TW202214817A - 導熱性片 - Google Patents

Abstract

本發明係一種導熱性片，其係包含由有機高分子所構成之基質及碳纖維X，且上述碳纖維X於片之厚度方向配向者，並且上述碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率為40%以上，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。 根據本發明，可提供一種導熱性片，藉由對其表面進行研磨，可有效地降低熱阻值，成為熱阻值較低之片。

Description

導熱性片

本發明係關於一種導熱性片，例如，係關於一種配置於發熱體與散熱體之間而使用之導熱性片。

於電腦、汽車零件、行動電話等電子機器中，為了使自半導體元件或機械零件等發熱體所產生之熱散出，通常使用散熱器等散熱體。已知為了提高熱向散熱體之傳熱效率而於發熱體與散熱體之間配置導熱性片。 導熱性片在配置於電子機器內部時通常經壓縮而使用，要求較高之柔軟性。因此，其係於橡膠或凝膠等柔軟性較高之高分子基質中摻合具有導熱性之填充材而成。又，關於導熱性片，眾所周知，為了提高厚度方向之導熱性，會使碳纖維等具有各向異性之填充材於厚度方向配向（例如，參照專利文獻1、2）。

又，於專利文獻3中，記載有關於一種導熱性片之發明，其係基於進一步提高導熱性之觀點考慮，使碳纖維等具有各向異性之填充劑露出於片表面，且片表面之峰頂點之算術平均曲率（Spc）為一定程度以下，於實施例中，揭示有藉由對一定條件下所製作之片進行表面研磨，可降低熱阻值（即，可提高導熱性）。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2018-056315號公報 專利文獻2：日本特開2018-014534號公報 專利文獻3：國際公開第2020/067141號

[發明所欲解決之課題]

於上述專利文獻3所記載之發明中，可獲得熱阻值相對低、散熱性良好之導熱性片。然而，近年來，隨著電子機器之高度化，發熱量增大，要求一種熱阻值較先前低之導熱性片。 因此，本發明之目的在於提供一種熱阻值較先前低之導熱性片。 [解決課題之技術手段]

本發明者進行銳意研究，結果發現一種導熱性片，其係包含由有機高分子所構成之基質及碳纖維X，且上述碳纖維X於片之厚度方向配向者，並且碳纖維X分別以特定比率包含纖維長度較長之碳纖維、及纖維長度較短之碳纖維，藉由對上述導熱性片之表面進行研磨，可有效地降低熱阻值，成為熱阻值較低之片，從而完成本發明。 即，本發明提供以下之[1]～[6]。

[1]一種導熱性片，其係包含由有機高分子所構成之基質及碳纖維X，且上述碳纖維X於片之厚度方向配向者，並且上述碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率為40%以上，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。 [2]如上述[1]所記載之導熱性片，其中，上述碳纖維X之中，纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率為5%以下。 [3]如上述[1]或[2]所記載之導熱性片，其進而含有鱗片狀碳粉末。 [4]如上述[1]至[3]中任一項所記載之導熱性片，其中，上述碳纖維X之一部分露出於片表面，當觀察1 mm×1 mm之區域之表面時，於將自片之最高點至片之最深部為止的厚度方向之深度設為100%之情形時，距片之最高點在厚度方向上為40%之位置上之與厚度方向垂直之截面中，片所占之面積S為65%以上。 [5]如上述[1]至[4]中任一項所記載之導熱性片，其熱阻值為0.024℃・in ²/W以下。 [6]如上述[1]至[5]中任一項所記載之導熱性片，其厚度為50～900 μm。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種導熱性片，藉由對其表面進行研磨，可有效地降低熱阻值，成為熱阻值較低之片。

[導熱性片] 本發明之導熱性片係包含由有機高分子所構成之基質及碳纖維X，且上述碳纖維X於片之厚度方向配向者，並且上述碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率為40%以上，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。

以下，對於本發明之導熱性片詳細地進行說明。 圖1係本發明之一實施方式之導熱性片。再者，本發明不限定於圖式之內容。 本實施方式之導熱性片10包含由有機高分子所構成之基質14及碳纖維X，詳細而言，碳纖維X分散於基質14中，且該碳纖維X於導熱性片10之厚度方向配向。 如此，藉由配向有碳纖維X，導熱性片10之導熱性提高。

此處，所謂碳纖維X於導熱性片10之厚度方向配向之狀態，意指個數比率超過60%之碳纖維X之長軸方向朝向與導熱性片10之厚度方向呈20°以內之範圍的狀態。此種配向狀態可藉由利用電子顯微鏡對導熱性片10之沿厚度方向之截面進行觀察來確認。

如圖1所示，碳纖維X較佳為其一部分露出於片表面。藉此，容易提高厚度方向之導熱率，提高散熱性。又，雖未圖示，但如下所述，亦可含有碳纖維X及鱗片狀碳粉末。 進而，導熱性片10亦可含有非各向異性填充材16。藉由含有碳纖維X及非各向異性填充材16，容易形成導熱通道，容易提高片之厚度方向之導熱性。再者，非各向異性填充材16於本發明中並非必須成分，如圖2所示，亦可為不含非各向異性填充材16之導熱性片20。導熱性片20除不含非各向異性填充材16以外，與導熱性片10相同。 以下，對於構成本發明之導熱性片之各成分詳細地進行說明。

（碳纖維X） 碳纖維X由纖維長度不同之複數碳纖維所構成。於本發明，碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率為40%以上，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。 若纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率未達40%，則藉由對導熱性片之表面進行研磨來降低熱阻值之效果變低。又，為了降低研磨後之熱阻值，較佳為降低研磨前之熱阻值，就此種觀點而言，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率較佳為43%以上，更佳為45%以上，進而較佳為47%以上。 再者，所謂纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率意指纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之數量於碳纖維X整體中之比率。

