TWI610786B - 熱傳導片的製造方法 - Google Patents

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TWI610786B
TWI610786B TW102111470A TW102111470A TWI610786B TW I610786 B TWI610786 B TW I610786B TW 102111470 A TW102111470 A TW 102111470A TW 102111470 A TW102111470 A TW 102111470A TW I610786 B TWI610786 B TW I610786B
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西山智雄
片木秀行
白坂敏明
福田和真
桑野敦司
五十幡貴弘
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日立化成股份有限公司
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Abstract

一種熱傳導片的製造方法,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥及第二輥的輥間;以及,使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜。

Description

熱傳導片的製造方法
本發明是關於一種熱傳導片的製造方法。
電力控制器、資訊通信設備等電子設備,於大容量化、高性能化、及小型化方面不斷發展,前述電子設備所搭載之電子零件構裝得以顯著高密度化。隨著電子零件的大容量化與構裝的高密度化,電子零件所產生之發熱量增加,自確保電子設備的運行穩定性、及降低環境負荷之觀點來看,確保前述電子零件的散熱性變得越發重要。
作為確保前述電子零件的散熱性之手段,主要使用散熱器(heat sink)、散熱片等。由於此等散熱器、散熱片等之中,大多使用熱傳導性良好的銅、鋁等,因此,對接合前述電子零件與散熱器、散熱片等之熱傳導片,要求絕緣性與熱傳導性兩者。作為前述熱傳導片,先前主要使用氧化鋁、氧化鋯等陶瓷片。另一方面,最近,向熱硬化性樹脂這種有機材料中填充高熱傳導率的熱傳導性粒子而成之複合系材料的熱傳導片,由於具有高熱傳導性與絕緣性,且兼具黏著性,因此逐漸受到關注。
向有機材料中填充高熱傳導率的熱傳導性粒子而成 之複合系材料的熱傳導片,藉由熱傳導性粒子分散於有機材料中之狀態,熱傳導片的熱傳導性得以改變。又,片材內部的氣泡殘留或片材表面的平滑性將會影響熱傳導片的絕緣性。對於熱傳導性粒子的分散狀態、片材內部的氣泡殘留、及片材表面的平滑性,除了有機材料的流動性、有機材料與熱傳導性熱粒子之密接性等材料特性會產生影響以外,熱傳導片的製造方法亦為重要的影響因素。於熱傳導片的製造方法中,被認為是尤其重要的步驟為於熱傳導片的膜厚方向上對熱傳導片施加壓力之步驟。
作為於薄膜的膜厚方向上對薄膜施加壓力之方法,具有以下製造方法,例如:將包含無機填料與熱硬化性樹脂之絕緣組成物成形為片材狀,並對所得之絕緣片進行熱壓(參照例如日本特開2009-130251號公報)。又,有以下製造方法:一邊將環氧樹脂、硬化劑、及具有無機填料之樹脂組成物夾持於兩張支撐膜之間,一邊使其通過輥式壓機(roll press)的上下輥之間,以成形為片材狀(參照例如日本特開2011-90868號公報)。
但是,如日本特開2009-130251號公報所示之製造方法,當使用分批式平板壓機進行熱壓時,可能會難以在壓機面內均勻地施加壓力,有時會產生較大的壓力不均。若產生壓力不均,則難以使填充至有機材料中之粒子高精度地分散,又,片材內部容易殘留氣泡。進而,難以確保片材表面的平滑性。 利用此種方法獲得之片材,於熱傳導性或絕緣性方面而言,不可謂充分。
另一方面,在日本特開2011-90868號公報所示之製造方法的情況下,由於是將樹脂組成物夾持於上面的支撐膜與下面的支撐膜之間,因此,支撐膜間容易捲入氣泡,當利用後續步驟的輥式壓機成形為片材時,前述捲入之氣泡容易殘留於片材中。進而,容易於片材的膜厚方向上,產生貫穿銷孔。利用此種方法獲得之片材與上述相同,於熱傳導性或絕緣性方面而言,不可謂充分。
本發明鑒於如前述之先前技術的問題點,其目的在於提供一種熱傳導片的製造方法,該熱傳導片兼具高熱傳導性與絕緣性。
本發明如下所述。
[1]一種熱傳導片的製造方法,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜及第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥及第二輥的輥間;以及,使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,於前述薄膜的膜厚 方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜及第二附帶基材之薄膜。
[2]如第[1]項所述之熱傳導片的製造方法,其中,在與前述第一輥和前述第二輥的旋轉軸垂直之平面,於通過切斷前述第一輥和前述第二輥與前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜而形成之剖面中,將連結前述第一附帶基材之薄膜與前述第一輥接觸之區域中的前述第一輥的旋轉方向的最上游側之點與前述第一輥的中心點之直線作為直線A;將連結前述第二附帶基材之薄膜與前述第二輥接觸之區域中的前述第二輥的旋轉方向的最上游側之點與前述第二輥的中心點之直線作為直線B;並將連結前述第一輥的中心點與第二輥的中心點之直線作為直線C;此時,直線A與直線C所夾之角度、及直線B與直線C所夾之角度中的至少一方為30°以上且135°以下。
[3]如第[1]或[2]項所述之熱傳導片的製造方法,其中,將薄膜每單位面積的質量相對於膜厚等於膜厚設計值之熱傳導片每單位面積的質量之倍率作為薄膜的質量倍數,此時,前述薄膜每單位面積的質量滿足下式(1):
Figure TWI610786BD00001
(式中,n表示薄膜的張數,且為2以上的整數)。
[4]如第[1]至[3]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,在配置於前述第一輥和前述第二輥間之前,前 述薄膜的殘餘揮發部分為該薄膜的總質量的0.3質量%以上且1.2質量%以下。
[5]如第[1]至[4]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述第一輥和第二輥的表面溫度皆為60℃以上且110℃以下。
[6]如第[1]至[5]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜的搬送速度為0.01m/分鐘以上且2m/分鐘以下。
[7]如第[1]至[6]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,由前述第一輥和第二輥在前述薄膜的膜厚方向施加於前述薄膜上之線性負載為10kN/m以上且350kN/m以下。
[8]如第[1]至[7]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述熱傳導片的由下式(2)所表示之膜厚減少率為50%以上且95%以下。
Figure TWI610786BD00002
[9]如第[1]至[8]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,將第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜中的通過前述成對的第一輥和前述第二輥的輥間之部分,配置於構成與前述第一輥和前述第二輥的輥間不同之輥間之一對輥的輥間,並於前述薄膜的膜厚方向上對薄膜施加壓力。
[10]如第[1]至[9]項中的任一項所述之熱傳導片的製造 方法,其中,前述熱硬化性樹脂為液狀環氧樹脂。
[11]如第[1]至[10]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述熱傳導性粒子包含至少三種體積平均粒徑不同的填料。
[12]一種熱傳導片,其利用如第[1]至[11]項中的任一項所述之熱傳導片的製造方法製造而成。
[13]一種附帶金屬箔之熱傳導片,其是於如第[12]項所述之熱傳導片上設置有金屬箔。
[14]一種半導體裝置,其包含如第[13]項所述之附帶金屬箔之熱傳導片。
根據本發明的熱傳導片的製造方法,可獲得一種兼具高熱傳導性與絕緣性之熱傳導片。
1A、1B‧‧‧基材
2A、2B‧‧‧薄膜
3A‧‧‧第一附帶基材之薄膜
3B‧‧‧第二附帶基材之薄膜
4‧‧‧薄膜積層體
5‧‧‧附帶基材之薄膜積層體
6‧‧‧保護薄膜
7、7A、7B‧‧‧附帶基材及保護薄膜之薄膜
8‧‧‧附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體
10、30、40、50‧‧‧製造裝置
12A、32A、42A、52A‧‧‧第一輥
12B、32B、42B、52B‧‧‧第二輥
13A、13B‧‧‧旋轉軸
14A、14B‧‧‧薄膜拉出用輥
16A、16B‧‧‧保護薄膜纏繞用輥
18‧‧‧基材纏繞用輥
