TW202033729A - 散熱材、散熱材的製造方法、組成物和發熱體 - Google Patents

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Abstract

一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且具有所述金屬粒子偏向存在於至少一面側的結構。

Description

散熱材、散熱材的製造方法、組成物和發熱體
本發明是有關於一種散熱材、散熱材的製造方法、組成物和發熱體。
近年來，伴隨電子設備的小型化與多功能化，每單位面積的發熱量有增加的傾向。其結果，於電子設備內產生熱局部集中的熱斑（heat spot），從而產生電子設備的故障、短壽命化、動作穩定性的降低、可靠性的降低等問題。因此，使發熱體中所產生的熱散發至外部來緩和熱斑產生的重要性增加。
作為電子設備的散熱對策，將金屬板、熱匯（heat sink）等散熱器安裝於電子設備的發熱體附近，將發熱體中所產生的熱傳導至散熱器，並將其散發至外部。作為將散熱器固定於電子設備的手段，使用熱傳導性的黏著性片（散熱材）。例如，專利文獻1中，為了將發熱零件中所產生的熱高效地傳遞至散熱器，記載有一種於樹脂片內埋入有金屬粒子的狀態的散熱材。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-129215號公報
[發明所欲解決之課題] 專利文獻1中記載的散熱材藉由將金屬粒子埋入至樹脂片內而實現了高熱傳導化，但熱的擴散範圍被限定於片內，因此，就散熱性提升的觀點而言，有改善的餘地。
鑒於所述情況，本發明的一態樣的目的在於提供一種能夠將發熱體中所產生的熱高效地放射傳熱的散熱材及其製造方法。本發明的另一態樣的目的在於提供一種用於形成該散熱材的組成物及具備該散熱材的發熱體。 [解決課題之手段]
用以解決所述課題的手段中包含以下實施態樣。 ＜1＞一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且具有所述金屬粒子偏向存在於至少一面側的結構。 ＜2＞如＜1＞所述的散熱材，其於所述至少一面側具有所述金屬粒子以相對高的密度存在的區域。 ＜3＞如＜2＞所述的散熱材，其於與發熱體相向的面側具有所述區域。 ＜4＞如＜2＞或＜3＞所述的散熱材，其於與發熱體相向的面的相反面側具有所述區域。 ＜5＞如＜2＞至＜4＞中任一項所述的散熱材，其中所述區域的厚度為0.1 μm～100 μm的範圍內。 ＜6＞如＜2＞至＜5＞中任一項所述的散熱材，其中所述區域的厚度於所述散熱材整體的厚度中所佔的比例為0.02%～99%的範圍內。 ＜7＞一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且所述金屬粒子包括沿面方向排列的金屬粒子。 ＜8＞一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且包括於表面具有源自所述金屬粒子的凹凸結構的層。 ＜9＞一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且包括滿足下述（A）及（B）的區域1與區域2。 （A）區域1的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率＞區域2的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率 （B）區域1的金屬粒子佔有率＞區域2的金屬粒子佔有率 ＜10＞一種散熱材的製造方法，包括：形成含有金屬粒子及樹脂的組成物的層的步驟；以及使所述層中的金屬粒子沈降的步驟。 ＜11＞一種散熱材的製造方法，包括：將金屬粒子配置於平面上的步驟；以及於所述金屬粒子上形成樹脂層的步驟。 ＜12＞一種散熱材的製造方法，包括：準備樹脂層的步驟；以及於所述樹脂層上配置金屬粒子的步驟。 ＜13＞一種組成物，含有金屬粒子與樹脂，且用於製造如＜1＞至＜9＞中任一項所述的散熱材。 ＜14＞一種發熱體，包括如＜1＞至＜9＞中任一項所述的散熱材。 [發明的效果]
根據本發明的一態樣，提供一種能夠將發熱體中所產生的熱高效地放射傳熱的散熱材及其製造方法。根據本發明的另一態樣，提供一種用於形成該散熱材的組成物及具備該散熱材的發熱體。
以下，對用以實施本發明的形態進行詳細說明。但本發明並不限定於以下的實施形態。於以下的實施形態中，其構成要素（亦包括要素步驟等）除了特別明示的情況以外，並非必需。關於數值及其範圍，亦同樣如此，並不限制本發明。