如上所述，於本發明中，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。若纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率未達3%，則藉由對導熱性片進行研磨來降低熱阻值之效果變低。另一方面，若纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率超過13%，則研磨前之熱阻值變高，因此導致研磨後之熱阻值亦變高。 就降低導熱性片之研磨後之熱阻值之觀點而言，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率較佳為3～11%，更佳為3～8%，進而較佳為3～5%。 再者，所謂纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率意指纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之數量於碳纖維X整體中之比率。

碳纖維X之中，纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率較佳為5%以下。藉由纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率為5%以下，容易提高藉由研磨來降低熱阻值之效果。碳纖維（C）之比率較佳為4%以下，更佳為3%以下。 再者，所謂纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率係指纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之數量於碳纖維X整體中之比率。

碳纖維X之平均纖維長度D50較佳為50～150 μm，更佳為70～130 μm，進而較佳為80～120 μm。若碳纖維X之平均纖維長度D50為該等下限值以上，則碳纖維彼此容易接觸，容易確保熱傳遞路徑。若碳纖維X之平均纖維長度D50為該等上限值以下，則容易將碳纖維高填充至基質中。

上述碳纖維X中之碳纖維（A）、碳纖維（B）、及碳纖維（C）之比率、以及平均纖維長度D50可根據以碳纖維X作為試樣，將橫軸設為纖維長度、將縱軸設為累計頻率之纖維長度分佈曲線而求得。該纖維長度分佈曲線係自纖維長度較小之碳纖維依次累計所獲得之數量基準之纖維長度分佈曲線。 纖維長度分佈曲線可藉由碳纖維X之顯微鏡觀察進行製作。例如，對於構成碳纖維X之2000個以上之碳纖維，使用電子顯微鏡或光學顯微鏡測定纖維長度，製作纖維長度分佈曲線，從而可計算碳纖維（A）、碳纖維（B）、及碳纖維（C）之比率。又，平均纖維長度D50意指相當於累計頻率50%之纖維長度。再者，纖維長度分佈曲線係將纖維長度未達30 μm之較小纖維長度之纖維排除而製作。更具體而言，作為測定試樣使用之碳纖維X可自導熱性片單離出而準備。又，可藉由光學顯微鏡觀察該碳纖維X，獲得觀察圖像後，使用三谷商事股份有限公司製造之圖像解析軟體「WinROOF」測量纖維長度。

碳纖維X之縱橫比較高，具體而言，縱橫比超過2，縱橫比較佳為5以上。藉由使縱橫比大於2，容易使碳纖維於厚度方向配向，容易提高導熱性片之導熱性。 又，縱橫比之上限無特別限定，就實用性而言為100。 再者，所謂碳纖維之縱橫比意指纖維長度/纖維直徑。

導熱性片中之碳纖維X之含量相對於基質100質量份，較佳為30～500質量份，更佳為50～300質量份。藉由使碳纖維X之含量為該等下限值以上，而容易提高導熱性，藉由使碳纖維X之含量為上限值以下，而容易使下述混合組成物之黏度變得適當，使碳纖維X之配向性變得良好。

碳纖維X較佳為以平均纖維長度不同之2種以上之碳纖維作為原料而構成，更具體而言，較佳為將平均纖維長度為50～120 μm之短纖維長度碳纖維成分與平均纖維長度超過120 μm之長纖維長度碳纖維成分併用。 短纖維長度碳纖維成分相對於基質100質量份，較佳為20～490質量份，更佳為40～290質量份。 長纖維長度碳纖維成分相對於基質100質量份，較佳為3～100質量份，更佳為5～70質量份。

就提高藉由對導熱性片進行研磨來降低熱阻值之效果，降低研磨後之熱阻值之觀點而言，短纖維長度碳纖維成分相對於長纖維長度碳纖維成分之質量比（短纖維長度碳纖維成分/長纖維長度碳纖維成分）較佳為1.5～55，更佳為3～20。 上述短纖維長度碳纖維成分之平均纖維長度較佳為70～115 μm，更佳為90～110 μm。 上述長纖維長度碳纖維成分之平均纖維長度較佳為130～300 μm，更佳為140～260 μm。 關於作為原料摻合之短纖維長度碳纖維成分及長纖維長度碳纖維成分各自之平均纖維長度，可使用電子顯微鏡或光學顯微鏡，測定任意50個碳纖維之纖維長度，將其等之平均值作為平均纖維長度。

碳纖維X較佳為石墨化碳纖維。石墨化碳纖維之石墨之結晶面於纖維軸方向上相連，於該纖維軸方向上具備較高之導熱率。因此，藉由使該纖維軸方向對齊特定之方向，可提高特定方向之導熱率。

碳纖維X無特別限定，但沿具有各向異性之方向（即，長軸方向）之導熱率一般而言為60 W/m・K以上，較佳為400 W/m・K以上。碳纖維X之導熱率之上限無特別限定，例如為2000 W/m・K以下。導熱率可藉由雷射閃光法、或依據ASTM D5470之方法進行測定。

導熱性片較佳為包含碳纖維X及鱗片狀碳粉末。藉由包含鱗片狀碳粉末，可進一步提高藉由對導熱性片進行研磨來降低熱阻值之效果。

導熱性片中之鱗片狀碳粉末之含量相對於基質100質量份，較佳為1～50質量份，更佳為5～40質量份，更佳為10～30質量份。若鱗片狀碳粉末之含量為該等下限值以上，則可進一步提高藉由對導熱性片進行研磨來降低熱阻值之效果，若鱗片狀碳粉末之含量為該等上限值以下，則容易使下述混合組成物之黏度變得適當，使鱗片狀碳粉末之配向性變得良好。

