TW202128949A - 散熱片及其製造方法 - Google Patents

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前田譲章
池田吉紀
畳開真之
村上拓哉
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Abstract

本發明之課題在於提供厚度方向的熱傳導性優異之散熱片。 本發明之解決手段為一種散熱片，其係具有至少2層絕緣熱傳導層經層合的構造之散熱片，絕緣熱傳導層之層合方向與散熱片之厚度方向係略正交，此處，絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。

Description

散熱片及其製造方法
本揭示關於散熱片及其製造方法，更詳細而言，關於可使由電氣製品中使用的半導體元件或電源、光源等之零件所產生的熱有效果地擴散，且具有電絕緣性之散熱片及其製造方法。
散熱片係夾於熱源與冷卻材之間，為了使熱從熱源散逸至冷卻材而使用之熱傳導構件，在片之厚度方向要求高的熱傳導性。至目前為止，檢討藉由將面內方向的熱傳導性高的初級片材料層合而得的層合體，沿著層合方向切割(slice)成片狀，而得到在厚度方向具有高的熱傳導性之散熱片。
作為將面內方向的熱傳導率高之初級片材料層合及切斷之例，有交替地層合超高分子量聚乙烯製的膠帶與接著層，對於膠帶之面方向垂直地切斷，得到厚度方向之熱傳導率38W/(m･K)的片之例(專利文獻1)。
又，亦有將在丙烯酸酯共聚合樹脂與磷酸酯系難燃劑之混合物中填充有70體積%的板狀氮化硼粉末之初級片材料予以層合･壓接及進行切斷，而得到厚度方向之熱傳導率27W/(m･K)的片之例(專利文獻2)。專利文獻2中揭示對於片之厚度方向，板狀氮化硼粒子以其長軸方向進行配向者。
又，亦有將在熱塑性氟樹脂中填充有板狀氮化硼粉末65重量%與板狀氮化硼的凝集粉1.7重量%之初級片材料予以層合･加熱壓接，垂直地切斷而得到厚度方向之熱阻0.25K/W的片之例(專利文獻3)。由此熱阻值與測定時之片形狀(1cm×1cm×0.30mm)，推斷熱傳導率為12W/mK。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2019-131705號公報 [專利文獻2]日本特開2016-222925號公報 [專利文獻3]日本特開2019-108496號公報
[發明所欲解決的課題]
於藉由沿著層合方向切割層合體而得之以往的散熱片中，層合體之製作中所用的初級片材料中之氮化硼粒子的填充量低，有所得之散熱片的厚度方向之熱傳導率不充分之情況。
本發明係以該習知技術之課題為背景而完成者。本發明之目的在於提供厚度方向的熱傳導性優異之散熱片。 [解決課題的手段]
本件發明者們發現上述課題係可藉由下述態樣而解決： 〈態樣1〉 一種散熱片，其係具有至少2層絕緣熱傳導層經層合的構造之散熱片，其中 前述絕緣熱傳導層之層合方向與前述散熱片之厚度方向係略正交，此處， 前述絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。 〈態樣2〉 如態樣1記載之散熱片，其進一步具有在至少2層前述絕緣熱傳導層之間所配置的絕緣接著層。 〈態樣3〉 如態樣1或2記載之散熱片，其中相對於前述散熱片，前述絕緣熱傳導層佔至少50體積%。 〈態樣4〉 如態樣2或3記載之散熱片，其中前述絕緣熱傳導層之前述層合方向中的厚度係前述絕緣接著層之前述層合方向中的厚度之2倍以上。 〈態樣5〉 如態樣1～4中任一項記載之散熱片，其中前述絕緣性粒子包含變形的扁平狀粒子。 〈態樣6〉 如態樣1～5中任一項記載之散熱片，其中前述絕緣性粒子包含50體積%以上的氮化硼粒子。 〈態樣7〉 如態樣1～6中任一項記載之散熱片，其中前述黏結劑樹脂係熔點或熱分解溫度為150℃以上。 〈態樣8〉 如態樣1～7中任一項記載之散熱片，其中前述黏結劑樹脂為聚芳醯胺樹脂。 〈態樣9〉 如態樣1～8中任一項記載之散熱片，其熱傳導率係在厚度方向中為20W/(m･K)以上，絕緣破壞電壓為5kV/mm以上。 〈態樣10〉 如態樣1～9中任一項記載之散熱片，其在1GHz的比介電率為6以下。 〈態樣11〉 一種散熱片之製造方法，其係如態樣1～10中任一項記載之散熱片之製造方法，包含： 提供絕緣熱傳導片， 層合至少2個前述絕緣熱傳導片，而得到層合體，及 藉由沿著前述絕緣熱傳導片之略層合方向，切割(slice)前述層合體而得到散熱片；此處， 前述絕緣熱傳導片係在垂直於前述絕緣熱傳導片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。 〈態樣12〉 如態樣11記載之方法，其中於層合至少2個前述絕緣熱傳導片之際，進一步包含在前述絕緣熱傳導片之間配置絕緣接著物質。 〈態樣13〉 如態樣11或12記載之方法，其中前述絕緣熱傳導片具有面內方向中的30W/(m･K)以上之熱傳導率。 〈態樣14〉 如態樣11～13中任一項記載之方法，其中前述絕緣性粒子包含扁平狀粒子。 〈態樣15〉 如態樣11～14中任一項記載之方法，其中前述絕緣性粒子包含50體積%以上的氮化硼粒子。 [發明的效果]
根據本發明，可提供厚度方向的熱傳導性優異之散熱片。
[實施發明的形態]
以下，說明本發明之實施形態。
≪散熱片≫ 本揭示之散熱片具有至少2層絕緣熱傳導層經層合的構造， 絕緣熱傳導層之層合方向與散熱片之厚度方向係略正交，此處， 絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。
本揭示之散熱片係絕緣性粒子的填充率比較高，且具有厚度方向的比較高之熱傳導率。
圖1顯示本揭示之散熱片的1個實施態樣之垂直於面方向的剖面之概略圖。如在圖1所見，於散熱片10中，層合複數的絕緣熱傳導層A，其層合方向略正交於散熱片之厚度方向。於散熱片10中，在複數的絕緣熱傳導層A各自之間，配置有絕緣接著層B。尚且，圖1～圖4中，方向D表示散熱片之厚度方向，方向S表示散熱片之面內方向。
於本揭示之散熱片中，使用面內方向的熱傳導率高之絕緣熱傳導片作為絕緣熱傳導層之材料。於本揭示之散熱片中，如此的絕緣熱傳導層之層合方向略正交於散熱片之厚度方向，藉此而散熱片之厚度方向的熱傳導率變比較高。
此處，於本發明中，「層合方向略正交於散熱片之厚度方向」係意指層合方向與厚度方向之間的角度為45°～135°，較佳的該角度為55°～125°、65°～115°、75°～105°、85°～95°、87°～93°或89°～91°。
於本揭示之散熱片中，絕緣熱傳導層較佳為在散熱片之一側的主表面與另一側的主表面之間連續地存在，同時以露出一側的主表面與另一側的主表面之態樣存在。由於該態樣存在，可使熱從接觸散熱片之一面的構件散逸至接觸另一面的構件。
於本揭示之另一實施態樣中，相對於散熱片，構成散熱片的絕緣熱傳導層佔至少50體積%。此時，由於厚度方向之熱傳導率比較高的絕緣熱傳導層之比例變高，故可提供厚度方向之熱傳導率更比較高的散熱片。
相對於散熱片，絕緣熱傳導層之比例較佳可為55體積%以上、60體積%以上、65體積%以上或70體積%以上，且/或，可為100體積%以下、未達100體積%、未達99體積%、未達98體積%、未達95體積%、未達90體積%、未達80體積%或未達75體積%。
絕緣熱傳導層之厚度係可任意地設定，但絕緣熱傳導層之厚度可0.1μm以上、1μm以上或10μm以上，且/或，可為1000μm以下、100μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下。絕緣熱傳導層之厚度例如為20～3000μm，較佳為40～1000μm。
散熱片所包含的絕緣熱傳導層之數係可任意地設定，例如3層以上，較佳為11層以上，更佳為21層以上。散熱片所包含的絕緣熱傳導層之數的上限係沒有特定，但例如可為1000層以下、500層以下、300層以下或100層以下。
本揭示之散熱片可進一步具有在至少2層絕緣熱傳導層之間所配置的絕緣接著層。藉由在絕緣熱傳導層之間具有絕緣接著層，而進一步提高散熱片中相鄰的絕緣熱傳導層之間的接著性。
