8被覆之熱傳導片1。熱傳導片1為露出於切片面之纖維狀填料被黏合劑樹脂之未硬化成分8被覆，從而於表面表現微黏著性(黏附性)。因此，熱傳導片1對電子零件3或散熱片2之表面之追隨性、密合性提昇，從而可降低熱阻。
又，熱傳導片1係片本體7之表面被黏合劑樹脂之未硬化成分8被覆而於表面表現微黏著性，藉此可接著於散熱片2之主面2a或暫時固定於電子零件3之上表面3a。因此，熱傳導片1無需另外使用接著劑，而可實現製造步驟之省力化、低成本化。
進而，熱傳導片1即便於在使用中喪失表面之微黏著性之情形時，若進行加壓，則黏合劑樹脂之未硬化成分8會再次自片本體7滲出，而表面被該未硬化成分8被覆。因此，熱傳導片1即便於對散熱片2之接 著位置或對電子零件3之暫時固定位置發生偏移之情形時，亦可修復。
又，熱傳導片1中，黏合劑樹脂之未硬化成分8自片本體7整個面滲出，不僅片本體7之正面及背面，側面亦受到被覆。黏合劑樹脂之未硬化成分8具有絕緣性，因此熱傳導片1於側面被賦予絕緣性。因此，當熱傳導片1被電子零件3與散熱片2夾持而沿周邊膨出，並與配置於周邊之導電性構件接觸之情形時，亦可介隔熱傳導片1而防止半導體元件或散熱器與該導電性構件發生短路。
再者，熱傳導片1係藉由被加壓而於厚度方向被壓縮，可增大纖維狀填料彼此之接觸頻率。藉此，可降低熱傳導片1之熱阻。又，熱傳導片1係藉由被加壓而使表面平滑化。
作為加壓時之壓力，若過低，則有不進行加壓之情況與熱阻不發生變化之傾向，若過高，則有片延伸之傾向，因此較佳為0.0098~9.8MPa，更佳為0.049~9.3MPa。
又，熱傳導片1係如圖2所示般於面對加壓頭之載置面配置隔片10而對成型體片11進行加壓，藉此可形成為對應該隔片10之高度之特定片厚。
熱傳導片1係藉由加壓而使片本體7內之黏合劑樹脂之未硬化成分8滲出，一旦被覆片之整個表面，則會停止滲出。加壓時間可根據黏合劑樹脂中之黏合劑樹脂成分與硬化劑成分之調配比、加壓壓力、片面積等，來適當地設定足以使黏合劑樹脂之未硬化成分8滲出並被覆片本體7整個表面的時間。
又，為了進一步促進黏合劑樹脂之未硬化成分8之滲出、片 本體7表面之被覆效果，加壓步驟亦可使用內裝有加熱器之加壓頭一面加熱一面進行。為了提高上述效果，加熱溫度較佳為於黏合劑樹脂之玻璃轉移溫度以上進行。藉此，可縮短加壓時間。
又，如圖3所示般不配置隔片10而使多片(例如4片)成形體片11鄰接，並利用加壓頭12一併進行熱加壓，藉此可製造多片成型體片11一體化而成之大張熱傳導片1。於該情形時，各成型體片11較佳為形成以相同尺寸、相同厚度而形成之大致矩形狀，將一邊與鄰接之成型體片11之一邊對齊且以均等間隔進行鄰接。藉此，可製造無接縫或凹凸且厚度均勻之熱傳導片1。又，大張熱傳導片1係使多片成型體片11一體化，並且黏合劑樹脂之未硬化成分會因加壓而滲出並被覆片本體7整個表面。
[實施例]
[第1實施例]
繼而，對本發明之第1實施例(實施例1~7)及第1比較例(比較例1~4)進行說明。於第1實施例及第1比較例中，改變熱傳導性樹脂組成物之黏合劑成分與硬化劑成分之成分比而形成熱傳導片之樣品，對各樣品測定來自PET(polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)膜之剝離力(N/cm)、熱阻(K．cm2/W)，並進行評價，並且亦對切成片狀之作業或自剝離膜剝離並進行貼附時之作業性進行評價。
[實施例1]
於實施例1中，使經矽烷偶合劑進行過偶合處理之平均粒徑4μm之氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製造)20vol%、平均纖維長150μm、平均纖維直徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維： Nippon Graphite Fiber股份有限公司製造)22vol%、及經矽烷偶合劑進行過偶合處理之平均粒徑1μm之氮化鋁(熱傳導性粒子：德山股份有限公司製造)24vol%分散於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂中，而製備矽酮樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂為以聚矽氧A液35質量%、聚矽氧B液65質量%之比率混合而成者。將所得之聚矽氧樹脂組成物擠出至內壁貼合有經剝離處理之PET膜的長方體狀模具(20mm×20mm)中而成型聚矽氧成型體。將所得之聚矽氧成型體於烘箱中以100℃硬化6小時，而製成聚矽氧硬化物。將所得之聚矽氧硬化物於烘箱中100℃加熱1小時後，利用超音波切割機進行切割，而獲得厚度1.53mm之成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，對超音波切割機賦予之超音波振動係將振盪頻率設為20.5kHz、將振幅設為60μm。