鱗片狀碳粉末之縱橫比超過2，縱橫比較佳為5以上。藉由使縱橫比大於2，容易使鱗片狀碳粉末於厚度方向配向，容易提高導熱性片之導熱性。又，縱橫比之上限無特別限定，就實用性而言為100。鱗片狀碳粉末之縱橫比意指鱗片狀碳粉末之長軸方向上之長度/厚度。 作為鱗片狀碳粉末，較佳為鱗片狀石墨粉末。鱗片狀石墨粉末之石墨之結晶面於鱗片表面之面內方向上相連，於該面內方向上具備較高之導熱率。因此，藉由使該鱗片表面對準特定之方向，可提高特定方向上之導熱率。

作為上述石墨化碳纖維、鱗片狀石墨粉末等石墨化碳材料，可使用將以下原料石墨化所得者。例如可例舉：萘等縮合多環烴化合物、PAN（聚丙烯腈）、瀝青等縮合雜環化合物等，尤佳為使用石墨化度較高之石墨化中間相瀝青或聚醯亞胺、聚苯并唑。例如藉由使用中間相瀝青，可於下述紡絲步驟中，使瀝青藉由其各向異性而配向於纖維軸方向，獲得於該纖維軸方向具有優異導熱性之石墨化碳纖維。

石墨化碳纖維可使用：對原料依次進行紡絲、不熔化及碳化之各處理，粉碎或切斷成特定之粒徑後，將其石墨化所得者；或於碳化後進行粉碎或切斷，其後將其石墨化所得者。於在石墨化前進行粉碎或切斷之情形時，於藉由粉碎而新露出於表面之表面中，於石墨化處理時，容易進行縮聚反應、環化反應，因此可提高石墨化度，從而獲得導熱性進一步得到提高之石墨化碳纖維。另一方面，於將經紡絲之碳纖維石墨化後進行粉碎之情形時，由於石墨化後之碳纖維較硬，故而容易粉碎，可藉由短時間之粉碎而獲得纖維長度分佈相對窄之碳纖維粉末。

（非各向異性填充材） 本發明之導熱性片較佳為含有非各向異性填充材。非各向異性填充材係不同於碳纖維X之含於導熱性片中之導熱性填充材，係與碳纖維X一起對導熱性片賦予導熱性之材料。藉由填充非各向異性填充材，可於硬化成片之前階段中，抑制黏度上升，使分散性變得良好。又，於碳纖維X彼此中，例如當纖維長度變大時，不易使填充材彼此之接觸面積變大，但藉由利用非各向異性填充材埋設其間，可形成傳熱通道，從而獲得導熱率較高之導熱性片。 非各向異性填充材係形狀實質上不具有各向異性之填充材，係即便於下述磁力線產生下或剪力作用下等碳纖維X於特定之方向配向之環境下，亦不於該特定之方向配向之填充材。

非各向異性填充材之縱橫比為2以下，較佳為1.5以下。藉由含有縱橫比較低之非各向異性填充材，可使具有導熱性之填充材適當地介置於碳纖維X之間隙中，從而獲得導熱率較高之導熱性片。又，藉由使縱橫比為2以下，可防止下述混合組成物之黏度上升，從而變為高填充。

作為非各向異性填充材之具體例，例如可例舉：金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氫氧化物、碳材料、金屬以外之氧化物、氮化物、碳化物等。又，作為非各向異性填充材之形狀，可例舉：球狀、不定形之粉末等。 於非各向異性填充材中，作為金屬，可例示：鋁、銅、鎳等；作為金屬氧化物，可例示：氧化鋁（alumina）、氧化鎂、氧化鋅等；作為金屬氮化物，可例示：氮化鋁等。作為金屬氫氧化物，可例舉：氫氧化鋁。進而，作為碳材料，可例舉：球狀石墨等。作為金屬以外之氧化物、氮化物、碳化物，可例舉：石英、氮化硼、碳化矽等。於上述中，非各向異性填充材較佳為選自氧化鋁、鋁、氧化鋅、氮化硼、及氮化鋁，尤其是自填充性或導熱率之觀點而言，較佳為鋁、氧化鋁，更佳為氧化鋁。 非各向異性填充材可單獨使用上述1種，亦可併用2種以上。

非各向異性填充材之平均粒徑較佳為0.1～50 μm，更佳為0.5～35 μm。又，尤佳為1～15 μm。藉由將平均粒徑設為50 μm以下，而不易發生擾亂碳纖維X之配向等異常。又，藉由將平均粒徑設為0.1 μm以上，而不會使非各向異性填充材之比表面積超出需要地變大，即便大量摻合，亦不易使混合組成物之黏度上升，從而容易使非各向異性填充材變為高填充。 非各向異性填充材亦可使用例如至少2種具有互不相同之平均粒徑之非各向異性填充材作為非各向異性填充材。 再者，非各向異性填充材之平均粒徑可藉由電子顯微鏡等進行觀察而測定。更具體而言，例如可使用電子顯微鏡或光學顯微鏡，測定任意50個非各向異性填充材之粒徑，將其等之平均值（算術平均值）作為平均粒徑。或者，平均粒徑係藉由雷射繞射散射法（JIS R 1629）所測得之粒度分佈之體積平均粒徑。

非各向異性填充材之含量相對於基質100質量份，較佳為100～800質量份之範圍，更佳為150～700質量份之範圍。 非各向異性填充材藉由設為100質量份以上，可使介置於碳纖維X彼此之間隙之非各向異性填充材之量變得充分，從而使導熱性變得良好。另一方面，藉由設為800質量份以下，可獲得與含量對應之提高導熱性之效果，又，亦不會因非各向異性填充材而妨礙由碳纖維X進行之導熱。進而，藉由設為150～700質量份之範圍內，而使導熱性片之導熱性優異，使混合組成物之黏度亦變得良好。