於本揭示之散熱片的1個態樣中，散熱片進一步具有在絕緣熱傳導層之間所配置的絕緣接著層，藉此，絕緣熱傳導層與絕緣接著層變成被交替層合。
散熱片進一步具有絕緣接著層時，相對於絕緣接著層之厚度而言，絕緣熱傳導層之厚度愈大，所得之散熱片的厚度方向之熱傳導率愈升高。因此，絕緣熱傳導層之厚度可相對地厚。例如，層合方向的絕緣熱傳導層之厚度較佳為層合方向的絕緣接著層之厚度的2倍以上。此時，可提供厚度方向的熱傳導率更比較高的散熱片。
散熱片進一步具有絕緣接著層時，絕緣熱傳導層之層合方向中的厚度與絕緣接著層之層合方向中的厚度之比較佳可為2以上、3以上、4以上或5以上，且/或可為100以下、80以下或50以下。
散熱片進一步具有絕緣接著層時，絕緣熱傳導層與絕緣接著層各自之厚度係可任意地設定，各自可為0.1μm以上、1μm以上或10μm以上，且/或可為1000μm以下、100μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下，例如20～3000μm，較佳為40～1000μm，更佳為0.5～500μm，尤佳為5～50μm，特佳為10～30μm。絕緣熱傳導層與絕緣接著層之合計係可任意地設定，例如3層以上，較佳為11層以上，更佳為21層以上。關於散熱片所包含的絕緣熱傳導層與絕緣接著層之合計，上限係沒有特定，例如可為2000層以下、1000層以下或500層以下。
〈厚度〉 散熱片之厚度係可隨著使用散熱片時所接觸的熱源，例如半導體元件、電源或光源等而不同，例如為0.1～20mm，較佳為0.5～5mm。
〈厚度方向中的熱傳導率〉 本揭示之散熱片較佳為在厚度方向中具有20.0W/(m･K)以上之熱傳導率。
特別地，散熱片之熱傳導率係在厚度方向中可為25.0W/(m･K)以上、30.0W/(m･K)以上、35.0W/(m･K)以上或40.0W/(m･K)以上，且/或可為60.0W/(m･K)以下、50.0W/(m･K)以下或45.0W/(m･K)以下。
散熱片之厚度方向之熱傳導率係可將熱擴散率、比重及比熱全部相乘而算出。亦即可藉由下式算出。 (熱傳導率)=(熱擴散率)×(比熱)×(比重)
厚度方向之熱擴散率係可藉由溫度波分析法(溫度波的相位延遲計測法)而求出。比熱係可藉由示差掃描熱量計求出。又，比重係可由絕緣熱傳導層的外尺寸及重量求出。
〈面內方向中的熱傳導率〉 本揭示之散熱片較佳為在面內方向中具有0.5W/(m･K)以上之熱傳導率。散熱片之熱傳導率更佳在面內方向中為1W/(m･K)以上、2W/(m･K)以上、5W/(m･K)以上或10W/(m･K)以上。本揭示之散熱片較佳為在面內方向中具有100W/(m･K)以下之熱傳導率。
散熱片之面內方向的熱傳導率係可將熱擴散率、比重及比熱全部相乘而算出。亦即可藉由下式算出。 (熱傳導率)=(熱擴散率)×(比熱)×(比重)
上述之熱擴散率係可藉由光交流法，使用光交流法熱擴散率測定裝置進行測定。比熱係可藉由示差掃描熱量計求出。又，比重係可由絕緣熱傳導層的外尺寸及重量求出。
〈絕緣破壞電壓〉 散熱片的絕緣破壞電壓較佳為5kV/mm以上、8kV/mm以上或10kV/mm以上。絕緣破壞電壓為5kV/mm以上時，絕緣破壞變難以發生，可避免電子機器的不良而較宜。
散熱片的絕緣破壞電壓係依據試驗規格ASTM D149進行測定。於測定中，可使用絕緣耐力試驗裝置。
〈比介電率〉 於本揭示之散熱片的1個實施態樣中，在1GHz的比介電率為6以下。散熱片在1GHz的比介電率為6以下時，可避免電磁波的干擾而較宜。
在1GHz的比介電率較佳為5.5以下、5.3以下、5.0以下或4.8以下。比介電率之下限係沒有特別的限定，但例如可為1.5以上或2.0以上。
本揭示之比介電率係可使用擾動方式試料孔閉鎖形空腔共振器法，藉由網路分析器進行計測。
以下，關於構成本揭示之散熱片的各要素，更詳細地說明。
〈絕緣熱傳導層〉 本揭示之絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有： 75～97面積%的絕緣性粒子、 3～25面積%的黏結劑樹脂、及 10面積%以下的空隙。
本揭示之絕緣熱傳導層具有面內方向的比較高之熱傳導性。於由如此的絕緣熱傳導層所形成的本揭示之散熱片中，絕緣熱傳導層之層合方向與散熱片之厚度方向係略正交，結果散熱片變成具有厚度方向的高熱傳導性。又，如此的絕緣熱傳導層具有良好的柔軟性，此例如從將散熱片安裝於半導體機器之觀點來看為較佳的性質。
圖2顯示構成本揭示之散熱片10的絕緣熱傳導層A之剖面概略圖。於絕緣熱傳導層A中，藉由減低黏結劑樹脂22之含量，而絕緣性粒子21的填充率變比較高。於由如此的絕緣熱傳導層A所構成之散熱片10中，茲認為由於絕緣性粒子21之填充率高，而粒子間的距離變比較小，結果造成散熱片之厚度方向D中的高熱傳導率。又，茲認為同時藉由減低黏結劑樹脂22之含量，可抑制起因於樹脂所造成熱阻。
再者，於圖2之絕緣熱傳導層A中，除了減低黏結劑樹脂22之含量之外，還有層內的空隙23亦被比較地減低。於由如此的絕緣熱傳導層A所構成之散熱片中，茲認為絕緣性粒子21的填充率變更高，厚度方向D中的熱傳導率之增加效果進一步升高。
構成本揭示之散熱片的絕緣熱傳導層，例如係藉由對於包含絕緣性粒子及黏結劑樹脂的絕緣熱傳導片前驅物，進行輥壓處理，將所得之絕緣熱傳導片當作材料而實現。成形為片狀的絕緣熱傳導片前驅物係包含大量的氣泡。茲認為於此狀態下使用輥壓法進行壓縮，可使片內部的絕緣性粒子在片之面內方向中配向，同時減低絕緣熱傳導片前驅物內部之氣泡，結果所得的絕緣熱傳導片之面內方向的熱傳導率變高。
圖4顯示構成習知技術的散熱片之絕緣熱傳導層X的剖面概略圖。於此絕緣熱傳導層X中，由於黏結劑樹脂42之比例比較高，且粒子間的空隙43比較大，故絕緣性粒子41的填充率變比較低。於由如此的絕緣傳熱層X所構成之散熱片中，茲認為由於絕緣性粒子41間之距離大，故得到厚度方向D的高熱傳導率。
尚且，茲認為絕緣熱傳導層係在形成散熱片時，具有與作為絕緣熱傳導層之材料使用的絕緣熱傳導片相同或實質上相同的物性，例如相同或實質上相同的熱傳導率及絕緣破壞電壓。因此，絕緣熱傳導層的物性，亦即熱傳導率、絕緣破壞電壓及比介電率，係可參照後述的絕緣熱傳導片之記載。
〈絕緣性粒子〉 本揭示之絕緣熱傳導層含有絕緣性粒子。
本揭示之絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子。絕緣性粒子之含有率為75面積%以上時，得到良好的熱傳導性，97面積%以下時，抑制樹脂組成物之黏度上升，確保成形的容易性。
本揭示之絕緣熱傳導層所含有的絕緣性粒子較佳在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，可為80面積%以上、85面積%以上或90面積%以上，且/或可為96面積%以下、95面積%以下、94面積%以下、93面積%以下、92面積%以下或91面積%以下。
於本揭示中，在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中之絕緣性粒子的「面積%」，係可藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝絕緣熱傳導層之垂直於散熱片之面方向的剖面，且藉由計算所取得的影像中之一定面積中存在的絕緣性粒子之面積合計而算出。
絕緣性粒子係沒有特別的限定，例如可舉出氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、碳化矽、氧化鈹、表面被絕緣化的金屬矽粒子、被樹脂等之絕緣性材料所表面被覆的碳纖維及石墨以及聚合物系填料。從散熱片之厚度方向中的熱傳導性、絕緣性及價格之觀點來看，絕緣性粒子較佳為氮化硼粒子，尤其六方晶系氮化硼粒子。氮化硼粒子之縱橫比較佳為10～1000，更佳為具有扁平形狀之形態者。
絕緣性粒子之平均粒徑較佳為1～200μm，更佳為5～200μm，尤佳為5～100μm，特佳為10～100 μm。
平均粒徑係使用雷射繞射･散射式粒子徑分布測定裝置，藉由雷射繞射法所測定之中值粒徑(將某粉體從某粒徑分成二個時，其粒徑較大的粒子與小的粒子成為等量之粒徑，一般亦稱為D50)。