於本揭示中，「步驟」一詞中，除了獨立於其他步驟的步驟以外，即便於無法與其他步驟明確區分的情況下，只要達成該步驟的目的，則亦包含該步驟。 於本揭示中，使用「～」表示的數值範圍中包含「～」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值。 於本揭示中階段性記載的數值範圍中，一個數值範圍內所記載的上限值或下限值亦可置換為其他階段性記載的數值範圍的上限值或下限值。另外，於本揭示中所記載的數值範圍中，該數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例中所示的值。 於本揭示中，各成分亦可包含多種相符的物質。於組成物中存在多種與各成分相符的物質的情況下，只要無特別說明，則各成分的含有率或含量是指組成物中所存在的該多種物質的合計含有率或含量。 於本揭示中，亦可包含多種與各成分相符的粒子。於組成物中存在多種與各成分相符的粒子的情況下，只要無特別說明，則各成分的粒徑是指與組成物中所存在的該多種粒子的混合物有關的值。 於本揭示中，「層」一詞中，於觀察該層所存在的區域時，除了形成於該區域的整個區域的情況以外，亦包含僅形成於該區域的一部分的情況。 於本揭示中，於參照圖式對實施形態進行說明的情況下，該實施形態的構成並不限定於圖式所示的構成。另外，各圖中的構件的大小為概念性，構件間的大小的相對關係並不限定於此。
＜散熱材（第一實施形態）＞ 本實施形態的散熱材是一種如下的散熱材，其包含金屬粒子與樹脂，且具有所述金屬粒子偏向存在於至少一面側的結構。
關於具有所述構成的散熱材，於將其安裝於發熱體的情況下，發揮優異的散熱效果。其原因未必明確，但認為如下。
關於所述散熱材中所包含的金屬粒子，由於具有所述金屬粒子偏向存在於至少一面側的結構，因此，於至少一面側形成有金屬粒子以相對高的密度存在的區域（以下，亦稱為金屬粒子層）。認為：金屬粒子層於表面具有起因於金屬粒子形狀的微細凹凸結構，若自發熱體向金屬粒子層傳遞熱，則產生表面電漿子共振，所放射的電磁波的波長區域發生變化。其結果，認為：例如散熱材所包含的樹脂不吸收的波長區域的電磁波的放射率相對增大，由樹脂引起的蓄熱得到抑制，散熱性提升。
於本實施形態的散熱材中，藉由於至少一面側形成金屬粒子層而產生表面電漿子共振。因此，例如與對金屬板的表面進行加工而形成微細的凹凸結構並產生表面電漿子共振等方法相比，能夠以簡單的方法產生表面電漿子共振。
關於金屬粒子層的形態，若為能夠產生表面電漿子共振的狀態，則無特別限制。例如，於金屬粒子層與其他區域之間可形成明確的邊界，亦可不形成明確的邊界。另外，金屬粒子層於散熱材中可連續存在，亦可不連續（包括圖案狀）地存在。金屬粒子層所包含的金屬粒子可與相鄰的粒子接觸，亦可不接觸。
金屬粒子層的厚度（於厚度不一定的情況下，為厚度最小的部分的厚度）並無特別限制。例如亦可為0.1 μm～100 μm的範圍內。金屬粒子層的厚度例如可藉由金屬粒子層所包含的金屬粒子的量、金屬粒子的大小等來調節。
金屬粒子層於散熱材整體中所佔的比例並無特別限制。例如，金屬粒子層的厚度於散熱材整體的厚度中所佔的比例可為0.02%～99%的範圍內。
關於金屬粒子層中的金屬粒子的密度，若為能夠產生表面電漿子共振的狀態，則無特別限制。例如，當自正面觀察金屬粒子層時，金屬粒子於觀察面中所佔的比例以面積基準計較佳為8%以上，更佳為50%以上，進而佳為75%以上，特佳為90%。 所述比例例如可根據電子顯微鏡圖像而使用圖像處理軟體進行計算。
關於散熱材中的金屬粒子層的位置，若為散熱材的至少一面側，則無特別限制。例如，可位於散熱材的至少一個面的最表面，亦可不位於最表面。另外，可位於散熱材與發熱體相向的面側，亦可位於散熱材與發熱體相向的面的相反面側。
於本揭示中，所謂「金屬粒子」，是指表面的至少一部分為金屬的粒子，粒子的內部可為金屬，亦可不是金屬。就提升由熱傳導帶來的散熱性的觀點而言，粒子的內部較佳為金屬。 於金屬粒子的表面的至少一部分為金屬的情況下，若來自外部的電磁波能夠到達金屬粒子的表面，則亦包括樹脂、金屬氧化物等金屬以外的物質存在於金屬粒子周圍的情況。
作為金屬粒子中所包含的金屬，可列舉：銅、鋁、鎳、鐵、銀、金、錫、鈦、鉻、鈀等。金屬粒子中所包含的金屬可僅為一種，亦可為兩種以上。另外，可為單體，亦可為合金的狀態。
關於金屬粒子的形狀，若能夠於金屬粒子層的表面形成所期望的凹凸結構，則無特別限制。作為金屬粒子的形狀，具體而言，可列舉：球狀、薄片（flake）狀、針狀、長方體、立方體、四面體、六面體、多面體、筒狀、中空體、自核部向不同的4軸方向延伸的三維針狀結構等。該些中，較佳為球狀或接近球狀的形狀。