（基質） 導熱性片包含由有機高分子所構成之基質。基質為彈性體或橡膠等有機高分子，較佳可使用使由如主劑與硬化劑之混合系所構成之液狀高分子組成物（硬化性高分子組成物）硬化所形成者。硬化性高分子組成物例如可為由未交聯橡膠及交聯劑所構成者，亦可為包含單體、預聚物等及硬化劑等之組成物。又，上述硬化反應可為常溫硬化，亦可為熱硬化。

作為由硬化性高分子組成物所形成之基質，可例示：聚矽氧橡膠。於為聚矽氧橡膠之情形時，作為基質（硬化性高分子組成物），較佳使用加成反應硬化型聚矽氧。又，更具體而言，作為硬化性高分子組成物，可使用含有含烯基之有機聚矽氧烷及氫化有機聚矽氧烷者。

作為橡膠，除上述以外，亦可使用各種合成橡膠，作為具體例，例如可例舉：丙烯酸橡膠、腈橡膠、異戊二烯橡膠、胺酯橡膠（urethane rubber）、乙烯丙烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁二烯橡膠、氟橡膠、丁基橡膠等。於使用該等橡膠之情形時，合成橡膠於導熱性片中可經交聯，亦可為未交聯（即，未硬化）之狀態。未交聯之橡膠主要用於流動配向。 又，於經交聯（即，硬化）之情形時，如上述所說明，基質可設為使由未交聯橡膠及交聯劑所構成之硬化性高分子組成物硬化所得者，上述未交聯橡膠由該等合成橡膠構成。 又，作為彈性體，亦可使用聚酯系熱塑性彈性體、聚胺酯系熱塑性彈性體等熱塑性彈性體、或使由主劑及硬化劑所構成之混合系液狀高分子組成物硬化所形成之熱硬化型彈性體。例如可例示：使包含具有羥基之高分子及異氰酸酯之高分子組成物硬化所形成之聚胺酯系彈性體。 上述中，例如就硬化後之基質特別柔軟，碳纖維或視需要摻合之鱗片狀碳粉末、非各向異性填充材之填充性良好之方面而言，較佳為使用聚矽氧橡膠，尤佳為使用加成反應硬化型聚矽氧。

又，用於形成基質之高分子組成物可由高分子化合物單一成分所構成，亦可由高分子化合物及塑化劑所構成。塑化劑較佳為用於使用合成橡膠之情形，藉由包含塑化劑，可提高未交聯時之高分子基質之柔軟性。 若基質之含量以體積基準之填充率（體積填充率）表示，則相對於導熱性片總量，基質之含量較佳為20～50體積%，更佳為25～45體積%。

（添加劑） 於導熱性片中，亦可於基質，於無損作為導熱性片之功能之範圍內進而摻合各種添加劑。作為添加劑，例如可例舉：選自分散劑、偶合劑、黏著劑、難燃劑、抗氧化劑、著色劑、沈澱防止劑等之至少1種以上。又，於如上所述使硬化性高分子組成物交聯、硬化等之情形時，亦可摻合促進交聯、硬化之交聯促進劑、硬化促進劑等作為添加劑。

[導熱性片之製造方法] 本發明之導熱性片無特別限定，例如較佳為藉由具備以下之步驟（A）、及（B）之方法進行製造。 步驟（A）：獲得碳纖維X沿導熱性片中成為厚度方向之一方向配向之配向成形體 步驟（B）：切斷配向成形體製成片狀，獲得導熱性片 以下，關於各步驟，更加詳細地進行說明。

＜步驟（A）＞ 於步驟（A）中，例如，由混合組成物成形配向成形體，上述混合組成物包含作為基質之原料之高分子組成物、碳纖維X、視需要摻合之鱗片狀碳粉末及非各向異性填充材。混合組成物較佳為經硬化而製成配向成形體。更具體而言，配向成形體可藉由磁場配向製法、流動配向製法而獲得，其中，較佳為磁場配向製法。

（磁場配向製法） 於磁場配向製法中，將混合組成物注入澆鑄容器等之內部，其後置於磁場，使碳纖維X及視需要摻合之鱗片狀碳粉末沿磁場配向後，使高分子組成物硬化，藉此獲得配向成形體，上述混合組成物包含：硬化後成為基質之液狀高分子組成物、碳纖維X、視需要摻合之鱗片狀碳粉末及非各向異性填充材。配向成形體較佳為塊狀。 又，於模具內部，亦可於與混合組成物接觸之部分配置剝離膜。作為剝離膜，例如可使用：剝離性良好之樹脂膜、或單面經剝離劑等進行了剝離處理之樹脂膜。藉由使用剝離膜，容易使配向成形體自模具脫模。

為了進行磁場配向，磁場配向製法中所使用之混合組成物之黏度較佳為10～300 Pa・s。藉由設為10 Pa・s以上，不易使各填充材沈澱。又，藉由設為300 Pa・s以下，而使流動性變得良好，藉由磁場使碳纖維X及視需要摻合之鱗片狀碳粉末適當地配向，亦不會發生配向花費過多時間之異常。再者，所謂黏度係使用旋轉黏度計（布氏黏度計DV-E，主軸SC4-14）於25℃以旋轉速度10 rpm所測得之黏度。 但，於使用不易沈澱之碳纖維X、鱗片狀碳粉末、或非各向異性填充材，或者組合沈澱防止劑等添加劑之情形時，混合組成物之黏度可設為未達10 Pa・s。

作為磁場配向製法中用於施加磁力線之磁力線產生源，可例舉：超導磁鐵、永久磁鐵、電磁鐵等，就能夠產生較高之磁通密度之磁場之方面而言，較佳為超導磁鐵。自該等磁力線產生源所產生之磁場之磁通密度較佳為1～30特士拉。若將磁通密度設為1特士拉以上，則可容易使碳纖維配向。又，藉由設為30特士拉以下，就實用性而言能夠製造。 可藉由加熱進行高分子組成物之硬化，例如，可於50～150℃左右之溫度下進行。又，加熱時間例如為10分鐘～3小時左右。