(變形) 於本揭示之絕緣熱傳導層的1個有利實施態樣中，絕緣性粒子包含變形的扁平狀粒子，亦即鱗片狀粒子或薄片(flake)狀粒子。
於具有含有變形的扁平狀粒子之絕緣熱傳導層的散熱片中，厚度方向中的熱傳導率係進一步升高。雖然不意圖被理論所限定，但作為其理由，可舉出藉由扁平狀粒子變形，而進一步減低絕緣熱傳導層內部的空隙。一般而言，於扁平狀粒子之情況中，茲認為起因於其形狀的立體障礙而在粒子間容易形成間隙。因此，以往認為若粒子之含有率變高，則空隙率變大。相對於其，於本揭示之1個有利實施態樣的絕緣熱傳導層中，例如在如圖3所示之絕緣熱傳導層(A’)所見，扁平狀粒子31變形，如此般而填埋粒子間之間隙，結果空隙33進一步降低。又，亦認為於得到成為絕緣熱傳導層之材料的絕緣熱傳導片之際，由於在輥壓處理之間扁平狀粒子31變形，而促進在粒子間所關入的氣泡往片外之排出，更促進空隙33之減低。
得到具有含有變形的扁平狀粒子之絕緣熱傳導層的散熱片之方法係沒有特別的限定，例如可舉出對包含含有扁平狀粒子的絕緣性粒子之絕緣熱傳導片前驅物，進行輥壓處理而得到絕緣熱傳導片，使用此絕緣熱傳導片來製作散熱片之方法。特別地，藉由對於絕緣性粒子含有扁平狀粒子且絕緣性粒子被高填充之絕緣熱傳導片前驅物，進行輥壓處理之方法，茲認為粒子之變形變更顯著。雖然不意圖被理論所限定，但於如此的方法中，茲認為賦予扁平狀粒子間的剪切應力變比較高，結果促進扁平狀粒子之變形。以圖3之實施態樣為例進行說明，於圖3中，黏結劑樹脂32之含有率比較低且絕緣性粒子被比較密地填充。以如此的狀態進行輥壓處理時，茲認為由於高的剪切應力容易作用絕緣性粒子間，絕緣性粒子特別容易變形。
尚且，即使於以往的絕緣熱傳導層中，也有絕緣性粒子可能變形之情況，但茲認為於該情況中，變形的程度比較小，未能減低空隙率。
絕緣性粒子包含扁平狀粒子時，相對於絕緣性粒子全體之每100體積%，扁平狀粒子較佳佔50體積%以上。50體積%以上時，可確保良好的面內方向之熱傳導率。絕緣性粒子每100體積%的扁平狀粒子更佳為60體積%以上，尤佳為70體積%以上，尤更佳為80體積%以上，特佳為90體積%以上。
(扁平狀粒子) 作為扁平狀粒子，例如可舉出六方晶系氮化硼(h-BN)粒子。
扁平狀粒子(尤其氮化硼粒子)之平均粒徑例如1μm以上，較佳為1～200μm，尤佳為5～200μm，尤更佳為5～100μm，特佳為10～100μm。1μm以上時，扁平狀粒子之比表面積小，確保與樹脂的相溶性而較宜，200μm以下時，在片成形之際可確保厚度的均勻性而較宜。扁平狀粒子(尤其氮化硼粒子)可使用具有單一的平均粒徑之扁平狀粒子，也可混合具有不同平均粒徑的扁平狀粒子之複數種類而使用。
扁平狀粒子之縱橫比較佳為10～1000。縱橫比為10以上時，可確保用於提高熱擴散性的重要配向性，得到高的熱擴散性而較宜。又，具有1000以下的縱橫比之填料，從抑制因比表面積的增大所造成的組成物之黏度上升，且加工的容易性之觀點來看較宜。
縱橫比係將粒子的長徑除以粒子之厚度而得之值，亦即長徑/厚度。粒子為球狀時的縱橫比是1，隨著扁平的程度增加，縱橫比變高。
縱橫比可藉由使用掃描型電子顯微鏡，以倍率1500倍測定粒子的長徑與厚度，計算長徑/厚度而得。
使用扁平狀粒子(尤其氮化硼粒子)作為絕緣性粒子時，亦可併用扁平狀粒子以外的絕緣性粒子。當時，相對於絕緣性無機粒子全體之每100體積%，扁平狀粒子較佳佔50體積%以上。若為50體積%以上，則可確保良好的面內方向之熱傳導率而較宜。每100體積%的絕緣性無機粒子之扁平狀粒子更佳為60體積%以上，尤佳為70體積%以上，尤更佳為80體積%，特佳為90體積%以上。
併用扁平狀粒子與具有等向性的熱傳導率之陶瓷粒子作為絕緣性無機粒子時，於絕緣熱傳導層中，由於能按照需要地調節散熱片之厚度方向的熱傳導率與散熱片之面內方向的熱傳導率之平衡，因此為較佳的態樣。又，於扁平狀粒子之中，尤其因為氮化硼粒子為高價的材料，故例如與如表面經熱氧化而絕緣化的金屬矽粒子之廉價的材料併用而為便宜，此時由於能按照需要地調節絕緣熱傳導層的原料成本與熱傳導率之平衡，因此為較佳的態樣。
(配向性) 從得到散熱片之厚度方向中的特別高的熱傳導率之觀點來看，較佳為絕緣性粒子沿著散熱片之厚度方向進行配向，藉此，絕緣熱傳導層的散熱片之厚度方向的熱傳導率與絕緣熱傳導層之層合方向的熱傳導率之比變超過1而較宜。絕緣熱傳導層的散熱片之厚度方向的熱傳導率與絕緣熱傳導層之層合方向的熱傳導率之比較佳為1.5以上、2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上或10以上。絕緣熱傳導層的散熱片之厚度方向的熱傳導率與絕緣熱傳導層之層合方向的熱傳導率之比例如可為500以下、200以下、100以下、50以下、30以下、20以下、15以下或12以下。
作為絕緣性粒子，包含六方晶系氮化硼粒子等之在長軸方向具有比較高的熱傳導性之異向性扁平狀粒子時，從得到在散熱片之厚度方向中特別高的熱傳導率之觀點來看，絕緣熱傳導層所含有的異向性扁平狀粒子之長軸方向較佳為與散熱片之厚度方向實質上一致。尚且，所謂「2個方向實質上一致」，就是意指兩者所成的角度例如為45°以下，較佳為30°以下，尤佳為15°以下，尤佳為5°以下或3°以下，特佳為0°。包含扁平形狀氮化硼粒子作為絕緣性粒子時，從得到散熱片之厚度方向的高熱傳導率之觀點來看，氮化硼粒子特佳為在對於散熱片之厚度方向幾乎平行的方向中配向。
絕緣熱傳導層所含有的異向性扁平狀粒子之長軸方向是否與散熱片之厚度方向實質上一致，可使用垂直於面內方向的剖面中的散熱片之SEM影像進行計測。
絕緣熱傳導層包含氮化硼粒子作為絕緣性粒子時，絕緣熱傳導層所含有的氮化硼粒子之配向度較佳為未達1。此配向度之值愈低，氮化硼粒子愈在與散熱片之厚度方向相同的方向中配向。絕緣熱傳導層所含有的氮化硼粒子之配向度未達1時，由於變成沿著散熱片之厚度方向而氮化硼粒子之長軸方向進行配向，故在散熱片之厚度方向可得到更高的熱傳導率。
尚且，茲認為絕緣熱傳導層中的氮化硼粒子之配向度係與製作散熱片時所使用之絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度實質上相等。因此，作為絕緣熱傳導層中的氮化硼粒子之配向度，可使用下述之絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度。
製作散熱片時所使用之絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度，係以絕緣熱傳導片的主面當作測定面，以透射X射線繞射計測時，使用對應於氮化硼粒子結晶的c軸(厚度)方向之(002)波峰強度I(002)與對應於a軸(平面)之(100)波峰強度I(100)，以下式所定義。 配向度=I(002)/I(100)
絕緣熱傳導層中的氮化硼粒子之配向度更佳為未達0.8、未達0.6、未達0.4、未達0.2或未達0.1，特佳為實質上0。絕緣熱傳導層中的氮化硼粒子之配向度之下限較佳為0以上、0.01以上或0.1以上。
〈黏結劑樹脂〉 本揭示之絕緣熱傳導層含有黏結劑樹脂。
本揭示之絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有3～25面積%的黏結劑樹脂。黏結劑樹脂之含有率為25面積%以下時，可確保充分高的熱傳導率，3面積%以上時，可確保成形性。又，黏結劑樹脂之含有率為3面積%以上時，茲認為藉由黏結劑樹脂填埋絕緣性粒子間等之間隙，而減低空隙。
本揭示之絕緣熱傳導層所含有的黏結劑樹脂，係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，較佳可為5面積%以上、超過5面積%、6面積%以上、7面積%以上或8面積%以上，且/或可為24面積%以下、20面積%以下、15面積%以下、12面積%以下或10面積%以下。特別地，黏結劑樹脂之含有率為5面積%以上，尤其超過5面積%時，茲認為可確保用於填埋絕緣性粒子間等之間隙的充分量之黏結劑樹脂，進一步減低空隙。
於本揭示中，垂直於散熱片之面方向的剖面全體中之黏結劑樹脂之「面積%」，係可藉由SEM拍攝垂直於散熱片之面方向的剖面，且藉由計算所取得的影像中之一定面積中存在的黏結劑樹脂之面積而算出。