20‧‧‧保護薄膜拉出用輥
22A、22B‧‧‧纏繞側軋輥
24‧‧‧纏繞用輥
26‧‧‧平面
32C、42C、52C‧‧‧第三輥
42D、52D‧‧‧第四輥
A、C、X-X’‧‧‧直線
P‧‧‧第一輥的旋轉方向的最上游側之點
P’‧‧‧第二輥的旋轉方向的最上游側之點
R、R’‧‧‧箭頭
θ、θ’‧‧‧夾角
第1A圖是表示本發明的附帶基材之薄膜的一例之概略剖面圖。
第1B圖是表示本發明的附帶基材之薄膜積層體的一例之概略剖面圖。
第2圖是說明在成對的輥的輥間配置兩張附帶基材之薄膜並加壓之方法之概略概念圖。
第3A圖是說明將兩張附帶基材之薄膜配置並重疊於兩根輥間,以獲得附帶基材之薄膜積層體之狀態之概略斜視圖。
第3B圖是於第3A圖中,以與輥的旋轉軸垂直之平面將兩張附帶基材之薄膜與兩根輥切斷時的剖面圖。
第4圖是可應用於本發明的製造方法之具備兩根輥之製造裝置的概略圖。
第5圖是可應用於本發明的製造方法之具備三根輥之製造裝置的部分概略圖。
第6圖是可應用於本發明的製造方法之具備四根輥之製造裝置的部分概略圖。
第7圖是可應用於本發明的製造方法之具備四根輥之另一製造裝置的概略圖。
本發明的熱傳導片的製造方法,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥和第二輥的輥間;及,使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜。
在前述熱傳導片的製造方法中,藉由採用上述構成,可抑制當重疊前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜時,片材面的壓力分佈的擴大。其結果為,可抑制包含經結合的複數張前述薄膜之熱傳導片的熱傳導性、絕緣性等特性於片材內的偏差。
又,於本發明中,使第一附帶基材之薄膜與第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於前述成對的第一輥與第二輥間,然後使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,並於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力。藉此,在各自的前述薄膜的膜厚方向施加力的同時,亦於與膜厚方向垂直之方向(面內方向)上施加剪力。其結果為,於構成前述薄膜之樹脂中,將產生向前述薄膜的面內方向之流動性。藉由該樹脂的向前述薄膜的面內方向之流動性,發揮使殘留於樹脂內部之氣泡向輥的旋轉方向上游側亦即前述薄膜的外部排除之作用,因此,可降低殘留於樹脂內部之氣泡量。
進而,由於是使至少兩張附帶基材之薄膜的前述薄膜彼此相接觸而使熱傳導片重疊,因此,可抑制當在前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力之後,產生貫穿板材膜厚方向之銷孔。
因此,利用本發明的製造方法獲得之熱傳導片,可兼具高熱傳導性與絕緣性。
又,本發明的熱傳導片的製造方法,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其可較佳為具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;將前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,以隔離之狀態,配置於第一輥和第二輥相對向之一對輥的旋轉方向上游側,使前述第一附帶基材之薄膜的基材側 面接觸並沿著前述第一輥的外周面,並使前述第二附帶基材之薄膜的基材側面接觸並沿著前述第二輥的外周面,並至少於連結前述第一輥與前述第二輥的中心軸之線上,使前述第一附帶基材之薄膜和前述第二附帶基材之薄膜上的各自的前述薄膜相接觸,且配置於前述一對輥上;及,使前述一對輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜。
藉此,可更為確實地獲得一種兼具高熱傳導性與絕緣性之熱傳導片。
再者,在將本發明中的前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於第一輥和第二輥的輥間時,於不損害發明的效果之範圍內,第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜可具有不接觸第一輥或第二輥的周面之部分。作為前述不接觸第一輥或第二輥的周面之部分,可列舉例如:第一附帶基材之薄膜、第二附帶基材之薄膜或此等雙方的寬度方向的端部。又,在將本發明中的前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於第一輥和第二輥的輥間時,較佳為,第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,是以寬度方向的整個區域與第一輥或第二輥的周面相對向之方式,被第一輥和第二輥挾持。
本發明中的「薄膜」一詞,是指在將可形成薄膜之材料附於基材上所獲得之複合構件中,藉由可形成薄膜之材料所形成之部分。
本發明中的熱傳導片的製造方法的另一態樣,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其亦可具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並挾持於第一輥和第二輥相對向之一對輥中;及,使前述一對輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜。
於本發明中,「步驟」一詞不僅為獨立的步驟,即便無法與其他步驟明確區別時,只要可達成本步驟所期待之目的,亦包含於本用語中。
又,於本發明中,使用「~」所表示之數值範圍是表示將「~」前後所述之數值分別作為最小值及最大值所包含之範圍。
又,於本發明中,當組成物中存在複數個該當於各成分之物質時,只要無特別說明,組成物中的各成分的量,是指存在於組成物中之該複數個物質的合計量。
以下,說明本發明。
<熱傳導片的製造方法>
本發明的熱傳導片的製造方法,具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及 設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜及第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥和第二輥之間;以及,使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜;並且,視需要包含其他步驟。
於本發明中,熱傳導片包含經結合之複數張薄膜。「經結合之」是指,藉由複數張薄膜結合並密接於該薄膜的膜厚方向上,來構成熱傳導片,除了存在薄膜彼此的界面之情況外,亦包含界面消失而一體化之情況。
構成熱傳導片之複數張薄膜的數量並無特別限制,亦可重疊三張以上的薄膜。當使用三張以上的薄膜來製造熱傳導片時,在藉由重疊兩張附帶基材之薄膜之後,剝離其中任一基材,對剝離基材而露出表面之薄膜,反復進行重疊薄膜而重疊附帶基材之薄膜之步驟,藉此,可獲得包含三張以上的薄膜之熱傳導片。以下,只要無特別說明,則以包含兩張薄膜之熱傳導片為例,加以說明。
熱傳導片藉由使用形態、操作等,可包含除前述薄膜以外的構成要素。作為其他構成要素,可列舉基材、保護薄膜、及金屬箔等,此等構成要素可配置於熱傳導片的一面或另一面的部分或整面上。
再者,於本說明書中,「薄膜積層體」,是指在重疊複數張附帶基材之薄膜或附帶基材及保護薄膜之薄膜而獲 得之積層體中,所存在之複數張薄膜的結合體。第1B圖是表示包含薄膜積層體4之附帶基材之薄膜積層體5之概略剖面圖。但是,雖稱作薄膜「積層體」,但於薄膜積層體中,除了存在薄膜彼此的界面面之情況以外,亦包含界面消失而一體化之情況。
(準備附帶基材之薄膜)
首先,準備至少兩張附帶基材之薄膜。附帶基材之薄膜,具有基材、及設置於該基材上之薄膜。前述薄膜包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂。附帶基材之薄膜可購入市售品,或於基材上設置前述薄膜來製作並獲得。
第1A圖是表示第一附帶基材之薄膜3A的一例之概略剖面圖。第一附帶基材之薄膜3A是由基材1A和薄膜2A構成。第二附帶基材之薄膜3B(未圖示)亦由基材1B和薄膜2A構成。
當製作並準備附帶基材之薄膜時,其製造方法並無特別限定,可製造包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜即可,可應用通常的製造方法。可列舉例如包含以下步驟之附帶基材之薄膜的製作方法:將包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之樹脂組成物附於基材上,而形成前述薄膜。其他附帶基材之薄膜的製作方法包含例如以下步驟:於包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之樹脂組成物中添加溶劑,而製備清漆;將獲得之清漆塗敷於基材上;以及,藉由加熱,自基材上的清漆中移除溶劑。藉此,可製作於基材上配置有薄膜之狀態的附帶基材之薄膜。關於前述樹脂組成物等的用於製造 熱傳導片之各成分,於後說明。又,關於使用前述樹脂組成物,製作用於形成熱傳導片之薄膜2A的方法,亦於後文中闡述。