將所得之成型體片以經剝離處理之PET膜夾住後，置入厚度1.49mm之隔片並進行加壓，藉此獲得厚度1.50mm之熱傳導片樣品。加壓條件設定為80℃、2.45MPa，設為3min。
[實施例2]
於實施例2中，使用將聚矽氧A液40質量%與聚矽氧B液60質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[實施例3]
於實施例3中，使用將聚矽氧A液45質量%與聚矽氧B液55質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[實施例4]
於實施例4中，使用將聚矽氧A液50質量%與聚矽氧B液50質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[實施例5]
於實施例5中，使用將聚矽氧A液55質量%與聚矽氧B液45質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[實施例6]
於實施例6中，使用將聚矽氧A液60質量%與聚矽氧B液40質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[實施例7]
於實施例7中，使用將聚矽氧A液65質量%與聚矽氧B液35質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[第1比較例]
[比較例1]
於比較例1中，使用聚矽氧A液25質量%與聚矽氧B液75質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[比較例2]
於比較例2中，使用將聚矽氧A液30質量%與聚矽氧B液70質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[比較例3]
於比較例3中，使用將聚矽氧A液70質量%與聚矽氧B液30質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[比較例4]
於比較例4中，使用將聚矽氧A液75質量%與聚矽氧B液25質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例1相同之條件下製作熱傳導片樣品。
[剝離力之測定]
將實施例1~7及比較例1~4之各熱傳導片樣品自經剝離處理之PET膜剝離並夾在未進行剝離處理之PET中後，隔著厚度1.49mm之隔片以80℃、2.45MPa之設定加壓3分鐘並冷卻至常溫，繼而用手剝離PET膜之端部，利用試驗機夾持後，向90°上方以50mm/min之速度拉伸而測定荷重，對微黏著性(黏附性)進行評價。各樣品之剝離力(荷重)係具有特定寬度而進行測定。作為評價基準，將剝離力於0.02~0.15(N/cm)之範圍變動之情況記作最佳(◎)，將剝離力於0.02~0.04(N/cm)、0.15~0.25(N/cm)之範圍變動之情況記作良好(○)，將剝離力於0~0.02(N/cm)、0.20~0.30(N/cm)之範圍變動之情況記作普通(△)，將剝離力為0(N/cm)之情況記作不良(×)。
[熱阻值之測定]
又，利用依據ASTM-D5470之方法以荷重0.5kgf/cm2及7.5kgf/cm2對實施例1~7及比較例1~4之各熱傳導片樣品測定熱阻值。作為評價基準，於荷重0.5kgf/cm2下，將熱阻未超過約0.65(K．cm2/W)之情況記作最佳(◎)，將熱阻為0.65~0.847(K．cm2/W)記作良好(○)，將熱阻為0.847~0.87(K．cm2/W)記作普通(△)，將熱阻為0.87(K．cm2/W)以上記作不良(×)。再者，於荷重7.5kgf/cm2下，並未進行特別之評價，可與荷重0.5kgf/cm2之情形相同地進行評價。
[作業性之評價]
進而，對實施例1~7及比較例1~4之各熱傳導片樣品進行切成片狀或自剝離膜剝離並進行貼附時之作業性的評價。作為評價基準，將可利用超音波切割機自聚矽氧硬化物切出厚度1.53mm之成型片，且將自熱傳導片樣品剝離PET膜時片本體亦無變形，能於表現特定黏附性之狀態下貼合之情況記作良好(○)，將切片作業或剝離、貼合作業中出現障礙之情況記作不良(×)。
如表1所示可知，於實施例1~7之熱傳導片樣品中，PET膜之剝離力(N/cm)為0~0.25，表現適度之微黏著性(黏附性)。再者，於實施例1中，剝離力包含0(N/cm)在內，原因在於開始剝離PET膜時之值測得較原本之剝離力低。