本揭示之黏結劑樹脂係沒有特別的限定。作為黏結劑樹脂，例如可舉出聚芳醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、脂肪族聚醯胺樹脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚矽氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、液晶聚合物(LCP)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚醚醯亞胺(PEI)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺醯亞胺(PAI)樹脂、聚苯硫(PPS)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂及聚苯并㗁唑(PBO)。
(熱特性) 從絕緣熱傳導層的熱特性之觀點來看，黏結劑樹脂較佳為在耐熱性及/或難燃性具有優異的性質。特別地，黏結劑樹脂之熔點或熱分解溫度較佳為150℃以上。
黏結劑樹脂之熔點係以示差掃描熱量計測定。黏結劑樹脂之熔點更佳為200℃以上，尤佳為250℃以上，特佳為300℃以上。黏結劑樹脂之熔點之下限係沒有特別的限定，但例如為600℃以下、500℃以下或400℃以下。
黏結劑之熱分解溫度係以示差掃描熱量計測定。黏結劑樹脂之熱分解溫度更佳為200℃以上，尤佳為300℃以上，特佳為400℃以上，最佳為500℃以上。黏結劑樹脂之熱分解溫度的下限係沒有特別的限定，但例如為1000℃以下、900℃以下或800℃以下。
使用於針對車載的電子機器內部之散熱用途時，樹脂材料之耐熱溫度高亦變必須。於使用碳化矽的功率半導體之情況，要求300℃左右的耐熱性。因此，具有300℃以上的耐熱性之樹脂係可適用於車載用途，尤其功率半導體周邊之散熱用途。作為如此的樹脂，例如可舉出聚芳醯胺樹脂。
(熱塑性樹脂) 從柔軟性及處理性之觀點來看，黏結劑樹脂特佳為熱塑性黏結劑樹脂。由包含熱塑性樹脂的絕緣熱傳導層所構成之散熱片，由於在製造時不需要熱硬化，故柔軟性優異，且可比較容易地進行對於電子機器內部之適用。
又，當黏結劑樹脂為熱塑性黏結劑樹脂時，茲認為可進一步減低絕緣熱傳導層內的空隙而特宜。雖然不意圖被理論所限定，但使用熱塑性樹脂作為黏結劑樹脂時，茲認為例如藉由在絕緣熱傳導層之製造時的輥壓處理之際進行加熱處理，熱塑性樹脂係軟化，更促進在絕緣性粒子間所捕捉的氣泡之排出，結果進一步提高空隙的減低效果。
作為本揭示之黏結劑樹脂可使用的熱塑性樹脂，可舉出聚芳醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、脂肪族聚醯胺樹脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、熱塑性聚醯亞胺樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、液晶聚合物(LCP)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚醚醯亞胺(PEI)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺醯亞胺(PAI)樹脂、聚苯硫(PPS)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂及聚苯并㗁唑(PBO)等。
(聚芳醯胺樹脂) 特別地，黏結劑樹脂較佳為聚芳醯胺樹脂。使用聚芳醯胺樹脂作為黏結劑樹脂時，雖然以高比例填充絕緣性粒子，但造成機械強度更優異之絕緣熱傳導層。又，從熱特性之觀點來看，亦黏結劑樹脂較佳為聚芳醯胺樹脂。聚芳醯胺樹脂具有比較高的熱分解溫度，且由使用聚芳醯胺樹脂作為黏結劑樹脂的絕緣熱傳導層所構成之散熱片係顯示優異的難燃性。
聚芳醯胺樹脂係醯胺鍵的60%以上直接鍵結至芳香環的線狀高分子化合物。作為聚芳醯胺樹脂，例如可使用聚間伸苯基間苯二甲醯胺及其共聚物、聚對伸苯基對苯二甲醯胺及其共聚物，例如可舉出共聚對伸苯基･3,4’-二苯基醚對苯二甲醯胺(別名：共聚對伸苯基･3,4’-氧基二伸苯基對苯二甲醯胺)。聚芳醯胺樹脂可單一使用，也可混合複數而使用。
〈空隙〉 本揭示之絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有10面積%以下的空隙。由於空隙為10面積%以下，可得到散熱片之厚度方向的良好熱傳導率。
本揭示之絕緣熱傳導層較佳為在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有8面積%以下、6面積%以下、4面積%以下、3面積%以下、2面積%以下或1面積%以下的空隙。空隙之下限係沒有特別的限定，但例如空隙係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，可為0.01面積%以上、0.1面積%以上、0.5面積%以上、0.8面積%以上或1.0面積%以上。
本揭示中，垂直於面方向的剖面全體中之空隙的「面積%」，係可藉由SEM拍攝絕緣熱傳導層之垂直於散熱片之面方向的剖面，且藉由計算所取得的影像中之一定面積中存在的空隙之面積而算出。
本揭示中的「空隙」係意指在構成絕緣熱傳導層的要素之間所形成的間隙。空隙例如係在絕緣熱傳導層之形成時，藉由將氣泡等捕捉於絕緣性粒子間等而產生。
〈體積份〉 於本揭示之絕緣熱傳導層的另一實施態樣中，本揭示之絕緣熱傳導層係相對於絕緣熱傳導層100體積份，含有75～97體積份的絕緣性粒子、3～25體積份的黏結劑樹脂及10體積份以下的空隙。
本揭示之絕緣熱傳導層所含有的絕緣性粒子較佳相對於絕緣熱傳導層100體積份，可為80體積份以上、85體積份以上或90體積份以上，且/或可為96體積份以下、95體積份以下、94體積份以下、93體積份以下、92體積份以下或91體積份以下。
本揭示之絕緣熱傳導層所含有的黏結劑樹脂較佳相對於絕緣熱傳導層100體積份，可為5體積份以上、6體積份以上、7體積份以上或8體積份以上，且/或可為24體積份以下、20體積份以下、15體積份以下、12體積份以下或10體積份以下。
本揭示之絕緣熱傳導層較佳相對於絕緣熱傳導層100體積份，可含有8體積份以下、6體積份以下、4體積份以下、3體積份以下、2體積份以下或1體積份以下的空隙。空隙之下限係沒有特別的限定，但例如可為0.01體積份以上、0.1體積份以上、0.5體積份以上、0.8體積份以上或1.0體積份以上。
絕緣熱傳導層係在相同樣品面內具有大約均勻的組成、厚度時，茲認為從垂直於面方向的剖面所求出的各成分之面積%係與絕緣熱傳導層中的各成分之體積比(相對於絕緣熱傳導層100體積份而言的體積份)實質上相等。因此，絕緣熱傳導層中的空隙之體積份係可與關於空隙的面積%已述的手法同樣地算出。
〈添加劑〉 本發明之絕緣熱傳導層可含有難燃劑、防變色劑、界面活性劑、偶合劑、著色劑、黏度調整劑及/或補強材。再者，為了提高片之強度，可含有纖維狀補強材。若使用聚芳醯胺樹脂的短纖維作為纖維狀的補強材，則不因補強材之含有而絕緣熱傳導層的耐熱性降低，因此較宜。
〈絕緣接著層〉 作為本揭示之散熱片中可含有的絕緣接著層之材料，可使用能將互相相鄰的絕緣熱傳導層與絕緣熱傳導層予以接著之絕緣性物質。例如，可使用熱塑性樹脂、熱塑性彈性體、交聯性樹脂。
於熱塑性樹脂中，例如可使用乙酸乙烯酯樹脂、聚乙烯縮醛、乙烯乙酸乙烯酯樹脂、氯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯胺、纖維素、α-烯烴、聚酯樹脂。
於熱塑性彈性體中，例如可使用氯丁二烯橡膠、腈橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠、聚矽氧橡膠、丙烯酸橡膠、胺基甲酸酯橡膠、矽烷化胺基甲酸酯樹脂、遙螯(telechelic)聚丙烯酸酯。
作為交聯性樹脂，例如可舉出環氧樹脂、酚樹脂及胺基甲酸酯樹脂。
於絕緣接著層中，在不損害絕緣性與接著性之範圍內，例如可摻合硬化促進劑、防變色劑、界面活性劑、偶合劑、著色劑、黏度調整劑、填料等添加劑。