金屬粒子的大小並無特別限制。例如，金屬粒子的體積平均粒徑較佳為0.1 μm～30 μm的範圍內。若金屬粒子的體積平均粒徑為30 μm以下，則有充分地放射有助於散熱的紅外光的傾向。若金屬粒子的體積平均粒徑為30 μm以下，則有充分地放射有助於散熱性提升的電磁波（較低波長的紅外光）的傾向。若金屬粒子的體積平均粒徑為0.1 μm以上，則金屬粒子的凝聚力得到抑制，有容易均等地排列的傾向。
金屬粒子的體積平均粒徑亦可考慮散熱材中所使用的金屬粒子以外的材料的種類而設定。例如，金屬粒子的體積平均粒徑越小，形成於金屬粒子層表面的凹凸結構的週期變得越小，於金屬粒子層產生的表面電漿子共振最大的波長變得越短。金屬粒子層對電磁波的吸收率於表面電漿子共振最大的波長下變得最大。因此，若於金屬粒子層產生的表面電漿子共振最大的波長變短，則金屬粒子層對電磁波的吸收率最大的波長變短，按照克希何夫定律（Kirchhoff's law），該波長下的電磁波的放射率有增大的傾向。因此，藉由適當選擇金屬粒子的體積平均粒徑，能夠將金屬粒子層的放射波長轉換為散熱材料所包含的樹脂難以吸收的波長區域，有散熱性進一步提升的傾向。
金屬粒子層所包含的金屬粒子的體積平均粒徑可為10 μm以下，亦可為5 μm以下，亦可為3 μm以下。若金屬粒子的體積平均粒徑為所述範圍，則能夠將所放射的電磁波的波長區域轉換為樹脂難以吸收的低波長區域（例如6 μm以下）。藉此，可抑制由樹脂引起的蓄熱，並進一步提升散熱性。
於本揭示中，金屬粒子的體積平均粒徑是於藉由雷射繞射、散射法得到的體積基準的粒度分佈曲線中，自小徑側起的累積成為50%時的粒徑（D50）。
就有效控制金屬粒子層對電磁波的吸收波長或放射波長的觀點而言，金屬粒子層所包含的金屬粒子的粒徑偏差較佳為小。藉由抑制金屬粒子的粒徑偏差，從而具有如下傾向：容易於金屬粒子層的表面形成具有週期性的凹凸結構，且容易產生表面電漿子共振。
關於金屬粒子的粒徑偏差，例如當將於體積基準的粒度分佈曲線中自小徑側起的累積成為10%時的粒徑（D10）設為A（μm）、將自小徑側起的累積成為90%時的粒徑（D90）設為B（μm）時，較佳為A/B的值成為0.3以上的程度，更佳為成為0.4以上的程度，進而佳為成為0.6以上的程度。
散熱材所包含的樹脂的種類並無特別限制，可自公知的熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等中選擇。具體而言，可列舉：酚樹脂、醇酸樹脂、胺基醇酸樹脂、脲樹脂、矽酮樹脂、三聚氰胺脲樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠系樹脂、氯乙烯樹脂、氟樹脂等。該些中，就耐熱性、獲取性等觀點而言，較佳為丙烯酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂等。金屬粒子層所包含的樹脂可僅為一種，亦可為兩種以上。
散熱材亦可包含除樹脂及金屬粒子以外的材料。例如，亦可包含陶瓷粒子、添加劑等。
藉由散熱材包含陶瓷粒子，例如可進一步提高散熱材的散熱效果。作為陶瓷粒子，具體而言，可列舉：氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化鋰、二氧化矽等粒子。金屬粒子層所包含的陶瓷粒子可僅為一種，亦可為兩種以上。另外，表面亦可由包含樹脂、氧化物等的被膜覆蓋。
陶瓷粒子的大小及形狀並無特別限制。例如，亦可與作為所述的金屬粒子的大小及形狀的較佳態樣而記載者相同。
藉由散熱材包含添加劑，可對散熱材或用於形成散熱材的材料賦予所期望的功能。作為添加劑，具體而言，可列舉：分散劑、成膜助劑、塑化劑、顏料、矽烷偶合劑、黏度調節劑等。
散熱材的形狀並無特別限制，可根據用途等而選擇。例如可列舉：片狀、膜狀、板狀等。或者，亦可為將散熱材的材料塗佈於發熱體上而形成的層的狀態。
散熱材的厚度（於厚度不一定的情況下，為厚度最小的部分的厚度）並無特別限制。例如，較佳為1 μm～500 μm的範圍內，更佳為10 μm～200 μm。若散熱材的厚度為500 μm以下，則有散熱材難以成為絕熱層，可維持良好的散熱性的傾向。若散熱材的厚度為1 μm以上，則有可充分獲得散熱材的功能的傾向。
散熱材所吸收或放射的電磁波的波長區域並無特別限制，就熱放射性的觀點而言，對2 μm～20 μm中的各波長的吸收率或放射率較佳為0.8以上，越接近1.0進而越佳。
電磁波的吸收率可利用傅立葉轉換紅外分光光度計進行測定。藉由克希何夫定律，可認為電磁波的吸收率與放射率相等。 散熱材所吸收的電磁波的波長區域可利用傅立葉轉換紅外分光光度計進行測定。具體而言，可測定各波長的透過率與反射率，並藉由下述式來計算。 吸收率（放射率）=1-透過率-反射率