（流動配向製法） 於流動配向製法中，可對混合組成物施加剪力，製造碳纖維X及視需要摻合之鱗片狀碳粉末於面方向上配向之預備片，將其積層複數片而製造積層塊，將該積層塊設為配向成形體。 更具體而言，於流動配向製法中，首先，於高分子組成物中混入碳纖維X、及視需要摻合之鱗片狀碳粉末、非各向異性填充材、以及各種添加劑並進行攪拌，製備所混入之固形物均質分散之混合組成物。此處，高分子組成物中所使用之高分子化合物可為包含於常溫（23℃）為液狀之高分子化合物者，亦可為包含於常溫為固體狀之高分子化合物者。又，高分子組成物亦可含有塑化劑。 混合組成物黏度相對高，以便可於伸長成片狀時施加剪力，具體而言，混合組成物之黏度較佳為3～500 Pa・s。為了獲得上述黏度，混合組成物較佳為摻合有溶劑。

其次，對混合組成物賦予剪力，同時使其平坦地伸長而成形為片狀（預備片）。藉由施加剪力，可使碳纖維X及視需要摻合之鱗片狀碳粉末於剪切方向配向。作為片之成形手段，例如，可藉由棒式塗佈機或刮刀等塗佈用敷料器、或擠出成形或自噴嘴噴出等，而於基材膜上塗佈混合組成物，其後，視需要進行乾燥，或使混合組成物半硬化。預備片之厚度較佳設為50～5000 μm左右。於預備片中，碳纖維X及視需要摻合之鱗片狀碳粉末於沿片之面方向之一方向配向。 其次，將預備片以配向方向相同之方式重疊複數片而進行積層，其後，藉由加熱、紫外線照射等，而視需要使混合組成物硬化，且藉由熱壓等，而使預備片相互接著，藉此可形成積層塊，將該積層塊作為配向成形體。

＜步驟（B）＞ 於步驟（B）中，藉由切片等將步驟（A）中所獲得之配向成形體於與碳纖維X配向之方向垂直之方向上切斷，從而獲得導熱性片。切片例如可藉由剪切刀或雷射等而進行。藉由切片等切斷，導熱性片於切斷面即各表面自基質露出碳纖維X之一部分。露出之碳纖維X成為幾乎不傾倒地於厚度方向配向者。

此處，配向成形體之藉由JIS K6253所規定之E型硬度較佳為10～80，更佳為20～70。若E型硬度為10～80，則當對片狀成形體進行切片時，基質會較碳纖維X更積極地被切斷，從而可容易使碳纖維X露出。

經由上述步驟（A）及（B）所製造之本發明之導熱性片如上所述，可藉由進行表面研磨，而有效地降低熱阻值，從而成為熱阻值較低之導熱性片。因此，較佳為於步驟（A）及（B）之後，設置對導熱性片之表面進行研磨之步驟即步驟（C）。

＜步驟（C）＞ 步驟（C）係對導熱性片之表面進行研磨之步驟。 於步驟（C）中，對步驟（B）所獲得之導熱性片之露出有碳纖維X之表面進行研磨。表面之研磨例如可使用研磨紙或研磨膜、研磨布、研磨帶等而進行。 作為研磨紙之性狀，所含之研磨粒之平均粒徑（D50）較佳為0.1～100 μm，更佳為9～60 μm。又，作為研磨紙之研磨粒之粒度，較佳為#120～20000，較佳為#300～15000，更佳為#320～4000。 關於研磨方法，除了將例如研磨紙於同一直線方向連續抵接於導熱性片之表面進行研磨以外，還可使用如下方法：將研磨紙往返一定距離而進行研磨，或沿同一方向旋轉而進行研磨，或於各個方向抵接而進行研磨。 又，關於研磨程度，例如可對表面狀態進行觀察同時進行研磨，例如於往返研磨之情形時，較佳為1～300次往返，更佳為2～200次，進而較佳為3～50次，具體而言，較佳為研磨至碳纖維X突出之長度成為100 μm以下之程度。進而更佳為研磨至突出之長度成為50 μm以下之程度。

[導熱性片之表面狀態] 本發明之導熱性片如上所述，較佳為碳纖維X之一部分露出於片表面。除此以外，就降低熱阻值之觀點而言，導熱性片之表面狀態較佳為如下所述。

對於導熱性片之較佳之表面狀態，藉由模式性表示表面附近之截面之圖3進行說明。當自表面以1 mm×1 mm之區域觀察導熱性片時，於將自片之最高點P至片之最深部Q為止的厚度方向之深度h設為100%之情形時，距最高點P在片之厚度方向上為40%之位置（即，距最高點P在片之厚度方向上為0.4h之位置）上之與厚度方向垂直之截面R中，片所占之面積S較佳為65%以上。 若片所占之面積S為65%以上，則可進一步降低導熱性片之熱阻值。其原因雖不明確，但認為，此種特定之表面狀態之導熱性片意指於片之最表面附近相對平滑，藉此，容易與發熱體等接觸，結果熱阻值降低。

就進一步降低熱阻值之觀點而言，片所占之面積S較佳為66%以上，更佳為68%以上。又，上述片所占之面積之上限無特別限定，一般而言，片所占之面積S為95%以下。

片之最高點P係於觀察區域中位於片之最高位置之部分，通常為自表面露出之碳纖維X之前端部分。片之最深部Q係觀察區域中之片表面10A中的凹部中位於片之最內部側之部分。 又，所謂距最高點P在片之厚度方向上為40%之位置（0.4h之位置）上之與厚度方向垂直之截面R中片所占之面積S意指截面R（面積1 mm×1 mm）中構成片之成分（基質、碳纖維X等）所存在之面積之比率。 再者，關於片所占之面積S，只要觀察10個1 mm×1 mm之區域，求出各個部位中上述片所占之面積，求出其等之平均值即可。