即，於實施例1~7之熱傳導片樣品中，聚矽氧液之未硬化成分會遍佈片之整個表面滲出並被覆，藉此表現適度之微黏著性。因此，實施例1~7之熱傳導片樣品對貼附對象之表面之追隨性、密合性提昇，可降低熱阻。
又，實施例1~7之熱傳導片樣品之表面被黏合劑樹脂之未硬化成分被覆，而表面被賦予微黏著性，因此可進行暫時固定，無需另外使用接著劑而可實現製造步驟之省力化、低成本化。
另一方面，於比較例1、2之熱傳導片樣品中，聚矽氧A液之構成比率較低，為30%以下，因此未硬化成分並未充分殘留，即便藉由進行加壓亦無法被覆片之整個表面，不會表現微黏著性。又，比較例1、2之熱傳導片樣品缺乏柔軟性，並且碳纖維露出於表面，因此對接著對象之追隨性、密合性較差，熱阻上升。
又，於比較例3、4之熱傳導片樣品中，聚矽氧A液之構成比率較高，為70%以上，因此片本體並無可維持形狀之程度之硬度，若欲剝離PET膜則無法維持片形狀，難以操作。又，比較例3、4之熱傳導片樣品因加壓而碳纖維向面方向傾倒，熱阻上升。又，聚矽氧硬化物之硬度不足，切成薄片狀之步驟亦較困難。
[第2實施例]
繼而，對本發明之第2實施例(實施例8~14)及第2比較例(比較例5~8)進行說明。於第2實施例及第2比較例中，與第1實施例同樣地改變熱傳導性樹脂組成物之黏合劑成分與硬化劑成分之成分比，測定所得之成型體片由有無加壓所致之壓縮應力與殘留應力，並且測定熱傳導性樹脂組成物之未硬化成分量。
[實施例8]
於實施例8中，使經矽烷偶合劑進行過偶合處理之平均粒徑4μm之氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製造)20vol%、平均纖維長150μm、平均纖維直徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維：Nippon Graphite Fiber股份有限公司製)22vol%、及經矽烷偶合劑進行過偶合處理之平均粒徑1μm之氮化鋁(熱傳導性粒子：德山股份有限公司製造)24vol%分散於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂中，而製備聚矽氧樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂係以聚矽氧A液35質量%、聚矽氧B液65質量%之比率混合而成者。將所得之聚矽氧樹脂組成物擠出至內壁貼合有經剝離處理之PET膜的長方體狀模具(50mm×50mm)中而成型聚矽氧成型體。將所得之聚矽氧成型體於烘箱中以100℃硬化6小時，而製成聚矽氧硬化物。將所得之聚矽氧硬化物於烘箱中100℃加熱1小時後，利用超音波切割機進行切割。進而，切割成25mm×25mm，獲得厚度為3.03mm之成型體片。將其作為加壓前成型體片。對超音波切割機賦予之超音波振動係將振盪頻率設為20.5kHz、將振幅設為60μm。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。
又，將所得之加壓前成型體片以進行過剝離處理之PET膜 夾住後，不置入隔片而進行加壓，藉此獲得厚度2.95mm之加壓後成型體片(熱傳導片)。加壓條件設為100℃、10秒、0.1MPa。加壓後成型體片之未硬化成分量為1.0%。
[實施例9]
於實施例9中，使用將聚矽氧A液40質量%與聚矽氧B液60質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.01mm，加壓後成型體片之厚度為2.96mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為1.1%。
[實施例10]
於實施例10中，使用將聚矽氧A液45質量%與聚矽氧B液55質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.05mm，加壓後成型體片之厚度為2.98mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為1.3%。
[實施例11]
於實施例11中，使用將聚矽氧A液50質量%與聚矽氧B液50質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.02mm，加壓後成型體片之厚度為2.96mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為1.5%。
[實施例12]
於實施例12中，使用將聚矽氧A液55質量%與聚矽氧B液45質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.01mm，加壓後成型體片之厚度為2.97mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為3.4%。