前述薄膜3A、3B,較佳為構成薄膜之熱硬化性樹脂的反應率未達40%之薄膜。前述反應率可根據例如利用示差掃描熱量計(differential scanning calorimetry,DSC)測定之熱量來計算。
在本發明中,所準備的兩張附帶基材之薄膜3A、3B分別可為相同材質、或為不同材質。作為材質不同的兩張附帶基材之薄膜3A、3B的組合例,可列舉:基材1A、1B的種類分別不同之組合、基材1A、1B與薄膜相對向之面的潤濕性不同之組合、薄膜2A、2B中所包含之成分或組成比不同之組合、基材1A、1B的膜厚不同之組合、薄膜2A、2B的膜厚不同之組合等。自所獲得之熱傳導片中的膜厚方向上的熱傳導性等觀點來看,兩張附帶基材之薄膜3A、3B較佳為具有分別為相同材質之薄膜2A、2B,更佳為相同材質且相同膜厚的薄膜2A、2B。又,若考慮於後續步驟中,藉由一對輥施加壓力,則在兩張附帶基材之薄膜3A、3B中,較佳為具有分別為相同材質之基材1A、1B,更佳為具有相同材質及相同膜厚之基材1A、1B。
在兩張附帶基材之薄膜3A、3B中,較佳為如下地決定各自的薄膜2A、2B的膜厚。
於本發明中,由於熱傳導片的熱傳導性和絕緣性是根據熱傳導片的膜厚而變化,因此,較佳為以使熱傳導片表現出 理想的熱傳導性和絕緣性之方式,決定熱傳導片的膜厚。將如此決定之熱傳導片的膜厚,定義為「膜厚設計值」。進而,將膜厚等於膜厚設計值之熱傳導片的每單位面積(100cm2)的質量,定義為「質量設計值」。將薄膜的每單位面積(100cm2)的質量相對於該質量設計值所具有之倍率,定義為薄膜的質量倍數。
構成前述熱傳導片之複數張薄膜各自的薄膜的質量倍數,較佳為滿足下式(1)。式(1)中,n表示用於製作前述熱傳導片而準備之薄膜的張數,且為2以上的整數。再者,在用於製作一張熱傳導片而準備之複數張薄膜彼此間,質量倍數可相同,亦可不同。較佳為,複數張薄膜彼此間的質量倍數相同,以使所獲得之熱傳導片容易表現出理想的熱傳導性、絕緣性等。另一方面,較佳為,複數張薄膜彼此間的質量倍數不同,以使作為熱傳導片的熱傳導性等相對於膜厚方向而變化。又,使用複數張薄膜而獲得之熱傳導片的膜厚可為膜厚設計值的0.8倍~1.2倍,自可高準確度地表現出熱傳導性之點來看,較佳為0.8倍~1倍。使用複數張薄膜而獲得之熱傳導片的每單位面積(100cm2)的質量,可為質量設計值的0.8倍~1.2倍,自可高準確度地表現出熱傳導性之點來看,較佳為0.8倍~1倍。
Figure TWI610786BD00003
當前述薄膜的質量倍數為上述式(1)的下限值以上時,存在使熱傳導片的絕緣性為理想值之傾向;另一方面, 當前述薄膜的質量倍數為上述式(1)的上限值以下時,存在使熱傳導片的熱傳導率為理想值之傾向,皆較佳。
具體而言,當前述熱傳導片是由兩張薄膜2A、213形成時,較佳為薄膜的質量倍數為0.3倍以上且0.6倍以下,更佳為0.45倍以上且0.55倍以下,以使前述熱傳導片表現出理想的熱傳導性及絕緣性。若為0.3倍以上,則存在使熱傳導片的絕緣性成為理想值之傾向;另一方面,若為0.6倍以下,則存在使熱傳導片的熱傳導率成為理想值之傾向,因而較佳。又,當前述熱傳導片是由三張前述薄膜構成時,較佳為,薄膜的質量倍數為0.2倍以上且0.4倍以下,更佳為0.3倍以上且0.35倍以下。
進而,較佳為實際的熱傳導片的膜厚相對於前述膜厚設計值為0.9倍以上且1.1倍以下,更佳為0.95倍以上且1.05倍以下,以使前述熱傳導片更為穩定地表現出理想的熱傳導性及絕緣性。相對於此,當前述熱傳導片是由兩張薄膜2A、2B形成時,薄膜的質量倍數較佳為0.3倍以上且0.6倍以下。又,當前述熱傳導片是由三張以上的前述薄膜形成時,可使薄膜的質量倍數為由前述式(1)所表示之範圍的數值。
自當獲得重疊附帶基材之薄膜3A、3B所獲得之附帶基材之薄膜積層體5時,容易對附帶基材之薄膜積層體5內部的薄膜積層體4向膜厚方向上施加壓力等觀點來看,基材的平均膜厚較佳為5μm以上且500μm以下,更佳為10μm以上且300μm以下。若為5μm以上,則容易防止因剛性過弱而難以搬送之傾向;若為500μm以下,則容易防止因剛性 過強而難以搬送之傾向。
再者,前述薄膜的平均膜厚、及基材的平均膜厚,是使用測微計,數點(例如10點)來測定薄膜及基材的表面之值的算術平均。
配置於前述第一輥和前述第二輥的輥間之前述薄膜2A、2B的殘餘揮發部分,較佳為0.3質量%以上且1.2質量%以下,更佳為0.5質量%以上且1.0質量%以下。若前述殘餘揮發部分為0.3質量%以上,則存在以下傾向:對重疊附帶基材之薄膜3A、3B所獲得之附帶基材之薄膜積層體5於其膜厚方向上施加壓力後,容易確保彎曲性,亦即可使附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4不發生破損地捲繞至卷芯中。另一方面,若前述殘餘揮發部分為1.2質量%以下,則存在以下傾向:即便對在利用附帶基材之薄膜積層體5製作而成之熱傳導片上設置有金屬箔之附帶金屬箔之熱傳導片、或包含該附帶金屬箔之熱傳導片之半導體裝置加熱,亦不易產生界面膨脹。再者,薄膜的殘餘揮發部分,是作為常壓下以180℃進行1小時的乾燥處理時的每單位面積(例如,使前述薄膜為5cm×5cm時的面積25cm2)的質量減少率,而求得之值。
再者,所準備之附帶基材之薄膜3A、3B,亦可視需要,於未配置有基材1A、1B之薄膜3A、3B的表面上,具有用以防止附著之保護薄膜。當準備此種帶有保護薄膜之附帶基材之薄膜時,可於即將使用前,剝離保護薄膜並使用。保護薄膜並無特別限制,可使用與基材1A、1B相同的保護膜。
(由一對輥所實施之加壓)
使上述所準備之前述附帶基材之薄膜3A及附帶基材之薄膜3B各自的薄膜2A、2B相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥和第二輥的輥間。繼而,使前述成對的輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送附帶基材之薄膜3A和附帶基材之薄膜3B。再者,如後述,自薄膜2A、2B表面的平滑性和減少薄膜2A、2B內的氣泡之觀點來看,較佳為上述第一輥和第二輥的表面經加熱。再者,有時將相對向地成對配置的第一輥和第二輥,統稱為「一對輥」。
以下,以利用一對輥來製造兩張附帶基材之薄膜3A、3B之情況為例,並參照圖示,說明本發明的製造方法,但本發明並非限定於此。
第2圖是說明在一對輥上配置兩張附帶基材之薄膜3A、3B並加壓之方法之概略概念圖。第2圖是表示與輥的旋轉軸垂直之平面,並可切斷輥及兩張附帶基材之薄膜3A、3B之剖面。
如第2圖所示,於兩張附帶基材之薄膜3A、3B中,附帶基材之薄膜3A,較佳為,一邊使基材1A側接觸第一輥12A的外周面,一邊被引導至輥間;附帶基材之薄膜3B,較佳為,一邊使基材1B側接觸第二輥12B的外周面,一邊被引導至輥間。藉此,附帶基材之薄膜3A的薄膜2A和附帶基材之薄膜3B的薄膜2B,被配置於不接觸第一輥12A和第二輥12B之一側。又,可將附帶基材之薄膜3A和附帶基材之薄膜3B, 以與第一輥12A和第二輥12B的直徑相對應之距離配置為相隔離,且藉由第一輥12A和第二輥12B的旋轉,以穩定的速度引導至輥間。
若第一輥12A和第二輥12B分別朝旋轉方向(箭頭R、R’)旋轉,則於連結第一輥12A與第二輥12B的中心軸之直線X-X’上,附帶基材之薄膜3A和附帶基材之薄膜3B被配置於第一輥12A和第二輥12B之間。此處,附帶基材之薄膜3A的薄膜2A與附帶基材之薄膜3B的薄膜2B重疊,並於膜厚方向上,對各自的薄膜2A、2B施加壓力。
藉由於膜厚方向上對該薄膜2A、2B施加壓力,而於薄膜的面內方向上施加剪力,在薄膜2A、2B內部的樹脂上產生流動性。藉此,薄膜2A、2B內部的氣泡,被擠壓至第一輥12A及第二輥12B各自的旋轉方向上游側。於第一輥12A及第二輥12B的旋轉方向上游側,當薄膜2A、2B隔離時,薄膜2A、2B內部的氣泡,容易被擠壓至第一輥12A和第二輥12B各自的旋轉方向上游側。
於附帶基材之薄膜3A、3B被配置於第一輥12A和第二輥12B間之狀態下,若第一輥12A和第二輥12B旋轉,則伴隨於此,附帶基材之薄膜3A、3B將被搬送,並通過直線X-X’上。藉此,於薄膜2A、2B的膜厚方向上,依次施加大致相同的壓力。藉由於膜厚方向上對薄膜2A和薄膜2B施加壓力,使附帶基材之薄膜3A、3B密接,而形成附帶基材之薄膜積層體5。
如此一來,由於是使用第一輥12A和第二輥12B, 於膜厚方向上對附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜2A、2B施加壓力,因此相較於使用平板壓機之方法,可提高壓力分佈的均勻性。當如平板壓機般以面接觸來施加壓力時,存在使面的周邊部的壓力高於面的中央部之傾向,而難以確保面內壓力分佈的均勻性。相對於此,在使用第一輥12A、第二輥12B之方法中,由於藉由第一輥12A與第二輥12B之線接觸,可將壓力集中為線狀,因此,壓力分佈可考慮為線狀,相較於平板壓機,壓力分佈的均勻性較高。其結果為,相較於平板壓機,熱傳導片面內的熱傳導性、絕緣性等特性的不均得以降低。
又,由於是在膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力而使其重疊,因此於附帶基材之薄膜積層體5內的薄膜積層體4中,可抑制導致熱傳導片的絕緣性降低的原因之一、亦即產生貫穿銷孔。此處,貫穿銷孔,是指貫穿熱傳導片兩面之小口徑的孔。