散熱材的用途並無特別限制。例如，亦可安裝於電子設備的相當於發熱體的部位，用於散發發熱體中所產生的熱。另外，亦可用於將發熱體中所產生的熱傳遞至金屬板、熱匯等散熱器。
＜散熱材（第二實施形態）＞ 本實施形態的散熱材是一種如下的散熱材，其包含金屬粒子與樹脂，且所述金屬粒子包括沿面方向排列的金屬粒子。
關於具有所述構成的散熱材，於將其安裝於發熱體的情況下，發揮優異的散熱效果。其原因未必明確，但認為如下。 具有所述構成的散熱材包含沿面方向（與厚度方向垂直的方向）排列的金屬粒子。關於該些金屬粒子，認為：沿散熱材的面方向形成具有微細凹凸結構的層（金屬粒子層），若自發熱體傳遞熱，則產生表面電漿子共振，所放射的電磁波的波長區域發生變化。其結果，認為：例如散熱材所包含的樹脂不吸收的波長區域的電磁波的放射率相對增大，由樹脂引起的蓄熱得到抑制，散熱性提升。
＜散熱材（第三實施形態）＞ 本實施形態的散熱材是一種如下的散熱材，其包含金屬粒子與樹脂，且包括於表面具有源自所述金屬粒子的凹凸結構的層。
關於具有所述構成的散熱材，於將其安裝於發熱體的情況下，發揮優異的散熱效果。其原因未必明確，但認為如下。 具有所述構成的散熱材包括於表面具有起因於金屬粒子形狀的凹凸結構的層（金屬粒子層）。認為：若自發熱體向該金屬粒子層傳遞熱，則產生表面電漿子共振，所放射的電磁波的波長區域發生變化。其結果，認為：例如散熱材所包含的樹脂不吸收的波長區域的電磁波的放射率相對增大，由樹脂引起的蓄熱得到抑制，散熱性提升。
＜散熱材（第四實施形態）＞ 本實施形態的散熱材是一種如下的散熱材，其包含金屬粒子與樹脂，且包括滿足下述（A）及（B）的區域1與區域2。 （A）區域1的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率＞區域2的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率 （B）區域1的金屬粒子佔有率＞區域2的金屬粒子佔有率
關於具有所述構成的散熱材，於將其安裝於發熱體的情況下，發揮優異的散熱效果。其原因未必明確，但認為如下。 樹脂一般具有難以吸收短波長的紅外光、容易吸收長波長的紅外光的性質。因此認為：藉由提高樹脂難以吸收的2 μm～6 μm的波長區域下的電磁波的吸收率（即，提高放射率），從而由樹脂引起的蓄熱得到抑制，散熱性提升。 具有所述構成的散熱材藉由包括2 μm～6 μm的波長區域下的電磁波的吸收率較區域2的所述電磁波的吸收率高的區域1，從而解決了所述課題。
作為區域1，具體而言，可列舉：以藉由相對多地含有金屬粒子而具有由金屬粒子形成的微細凹凸結構，並產生表面電漿子共振效應的方式構成的金屬粒子層。作為區域2，具體而言，可列舉：相對多地含有樹脂的樹脂層。區域1與區域2亦可為：其中一者配置於散熱材的與發熱體相向的一側，另一者配置於與發熱體相向的一側的相反側。 於所述構成中，所謂「金屬粒子佔有率」，是指金屬粒子於該區域中所佔的體積基準的比例。「電磁波的吸收率」可與所述散熱材的電磁波的吸收率同樣地進行測定。
所述各實施形態的散熱材的具體構成、散熱材中所包含的金屬粒子及樹脂的詳細情況、較佳態樣等可於實施形態間相互應用。
＜散熱材的製造方法（第一實施形態）＞ 本實施形態的散熱材的製造方法包括：形成含有金屬粒子及樹脂的組成物的層（組成物層）的步驟；以及使所述層中的金屬粒子沈降的步驟。
依據所述方法，可製造所述散熱材。
於所述方法中，實施形成含有金屬粒子及樹脂的組成物的層（組成物層）的步驟的方法並無特別限制。例如亦可於以主面變得水平的方式配置的基材上以成為所期望的厚度的方式塗佈組成物。
塗佈組成物的基材可於散熱材製造後、或散熱材使用前被去除，亦可不被去除。作為後者的情形，可列舉對安裝散熱材的對象物（發熱體）直接進行組成物的塗佈的情形。進行組成物的塗佈的方法並無特別限制，可採用刷塗、噴附塗裝、輥塗佈機塗佈、浸漬塗裝等公知的方法。根據塗佈的對象物，亦可採用靜電塗裝、簾塗裝、電著塗裝、粉體塗裝等。
於所述方法中，實施使組成物層中的金屬粒子沈降的步驟的方法並無特別限制。例如，亦可放置直至於以主面變得水平的方式配置的基材上所形成的組成物層中的金屬粒子自然沈降為止。就促進組成物層中的金屬粒子沈降的觀點而言，當將金屬粒子的密度（每單位體積的質量）設為A、將金屬粒子以外的成分的密度設為B時，較佳為滿足A＞B的關係。
視需要，亦可於所述方法中，於使組成物層中的金屬粒子沈降的步驟之後，進行樹脂的乾燥、燒附、硬化等處理。
組成物中所含的金屬粒子及樹脂的種類並無特別限制。例如可自所述散熱材中所包含的金屬粒子及樹脂中選擇。另外，亦可包含所述散熱材中可包含的其他材料。