絕緣接著層只要具有接著力，則可具有任意的形態，例如可為膠帶狀、薄膜狀或片狀。
≪製造方法≫ 本揭示包含用於製造本揭示之散熱片的包含下述之方法： 提供絕緣熱傳導片(提供步驟)， 層合至少2個絕緣熱傳導片，而得到層合體(層合步驟)，及 藉由沿著絕緣熱傳導片之略層合方向，切割層合體而得到散熱片(切割步驟)； 此處，絕緣熱傳導片係在垂直於絕緣熱傳導片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的前述黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。
〈提供步驟〉 於本揭示之散熱片之製造方法的提供步驟中，提供絕緣熱傳導片，此處，該絕緣熱傳導片係在垂直於絕緣熱傳導片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的前述黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。
在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之厚度較佳為100μm以下。絕緣熱傳導片之厚度較佳為80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下。絕緣熱傳導片之厚度的下限係沒有特別的限制，但例如可為0.1μm以上、1μm以上或10μm以上。
(面內方向中的熱傳導率)
在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之熱傳導率較佳在面內方向中為30W/(m･K)以上、35W/(m･K)以上、40W/(m･K)以上、45W/(m･K)以上、50W/(m･K)以上或55W/(m･K)以上。在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之熱傳導率愈高愈佳，但通常能達成的熱傳導率係在面內方向中頂多100W/(m･K)。
(厚度方向中的熱傳導率) 在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之熱傳導率較佳在厚度方向中為0.5W/(m･K)以上、5.0W/(m･K)以下。特別地，絕緣熱傳導片之熱傳導率係在厚度方向中可為0.8W/(m･K)以上或1.0W/(m･K)以上，且/或可為4.5W/(m･K)以下或4.0W/(m･K)以下。
(絕緣破壞電壓) 在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之絕緣破壞電壓較佳為5kV/mm以上，特佳為8kV/mm以上或10kV/mm以上。
(比介電率) 在提供步驟所提供的絕緣熱傳導片之在1GHz的比介電率較佳為6以下，特佳為5.5以下、5.3以下、5.0以下或4.8以下。比介電率之下限係沒有特別的限定，但例如可為1.5以上或2.0以上。
從得到散熱片之厚度方向中的特別高之熱傳導率之觀點來看，較佳為絕緣熱傳導片中的絕緣性粒子沿著絕緣熱傳導片之面內方向進行配向，藉此，絕緣熱傳導片之面內方向的熱傳導率與絕緣熱傳導片之厚度方向的熱傳導率之比變超過1而較宜。絕緣熱傳導片之面內方向的熱傳導率與絕緣熱傳導片之厚度方向的熱傳導率之比較佳為1.5以上、2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上、9以上或10以上。絕緣熱傳導片之面內方向的熱傳導率與絕緣熱傳導片之厚度方向的熱傳導率之比例如可為500以下、200以下、100以下、50以下、30以下、20以下、15以下或12以下。
作為絕緣性粒子，包含六方晶系氮化硼粒子等之在長軸方向具有比較高的熱傳導性之異向性扁平狀粒子時，從得到在散熱片之厚度方向中特別高的熱傳導率之觀點來看，絕緣熱傳導片中的異向性扁平狀粒子之長軸方向較佳為與絕緣熱傳導片之面內方向實質上一致。包含扁平形狀氮化硼粒子作為絕緣性粒子時，從得到散熱片之厚度方向的高熱傳導率之觀點來看，氮化硼粒子特佳為在對於絕緣熱傳導片之主面幾乎平行的方向中配向。
絕緣熱傳導片所含有的異向性扁平狀粒子之長軸方向是否與絕緣熱傳導片之面內方向實質上一致，可使用垂直於面內方向的剖面中的絕緣熱傳導片之SEM影像進行計測。
絕緣熱傳導片包含氮化硼粒子作為絕緣性粒子時，絕緣熱傳導片所含有的氮化硼粒子之配向度較佳為未達1。此配向度之值愈低，氮化硼粒子愈在與絕緣熱傳導片之面內方向相同的方向中配向。絕緣熱傳導片所含有的氮化硼粒子之配向度未達1時，由於變成沿著絕緣熱傳導片之面內方向而異向性扁平狀粒子之長軸方向進行配向，在依據本揭示之製造方法製造散熱片的情況下，故在散熱片之厚度方向可得到更高的熱傳導率。
絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度，係以絕緣熱傳導片的主面當作測定面，以透射X射線繞射計測時，使用對應於氮化硼粒子結晶的c軸(厚度)方向之(002)波峰強度I(002)與對應於a軸(平面)之(100)波峰強度I(100)，以下式所定義。 配向度=I(002)/I(100)
絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度更佳為未達0.8、未達0.6、未達0.4、未達0.2或未達0.1，特佳為實質上0。絕緣熱傳導片中的氮化硼粒子之配向度的下限較佳為0以上、0.01以上或0.1以上。
(絕緣熱傳導片之製造方法) 本揭示之絕緣熱傳導片例如可依照具有下述步驟的絕緣熱傳導片之製造方法而提供： 混合絕緣性粒子、黏結劑樹脂及溶劑而得到漿料之混合步驟， 將混合步驟後的漿料賦形為片狀及乾燥，成形為絕緣熱傳導片前驅物之成形步驟，以及 輥壓絕緣熱傳導片前驅物之輥壓步驟。
(混合步驟) 於本揭示之絕緣熱傳導片之製造方法的混合步驟中，混合絕緣性粒子、黏結劑樹脂及溶劑而得到漿料。
關於絕緣性粒子及黏結劑樹脂，可參照關於絕緣熱傳導層所已述的內容。絕緣性粒子較佳包含扁平狀粒子，尤其相對於絕緣性粒子100體積%，包含50體積%以上的氮化硼粒子。絕緣性粒子包含氮化硼粒子時，絕緣性無機粒子每100體積%的氮化硼粒子更佳為60體積%以上，尤佳為70體積%以上，尤更佳為80體積%以上，特佳為90體積%以上。
於混合步驟中，可隨意地添加難燃劑、防變色劑、界面活性劑、偶合劑、著色劑、黏度調整劑及/或補強材。為了提高片之強度，可添加纖維狀補強材。
(溶劑) 作為溶劑，可使用能溶解黏結劑樹脂之溶劑。例如，使用聚芳醯胺樹脂作為黏結劑樹脂時，可使用1-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺或二甲亞碸。
(混合) 於絕緣性粒子、黏結劑樹脂及溶劑之混合中，例如可使用塗料搖晃機或珠磨機、行星式混合機、攪拌型分散機、自轉公轉攪拌混合機、三輥機、捏合機、單軸或雙軸混練機等一般的混練裝置。
(成形步驟) 於本揭示之絕緣熱傳導片之製造方法的成形步驟中，將混合步驟後的漿料賦形為片狀及乾燥，成形為絕緣熱傳導片前驅物。
(賦形) 為了將混合步驟後的漿料賦形為片狀，可使用藉由塗佈機在剝離薄膜上塗佈樹脂組成物之方法，以及擠出成形、射出成形、層壓成形等眾所周知之方法。
(乾燥) 乾燥係可藉由眾所周知之方法進行。例如，使在基材上所塗佈的漿料乾燥，然後將經賦形的漿料在水中從基材剝離後，更進行乾燥。乾燥溫度例如可為50℃～120℃，乾燥時間例如可為10分鐘～3小時。
(輥壓步驟) 於本揭示之絕緣熱傳導片之製造方法的輥壓步驟中，輥壓絕緣熱傳導片前驅物。
(輥壓) 輥壓係可藉由眾所周知之方法進行，例如藉由壓光輥機，進行絕緣熱傳導片前驅物之加壓處理。於輥壓步驟中賦予至絕緣熱傳導片前驅物的壓力，係線壓較佳為400～8000N/cm。由於將線壓設為400N/cm以上，絕緣性粒子的變形容易發生，且氣泡往片外之排出變顯著。由於線壓為8000N/cm以下，以絕緣性粒子不破壞之程度充分變形而緻密填充，片內的空隙可變少。輥壓中使用的輥之直徑例如較佳為200～1500mm。