[實施例13]
於實施例13中，使用將聚矽氧A液60質量%與聚矽氧B液40質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.03mm，加壓後成型體片之厚度為2.90mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為4.5%。
[實施例14]
於實施例14中，使用將聚矽氧A液65質量%與聚矽氧B液35質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.00mm，加壓後成型體片之厚度為2.88mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為5.0%。
[第2比較例]
[比較例5]
於比較例5中，使用將聚矽氧A液25質量%與聚矽氧B液75質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片 之厚度為3.03mm，加壓後成型體片之厚度為3.01mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為0.5%。
[比較例6]
於比較例6中，使用將聚矽氧A液30質量%與聚矽氧B液70質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.02mm，加壓後成型體片之厚度為3.00mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為0.65%。
[比較例7]
於比較例7中，使用將聚矽氧A液70質量%與聚矽氧B液30質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.08mm，加壓後成型體片之厚度為2.92mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為5.5%。
[比較例8]
於比較例8中，使用將聚矽氧A液75質量%與聚矽氧B液25質量%混合而成者作為二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，除此以外，於與實施例8相同之條件下製作加壓前成型體片以及加壓後成型體片。加壓前成型體片之厚度為3.02mm，加壓後成型體片之厚度為2.87mm。加壓後成型體片之未硬化成分量為6.0%。
[壓縮應力之測定]
使用拉伸壓縮試驗機(A&D股份有限公司製造，Tensilon RTG1225)對 實施例8~14及比較例5~8之加壓前成型體片以及加壓後成型體片測定以壓縮速度25.4mm/min壓縮40%時之最大壓縮應力。
[殘留應力之測定]
關於實施例8~14、及比較例5~8之加壓前成型體片以及加壓後成型體片，將供於壓縮應力之測定之各片於壓縮40%之狀態下保持10分鐘，測定10分後之壓縮強度。
[未硬化成分量之測定]
將實施例8~14及比較例5~8之加壓後成型體模具切削為20mm，於片之上下分別配置1片濾紙(Advantec東洋股份有限公司製造之No.1)，在承載9.42kg之重物之狀態下於125℃之烘箱靜置24小時，使未硬化成分吸附於濾紙。恢復至室溫後，剝離濾紙，測定成型體片之質量並算出質量變化率，藉此設為未硬化成分量。
[熱阻值之測定]
利用依據ASTM-D5470之方法於荷重0.5kgf/cm2及7.5kgf/cm2下對實施例8~14及比較例5~8之各熱傳導片樣品測定熱阻值。
又，預測加壓後成型體片與加壓前成型體片相比密度上升且變硬，可知，加壓後成型體片之最大壓縮應力小於加壓前成型體片。若最大壓縮應力、殘留應力過大，則安裝時對基板施加之負荷變大，因此最大壓縮應力、殘留應力變小之實施例8~14可謂較佳形態。
進而，於實施例8~14之熱傳導片樣品中，加壓後成型體片之未硬化成分量為1%以上、5%以下。若未硬化成分量過多，則有源自未硬化成分之油自片與熱源或散熱側之接觸面滲出的可能性，若為1%以上、5%以下，則於用作熱傳導片時無障礙。再者，於未硬化成分量過少之情形時，有與熱源或散熱側之接觸變差而熱阻變大之虞，因此未硬化成分量較佳為實施例8~14之範圍。
另一方面，於比較例5、6之熱傳導片樣品中，聚矽氧A液之構成比率較低，為30%以下，因此殘留加壓後成型體片之未硬化成分不足，即便藉由進行加壓，亦不能被覆片之整個表面，不會表現微黏著性。又，比較例5、6之熱傳導片樣品缺乏柔軟性，並且碳纖維露出於表面，因此對接著對象之追隨性、密合性較差，與實施例8~14相比熱阻上升。