視需要，組成物亦可為含有溶媒的分散液（水系乳液等）、清漆等的狀態。作為組成物中含有的溶媒，可列舉水及有機溶劑，較佳為考慮與組成物中含有的金屬粒子、樹脂等其他材料的組合來選定。作為有機溶劑，可列舉：酮系溶劑、醇系溶劑、芳香族系溶劑等有機溶劑。更具體而言，可列舉：甲乙酮、環己烯、乙二醇、丙二醇、甲醇、異丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。溶媒可僅使用一種，亦可併用兩種以上。
藉由所述方法製造的散熱材的詳細情況以及較佳態樣例如亦可與所述散熱材的詳細情況以及較佳態樣相同。
＜散熱材的製造方法（第二實施形態）＞ 本實施形態的散熱材的製造方法包括：將金屬粒子配置於平面上的步驟；以及於所述金屬粒子上形成樹脂層的步驟。
依據所述方法，可製造所述散熱材。
於所述方法中，實施將金屬粒子配置於平面上的步驟的方法並無特別限制。例如，亦可藉由於以主面變得水平的方式配置的基材上鋪滿金屬粒子而進行。
於所述方法中，實施於金屬粒子上形成樹脂層的步驟的方法並無特別限制。例如，可將成形為片狀的樹脂配置於金屬粒子上，亦可將具有流動性的樹脂塗佈於金屬粒子上。此時，較佳為以於金屬粒子之間存在樹脂的一部分的方式形成樹脂層。
視需要，於金屬粒子上形成樹脂層的步驟之後，亦可進行樹脂的乾燥、燒附、硬化等處理。
所述方法中使用的金屬粒子及樹脂的種類並無特別限制。例如可自所述散熱材中所包含的金屬粒子及樹脂中選擇。另外，亦可包含所述散熱材中可包含的其他材料。進而，亦可包含第一實施形態的方法中所使用的溶媒。
藉由所述方法製造的散熱材的詳細情況以及較佳態樣例如亦可與所述散熱材的詳細情況以及較佳態樣相同。
＜散熱材的製造方法（第三實施形態）＞ 本實施形態的散熱材的製造方法包括：準備樹脂層的步驟；以及於所述樹脂層上配置金屬粒子的步驟。
依據所述方法，可製造所述散熱材。
於所述方法中，實施準備樹脂層的步驟的方法並無特別限制。例如，可將具有流動性的樹脂塗佈於基材上而形成，亦可使用成形為片狀的樹脂。於使用成形為片狀的樹脂的情況下，為了不使金屬粒子與樹脂之間產生間隙，亦可一面抽真空一面進行層壓處理。
於所述方法中，實施於樹脂層上配置金屬粒子的步驟的方法並無特別限制。例如，亦可藉由如下方式進行：於以主面變得水平的方式配置樹脂層的狀態下，於樹脂層上鋪滿金屬粒子。此時，較佳為以金屬粒子被埋入至樹脂層的方式配置。
視需要，於樹脂層上配置金屬粒子的步驟之後，亦可進行樹脂的乾燥、燒附、硬化等處理。
所述方法中使用的金屬粒子及樹脂的種類並無特別限制。例如可自所述散熱材中所包含的金屬粒子及樹脂中選擇。另外，亦可包含所述散熱材中可包含的其他材料。進而，亦可包含第一實施形態的方法中所使用的溶媒。
藉由所述方法製造的散熱材的詳細情況以及較佳態樣例如亦可與所述散熱材的詳細情況以及較佳態樣相同。
＜組成物＞ 本實施形態的組成物是含有金屬粒子與樹脂，且用於製造所述散熱材的組成物。
所述組成物中所含的金屬粒子、樹脂及其他成分的詳細情況以及較佳態樣與所述散熱材及其製造方法中記載的金屬粒子、樹脂及其他成分的詳細情況以及較佳態樣相同。
組成物中的金屬粒子與樹脂的比例並無特別限制。例如，質量基準的比例（金屬粒子：樹脂）可為0.1：99.9～99.9：0.1的範圍內，亦可為1：99～50：50的範圍內。
於將所述組成物用於第一實施形態的散熱材的製造方法中的情況下，就促進組成物中的金屬粒子沈降的觀點而言，當將金屬粒子的密度（每單位體積的質量）設為A、將金屬粒子以外的成分的密度設為B時，較佳為滿足A＞B的關係。
＜發熱體＞ 本實施形態的發熱體具備所述實施形態的散熱材。
發熱體的種類並無特別限制。例如可列舉：電子設備中所包含的積體電路（integrated circuit，IC）、半導體元件等電子零件、熱管等。
於發熱體上安裝散熱材的態樣並無特別限制。例如可直接安裝具有黏著性的散熱材，亦可經由接著材等來安裝。另外，亦可將散熱材的材料塗佈於發熱體上而形成散熱材的層。
於發熱體上安裝散熱材時，可以散熱材的金屬粒子層所處的一側接觸的方式安裝發熱體，亦可以散熱材的金屬粒子層所處之側的相反側接觸的方式安裝發熱體。
視需要，發熱體亦可包括散熱器。該情況下，較佳為散熱材介於發熱體的主體與散熱器之間。藉由散熱材介於發熱體的主體與散熱器之間，從而達成優異的散熱性。作為散熱器，可列舉：包含鋁、鐵、銅等金屬的板、熱匯等。
主體的安裝散熱材的部分可為平面，亦可不為平面。於主體的安裝散熱材的部分不為平面的情況下，亦可使用具有可撓性的散熱材來安裝散熱材。 [實施例]
以下，參照實施例來對本揭示進一步進行詳細說明。但本揭示並不限定於以下的實施例所記載的內容。