(加熱溫度) 於輥壓處理之際，較佳為加熱絕緣熱傳導片前驅物。加熱溫度係可按照所使用的黏結劑樹脂之種類等而適宜設定。使用聚芳醯胺樹脂作為黏結劑樹脂時，加熱溫度較佳為100～400℃。由於將加熱溫度設為100℃以上，黏結劑樹脂容易軟化，藉由輥壓處理容易得到填埋絕緣性粒子間的間隙之效果。由於將加熱溫度設為400℃以下，不易發生因熱歴程所造成的黏結劑樹脂之強度降低。
(扁平狀粒子) 於本揭示之製造方法的1個實施態樣中，漿料所含有的絕緣性粒子包含扁平狀粒子。此時，茲認為藉由輥壓處理而粒子變形，進一步減低片內的空隙。雖然不意圖被理論所限定，但茲認為扁平狀粒子例如與球狀粒子比較下，會容易變形。特別地，絕緣性粒子係相對於絕緣性粒子100體積%，較佳包含50體積%以上的扁平狀粒子，尤其氮化硼粒子。絕緣性粒子每100體積%的扁平狀粒子，尤其氮化硼粒子，更佳為60體積%以上，尤佳為70體積%以上，尤更佳為80體積%以上，特佳為90體積%以上。
於本揭示之絕緣熱傳導片之製造方法的另一實施態樣中，絕緣性粒子包含扁平狀粒子，且漿料係相對於絕緣性粒子及黏結劑樹脂之合計100體積份，包含75～97體積份的絕緣性粒子及3～25體積份的黏結劑樹脂。對於由如此的漿料所形成之絕緣熱傳導片前驅物進行輥壓時，茲認為藉由更促進扁平狀粒子之變形，而進一步減低絕緣熱傳導片的空隙。雖然不意圖被理論所限定，但茲認為絕緣熱傳導片前驅物中的絕緣性粒子之含有率比較高時，因絕緣性粒子間的距離比較近，在輥壓之際施加於絕緣性粒子間的剪切應力變比較高，結果促進絕緣性粒子之變形。而且，茲認為扁平狀絕緣性粒子係以填埋片內的間隙之方式變形，而進一步減低片內的空隙率。
〈層合步驟〉 於本揭示之散熱片之製造方法的層合步驟中，層合至少2個絕緣熱傳導片而得到層合體。
層合步驟係可藉由將絕緣熱傳導片在厚度方向中層合複數片而進行，例如可藉由將經切斷成適當尺寸的複數絕緣熱傳導片予以層合而得到層合體。
又，層合步驟係可藉由折疊或捲繞絕緣熱傳導片而進行，例如在板材上捲附絕緣熱傳導片而構成第一層，更在其上捲附新的一層而構成第二層，重複其直到成為所欲的層數為止，可得到絕緣熱傳導片之層合體。再者，可藉由製作複數的如此所得之層合體，且將彼等層合而製作層合體。
於層合步驟中，在層合絕緣熱傳導片後，可更進行熱處理。藉由更進行熱處理，所得之層合體中的絕緣熱傳導片各自之間的密著性係進一步提升。熱處理之溫度係可按照絕緣熱傳導片所含有的黏結劑樹脂之種類等而適宜設定，但較佳為促進絕緣熱傳導片間的熔接之溫度。
於層合步驟中，層合絕緣熱傳導片時，可在絕緣熱傳導片上採用溶劑。藉由採用溶劑，使構成絕緣熱傳導片的黏結劑樹脂之一部分溶解，可進一步提高相鄰的絕緣熱傳導片之間的密著性。此時，溶劑係沒有特別的限制，可按照絕緣熱傳導片所包含的黏結劑樹脂之種類等，使用眾所周知者。
(絕緣接著物質) 於層合步驟中，層合絕緣熱傳導片時，可在各自的絕緣熱傳導片之間配置絕緣接著物質。
於層合步驟中，例如層合絕緣熱傳導片時，在各自的絕緣熱傳導片之間配置絕緣接著物質，藉此，可得到絕緣傳導層與絕緣接著層被交替地配置之層合體。
伴隨絕緣接著物質之配置時，層合步驟例如係將絕緣接著物質塗佈或貼附等而配置於絕緣熱傳導片之表面，然後在其上重疊絕緣熱傳導片，可藉由重複該操作而進行層合。
或者，在板材上捲附絕緣熱傳導片而構成第一層，在其上塗佈或貼合構成絕緣接著層的物質，更在其上捲附絕緣熱傳導片而構成第二層，可藉由重複其直到成為所欲的層數為止，而進行層合步驟。
絕緣接著物質可為液狀、粉末狀或片狀等任意之形態。絕緣接著物質向絕緣熱傳導片之配置係可藉由塗佈、貼附、噴霧等之任意方法進行，例如可將絕緣接著物質塗佈或噴霧成層狀。亦可使絕緣接著物質溶解於適當的溶劑中，進行塗佈等。當時，溶劑係可按照絕緣接著物質之種類等而選擇適當者，較佳可使用己烷。
關於絕緣接著物質，可參照上述絕緣接著層之記載。
(加壓) 於層合步驟中，對於具有至少2個絕緣熱傳導片及隨意的絕緣接著物質之層合體，可進行加壓處理。
進行加壓處理之樣式係沒有特別的限定，例如可為熱壓。作為熱壓，例如可舉出使用真空加熱壓機之真空熱壓。熱壓之溫度係可按照構成絕緣熱傳導片的黏結劑樹脂及隨意的絕緣接著物質來適宜選擇。熱壓例如可在真空條件(例如0～10Pa)下進行，可在100℃～300℃之溫度條件下進行，且可以1分鐘至10小時進行。熱壓例如可在0.1～1000MPa、0.2～500MPa、0.5～250MPa、1～100 MPa、2～50MPa或5～25MPa之加壓條件下進行。
〈切割步驟〉 於本揭示之散熱片之製造方法的切割步驟中，沿著絕緣熱傳導片之略層合方向，切割層合體而得到散熱片。
切割處理係以藉由切割所得的散熱片之厚度方向與構成散熱片的絕緣熱傳導片之層合方向成為實質上正交之方式進行。
切割處理係可藉由眾所周知之方法進行，例如可藉由多刀刃法、雷射加工法、水刀法、刀加工法、固定磨粒線鋸法、游離磨粒線鋸法等進行。又，切割處理例如可使用具備銳利的刀之切刀、剃刀、湯姆森刀刃等一般的刀具或切斷具或切斷加工機來進行。藉由使用具備銳利的刀之切斷具等或固定磨粒線鋸等，可抑制切割處理後所得之散熱片的表面附近之粒子配向紊亂，且可容易得到厚度比較薄的散熱片。
藉由切割處理所得的散熱片之厚度係沒有特別的限制，但例如為0.1～20mm，較佳為0.5～5mm。 [實施例]
以下，藉由實施例來具體地說明本揭示之發明。
測定係藉由以下之方法進行。
(1)熱傳導率 散熱片之厚度方向的熱傳導率及絕緣熱傳導片之面內方向的熱傳導率係對於各自，將熱擴散率、比重及比熱全部相乘而算出。 (熱傳導率)=(熱擴散率)×(比熱)×(比重) 散熱片之厚度方向之熱擴散率係藉由溫度波分析法求出。於測定裝置中，使用AI-PHASE製ai-Phase mobile M3 type1。絕緣熱傳導片的面內方向之熱擴散率係藉由周期加熱放射測溫法求出。於測定裝置中，使用ADVANCE理工製LaserPIT。比熱係使用示差掃描熱量計(TA Instruments製DSCQ10)求出。比重係由散熱片及絕緣熱傳導片的外尺寸及重量求出。
(2)絕緣破壞電壓 絕緣片之絕緣破壞電壓係依據試驗規格ASTM D 149進行測定。於測定裝置中，使用東京變壓器公司製的絕緣耐力試驗裝置。
(3)平均粒徑、縱橫比 氮化硼粒子之平均粒徑使用雷射繞射･散射式粒子徑分布測定裝置(MicrotracBEL股份有限公司製MT3000)，以測定時間10秒、測定次數1次進行測定，得到體積分布中的D50值。氮化硼粒子之縱橫比係使用掃描型電子顯微鏡(日立高科技製TM3000型Miniscope)，以倍率1500倍計測粒子的長徑與厚度，藉由計算而求出。
《實施例1》 〈散熱片之製造〉 (絕緣熱傳導片之製造) 於1-甲基-2-吡咯啶酮450體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Technora」10體積份已溶解之狀態，添加板狀氮化硼粒子「PT110」(Momentive公司製，平均粒徑45μm，縱橫比35)90體積份，一邊加熱至80℃，一邊以三一馬達(THREE-ONE MOTOR)攪拌機來攪拌60分鐘而進行混合，得到均勻的漿料。
使用間隙0.35mm的棒塗機，將所得之漿料塗佈於玻璃板上而賦形為片狀，在70℃下乾燥1小時。然後，將經賦形的漿料在水中從玻璃板剝離後，在100℃下乾燥1小時，得到厚度120μm之絕緣熱傳導片前驅物。對於所得之絕緣熱傳導片前驅物，在溫度270℃、線壓4000N/cm之條件下施予壓光輥機的壓縮處理，得到厚度55μm之絕緣熱傳導片。此絕緣熱傳導片的面內方向之熱傳導率為40W/(m･K)。
(層合) 將所製作的絕緣熱傳導片切斷成縱20mm×橫20mm。將此絕緣熱傳導片與噴霧塗佈有苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)已溶解的異己烷與環己烷之混合液作為絕緣接著層之層予以交替地層合。層合合計400片的絕緣熱傳導片，而得到厚度28mm之層合體。絕緣接著層之厚度係平均15μm。
(切斷) 將所製作的層合體，相對於絕緣熱傳導片之主表面呈實質上垂直地，用剃刀的刀刃以1mm間隔切斷2次，得到縱28mm×橫20mm×厚度1mm之散熱片。
(測定) 所得之散熱片的厚度方向之熱傳導率為34W/(m･K)，絕緣破壞電壓為12kV。