又，於比較例7、8之熱傳導片樣品中，聚矽氧A液之構成比率較高，為70%以上，因此片本體並無可維持形狀之程度之硬度，若欲將PET膜剝離則無法維持片形狀，使用較為困難。又，聚矽氧硬化物之硬度不足，切成較薄之片狀之步驟亦困難。
進而，於比較例7、8之熱傳導片樣品中，加壓後成型體片之未硬化成分量超過5%。比較例7、8之熱傳導片樣品與實施例8~14相比，未硬化成分量較多，因此有油自熱源或散熱側與片之接觸面滲出之虞。
1‧‧‧熱傳導片
2‧‧‧散熱片
2a‧‧‧主面
2b‧‧‧側壁
2c‧‧‧與主面2a相反側之另一面
3‧‧‧電子零件
3a‧‧‧上表面
4‧‧‧散熱構件
5‧‧‧散熱器
6‧‧‧配線基板
7‧‧‧片本體
8‧‧‧未硬化成分

Claims (16)

  1. 一種熱傳導片之製造方法，其具有下述步驟：藉由將黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物成型為特定形狀並硬化，而獲得該熱傳導性樹脂組成物之成型體的步驟，將該成型體切割成片狀而獲得成型體片之步驟，及對該成型體片進行加壓之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱傳導片之製造方法，其中，該黏合劑樹脂具有液狀聚矽氧凝膠之主劑及硬化劑，將該硬化劑相對於該主劑之調配設為以下之比率。主劑：硬化劑=35：65~65：35
  3. 如申請專利範圍第1或2項之熱傳導片之製造方法，其中，該熱傳導性填料為碳纖維，將該熱傳導性樹脂組成物擠出而填充至中空狀模具內，對該熱傳導性樹脂組成物進行熱硬化，藉此獲得該碳纖維於該擠出方向任意地配向之該成型體。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之熱傳導片之製造方法，其中，該成型體片藉由介隔隔片進行加壓而成型為特定厚度。
  5. 如申請專利範圍第3項之熱傳導片之製造方法，其中，該成型體片藉由介隔隔片進行加壓而成型為特定厚度。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之熱傳導片之製造方法，其中，藉由使多片該成型體片鄰接且一併進行加壓，而獲得該多片成型體片一體化而成之該熱傳導片。
  7. 如申請專利範圍第3項之熱傳導片之製造方法，其中，藉由使多片該成型體片鄰接且一併進行加壓，而獲得該多片成型體片一體化而成之該熱傳導片。
  8. 如申請專利範圍第4項之熱傳導片之製造方法，其中，藉由使多片該成型體片鄰接且一併進行加壓，而獲得該多片成型體片一體化而成之該熱傳導片。
  9. 如申請專利範圍第5項之熱傳導片之製造方法，其中，藉由使多片該成型體片鄰接且一併進行加壓，而獲得該多片成型體片一體化而成之該熱傳導片。
  10. 一種熱傳導片，其具有使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而成之片本體，且表面被該黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
  11. 如申請專利範圍第10項之熱傳導片，其中，該片本體之整個面，被因受到加壓而自該片本體滲出的該黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之熱傳導片，其中，該熱傳導性填料為碳纖維，處於該片本體之表面的該碳纖維被該黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
  13. 如申請專利範圍第10或11項之熱傳導片，其中，該片本體係將多片成型體片一體化而成，該多片成型體片係黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物受到硬化而得。
  14. 如申請專利範圍第12項之熱傳導片，其中，該片本體係將多片成型體 片一體化而成，該多片成型體片係黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物受到硬化而得。
  15. 如申請專利範圍第10項之熱傳導片，其係利用申請專利範圍第1至9項中任一項之方法製造。
  16. 一種散熱構件，其具備：將電子零件發出之熱加以散熱的散熱片，及配設於該散熱片，且夾持於該散熱片與該電子零件之間的熱傳導片，該熱傳導片具有使黏合劑樹脂中含有熱傳導性填料之熱傳導性樹脂組成物硬化而成的片本體，該片本體之整個面被自該片本體滲出之該黏合劑樹脂之未硬化成分被覆。
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