＜實施例1＞ 將丙烯酸系樹脂99.13體積%、銅粒子（體積平均粒徑2 μm）0.87體積%、以及相對於所述二成分的合計100質量%而為30質量%的乙酸丁酯放入容器中，使用混合式攪拌機（hybrid mixer）進行混合，從而製備組成物。使用噴附塗裝裝置將該組成物噴附塗裝於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板的整個面上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。
將所製作的樣品的剖面示意圖示於圖1。如圖1所示，樣品1包含銅粒子11與樹脂12，且具有銅粒子11於鋁板13側聚集而形成金屬粒子層的結構。其原因在於：由於組成物中所含的銅粒子的密度大於組成物中的銅粒子以外的成分的密度，因此銅粒子於組成物層中沈降。
根據自光學顯微鏡獲得的圖像來測定已沈降的銅粒子間的空間的距離，結果，平均距離（對任意選擇的100個粒子測定的距離的算術平均值）為1 μm。
使用放射率測定器（京都電子工業製造的D與（and）S AERD）於室溫（25℃）下測定所製作的樣品的熱放射率（測定波長區域：3 μm～30 μm）。實施例1的樣品的放射率為0.9。
藉由傅立葉轉換紅外分光光度計來調查所製作的樣品的吸收波長光譜。將所得到的吸收波長光譜示於圖2。與後述比較例1的樣品（無金屬粒子）相比，可確認到特別是10 μm以下的波長區域的吸收效率增加。
＜實施例2＞ 將丙烯酸系樹脂96.5體積%、銅粒子（體積平均粒徑8 μm）3.5體積%、以及相對於所述二成分的合計100質量%而為30質量%的乙酸丁酯放入容器中，使用混合式攪拌機進行混合，從而製備組成物。使用敷料器（棒塗佈機）將該組成物塗敷於以主面變得水平的方式配置的基材上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。繼而，將樣品自基材剝離，將與剝離了基材的一側相反的面貼附於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板上。
將所製作的樣品的剖面示意圖示於圖3。如圖3所示，樣品1包含銅粒子11與樹脂12，且具有銅粒子11於與鋁板13相反的面側聚集而形成金屬粒子層的結構。其原因在於：將於組成物層中銅粒子沈降至基材側的狀態的樣品的與黏貼基材之側相反的一側貼附於鋁板。與實施例1同樣地測定已沈降的銅粒子間的平均距離，結果為4 μm。
與實施例1同樣地測定的實施例2的樣品的放射率為0.86。 將與實施例1同樣地獲得的吸收波長光譜示於圖4。與後述比較例1的樣品（無金屬粒子）相比，可確認到特別是2 μm～7 μm的波長區域的吸收效率增加。
＜實施例3＞ 將丙烯酸系樹脂96.5體積%、鋁粒子（體積平均粒徑2 μm）3.5體積%、以及相對於所述二成分的合計100質量%而為30質量%的乙酸丁酯放入容器中，使用混合式攪拌機進行混合，從而製備組成物。使用敷料器（棒塗佈機）將該組成物塗敷於以主面變得水平的方式配置的基材上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。繼而，將樣品自基材剝離，將與剝離了基材的一側相反的面貼附於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板上。
將所製作的樣品的剖面示意圖示於圖5。如圖5所示，樣品1包含鋁粒子11與樹脂12，且具有鋁粒子11於與鋁板13相反的面側聚集而形成金屬粒子層的結構。 實施例3的樣品由於組成物中的金屬粒子的量較實施例1多，因此金屬粒子間的間隔窄，於樣品的厚度方向上觀察，有金屬粒子重疊的部分。圖5中示意性地示出了金屬粒子成為三層的狀態，但不限於三層，亦可排列兩層，亦可排列兩層以上的多層。
將與實施例1同樣地獲得的吸收波長光譜示於圖6。與實施例2的樣品相比，可確認到：於2 μm～8 μm的波長區域中，吸收效率較實施例2高，於10 μm～20 μm的波長區域中，吸收效率較實施例2低。因此，與後述比較例1的樣品（無金屬粒子）相比，能夠選擇性地放射透過樹脂的波長區域的紅外線。
＜實施例4＞ 將丙烯酸系樹脂99.13體積%、於鋁粒子（體積平均粒徑2 μm）的周圍具有作為用以將粒子的間隔調節為一定的間隔片（spacer）而設置的丙烯酸系樹脂的被膜（膜厚0.5 μm）者0.87體積%、以及相對於所述二成分的合計100質量%而為30質量%的乙酸丁酯放入容器中，使用混合式攪拌機進行混合，從而製備組成物。使用噴附塗裝裝置將該組成物噴附塗裝於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。