進而,由於是將薄膜2A、2B重疊,並於膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力,因此,可減少殘留於薄膜2A、2B內部之氣泡量。由於前述膜厚方向之壓力,是由旋轉之第一輥12A和第二輥12B所施加,因此,在對附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4施加膜厚方向的力之同時,亦於與膜厚方向垂直之方向上施加剪力。因此,構成薄膜積層體4之薄膜2A、2B中的熱硬化性樹脂的流動性得以提高,殘留於前述樹脂內部之氣泡隨著前述樹脂的流動而移動,起到向薄膜積層體4的外部排除之作用。其結果為,可減少殘留於薄 膜積層體4內部之氣泡量,在利用氣泡量得以減少之薄膜積層體4而獲得之熱傳導片中,外加電壓時的耐電壓性,亦即絕緣性得以提升。
又,可藉由在附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4上施加膜厚方向的壓力,以謀求熱傳導片表面的平滑化。若於薄膜積層體4的膜厚方向上對薄膜積層體4施加壓力,則在薄膜積層體4中的兩張薄膜2A、2B與各自的基材1A、1B接觸之面中,熱硬化性樹脂流動,而沿著基材1表面移動,因此,與薄膜2A、2B各自的基材1A、1B密接之面(熱傳導片表面)經平滑化。
當在熱傳導性粒子間,所存在的低熱傳導性的樹脂多於熱傳導性粒子時,若熱傳導性粒子間的間隔較大,則可能會降低熱傳導片的熱傳導率。在本實施形態中,由於是使用輥,在剛重疊後的薄膜積層體4的膜厚方向上對薄膜積層體4施加壓力,因此,可使存在於熱傳導性粒子間之樹脂流動,縮小粒子的間隔,而提升熱傳導片的熱傳導率。
由於是使用第一輥12A、第二輥12B,於附帶基材之薄膜積層體5的膜厚方向上對薄膜積層體5施加壓力,因此,可將用以獲得附帶保護薄膜之薄膜積層體之準備所需之步驟簡單化。亦即,若將附帶基材及保護薄膜之薄膜7A、7B,在薄膜拉出用輥14A、14B上纏繞地裝上一圈,則在自薄膜拉出用輥14A、14B拉出至連續纏繞到纏繞用輥24上之期間,可依次加壓(參照第4圖)。再者,當以如平板壓機般之單張方式,對與其面積相同的附帶基材及保護薄膜之薄膜施加 壓力時,由於需要分別將根據熱盤尺寸來切割附帶基材及保護薄膜之薄膜之步驟、及將切割之附帶基材及保護薄膜之薄膜配置於熱盤上之步驟進行複數次,因此較為繁雜。
作為第一輥12A、第二輥12B的種類,可列舉例如:用於金屬材料的熱軋加工、及冷軋加工之輥。又,亦可使用軋光輥(calender roller)、印花輥(emboss roller)、凹版輥(gravure roll)、篩輥(screen roll)、及網紋輥(anilox roll)等輥,以進而提高熱傳導片表面的平滑性。
又,若第一輥12A、第二輥12B是表面為曲面之圓筒或圓柱形狀,則軸方向的長度並無特別限制,可根據理想的前述薄膜的大小而適當選擇。
第一輥12A、第二輥12B的直徑可根據所需的前述薄膜的大小來適當選擇。例如,自輥與前述薄膜的接觸時間之合理化之點來看,可較佳為150cm以上且500cm以下,更較佳為200cm以上且450cm以下。若接觸時間合理,則可獲得例如由第一輥12A、第二輥12B的表面溫度所實現之理想的預熱效果。
第一輥12A、及第二輥12B的表面溫度較佳為60℃以上且110℃以下,更佳為70℃以上且100℃以下。藉由使第一輥12A及第二輥12B的表面溫度於前述範圍內,當軟化薄膜2A、2B的熱硬化性樹脂而使其具有流動性時,則存在以下傾向:表面容易平滑化、容易將殘留於薄膜2A、2B內部之氣泡向外部清除、或容易使氣泡細密地分散。又,若第一輥12A及第二輥12B的表面溫度為60℃以上,則存在以下傾向:容 易將薄膜2的熱硬化性樹脂的流動性,確保為足以使薄膜平滑化之充分的大小。又,若第一輥12A及第二輥12B的表面溫度為110℃以下,則存在以下傾向:抑制前述熱硬化性樹脂的硬化的進行,其結果為,容易將前述熱硬化性樹脂的流動性,確保為足以使薄膜平滑化之充分的大小。
當將附帶基材之薄膜3A、3B引導至第一輥12A及第二輥12B的輥間時,較佳為,分別使附帶基材之薄膜3A接觸並沿著第一輥12A的外周面,使附帶基材之薄膜3B接觸並沿著第二輥12B的外周面。藉此,當在連結第一輥12A與第二輥12B的中心軸之直線X-X’上,於薄膜2A、2B的膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力時,可容易向外部清除薄膜2A、2B內的氣泡。又,當第一輥12A及第二輥12B的表面溫度高於附帶基材之薄膜3A、3B的表面溫度時,藉由第一輥12A及第二輥12B的表面溫度,可對附帶基材之薄膜3A、3B加溫。
針對附帶基材之薄膜3A與第一輥12A的接觸狀態、及附帶基材之薄膜3B與第二輥12B的接觸狀態,參照第3A圖、第3B圖加以說明。
如第3A圖和第3B圖所示,以與第一輥12A和第二輥12B的旋轉軸13A、13B垂直之平面26,將第一輥12A和第二輥12B、與附帶基材之薄膜3A、3B切斷,在此時切斷而成之剖面(第3B圖)中,將連結附帶基材之薄膜3A與第一輥12A接觸之區域中的第一輥12A的旋轉方向的最上游側之點P與第一輥12A的旋轉軸13A之直線作為直線A;將連結附帶基 材之薄膜3B與第二輥12B接觸之區域中的第二輥12B的旋轉方向的最上游側之點P’與第二輥12B的旋轉軸13B之直線作為直線B。將連結第一輥12A的旋轉軸13A與第二輥12B的旋轉軸13B之直線作為直線C。將直線A與直線C所夾之角度,定義為夾角θ;並將直線B與直線C所夾之角度,定義為夾角θ’。
自薄膜2A、2B的前述樹脂組成物的物性調節之觀點來看,較佳為,夾角θ、θ’中的至少一方為30°以上且135°以下;更佳為45°以上且90°以下。
藉由使夾角θ、θ’為30°以上的角度,存在容易自薄膜2A、2B向外部清除氣泡之傾向。又,當以同一搬送速度比較時,自第一輥12A、第二輥12B自表面接受預熱之時間不會過短。又,當於薄膜2A、2B的膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力時,於壓力所集中之部分附近,薄膜2A、2B中的樹脂容易流動變形。另一方面,藉由使夾角θ、θ’為135°以下,以相同搬送速度進行比較時,薄膜2A、2B經由基材1,自第一輥12A、第二輥12B的表面接受預熱之時間不會過長。藉此,存在以下傾向:藉由第一輥12A、第二輥12B的表面溫度,當在薄膜2A、2B的膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力時,可抑制過度流動變形;並且,存在以下傾向:可抑制薄膜2A、2B自基材1的兩側端部露出。
再者,夾角θ、θ’可相同,亦可不同。藉由使夾角θ、θ’相同,而具有以下優點:當所準備之兩張附帶基材之薄膜3A、3B分別為相同材質時,可分別均勻接受預熱。另一方面, 藉由使夾角θ、θ’不同,而具有以下優點:當所準備之兩張附帶基材之薄膜3A、3B的材質不同時,可調節為接受適合各自的材質之預熱。
第一輥12A和第二輥12B中的薄膜2A、2B的搬送速度較佳為0.01m/分鐘以上且2m/分鐘以下,更佳為1m/分鐘以下。若前述薄膜的搬送速度包含於前述範圍中,則具有以下優點。亦即,在第一輥12A和第二輥12B的表面溫度高於附帶基材之薄膜3A、3B的表面溫度之情況下,當利用第一輥12A、第二輥12B於剛積層後的附帶基材之薄膜積層體5的膜厚方向上對薄膜積層體5施加壓力時,熱量自第一輥12A、第二輥12B的表面,充分傳導至附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4(參照第2圖)。其結果為,存在以下傾向:可確保熱傳導片的平滑化所需之熱硬化性樹脂的流動性。另一方面,自熱傳導片的特性之觀點來看,前述薄膜的搬送速度範圍的下限,無需特別規定,較佳為可於24小時以內製作總長100m的熱傳導片的搬送速度,亦即0.07m/min以上。
由第一輥12A與第二輥12B施加於薄膜積層體4A、4B中的薄膜2A、2B的膜厚方向上之線性負載,較佳為10kN/m以上且350kN/m以下,更佳為20kN/m以上且100kN/m以下。若前述線性負載為10kN/m以上,則可確保用以使熱傳導片的熱傳導率成為理想值所需的熱傳導性粒子間的間隔。藉此,存在可抑制熱傳導片的熱傳導率降低之傾向。又,若前述線性負載為350kN/m以下,則所獲得之薄膜積層體4 的膜厚不會變薄,熱傳導片的膜厚亦不會變薄。其結果為,可充分確保良導體亦即熱傳導性粒子間的間隔,並可防止熱傳導片的絕緣性降低。
應用本製造方法之製造裝置的構成並無特別限制,只要本發明的製造方法為以下的製造方法即可:將至少兩張附帶基材之薄膜各自的前述薄膜相接觸,並配置於相對向配置之第一輥及第二輥的輥間,使前述一對輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜。
第4圖是表示可應用本發明的製造方法之熱傳導片的製造裝置的一例之概略圖。
於第4圖所示之製造裝置10中,配置有:相對向配置之第一輥12A和第二輥12B、及積層板材纏繞用輥24。於第一輥12A的旋轉方向上游側,配置有薄膜拉出用輥14A、及保護薄膜纏繞用輥16A。於第二輥12B的旋轉方向上游側,配置有薄膜拉出用輥14B、及保護薄膜纏繞用輥16B。薄膜拉出用輥14A和薄膜拉出用輥14B配置為相隔離,保護薄膜纏繞用輥16A和保護薄膜纏繞用輥16B配置為相隔離。