片所占之面積S為一定程度以上之導熱性片例如可經由上述步驟（A）～步驟（C）而獲得，製法並無特別限定。

導熱性片之熱阻值較佳為0.024℃・in ²/W以下，更佳為0.022℃・in ²/W以下。若熱阻值為此種值，則成為容易使熱自發熱體傳遞至散熱體之導熱性片。熱阻值越小越好，通常為0.001℃・in ²/W以上。再者，該熱阻值為導熱性片於厚度方向之熱阻值。 具有此種熱阻值之導熱性片無特別限定，例如可藉由製造上述片面積S為一定程度以上之導熱性片而獲得。

＜表面各種參數（Spc、Sa、Sdr）＞ 本發明之導熱性片之峰頂點之算術平均曲率（Spc）較佳為18000（1/mm）以下。若峰頂點之算術平均曲率（Spc）為18000（1/mm）以下，則與發熱體等密接之接觸面積變大，可降低熱阻值。 峰頂點之算術平均曲率（Spc）較佳為17000（1/mm）以下，更佳為16000（1/mm）以下。又，峰頂點之算術平均曲率（Spc）較佳為1000（1/mm）以上，更佳為5000（1/mm）以上。

峰頂點之算術平均曲率（Spc）係依據ISO25178所測得之表示定義區域中之峰頂點之主曲率之算術平均的參數。該值較小表明與發熱體等接觸之點帶有弧度。另一方面，該值較大表明與發熱體等接觸之點較為尖銳。 再者，帶有弧度之接觸點之位置並未規定，例如露出於表面之碳纖維之端部或端面、或由碳纖維之端部及基質之表面所構成之面可成為帶有弧度之接觸點。 又，峰頂點之算術平均曲率（Spc）可藉由利用市售之雷射顯微鏡對特定之測定面積（例如1 mm ²之二維區域）之表面輪廓進行測定而算出。

為了使峰頂點之算術平均曲率（Spc）為18000（1/mm）以下，例如，可使用粒度#120～20000之研磨紙，適當地設定與粒度對應之研磨次數，進行表面之研磨處理。又，亦可視需要將上述配向成形體之E型硬度設為10～80左右，將其切成片狀，進行上述研磨處理。

導熱性片之表面之算術平均高度（Sa）較佳為20 μm以下，更佳為1～15 μm。藉由算術平均高度（Sa）為20 μm以下，可使片表面具有平滑性，與發熱體等密接之接觸面積變大，從而降低熱阻值。算術平均高度（Sa）可利用市售之表面性狀測定機進行測定，具體而言，可藉由實施例所記載之方法進行測定。

為了使算術平均高度（Sa）為20 μm以下，例如，可使用粒度#120～20000之研磨紙中之粒度相對粗者，適當地設定與粒度對應之研磨次數，而進行表面研磨處理。

又，導熱性片之表面之界面擴展面積比（Sdr）較佳為70以下，更佳為1～60。即便為碳纖維自導熱性片之表面露出而使片表面呈凹凸之狀態，藉由界面擴展面積比（Sdr）為70以下，亦可使片表面具有平滑性，與發熱體等密接之接觸面積變大，從而降低熱阻值。

再者，界面擴展面積比（Sdr）係表示定義區域之擴展面積（表面積）相對於定義區域之面積（例如1 mm ²）增大多少之指標，完全平坦之面之擴展面積比Sdr為0。界面擴展面積比（Sdr）可藉由實施例所記載之方法進行測定。

又，為了使界面擴展面積比（Sdr）為70以下，例如，可使用粒度#120～20000之研磨紙中之粒度相對粗者，適當地設定與粒度對應之研磨次數，而進行表面研磨處理。

[厚度] 本發明之導熱性片之厚度可根據搭載有該片之電子機器之形狀或用途而進行適當選擇，較佳為50～900 μm，更佳為50～800 μm，進而較佳為150～400 μm。本發明之導熱性片即便為如此相對薄之情形時，亦可使熱阻值為一定程度以下。

[用途] 導熱性片用於電子機器內部等。具體而言，導熱性片介置於發熱體與散熱體之間，對發熱體所發出之熱進行傳遞，使之轉移至散熱體，而自散熱體散出。此處，作為發熱體，可例舉：電子機器內部所使用之CPU、功率放大器、電池等電源等各種電子零件。又，作為散熱體，可例舉：散熱器、熱管、熱泵、電子機器之金屬殼體等。導熱性片之兩表面分別與發熱體及散熱體密接，且經壓縮而使用。 實施例

以下，藉由實施例進而詳細地說明本發明，但本發明並不受該等例任何限定。

於本實施例中，藉由以下方法對導熱性片之物性進行評價。

[各纖維長度之各個碳纖維之比率、平均纖維長度D50] 關於導熱性片所含之碳纖維X，如下所示計算纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率、纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率、纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率。 使用聚矽氧溶解劑（關東化學股份有限公司製造之KSR-1），自研磨後之導熱性片單離出碳纖維X。然後，使用光學顯微鏡（基恩斯股份有限公司製造之數位顯微鏡VHX-900），獲得該單離物之觀察圖像（圖像），其後，藉由圖像解析軟體WinROOF2015（三谷商事股份有限公司製造），分別測量約2000個碳纖維之纖維長度。繼而，獲得橫軸為纖維長度、縱軸為累計頻率（數量基準）所得之纖維長度分佈曲線。然後，藉由該纖維長度分佈曲線，分別求出碳纖維X之中之碳纖維（A）、碳纖維（B）、碳纖維（C）之比率。再者，此時，纖維長度分佈曲線係將纖維長度未達30 μm之較小纖維長度之纖維排除在外而製作。 又，藉由如上所述獲得之纖維長度分佈曲線，求出碳纖維X之平均纖維長度D50。