將所製作的樣品的剖面示意圖示於圖7。如圖7所示，樣品1包含周圍具有樹脂膜14的鋁粒子11與樹脂12，且具有鋁粒子11於鋁板13側聚集而形成金屬粒子層的結構。鋁粒子11（將樹脂膜部分除外）間的平均距離藉由樹脂膜14而被調節為1 μm。
與實施例1同樣地測定的實施例4的樣品的放射率為0.9。 實施例4的樣品的吸收波長光譜與圖2所示的吸收波長光譜變得相同。
＜實施例5＞ 除了將銅粒子變更為等量的銅粒子（體積平均粒徑1 μm）以外，與實施例1同樣地製作膜厚為30 μm的樣品。
＜實施例6＞ 使用與實施例5相同的組成物製作膜厚為100 μm的樣品。
＜比較例1＞ 相對於丙烯酸系樹脂100質量%而混合30質量%的乙酸丁酯，製備調整了黏度的組成物。使用噴附塗裝裝置將該組成物噴附塗裝於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板的整個面上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。
與實施例1同樣地測定的比較例1的樣品的放射率為0.7。 將與實施例1同樣地獲得的吸收波長光譜示於圖8。
＜比較例2＞ 使用噴附塗裝裝置將與比較例1相同的組成物噴附塗裝於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板的整個面上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為100 μm的樣品。
與實施例1同樣地測定的比較例2的樣品的放射率為0.9。 將與實施例1同樣地獲得的吸收波長光譜示於圖9。與比較例1的樣品相比，可知樣品的厚度增加，藉此，於8 μm以上的波長區域中的吸收效率增加，相較於比較例1而言放射率變高。
＜比較例3＞ 使用噴附塗裝裝置將包含丙烯酸系樹脂95體積%與二氧化矽粒子（體積平均粒徑2 μm）5體積%的市售的熱放射性塗料噴附塗裝於100 mm×100 mm、厚度1 mm的鋁板上，形成組成物層。使該組成物層自然乾燥，並於60℃下使其加熱硬化30分鐘，製作膜厚為30 μm的樣品。
將所製作的樣品的剖面示意圖示於圖10。如圖10所示，樣品1包含二氧化矽粒子11與樹脂12，且具有二氧化矽粒子11不聚集於鋁板13側而是分散至樹脂12中的結構。
與實施例1同樣地測定的比較例3的樣品的放射率為0.81。
使用實施例及比較例中所製備的組成物，藉由下述方法來進行散熱性的評價。將結果示於表1中。
利用鋁板（50 mm×80 mm，厚度2 mm）夾住市售的面狀發熱體（聚醯亞胺加熱器）。利用鋁用焊料將K熱電偶接著於鋁板的表面。將組成物塗佈於其中一個鋁板的兩面的整個表面，並使其自然乾燥，製作厚度為30 μm的樣品。將形成有樣品的鋁板靜置於設定為25℃的恆溫槽中央，測定鋁板表面的溫度變化。此時，以未形成樣品的狀態的鋁板的表面溫度成為100℃的方式設定加熱器的輸出。由於加熱器產生一定的熱量，因此樣品的散熱效果越高，鋁板表面的溫度越降低。即，可以說鋁板的表面溫度越變低，散熱效果越高。將所測定的鋁板的表面溫度（最高溫度）示於表1中。
[表1]
  比較例1 比較例2 比較例3 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
膜厚（μm） 30 100 30 30 30 30 30 30 100
最高溫度（℃） 85 80 78 70 75 69 71 64 66
如表1所示，與未安裝樣品的鋁板的表面溫度100℃相比，安裝有僅包含樹脂的樣品的比較例1及比較例2中，鋁板的表面溫度降低至85℃、80℃，但與實施例相比，其降低效果小。認為其原因在於：樣品不包括金屬粒子層，因此，由熱放射傳熱帶來的散熱效果較實施例小。
於安裝有二氧化矽粒子分散於樹脂中的結構的樣品的比較例3中，鋁板的表面溫度降低至78℃，但與實施例相比，其降低效果小。認為其原因在於：由於二氧化矽粒子分散於樹脂中，因此未充分獲得由表面電漿子共振帶來的散熱性的增強效果。
＜實施例7＞ 將實施例2中所製作的樣品安裝於如圖11所示的電子設備的電子零件（發熱體）上，調查溫度降低效果。 圖11所示的電子設備100包括：電子零件101與安裝有該些的電路基板102。將實施例2中所製作的樣品103自基材剝離，並將與剝離了基材的一側相反的面安裝於電子零件101的上部。當使該電子設備運轉時，電子零件101的溫度自125℃（無樣品）降低至95℃。
＜實施例8＞ 將實施例3中所製作的樣品安裝於如圖12所示的電子設備的電子零件（發熱體）上，調查溫度降低效果。 圖12所示的電子設備100包括：電子零件101與安裝有該些的電路基板102。進而，電子零件101的周圍由樹脂104密封。將實施例3中所製作的樣品103自基材剝離，並將與剝離了基材的一側相反的面安裝於電子零件101的上部。當使該電子設備運轉時，電子零件101的溫度自155℃（無樣品）降低至115℃。