於第一輥12A和第二輥12B與積層板材纏繞用輥24之間,自接近第一輥12A、第二輥12B一側,配置有基材纏繞用輥18、及保護薄膜拉出用輥20,於保護薄膜拉出用輥20與積層板材纏繞用輥24之間,纏繞側軋輥22A、22B相對向配置。
於製造裝置10中,配置有一未圖示之驅動裝置,其可與 薄膜拉出用輥14A、14B與積層板材纏繞用輥24的旋轉同步地控制。
於製造裝置10中,藉由驅動裝置驅動,可使各輥自薄膜拉出用輥14A、14B向纏繞輥24方向旋轉,並可搬送將薄膜2A和薄膜2B於膜厚方向上積層及加壓而獲得之薄膜積層體4。
於製造熱傳導片時,準備輥狀附帶基材和保護薄膜之薄膜7A、7B,並以各自的基材1A、1B成為與第一輥12A或第二輥12B接觸之朝向之方式,安裝於薄膜拉出用輥14A、14B上。附帶基材和保護薄膜之薄膜7A、7B,一邊隨著保護薄膜纏繞用輥16A、16B的旋轉而將保護薄膜6剝離,一邊作為附帶基材之薄膜3A、3B拉出並搬送,並分別被引導至第一輥12A和第二輥12B之間。
若將附帶基材之薄膜3A、3B中的薄膜2A、2B引導至輥間,則薄膜2A、2B相互重疊。若以重疊狀態,通過第一輥12A和第二輥12B的輥間,則於薄膜2A、2B的膜厚方向上對薄膜2A、2B施加壓力,而獲得包含薄膜積層體4(參照第2圖)之附帶基材之薄膜積層體5。
再者,若當薄膜2A與薄膜2B被引導至第一輥12A、及第二輥12B中時,為相對向之朝向,則亦可將對應之附帶基材及保護薄膜之薄膜7中的任一者,安裝至薄膜拉出用輥14A、14B中的任一者上。
通過第一輥12A和第二輥12B間之附帶基材之薄膜積層體5,藉由未圖示之剝離裝置,將一面的基材1A剝離, 然後被引導至搬送方向下流側,所述剝離裝置配置於第一輥12A及第二輥12B的搬送方向下流側。經剝離之基材1A被纏繞至基材纏繞用輥18上。
一面的基材1A經剝離後的附帶基材之薄膜積層體5,於保護薄膜拉出用輥20的旋轉方向下流側,被引導至纏繞側軋輥22A及纏繞用輥22B之間。在基材1A經剝離而露出之薄膜積層體5的表面上,積層有由保護薄膜拉出用輥20所拉出之保護薄膜6。於薄膜積層體4上積層之保護薄膜6,可與附帶基材及保護薄膜之薄膜7中的保護薄膜相同,亦可不同。藉此,附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8得以形成。
附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8,是以積層有保護薄膜6一側作為內側,纏繞至纏繞用輥24上。
纏繞至纏繞用輥24上之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8,藉由移除保護薄膜6、基材1B,而可作為熱傳導片使用。
在製造裝置10中,用以將附帶基材之薄膜3A、3B重疊並於膜厚方向上對薄膜3A、3B施加壓力,從而獲得兩根附帶基材之薄膜積層體5之輥(第一輥12A、第二輥12B),輥的根數並無特別限制,為兩根以上即可。又,於輥間配置薄膜2A、2B,且關於在膜厚方向上施加壓力之輥間的位置及次數,亦無特別限制。
輥的根數及輥間的位置經變更之其他例,示於第5圖、第6圖及第7圖中。再者,於第5圖~第7圖中,對與第1圖相同之構件,附加以相同的符號,並省略說明。
第5圖是表示使用三根輥之製造裝置30。
於製造裝置30中,沿著附帶基材之薄膜3A、3B及附帶基材之薄膜積層體5的搬送方向,連續配置有第一輥32A、第二輥32B、及第三輥32C。於製造裝置30中,除了由第一輥32A與第二輥32B所形成之間隙以外,還具有由第二輥32B與第三輥32C所形成之間隙,總計2處輥間隙。藉此,附帶基材之薄膜積層體5的配置於第一輥32A與第二輥32B間之部分,在通過第一輥32A及第二輥32B間後,配置於第三輥32C與第二輥32B間,並於膜厚方向上被施加壓力。其結果為,薄膜積層體4於膜厚方向上被施加兩次壓力。
第6圖是表示使用四根輥之製造裝置40。
在製造裝置40中,沿著附帶基材之薄膜3A、3B及附帶基材之薄膜積層體5的搬送方向,連續配置有第一輥42A、第二輥42B、第三輥42C、及第四輥42D。除由第一輥42A與第二輥42B所形成之間隙以外,還具有由第二輥42B與第三輥42C所形成之間隙、及由第三輥42C與第四輥42D所形成之間隙,總計3處輥間隙。藉此,附帶基材之薄膜積層體5的配置於第一輥42A與第二輥42B間之部分,在通過第一輥42A與第二輥42B後,配置於第二輥42B與第三輥42C間,進而配置於第三輥42C與第四輥42D間,並分別於膜厚方向上被施加壓力。其結果為,薄膜積層體4於膜厚方向上被施加三次壓力。
第7圖是表示進而使用四根輥之另一製造裝置50。
在製造裝置50中,沿著附帶基材之薄膜3A、3B和附帶 基材之薄膜積層體5的搬送方向,除了由第一輥52A與第二輥52B所形成之間隙以外,還具有由自前述第一輥52A與第二輥52B空出距離而配置之第三輥52C與第四輥52D所形成之間隙,總計2處輥間隙。藉此,附帶基材之薄膜積層體5的被配置於第一輥52A與第二輥52B間之部分,在通過第一輥52A與第二輥52B後,被配置於第三輥52C與第四輥52D之間,並於膜厚方向上被施加壓力。其結果為,薄膜積層體4於膜厚方向上被施加兩次壓力。
於可如此應用本發明的熱傳導片的製造方法之裝置中,可向薄膜積層體4的膜厚方向加壓之輥的根數並無特別限制,可根據輥的根數,來增加薄膜積層體4的膜厚方向的加壓次數。藉由增加薄膜積層體4的膜厚方向的加壓次數,具有可調整膜厚、填料配向、及平坦性等之優點。
另一方面,透過使可對薄膜積層體4的膜厚方向加壓之輥的根數為兩根,可以利用兩根輥所形成之間隙,而於薄膜積層體4的膜厚方向上對薄膜積層體4施加壓力,藉此使於膜厚方向上對薄膜積層體4之加壓及減壓、以及視情況使經由基材1A、1B之加熱及冷卻皆1次完成。其結果為,具有以下優點:可將對前述薄膜積層體之加壓所造成之負荷、加熱所造成之熱負荷等,抑制到最小限度。
又,於使用製造裝置30、製造裝置40、及製造裝置50之熱傳導片的製造方法中,關於薄膜的搬送速度、對薄膜的膜厚方向的線性負載等,除了隨著輥的根數之變更以外,其他可仍採用與製造裝置10相同的條件及較佳條件。
又,於使用製造裝置10、製造裝置30、製造裝置40、及製造裝置50之熱傳導片的製造方法中,將附帶基材和保護薄膜之薄膜7作為材料,來獲得附帶基材和保護薄膜之薄膜積層體8,以此時為例,加以說明,本發明中的熱傳導片並非限定於此,是將由包含熱導電性粒子和熱硬化性樹脂之樹脂組成物所形成之複數張薄膜組合製作而成即可。
(熱傳導片)
利用本發明的製造方法所獲得之熱傳導片,包含經結合的複數張薄膜。
自熱阻性和絕緣性之觀點來看,熱傳導片的平均膜厚較佳為100μm以上且250μm以下;自熱傳導性與黏著性之觀點來看,較佳為110μm以上且230μm以下,更佳為120μm以上且210μm以下。
再者,熱傳導片的平均膜厚,是使用測微計,數點(例如10點)來測定熱傳導片的表面之值的算術平均。
又,熱傳導片的膜厚,亦可相較於所準備之複數張薄膜的合計膜厚而減少。較佳為,由下式(2)所表示之膜厚減少率為50%以上且95%以下;自容易獲得更良好的熱傳導片的熱傳導率及絕緣性之點來看,更佳為75%以上且95%以下。
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此 處,熱傳導片的膜厚,是利用與上述熱傳導片的平均膜厚相同的測定方法所獲得之平均膜厚。當熱傳導片上具備基材、 金屬箔等其他構成要素時,則為移除基材等其他構成要素後的平均膜厚。
又,所準備之前述薄膜的合計膜厚,是所準備之附帶基材之薄膜中的薄膜的平均膜厚的合計值。薄膜的平均膜厚,是自附帶基材之薄膜移除基材後所獲得之平均膜厚。
作為自附帶基材之薄膜、及附帶基材之薄膜積層體或附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體上,移除樹脂等所構成之基材等之方法,可列舉,藉由使用黏著膠帶等來剝離基材等以移除之方法等。作為移除金屬箔之方法,可列舉,藉由使用過硫酸銨水溶液之蝕刻來移除之方法。
若前述膜厚減少率包含於前述範圍內,對於熱傳導性粒子間的間隔,使熱傳導片的絕緣性不會降低,自可確保可提升熱傳導性之熱傳導性粒子間的間隔之觀點來看,為較佳。若前述膜厚減少率為50%以上,於膜厚方向上施加壓力所獲得之附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4的膜厚,存在不會變得過薄之傾向。其結果為,由於熱傳導性粒子間的間隔不會過窄,因此,可抑制所獲得之熱傳導片的絕緣性降低。又,若前述膜厚減少率為95%以下,則於膜厚方向上施加壓力所獲得之附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4的膜厚不會過厚。其結果為,由於熱傳導性粒子間的間隔不會過大,因此,可抑制所獲得之熱傳導片的熱傳導率降低。
熱傳導片中的殘餘揮發部分,較佳為0.1質量%以上且0.8質量%以下;更佳為0.1質量%以上且0.5質量%以下。 若為0.1質量%以上,則存在具備彎曲性之傾向,即可以熱傳導片不產生破損之方式,構裝於半導體裝置等上。若為0.8質量%以下,則存在以下傾向:即便對熱傳導片上設置有金屬箔之附帶金屬箔之熱傳導片、及包含前述熱傳導片之半導體裝置加熱,亦不易產生界面膨脹,因而較佳。再者,熱傳導片中的殘餘揮發部分,是作為常壓下以180℃進行1小時的乾燥處理時的每單位面積(例如,前述熱傳導片為5cm×5cm時的面積25cm2)的質量減少率而求得之值。