《實施例2》 〈散熱片之製造〉 (絕緣熱傳導片之製造) 於1-甲基-2-吡咯啶酮450體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Technora」14體積份已溶解之狀態，添加板狀氮化硼粒子「HSP」(Dandong Chemical Engineering Institute Co.製，平均粒徑40μm)86體積份，一邊加熱至80℃，一邊以三一馬達攪拌機來攪拌60分鐘而進行混合，得到均勻的漿料。
使用間隙0.35mm的棒塗機，將所得之漿料塗佈於玻璃板上而賦形為片狀，在70℃下乾燥1小時。然後，將經賦形的漿料在水中從玻璃板剝離後，在100℃下乾燥1小時，得到厚度120μm之絕緣熱傳導片前驅物。對於所得之絕緣熱傳導片前驅物，在溫度220℃、線壓6000N/cm之條件下施予壓光輥機的壓縮處理，得到厚度50μm之絕緣熱傳導片。此絕緣熱傳導片的面內方向之熱傳導率為50W/(m･K)。
(層合) 將所製作的絕緣熱傳導片切斷成縱100mm×橫100mm。將此絕緣熱傳導片與作為絕緣接著層的薄膜狀熱熔型接著劑「G-13」(倉敷紡績股份有限公司製，聚酯系，厚度30μm)予以交替地層合100組(200片)。層合後，使用真空熱壓機，在溫度155℃、壓力3MPa、真空度2kPa下保持5分鐘而得到厚度8mm之層合體。
(切斷) 將所製作的層合體，相對於絕緣熱傳導片之主表面呈實質上垂直地，用剃刀的刀刃以1mm間隔切斷2次，得到縱100mm×橫8mm×厚度1mm之散熱片。
(測定) 所得之散熱片的厚度方向之熱傳導率為31W/(m･K)。
≪參考例1～5、參考比較例1～2≫ 製作參考例1～4之絕緣熱傳導片、參考比較例1～2之絕緣熱傳導片及參考例5之絕緣熱傳導片前驅物。測定所得之絕緣熱傳導片及絕緣熱傳導片前驅物的特性。測定係藉由以下方法進行。
(1)熱傳導率 熱傳導率係對於厚度方向與面內方向各自，將熱擴散率、比重及比熱全部相乘而算出。 (熱傳導率)=(熱擴散率)×(比熱)×(比重) 厚度方向之熱擴散率係藉由溫度波分析法求出。於測定裝置中，使用AI-PHASE製ai-Phase mobile M3 type1。面內方向之熱擴散率係藉由光交流法求出。於測定裝置中，使用ADVANCE理工製LaserPIT。比熱係使用示差掃描熱量計(TA Instruments製DSCQ10)求出。比重係由絕緣片的外尺寸及重量求出。
(2)絕緣破壞電壓 絕緣破壞電壓係依據試驗規格ASTM D149進行測定。於測定裝置中，使用東京變壓器公司製的絕緣耐力試驗裝置。
(3)平均粒徑、縱橫比 (i)作為平均粒徑，使用雷射繞射･散射式粒子徑分布測定裝置(MicrotracBEL股份有限公司製MT3000)，以測定時間10秒、測定次數1次進行測定，取得體積分布中的D50值。 (ii)縱橫比係使用掃描型電子顯微鏡(日立高科技製TM3000型Miniscope)，以倍率1500倍計測粒子的長徑與厚度，藉由計算而求出。
(體密度) 體密度係從絕緣熱傳導片切出50mm見方，使用精密電子天平測定質量，以測微計測定厚度，以游標卡尺測定片面積，藉由計算求出。
(空隙率(面積%)) 空隙率係藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)，以3000倍觀察垂直於面方向的剖面，從所得之剖面影像的一定面積中存在的空隙之面積來算出。
(配向度) 氮化硼粒子之配向度係將絕緣片之主面當作測定面，藉由透射X射線繞射(XRD，RIGAKU製NANO-Viewer)之波峰強度比進行評價。使用對應於氮化硼結晶的c軸(厚度)方向之(002)波峰強度I(002)與對應於a軸(平面)之(100)波峰強度I(100)，以下式定義配向度。 (氮化硼粒子之配向度)=I(002)/I(100) 配向度之值愈低，氮化硼粒子愈在與片面內相同的方向中配向。
(比介電率) 絕緣熱傳導片之在1GHz的比介電率係使用擾動方式試料孔閉鎖形空腔共振器法，藉由網路分析器(KEYCOM製E8361A)進行測定。
〈參考例1〉 於1-甲基-2-吡咯啶酮(富士薄膜和光純藥股份有限公司製)350體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Technora」(帝人股份有限公司製共聚對伸苯基･3,4’-二苯基醚對苯二甲醯胺)5體積份、作為溶解樹脂之安定化劑的無水氯化鈣(富士薄膜和光純藥股份有限公司製)2體積份已溶解之狀態，添加作為絕緣性粒子的鱗片狀氮化硼粒子「HSL」(Dandong Chemical Engineering Institute Co.製，平均粒徑30μm)95體積份，以自轉･公轉混合機攪拌10分鐘而混合，得到漿料。使用間隙0.14mm的棒塗機，將所得之漿料塗佈於玻璃板上及賦形，且在115℃下乾燥20分鐘。然後，在離子交換水中1小時浸漬･脫鹽後，將經賦形為片狀的漿料在水中從玻璃板剝離。將經剝離的片在100℃下乾燥30分鐘，得到厚度100μm之絕緣熱傳導片前驅物。對於所得之絕緣熱傳導片前驅物，在溫度280℃、線壓4000N/cm之條件下施予壓光輥機的壓縮處理，得到厚度37μm之柔軟的絕緣熱傳導片(參考例1之絕緣熱傳導片)。
〈參考例2〉 除了將聚芳醯胺樹脂設為8體積份，且將鱗片狀氮化硼粒子設為92體積份以外，與參考例1同樣地，得到厚度27μm之絕緣熱傳導片(參考例2之絕緣熱傳導片)。
〈參考例3〉 於1-甲基-2-吡咯啶酮(和光純藥工業股份有限公司製)450體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Technora」10體積份已溶解之狀態，添加作為絕緣性粒子的鱗片狀氮化硼粒子「PT110」(Momentive公司製，平均粒徑45μm，縱橫比35)90體積份，一邊加熱至80℃，一邊以三一馬達攪拌機來攪拌60分鐘而進行混合，得到均勻的漿料。
使用間隙0.28mm的棒塗機，將所得之漿料塗佈於玻璃板上而賦形為片狀，在70℃下乾燥1小時。然後，將經賦形的漿料在水中從玻璃板剝離後，在100℃下乾燥1小時，得到厚度100μm之絕緣熱傳導片前驅物。對於所得之絕緣熱傳導片前驅物，在溫度270℃、線壓4000N/cm之條件下施予壓光輥機的壓縮處理，得到厚度48μm之絕緣熱傳導片(參考例3之絕緣熱傳導片)。
〈參考例4〉 除了將聚芳醯胺樹脂設為20體積份，且將鱗片狀氮化硼粒子設為80體積份以外，與參考例1同樣地，得到厚度25μm之絕緣熱傳導片(參考例4之絕緣熱傳導片)。
〈參考比較例1〉 除了將聚芳醯胺樹脂設為8體積份，且將鱗片狀氮化硼粒子設為92體積份以外，將以與參考例1同樣之手法所製作的厚度100μm之絕緣熱傳導片前驅物，藉由真空縱型加熱壓機，在280℃、5Pa之真空環境下，以5噸之荷重(20MPa)，熱壓2分鐘(加壓開始後升溫40分鐘、保持2分鐘、降溫70分鐘)，而得到厚度42μm之絕緣熱傳導片(參考比較例1之絕緣熱傳導片)。
〈參考比較例2〉 除了將聚芳醯胺樹脂設為30體積份，且將鱗片狀氮化硼粒子設為70體積份以外，與參考例1同樣地，得到厚度26μm之絕緣熱傳導片(參考比較例2之絕緣熱傳導片)。
〈參考例5〉 除了將聚芳醯胺樹脂設為8體積份，且將鱗片狀氮化硼粒子設為92體積份以外，與參考例1同樣地，在100℃實施30分鐘的乾燥為止，得到厚度100μm之絕緣熱傳導片前驅物(參考例5之絕緣熱傳導片前驅物)。
≪特性評價≫ 表1中顯示對於參考例1～4、參考比較例1～2及參考例5進行之測定結果。尚且，關於參考例5，由於空隙大而無法規定垂直於面方向之剖面，無法進行剖面中的評價。因此，參考例5的絕緣性粒子、黏結劑樹脂及空隙率之面積%為「不能計測」。
Figure 02_image001
如在表1所見，於在垂直於面方向的剖面全體中含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙之參考例1～4之絕緣熱傳導片中，看到面內方向的比較高之熱傳導率。尚且，如上述，黏結劑樹脂及絕緣性粒子之面積%各自實質上對應於彼等之體積份，於表1中，以「()」表示如此所推斷的面積%。