[峰頂點之算術平均曲率（Spc）、算術平均高度（Sa）、界面擴展面積比（Sdr）] 關於研磨後之導熱性片之峰頂點之算術平均曲率（Spc）、算術平均高度（Sa）、及界面擴展面積比（Sdr），如下所示進行測定。 藉由使用雷射顯微鏡（基恩斯股份有限公司製造，VK-X150）之表面性狀解析，依據ISO25178而進行。具體而言，藉由雷射法，以透鏡倍率10倍測定表面積1000 μm×1000 μm之二維區域之表面輪廓。當對同一樣品測定3個部位時，採用其等之平均值作為峰頂點之算術平均曲率Spc。 關於算術平均高度（Sa）及界面擴展面積比（Sdr），亦以相同之方式對同一樣品測定3個部位，將其等之平均值分別作為算術平均高度（Sa）及界面擴展面積比（Sdr）。

[熱阻值] 使用如圖4所示之熱阻測定機，藉由以下所示之方法測定熱阻值。 具體而言，關於各試樣，製作大小30 mm×30 mm×0.2 mmt之試片S用於本試驗。然後，將各試片S貼附於測定面為25.4 mm×25.4 mm且側面被隔熱材料21覆蓋之銅製塊22之上，藉由上方之銅製塊23夾著，藉由荷重元26施加負荷，以厚度成為原厚度之80%之方式進行設定。此處，下方之銅製塊22與加熱器24相接。又，上方之銅製塊23被隔熱材料21覆蓋，且與附風扇之散熱器25連接。其次，使加熱器24以發熱量25 W發熱，於溫度為大致穩定狀態之10分鐘後，測定上方之銅製塊23之溫度（θ _j0）、下方之銅製塊22之溫度（θ _j1）、及加熱器之發熱量（Q），根據以下之式（1）求出各試樣之熱阻值。 熱阻＝（θ _j1－θ _j0）/Q                  ・・・式（1） 於式（1）中，θ _j1為下方之銅製塊22之溫度，θ _j0為上方之銅製塊23之溫度，Q為發熱量。

分別將研磨前之導熱性片及研磨後之導熱性片作為試樣進行熱阻值之測定，求出研磨前之熱阻值R1、研磨後之熱阻值R2。 關於研磨後之熱阻值R2，根據以下基準進行評價。 （熱阻值R2之評價基準） A   R2為0.022℃・in ²/W以下 B   R2超過0.022℃・in ²/W且為0.024℃・in ²/W以下 C   R2超過0.024℃・in ²/W且為0.026℃・in ²/W以下 D   R2超過0.026℃・in ²/W

根據下述式計算熱阻改善率（%），藉由以下基準進行評價。再者，熱阻改善率越高，意味著藉由研磨來降低熱阻之效果越高。 熱阻改善率（%）＝100×（R1－R2）/R1 （熱阻改善率（%）之評價基準） A   熱阻改善率為45%以上 B   熱阻改善率為40%以上且未達45% C   熱阻改善率為30%以上且未達40% D   熱阻改善率未達30%

[片所占之面積S] 藉由使用雷射顯微鏡（基恩斯股份有限公司製造，VK-X150）之表面性狀解析，對導熱性片之1 mm×1 mm區域之表面進行觀察，藉由圖像解析軟體WinROOF2015（三谷商事股份有限公司製造）對所獲得之高度MAP進行解析，藉此測量各厚度方向之位置上之面積比率。然後，根據該測量結果，求出將自片之最高點至片之最深部為止的厚度方向之深度設為100%時，距片之最高點在厚度方向上為40%之位置上之與厚度方向垂直之截面中片所占之面積。測定10個1 mm×1 mm之區域之表面，對於各個測定部位求出片所占之面積，計算其等之平均值，作為片所占之面積S。將研磨前之導熱性片及研磨後之導熱性片作為試樣，分別求出片所占之面積S。

[配向率] 藉由電子顯微鏡觀察所製作之導熱性片之截面，抽選100個碳纖維，求出100個碳纖維中配向於片之厚度方向之碳纖維數。將配向有61個（61%）以上之情形設為A，將未達60個（60%）之情形設為B。 再者，將碳纖維之長軸方向朝向與導熱性片之厚度方向呈20°以內之範圍者判斷為配向。

為了製造導熱性片，使用以下各成分。

（基質） 含有含烯基之有機聚矽氧烷作為主劑、含有氫化有機聚矽氧烷作為硬化劑之加成反應型有機聚矽氧烷

（碳纖維X） 使用以下之碳纖維。 碳纖維1・・・平均纖維長度110 μm、縱橫比11、導熱率1200 W/m・K之石墨化碳纖維 碳纖維2・・・平均纖維長度150 μm、縱橫比15、導熱率900 W/m・K之石墨化碳纖維 碳纖維3・・・平均纖維長度200 μm、縱橫比20、導熱率1200 W/m・K之石墨化碳纖維

鱗片狀石墨粉末・・鱗片狀、平均粒徑130 μm、縱橫比10、導熱率550 W/m・K 氧化鋁粉末・・球狀、平均粒徑3 μm、縱橫比1.0 鋁粉末・・不定形、平均粒徑3 μm 偶合劑・・正癸基三甲氧基矽烷