<樹脂組成物及樹脂組成物層>
此處,針對包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之樹脂組成物加以說明,其中,該樹脂組成物可適宜使用於本發明的熱傳導片的製造方法。再者,於以下說明中,省略符號。
本發明中所使用之熱硬化性樹脂並無特別限定,只要可藉由熱量硬化而具有黏著作用者即可,通常是使用環氧樹脂。環氧樹脂並無特別限定,硬化而呈現出黏著作用者即可,較佳為一分子中含有兩個以上的環氧基之二官能以上的環氧樹脂。環氧樹脂的重量平均分子量,較佳為300以上且未達5000,更佳為300以上且未達3000,以良好地保持黏著薄膜的可撓性。作為一分子中含有兩個以上環氧基之二官能環氧樹脂,例示有:雙酚A型或雙酚F型環氧樹脂等。作為一分子中含有三個以上的環氧基之三官能以上的環氧樹脂,可例示苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等。
作為環氧樹脂,當並用二官能環氧樹脂與三官能以 上的環氧樹脂時,相對於此等合計100質量份,較佳為使用二官能環氧樹脂50質量份~100質量份、與三官能以上的環氧樹脂0質量份~50質量份。特佳為,使用二官能環氧樹脂50質量份~90質量份、與三官能以上的環氧樹脂10質量份~50質量份,以便高Tg(玻璃轉移溫度)化。
本發明中可使用之環氧樹脂還可為液狀環氧樹脂,亦可為固體狀環氧樹脂與液狀環氧樹脂的組合。作為液狀環氧樹脂,可列舉:液狀雙酚A型環氧樹脂、萘型2官能環氧樹脂、液狀雙酚AF型環氧樹脂、及經添加氫之結構之環氧樹脂等。液狀環氧樹脂自塗敷性、黏著性等觀點來看,較佳為含有所使用之環氧樹脂總體的10質量份以上的量。
本發明的樹脂組成物中可添加硬化劑。當熱硬化性樹脂為環氧樹脂時,可用於本發明之硬化劑則並無特別限定,通常所使用之公知的環氧樹脂硬化劑即可。作為當熱硬化性樹脂為環氧樹脂時的硬化劑,可列舉:胺類;聚醯胺;酸酐;多硫化物;三氟化硼;及一分子中具有兩個以上的酚性羥基之化合物亦即雙酚A、雙酚F、雙酚S等雙酚類;苯酚酚醛清漆樹脂、改質苯酚酚醛清漆樹脂;及,雙酚A酚醛清漆樹脂或甲酚酚醛清漆樹脂等酚樹脂等。自吸濕時等的耐電蝕性優異之點來看,特佳為苯酚酚醛清漆樹脂、及雙酚酚醛清漆樹脂或甲酚酚醛清漆樹脂等酚樹脂。
相對於環氧樹脂的環氧基1當量,將環氧樹脂硬化劑調配為,硬化劑中的反應活性基的總量較佳為0.6當量~1.4當量,更佳為0.8當量~1.2當量。藉由使其為上述範圍,可 確保熱傳導片的黏著性、及硬化後的強度,其結果為,可確保耐熱性。當硬化劑的調配量未達0.6當量、或超過1.4當量時,耐熱性皆存在降低之傾向。
可向本發明的樹脂組成物中,添加硬化促進劑。本發明中所使用之硬化促進劑,可使用:咪唑系、三苯基膦系、第四級磷鹽系、第四級銨鹽系、DBU脂肪酸鹽系、金屬螯合系、及金屬鹽系等。作為咪唑系的硬化促進劑,可列舉:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑苯偏三酸酯等。又,自熱傳導片的可使用期限增長之點來看,亦適宜使用潛在性硬化促進劑。作為潛在性硬化促進劑的代表例,可列舉:二氰二胺、己二酸二醯肼(adipic dihydrazide)等二醯肼化合物、三聚氰二胺酸(guanamine acid)、三聚氰胺酸、環氧化合物與咪唑化合物的加成化合物、環氧化合物與二烷基胺類的加成化合物、胺與硫脲的加成化合物、及胺與異氰酸鹽的加成化合物等;但並非限定於此等。自可減少室溫下的活性之點來看,特佳為具有加成物型結構之化合物。具有加成物型結構之化合物,是使具有催化劑活性之化合物與各種化合物反應所獲得之加成化合物。於加成物型硬化促進劑中,作為具有催化劑活性之化合物,可列舉:使用具有第一級胺基、第二級胺基或第三級胺基之化合物、咪唑化合物等胺化合物之胺加成物型硬化促進劑。作為胺加成物型硬化促進劑,進而,根據原料的種類,可列舉:胺-環氧加成物型、胺-尿素加成物型、及胺-氨基甲酸乙酯加成物型等。
相對於環氧樹脂及硬化劑的合計100質量份,硬化促進劑的調配量,較佳為0.1質量份~20質量份,更佳為0.5質量份~15質量份。若硬化促進劑的調配量為0.1質量份以上,則存在可抑制硬化速度降低之傾向;又,若為20質量份以下,則存在可防止可使用期限縮短之傾向。
熱傳導性粒子並無特別限制,具有熱傳導性之粒子即可。作為熱傳導性粒子,可列舉:氮化鋁、六方晶氮化硼、立方晶氮化硼、氮化矽、金剛石、氧化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氮化鉀、碳化矽、二氧化矽、滑石粉、雲母石、氫氧化鋁、及硫酸鋇等。自提高熱傳導性粒子的填充率,以提高熱傳導片的熱傳導性之觀點來看,較佳為立方晶氮化硼、或氧化鋁。作為兩種以上的熱傳導性粒子,於前述列舉之種類中,考慮熱傳導率較高的氧化鋁、氮化硼、及氮化鋁等除此以外的熱傳導粒子之組合。較佳為例如,氧化鋁與滑石粉、及氮化硼與氫氧化鋁等。
作為熱傳導性粒子,特佳為包含至少三種體積平均粒徑不同的填料。在前述填料中,第一填料的體積平均粒徑可為0.01μm以上且未達1μm。自分散性之觀點來看,第一填料的體積平均粒徑較佳為0.05μm以上且0.8μm以下,自填充性之觀點來看,更佳為0.1μm以上且0.6μm以下。
又,第二填料的體積平均粒徑可為1μm以上且未達10μm。自樹脂溶融黏度之觀點來看,第二填料的體積平均粒徑較佳為2μm以上且8μm以下;自填充性之觀點來看,更佳為2μm以上且6μm以下。
進而,第三填料的體積平均粒徑可為10μm以上且60μm以下。自絕緣性之觀點來看,第三填料的體積平均粒徑較佳為15μm以上且55μm以下;自熱傳導率之觀點來看,更佳為20μm以上且50μm以下。
又,藉由包含體積平均粒徑不同的三種填料,填料的填充率得以提升,熱傳導率更為有效地提升。第一填料、第二填料及第三填料,是選擇體積平均粒徑在上述範圍以內、且彼此具有不同的體積平均粒徑之組合。
填料可為體積平均粒徑為0.01μm以上且未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上且未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上且60μm以下之第三填料的組合;並且,可為體積平均粒徑為0.05μm以上且0.8μm以下之第一填料、體積平均粒徑為2μm以上且8μm以下之第二填料、及體積平均粒徑為15μm以上且55μm以下之第三填料的組合;並且,可為體積平均粒徑為0.1μm以上且0.6μm以下之第一填料、體積平均粒徑為2μm以上且6μm以下之第二填料、及體積平均粒徑為20μm以上且50μm以下之第三填料的組合。
再者,填料的體積平均粒徑是利用雷射衍射散射法來測定。當利用雷射衍射散射法時,首先,可自樹脂組成物或樹脂板材(包含硬化物)中提取填料,並使用雷射衍射散射粒度分佈測定裝置(例如,貝克曼庫爾特公司(Beckman Coulter,Inc.)製造,LS230)來測定。又,測定有乾式法及濕式法,較佳為濕式法。具體而言,使用有機溶劑、硝酸、及 王水等,自樹脂組成物或樹脂板材中提取填料成分,並利用超音波分散機等充分分散,而製備分散液。可藉由測定該分散液的粒徑分佈,來測定填料的體積平均粒徑。
本發明中的前述第一填料、第二填料及第三填料分別具有前述體積平均粒徑。自熱傳導率、絕緣性之觀點來看,第二填料的體積平均粒徑與前述第一填料的體積平均粒徑之比(第二填料的體積平均粒徑/第一填料的體積平均粒徑)較佳為5~50;自填充性與熱傳導率之觀點來看,更佳為8~20。
又,自熱傳導率、絕緣性之觀點來看,第三填料的體積平均粒徑與前述第二填料的體積平均粒徑之比(第三填料的體積平均粒徑/第二填料的體積平均粒徑)較佳為3~40,更佳為5~30。
於本發明中,若前述第一填料、第二填料及第三填料分別具有特定的體積平均粒徑,則其粒徑分佈並無特別限制,自熱傳導性之觀點來看,較佳為具有較大的粒度分佈。
又,本發明中的填料可包含前述第一填料、第二填料及第三填料,作為全部填料。亦即,當測定填料整體的粒徑分佈時,可觀測以下的至少三個峰值:體積平均粒徑為0.01μm且未達1μm之第一填料所對應之峰值、體積平均粒徑為1μm以上且未達10μm之第二填料所對應之峰值、及體積平均粒徑為10μm以上且60μm以下之第三填料所對應之峰值。
所述態樣的填料可由例如,於粒徑分佈中表示出單一峰值之前述第一填料、第二填料及第三填料分別混合而構成,並且,亦可使用在粒徑分佈中具有2以上峰值之填料來 構成。
又,於本發明中,關於第一填料、第二填料及第三填料的總體積中的體積標準的含率,可為以下含率:第一填料的含率於1體積%~15體積%,第二填料的含率於10體積%~40體積%,第三填料的含率於45體積%~80體積%之範圍內,合計為100體積%。自填充性、熱傳導率之觀點來看,更佳為第一填料的含率於6體積%~15體積%,第二填料的含率於18體積%~35體積%,第三填料的含率於50體積%~70體積%之範圍內,合計為100體積%之含率。
又,進而,藉由儘量提高第三填料的含有比率,繼而提高第二填料的含有比率,可更為有效地提升熱傳導率。如此一來,藉由以特定含有比率(體積標準)包含體積平均粒徑不同的至少三種填料,熱傳導率得以更為有效地提升。