＜實施例9＞ 將實施例1中所製作的樣品安裝於如圖13所示的熱管（發熱體）上，調查溫度降低效果。 圖13所示的熱管22為不鏽鋼的管（直徑32 mm），安裝於周圍的樣品1包含銅粒子11與樹脂12，且具有銅粒子11於與熱管22接觸之側的相反側金屬粒子層聚集而形成金屬粒子層的結構。當使90℃的水流至該熱管的內部時，表面溫度自85℃（無樣品）降低至68℃。
關於本說明書中所記載的所有文獻、專利申請、及技術規格，與具體且個別地記載藉由參照而併入各個文獻、專利申請、及技術規格的情況同等程度地引用且併入至本說明書中。
1:樣品 11:銅粒子（鋁粒子、二氧化矽粒子） 12:樹脂 13:鋁板 14:樹脂膜 22:熱管 100:電子設備 101:電子零件 102:電路基板 103:樣品 104:樹脂
圖1是實施例1中製作的樣品的剖面示意圖。 圖2是實施例1中製作的樣品的吸收波長光譜。 圖3是實施例2中製作的樣品的剖面示意圖。 圖4是實施例2中製作的樣品的吸收波長光譜。 圖5是實施例3中製作的樣品的剖面示意圖。 圖6是實施例3中製作的樣品的吸收波長光譜。 圖7是實施例4中製作的樣品的剖面示意圖。 圖8是比較例1中製作的樣品的吸收波長光譜。 圖9是比較例2中製作的樣品的吸收波長光譜。 圖10是比較例3中製作的樣品的剖面示意圖。 圖11是實施例7中製作的電子設備的剖面示意圖。 圖12是實施例8中製作的電子設備的剖面示意圖。 圖13是實施例9中製作的熱管（heat pipe）的剖面示意圖。
1:樣品
11:銅粒子(鋁粒子、二氧化矽粒子)
12:樹脂
13:鋁板

Claims (14)

  1. 一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且具有所述金屬粒子偏向存在於至少一面側的結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱材，其於所述至少一面側具有所述金屬粒子以相對高的密度存在的區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的散熱材，其於與發熱體相向的面側具有所述區域。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的散熱材，其於與發熱體相向的面的相反面側具有所述區域。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述的散熱材，其中所述區域的厚度為0.1 μm～100 μm的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第2項至第5項中任一項所述的散熱材，其中所述區域的厚度於所述散熱材整體的厚度中所佔的比例為0.02%～99%的範圍內。
  7. 一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且所述金屬粒子包括沿面方向排列的金屬粒子。
  8. 一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且包括於表面具有源自所述金屬粒子的凹凸結構的層。
  9. 一種散熱材，包含金屬粒子與樹脂，且包括滿足下述（A）及（B）的區域1與區域2： （A）區域1的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率＞區域2的波長2 μm～6 μm下的電磁波的吸收率；以及 （B）區域1的金屬粒子佔有率＞區域2的金屬粒子佔有率。
  10. 一種散熱材的製造方法，包括：形成含有金屬粒子及樹脂的組成物的層的步驟；以及使所述層中的金屬粒子沈降的步驟。
  11. 一種散熱材的製造方法，包括：將金屬粒子配置於平面上的步驟；以及於所述金屬粒子上形成樹脂層的步驟。
  12. 一種散熱材的製造方法，包括：準備樹脂層的步驟；以及於所述樹脂層上配置金屬粒子的步驟。
  13. 一種組成物，含有金屬粒子與樹脂，且用於製造如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的散熱材。
  14. 一種發熱體，包括如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的散熱材。
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