尚且，參考例2係關於絕緣性粒子之含有率，儘管為比參考例1較低之值，卻顯示面內方向的特別高之熱傳導率。作為得到這樣的結果之理由的1個，可舉出於參考例2中，比參考例1更減低空隙率。
代替輥壓處理，進行真空熱壓處理之參考比較例1的絕緣熱傳導片，係在垂直於面方向的剖面全體中含有75～97面積%的絕緣性粒子及3～25面積%的黏結劑樹脂，但另一方面空隙率超過10面積%，看到面內方向的比較低之熱傳導率。
又，於絕緣性粒子未達75面積%，且黏結劑樹脂超過25面積%之參考比較例2的絕緣熱傳導片中，亦看到面內方向的比較低之熱傳導率。
≪SEM觀察≫ 對於參考例1～4、參考比較例1～2及參考例5之絕緣熱傳導片，進行掃描型電子顯微鏡(SEM)之觀察。
圖5～圖8分別顯示參考例1～4之絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。如在圖5～圖8所見，於參考例1～4之絕緣熱傳導片中，扁平狀氮化硼粒子係以填埋片內的間隙之方式變形，例如與已進行真空熱壓的參考比較例1之情況(圖10)比較下，空隙比較小。
圖9顯示參考例5之絕緣熱傳導片前驅物之垂直於面方向的剖面之SEM影像。如在圖9所見，未進行加壓處理的絕緣熱傳導片前驅物之參考例5之片係空隙比較大，絕緣性粒子的填充度比較低。又，未看到扁平狀絕緣性粒子之變形。
圖10顯示參考比較例1之片之垂直於面方向的剖面之SEM影像。如在圖10所見，於加壓處理時不是輥壓處理而是進行真空加熱壓之參考比較例1之片中，與未進行加壓處理之參考例5比較下，雖然空隙被減低，但是起因於扁平狀氮化硼粒子的立體障礙，空隙比較多地殘存於絕緣熱傳導片內。又，如在圖10所見，於參考比較例1之絕緣熱傳導片中，雖然扁平狀的絕緣性粒子某程度變形，但是變形的程度不充分，未能填埋粒子間之間隙。
圖11顯示參考比較例2之片之垂直於面方向的剖面之SEM影像。如在圖11所見，於絕緣性粒子未達75面積%且黏結劑樹脂超過25面積%之參考比較例2之片中，起因於黏結劑樹脂之含有率比較大，絕緣性粒子間之距離變比較大。
≪參考例6及參考比較例3≫ 接著，關於作為絕緣性粒子，除了氮化硼粒子之外還包含表面絕緣化金屬矽粒子，且使用聚芳醯胺樹脂「Conex」(帝人股份有限公司製聚間伸苯基間苯二甲醯胺)作為黏結劑樹脂之情況，進行調查。製作參考例6及參考比較例3之絕緣熱傳導片，評價物性等。
〈參考例6〉 除了於1-甲基-2-吡咯啶酮130體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Conex」20體積份已溶解之狀態，添加作為絕緣性粒子的鱗片狀氮化硼粒子「PT110」60體積份，及添加經由熱氧化法(大氣中、900℃、1小時)將表面絕緣化之金屬矽粒子「＃350」(KINSEI MATEC股份有限公司製，平均粒徑15μm、縱橫比1)20體積份之點，及使用間隙0.40mm的棒塗機之點以外，與參考例3同樣地製作絕緣熱傳導片，得到厚度56μm之絕緣熱傳導片(參考例6之絕緣熱傳導片)。
〈參考比較例3〉 除了於1-甲基-2-吡咯啶酮520體積份中，以作為黏結劑樹脂的聚芳醯胺樹脂「Technora」40體積份已溶解之狀態，添加作為絕緣性粒子的氮化硼粒子「PT110」60體積份之點，及使用間隙0.80mm的棒塗機點以外，與參考例3同樣地製作絕緣熱傳導片，得到厚度50μm之絕緣熱傳導片(參考比較例3之絕緣熱傳導片)。
表2中顯示對於參考例6及參考比較例3進行之測定結果。
Figure 02_image003
如在表2所見，於在垂直於面方向之剖面全體中含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙之參考例6之絕緣熱傳導片中，與絕緣性粒子未達75面積%且黏結劑樹脂超過25面積%之參考比較例3之絕緣熱傳導片比較下，看到面內方向的比較高之熱傳導率。參考例6之絕緣熱傳導片由於除了氮化硼粒子之外還含有金屬矽粒子，故與參考例4對比，厚度方向之熱傳導率提升。 [產業上可利用性]
本發明之散熱片係可適用作為電子･電氣機器的發熱構件之絕緣散熱構件，例如作為使半導體之熱散逸至冷卻材或殼體用的絕緣散熱構件。
10:散熱片 21,31,41:絕緣性粒子 22,32,42:黏結劑樹脂 23,33,43:空隙 A,A’,X:絕緣熱傳導層 B:絕緣接著層 D:散熱片之厚度方向 S:散熱片之面方向
[圖1]顯示本揭示之實施態樣的散熱片之剖面之概略圖。 [圖2]顯示構成本揭示之1個實施態樣的散熱片之絕緣熱傳導層的剖面之概略圖。 [圖3]顯示構成本揭示之另一實施態樣的散熱片之絕緣熱傳導層的剖面之概略圖。 [圖4]顯示構成習知技術的散熱片之絕緣熱傳導層的剖面之概略圖。 [圖5]顯示參考例1的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。 [圖6]顯示參考例2的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。 [圖7]顯示參考例3的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。 [圖8]顯示參考例4的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。 [圖9]顯示參考例5的絕緣熱傳導片前驅物之垂直於面方向的剖面之SEM影像。 [圖10]顯示參考比較例1的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。 [圖11]顯示參考比較例2的絕緣熱傳導片之垂直於面方向的剖面之SEM照片。
10:散熱片
A:絕緣熱傳導層
B:絕緣接著層
D:散熱片之厚度方向
S:散熱片之面方向

Claims (15)

  1. 一種散熱片，其係具有至少2層絕緣熱傳導層經層合的構造之散熱片，其中 前述絕緣熱傳導層之層合方向與前述散熱片之厚度方向係略正交，此處， 前述絕緣熱傳導層係在垂直於散熱片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。
  2. 如請求項1之散熱片，其進一步具有在至少2層前述絕緣熱傳導層之間所配置的絕緣接著層。
  3. 如請求項1或2之散熱片，其中相對於前述散熱片，前述絕緣熱傳導層佔至少50體積%。
  4. 如請求項2或3之散熱片，其中前述絕緣熱傳導層之前述層合方向中的厚度係前述絕緣接著層之前述層合方向中的厚度之2倍以上。
  5. 如請求項1～4中任一項之散熱片，其中前述絕緣性粒子包含變形的扁平狀粒子。
  6. 如請求項1～5中任一項之散熱片，其中前述絕緣性粒子包含50體積%以上的氮化硼粒子。
  7. 如請求項1～6中任一項之散熱片，其中前述黏結劑樹脂係熔點或熱分解溫度為150℃以上。
  8. 如請求項1～7中任一項之散熱片，其中前述黏結劑樹脂為聚芳醯胺樹脂。
  9. 如請求項1～8中任一項之散熱片，其熱傳導率係在厚度方向中為20W/(m･K)以上，絕緣破壞電壓為5kV/mm以上。
  10. 如請求項1～9中任一項之散熱片，其在1GHz的比介電率為6以下。
  11. 一種散熱片之製造方法，其係如請求項1～10中任一項之散熱片之製造方法，包含： 提供絕緣熱傳導片， 層合至少2個前述絕緣熱傳導片，而得到層合體，及 藉由沿著前述絕緣熱傳導片之略層合方向，切割(slice)前述層合體而得到散熱片；此處， 前述絕緣熱傳導片係在垂直於前述絕緣熱傳導片之面方向的剖面全體中，含有75～97面積%的絕緣性粒子、3～25面積%的黏結劑樹脂及10面積%以下的空隙。
  12. 如請求項11之方法，其中於層合至少2個前述絕緣熱傳導片之際，進一步包含在前述絕緣熱傳導片之間配置絕緣接著物質。
  13. 如請求項11或12之方法，其中前述絕緣熱傳導片具有面內方向中的30W/(m･K)以上之熱傳導率。
  14. 如請求項11～13中任一項之方法，其中前述絕緣性粒子包含扁平狀粒子。
  15. 如請求項11～14中任一項之方法，其中前述絕緣性粒子包含50體積%以上的氮化硼粒子。
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