前述第三填料至少包含氮化硼即可,除氮化硼以外,亦可進而包含其他具有絕緣性之無機化合物。具有特定體積平均粒徑之第三填料,藉由包含氮化硼,熱傳導率得以飛躍性地提升。
第三填料中所包含之氮化硼的含率並無特別限制。自熱傳導性之觀點來看,當第三填料總體積為100體積%時,較佳為60體積%以上,更佳為80體積%以上,更較佳為100體積%。
又,作為第三填料可包含之除氮化硼以外的其他具有絕緣性之無機化合物,與後述第一填料及第二填料相同。
另一方面,第一填料及第二填料並無特別限制,具 有絕緣性之無機化合物即可,較佳為具有高熱傳導率。
作為第一填料及第二填料的具體例,可列舉:氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、滑石粉、雲母石、氫氧化鋁、及硫酸鋇等。其中,自熱傳導率之觀點來看,較佳為氧化鋁、氮化硼、或氮化鋁。又,作為此等填料的材質,可單獨使用一種,或並用兩種以上。
前述填料的粒子形狀並無特別限制,可列舉:球形、圓形、破碎狀、鱗片狀及凝集粒子等。其中,自填充性與熱傳導率之觀點來看,較佳為圓形或凝集粒子狀。
於本發明中,前述樹脂組成物中的填料含量的整體比率並無特別限制,自熱傳導率與黏著性之觀點來看,較佳為樹脂組成物的總固體成分中的50體積%~90體積%;自熱傳導率之觀點來看,更佳為50體積%~85體積%。
再者,樹脂組成物的總固體成分,是指構成樹脂組成物之成分中的非揮發性成分的總質量。
在本發明中,可調配偶合劑,以提升不同種類的材料間的界面結合。作為偶合劑,可列舉:矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、及鋁系偶合劑等,其中,較佳為矽烷偶合劑。自由添加所達成之效果、耐熱性及成本之點來看,相對於樹脂組成物的總量100質量份,偶合劑的調配量較佳為0.1質量份~10質量份。作為矽烷偶合劑,可列舉:γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷(γ-mercaptopropyltrimethoxysilane)、γ-氨丙基三乙氧基矽烷(γ-aminopropyltriethoxysilane)、γ-脲 基丙基三乙氧基矽烷(γ-ureidopropyltriethoxysilane)、N-β-胺基乙基-γ-氨丙基三甲氧基矽烷(N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane)、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷(N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane)、及3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷(3-methacryloxypropyltriethoxysilane)等。
可向本發明中調配分散劑,以提升熱傳導性粒子或其他填料的分散性。作為分散劑,具有接枝聚合型分散劑、含有羥基系分散劑、含有胺基系分散劑、及含有羧酸系分散劑等高分子分散劑。進而,亦可將具有浸濕粒子表面之作用且被稱作濕潤劑之低分子型分散劑,與前述高分子分散劑並用,以使粒子更為穩定地分散。分散劑可單獨使用一種,或並用兩種以上。相對於樹脂組成物的總量100質量份,分散劑的調配量較佳為0.05質量份~15質量份。
在本發明中,可調配彈性體樹脂,以改良熱傳導片的韌性。彈性體樹脂,是在常溫下顯示出如加硫橡膠般之橡膠彈性,高溫下可塑化、且具有良好加工性之熱可塑性彈性體樹脂。作為彈性體樹脂,可列舉:聚酯系彈性體、烯烴系彈性體、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氨基甲酸乙酯系彈性體、聚醯胺系彈性體、及離子聚合物系彈性體等,此等可單獨使用一種,或組合兩種以上使用。
前述樹脂組成物的製造方法並無特別限制,可使用通常所進行之樹脂組成物的製造方法。例如,作為混合環氧樹脂、酚醛清漆樹脂、及填料等之方法,可適當組合通常的 攪拌機、擂潰機、三根輥、及球磨機等分散機來進行。又,可添加適當的有機溶劑,進行分散及溶解。
具體而言,例如可將環氧樹脂、酚醛清漆樹脂、填料、及矽烷偶合劑溶解及分散於適當之有機溶劑中,然後視需要,混合硬化促進劑等其他成分,藉此來獲得樹脂組成物。
有機溶劑是利用後述樹脂板材的製造方法中的乾燥步驟,而乾燥、解吸,由於若大量殘留,則會對熱傳導率或絕緣性能帶來影響,因此,較佳為沸點或蒸氣壓較低。又,若完全沒有,則板材變硬,失去黏著性能,因此,需要與乾燥方法、條件等相適應。
於前述薄膜的製造步驟中,在將包含熱傳導性粒子及熱硬化性樹脂之樹脂組成物的清漆塗敷於基材上時,清漆的固體成分(非揮發成分)較佳為清漆總質量的30質量%以上。再者,清漆的固體成分(非揮發成分)的測定,是常壓下以180℃進行30分鐘的乾燥處理,作為此時的清漆每單位體積(例如,清漆體積為1cm3)的質量殘餘率而求得之值。
考慮包含熱傳導性粒子之填料成分的分散性時,清漆可使用擂潰機、三根輥、及玻珠研磨機等,或組合此等而使用,來進行製備。當前述樹脂組成物中存在分子量不同的成分時,在預先混合填料成分與低分子量物質之後,調配高分子量物質,藉此可縮短混合所需時間。又,較佳為在成為清漆後,藉由真空脫氣,將清漆中的氣泡移除。
於本發明中,製作清漆時所使用之溶劑並無特別限制。作為溶劑,可使用:甲基乙基酮、丙酮、甲基異丁基酮、 2-乙氧乙醇、甲苯、丁賽路蘇(butyl cellosolve)、甲醇、乙醇、2-甲氧基乙醇、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、甲基吡咯啶酮、及環己酮等。其中,較佳為使用二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、甲基吡咯啶酮、及環己酮等高沸點溶劑,以提升塗膜性等。此等溶劑可單獨使用一種,或組合兩種以上使用。
作為用以成形前述薄膜之基材,可使用:聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醯亞胺薄膜、聚萘二酸乙二酯(polyethylene naphthalate)薄膜、聚醚碸(polyethersulfonate)薄膜、聚醚醯胺薄膜、聚醚醯胺醯亞胺薄膜、聚醯胺薄膜、及聚醯胺-醯亞胺薄膜等塑膠薄膜。又,亦可使用銅、鋁、鎳、鐵、及銀等金屬基材。亦可視需要,於前述基材上進行底漆塗敷、UV處理、電暈放電處理、研磨處理、蝕刻處理、及脫模處理等表面處理。作為使用前述樹脂組成物的清漆來用以成形前述薄膜之基材,自可使用之溫度範圍、彈性模數、及表面平滑性等特性來看,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯薄膜。
作為前述薄膜的製造方法,具體而言,可列舉以下方法等:以理想的平均膜厚,將包含有機溶劑之樹脂組成物(清漆)塗佈於基材上,而形成塗佈層,並對所形成之塗佈層加熱乾燥,來移除(乾燥)有機溶劑的至少一部份。
關於樹脂組成物的塗佈方法及乾燥方法,並無特別限制,可自通常所使用之方法中適當選擇。例如,作為塗佈方法,可列舉:使用缺角輪塗佈(comma coat)或模具塗佈(die coat)之方法、及浸漬塗敷等。又,作為乾燥方法,可列舉: 常壓下或減壓下的加熱乾燥、自然乾燥、及凍結乾燥等。
塗佈層的膜厚可根據目標而適當選擇,可為例如,50μm~250μm,較佳為100μm~200μm。
在本發明中,將由前述樹脂組成物所獲得之前述薄膜形成於基材上,並將所獲得之附帶基材之薄膜,用於本發明的製造方法。
利用本發明的製造方法所獲得之熱傳導片,另亦可為,將銅或鋁等熱傳導性之金屬箔黏貼於表面上之附帶金屬箔之熱傳導片。藉此,可進而提高熱傳導率。作為黏貼前述熱傳導性之金屬箔之條件,較佳為,溫度為前述熱硬化性樹脂未完全硬化之溫度,具體而言,為100℃以上且200℃以下,並且,壓力為1MPa以上且20MPa以下。
本發明的熱傳導片或附帶金屬箔之熱傳導片可進而進行熱硬化處理,以獲得熱傳導片或附帶金屬箔之熱傳導片的硬化物。
製造熱傳導片的硬化物時的熱處理條件,可根據樹脂組成物的構成而適當選擇。例如,可以120℃~250℃,加熱處理10分鐘~300分鐘。又,自熱傳導率之觀點來看,較佳為包含容易形成高階結構之溫度,更佳為進行例如100℃~160℃與160℃~250℃之至少兩個階段的加熱。進而,更佳為在上述溫度範圍內,進行兩個階段以上的多階段加熱處理。
又,如上所述,前述附帶金屬箔之熱傳導片,由於具有高熱傳導性與絕緣性,且具備可構裝於半導體裝置等之彎曲性,因此,亦可構成半導體裝置的一部份。作為包含此 種熱傳導片之半導體裝置,可用於汽車搭載用電力控制單元、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)等用途。
[實施例]
以下,列舉實施例,更為詳細地說明本發明,但本發明並非限定於此等實施例。
(實施例1)