[實施例1] 作為基質（高分子組成物），將含烯基之有機聚矽氧烷及氫化有機聚矽氧烷（合計100質量份）、140質量份碳纖維1、10質量份碳纖維2、鱗片狀石墨粉末20質量份、氧化鋁粉末200質量份、鋁粉末100質量份、及偶合劑22質量份加以混合，獲得混合組成物。 繼而，於厚度設定得充分大於導熱性片之模具中注入上述混合組成物，於厚度方向施加8 T之磁場，使碳纖維於厚度方向配向，其後，於80℃加熱60分鐘，藉此使基質硬化，獲得塊狀之配向成形體。 其次，使用剪切刀，將塊狀之配向成形體切成厚度250 μm之片狀，藉此獲得露出碳纖維之導熱性片（研磨前）。 繼而，藉由研磨粒之平均粒徑（D50）為60 μm之粗目之研磨紙A（粒度#320），對片狀成形體之兩表面進行50次往返研磨，獲得研磨後之導熱性片。該導熱性片之厚度為200 μm。

[實施例2～6、比較例1～4] 將混合組成物之組成如表1所示進行變更，除此以外，以與實施例1相同之方式製作導熱性片。

[表1]

	實施例	比較例
1	2	3	4	5	6	1	2	3	4
混合組成物 （質量份）	基質	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
碳纖維X	碳纖維1	140	120	100	130	140	110	140	0	0	30
碳纖維2	10	30	50	10	10	0	0	130	0	0
碳纖維3	0	0	0	0	0	30	0	0	123	110
鱗片狀石墨粉末	20	20	20	3	0	20	3	0	23	23
氧化鋁	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
鋁	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
偶合劑	22	22	22	0	0	22	0	0	31	35
評價	纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率（%）	2.9	2.6	2.3	2.9	2.9	2.4	1.5	0.8	0	0.2
纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率（%）	50	48	46.1	50	50	40	51	37	2.9	9.3
纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率（%）	3.2	4.7	6.2	3.3	3.2	11.4	2.4	14	44	43
碳纖維X之平均纖維長度D50（μm）	100	102	104	100	100	110	99	120	188	165
研磨前之熱阻值R1 （℃・in 2/W）	0.035	0.033	0.036	0.035	0.040	0.042	0.035	0.036	0.050	0.045
研磨後之熱阻值R2 （℃・in 2/W）	0.020	0.021	0.024	0.021	0.024	0.023	0.025	0.026	0.030	0.027
熱阻改善率（%） 100×（R1－R2）/R1	43	36	33	40	40	45	29	28	40	41
研磨後之熱阻值R2之評價	A	A	B	A	B	B	C	C	D	D
熱阻改善率之評價	B	C	C	B	B	A	D	D	B	B
表面參數 Sa（μm）	9.6	9.3	7.1	7.5	12.2	7.3	7.4	12.3	14.4	13.5
表面參數 Spc（1/mm）	5302	5218	5267	5352	5876	5224	5625	6218	6212	6185
表面參數 Sdr	6.9	7.2	6.9	7.1	8.4	7.3	7.8	8.8	8.5	8.9
研磨前片之40%深度部分之片所占之面積S（%）	27.1	26.8	9.7	12.3	17.5	17.3	9.9	17.5	16.8	14.5
研磨後片之40%深度部分之片所占之面積S（%）	75.4	73.8	68.8	68.4	65.5	70.1	64.1	61.8	61.5	62.1
配向率	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A

關於實施例1～6之導熱性片，該片所含之碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率及纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為本發明所規定之範圍，容易藉由研磨而降低熱阻值，且研磨後之熱阻值較低，散熱性優異。認為其原因在於，於各實施例中，研磨後之片之一定深度部分中的片所占之面積S成為較大值，藉此片之最表面附近之表面性狀變得相對平滑。 相對於此，關於纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率少於本發明所規定之量的比較例1之導熱性片、及纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率少於本發明所規定之量的比較例2之導熱性片，藉由研磨降低熱阻值之效果較低，因此，研磨後之熱阻值高於實施例之片。 關於纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率多於本發明所規定之量的比較例3及4之導熱性片，雖然藉由研磨降低熱阻值之效果較高，但由於研磨前之熱阻值較高，故而研磨後之熱阻值高於實施例之片。

10、20:導熱性片 14:基質 X:碳纖維 21:隔熱材料 22:下方之銅製塊 23:上方之銅製塊 24:加熱器 25:散熱器 26:荷重元 S:試片 θ _j0:上方之銅製塊之溫度 θ _j1:下方之銅製塊之溫度

[圖1]係表示本發明之導熱性片之一實施方式之示意性剖面圖。 [圖2]係表示本發明之導熱性片之另一實施方式之示意性剖面圖。 [圖3]係關於片所占之面積S之計算方法之說明圖。 [圖4]係熱阻測定機之概略圖。

14:基質

20:導熱性片

X:碳纖維

Claims (6)

1. 一種導熱性片，其係包含由有機高分子所構成之基質及碳纖維X，且上述碳纖維X於片之厚度方向配向者，並且 上述碳纖維X之中，纖維長度100 μm以下之碳纖維（A）之比率為40%以上，纖維長度200 μm以上之碳纖維（B）之比率為3～13%。
2. 如請求項1之導熱性片，其中，上述碳纖維X之中，纖維長度50 μm以下之碳纖維（C）之比率為5%以下。
3. 如請求項1或2之導熱性片，其進而含有鱗片狀碳粉末。
4. 如請求項1至3中任一項之導熱性片，其中，上述碳纖維X之一部分露出於片表面，當觀察1 mm×1 mm之區域之表面時，於將自片之最高點至片之最深部為止的厚度方向之深度設為100%之情形時，距片之最高點在厚度方向上為40%之位置上之與厚度方向垂直之截面中，片所占之面積S為65%以上。
5. 如請求項1至4中任一項之導熱性片，其熱阻值為0.024℃・in ²/W以下。
6. 如請求項1至5中任一項之導熱性片，其厚度為50～900 μm。

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