秤量苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(日本化藥股份有限公司(NIPPON KAYAKU Co.,Ltd.)製造,EPPN-201)4.5質量份、液狀雙酚AF型環氧樹脂(日本東都化成股份有限公司(Tohto Kasei Co.,Ltd.)製造,EPOTOHTO ZX-1059)4.5質量份,來作為熱硬化性樹脂;稱量低吸水性酚樹脂(日本三井化學公司(Mitsui Chemicals,Inc.)製造,商品名:XLC-LL)6質量份,來作為硬化劑;稱量三苯基膦(日本關東化學股份有限公司(KANTO KAGAKU.)製造)0.09質量份,來作為硬化促進劑;稱量N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷(日本信越化學工業股份有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)製造,KBM-573)0.07質量份,來作為偶合劑;稱量含有羥基之聚合物鹽(畢克化學(日本)公司(BYK)製造,DISPERBYK-106)0.11質量份,來作為分散劑;稱量氧化鋁填料[日本住友化學有限公司(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.)製造,sumiko random AA3(平均粒徑3μm):第二填料]21質量份、氧化鋁填料[日本住友化學有限公司製造,sumiko random AA04(平均粒徑0.4μm):第一填料]9質量份、氮化硼[日本水島合金鐵公司(Mizushima Ferroalloy Co.,Ltd.)製造,HP-40(平均粒徑18μm):第三填 料]32質量份,來作為熱傳導性粒子;並且,稱量環己酮(日本和光純藥工業有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)製造)23質量份,來作為溶劑。
利用球磨機,將前述秤量之材料混合。在前述球磨機中,將前述秤量之材料與直徑5mm之氧化鋁球75質量份放入帶蓋聚乙烯瓶(容積2升)中,然後,放置於臺式雙轉子上,並使前述臺式雙轉子以100min-1(旋轉/分鐘)旋轉。此時,添加環己酮1質量份,以調整黏度。混合完成後,使用真空泵來真空脫泡,而獲得固體成分為76質量%之清漆。前述清漆的黏度是利用圓錐平板型(cone plate)旋轉黏度計RE100(日本東機產業公司(TOKI SANGYO CO.,LTD.)製造),於設定為25℃之恒溫槽內,以旋轉數為5min-1(旋轉/分鐘)來測定,為3.2Pa.s。
繼而,將前述清漆塗敷於基材上。基材是使用聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人有限公司(TEIJIN LIMITED.)製造,Purex A53)。使基材寬度為400mm,塗敷寬度為350mm。塗敷是以缺角輪塗佈機來實施,塗敷間隙設定為275μm,搬送速度設定為0.7m/min。形成膜後,利用溫度設定為120℃之乾燥爐乾燥7分鐘,藉此,於前述基材上獲得薄膜30m。由乾燥後的薄膜,切割5cm×5cm尺寸之樣本,於常壓下以180℃進行1小時的乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。所獲得之薄膜的殘餘揮發部分為1.1質量%,平均膜厚為125μm。進而,前述所獲得之薄膜的每單位面積(100cm2) 的質量為2.76g。此處,由於熱傳導片的膜厚設計值為200μm,因此,若使用熱傳導片的理論密度2.3g/cm3來計算前述熱傳導片的質量設計值,則為4.6g,其結果為,前述所獲得之薄膜的質量倍數為0.60倍。於前述所獲得之塗敷有薄膜一側,黏貼微黏附聚乙烯薄膜(日本TAMAPOLY公司(TAMAPOLY CO.,LTD.)製造,NF-15)來作為保護薄膜。
使兩卷如上獲得之附帶基材及保護薄膜之薄膜7,通過第7圖所示之製造裝置50。製造裝置50可利用四根輥,於薄膜積層體4的膜厚方向上對薄膜積層體4施加壓力。
將附帶基材之薄膜3A相對於第一輥52A之夾角θ設定為95°,並且,將附帶基材之薄膜3B相對於第二輥52B之夾角θ’亦設定為95°。
將第一輥52A的表面溫度與前述第二輥52B的表面溫度皆設定為65℃。將施加於附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4的膜厚方向之線性負載,設定為15kN/m。
使剝離保護薄膜6後的附帶基材之薄膜3A、3B初次通過第一輥52A與第二輥52B的間隙,並於薄膜積層體4的膜厚方向上對薄膜積層體4施加壓力。
對於薄膜積層體4,利用第一輥52A與第二輥52B於膜厚方向上施加壓力,進而利用第三輥52C與第四輥52D於膜厚方向上施加壓力。第三輥52C的表面溫度與前述第四輥52D的表面溫度皆設定為45℃。進而,將由第三輥52C及第四輥52D施加於薄膜積層體4的膜厚方向之線性負載,設定為10kN/m。
將由第三輥52C與第四輥52D於膜厚方向上施加壓力之薄膜積層體4的上面側的基材1A剝離,然後使用纏繞側軋輥22A、22B,於基材1A經剝離之面的薄膜積層體4上,黏貼保護薄膜6。保護薄膜6是使用微黏附聚乙烯薄膜(日本TAMAPOLY公司製造,NF-15)。以黏貼有保護薄膜6一側的面為內側之方式,纏繞黏貼有保護薄膜6之加壓後的附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8。
使用長方形的黏著膠帶,自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8上,僅剝落並選取薄膜積層體4,測定平均膜厚為213μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為125μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為85%。再者,長方形的黏著膠帶可使用微黏附型之聚乙烯、聚酯等。
進而,自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8,取大小為100mm×100mm之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8,使用長方形的黏著膠帶將保護薄膜及基材剝落,來選取薄膜積層體4的樣本。利用平板壓機,將膜厚為105μm之銅箔(日本電解公司(Nippon Denkai,Ltd.)製造,GTS-105)的光澤面黏貼於所選取之薄膜積層體4的樣本兩面。前述平板壓機的條件,是於真空(15mmHg(2.0kPa)以下)狀態下,溫度180℃、壓力12MPa、時間5分鐘。利用防爆乾燥機,以150℃加熱30分鐘,進而以190℃加熱120分鐘,以將形成利用平板壓機將銅箔黏貼於兩面之薄膜積層體4之熱硬化性樹脂完全硬化。如此一來,獲得將熱硬化性樹脂完全硬化之薄膜積層體,來作為附帶銅箔之熱傳導片。
測定前述附帶銅箔之熱傳導片的熱阻時,切分成10mm×10mm的試驗片,並夾持於電晶體(2SC2233)與水冷銅散熱器之間,一邊按壓電晶體一邊通電流。測定電晶體的溫度T1(℃)、與銅散熱器的溫度T2(℃),並根據下式(3),由測定值與可施加電力W1(W)、及熱傳導片試驗片的面積S(cm2),來計算熱阻X(℃/W),結果熱阻為0.184(℃/W)。
X=(T1-T2)/W1/S……(3)
然後,將附帶銅箔之熱傳導片浸漬於過硫酸銨水溶液中實施蝕刻,移除兩面的銅箔,以測定熱傳導片的膜厚、密度、比熱、熱傳導率、及絕緣耐壓。
分別測定移除銅箔後的熱傳導片的膜厚、密度及比熱。平均膜厚為207μm。密度是根據利用阿基米德原理之浸漬法來測定。裝置是使用日本阿爾法海市樓有限公司(Alfa Mirage Co.,Ltd.)製造之MD-300S,求得密度為2.26g/cm3。比熱是基於JIS K7123中規定之塑膠的比熱容量測定方法,並利用DSC(示差掃描熱量計)來測定,為0.87J/(g.K)。
將移除前述銅箔後的熱傳導片切割100mm×100mm尺寸之試驗片,並利用石墨噴劑對兩面進行黑化處理,以求得前述熱傳導片的熱傳導率。將試驗片置於設定為25℃之恒溫槽中,使用NETZSCH(日本)公司製造之Nanoflash LFA447型閃光法熱擴散率測定裝置,來測定前述熱傳導片的膜厚方向的熱擴散率,為5.73mm2/s。根據下式(4),由所獲得之熱擴散率與比熱及密度計算熱傳導率。作為計算結果,熱傳導率為11.3W/(m.K)。
熱傳導率[W/(m‧K)]=熱擴散率(mm2/s)×比熱[J/(g.K)]×密度(g/cm3)……(4)
絕緣耐壓是利用絕緣擊穿試驗來測定。使升壓速度為500V/s,將大氣中對熱傳導片施加電壓時產生絕緣擊穿之電壓,作為絕緣耐壓。測定是對100mm×100mm尺寸的熱傳導片試驗片中的5點實施,並採用測定值的最小值。其結果為,絕緣耐壓為8.6kV。
(實施例2)
使兩卷與實施例1相同調配且相同製造條件下製造而成之附帶基材及保護薄膜之薄膜,通過第4圖所示之製造裝置10,而製造熱傳導片。
將製造裝置10中的附帶基材之薄膜3AB相對於第一輥12A之夾角θ,及附帶基材之薄膜3B相對於第二輥12B之夾角θ’分別設定為95°。
第一輥12A的表面溫度與第二輥12B的表面溫度皆設定為65℃。又,將薄膜2A、2B的搬送速度設定為0.4m/min(分)。進而,將由第一輥12A與第二輥12B施加於薄膜積層體3的膜厚方向之線性負載,設定為15kN/m。
將由第一輥12A與第二輥12B於膜厚方向上施加壓力之薄膜積層體4的上面側的基材1A剝離後,使用纏繞側軋輥22A、22B,於基材1A經剝離之面的薄膜積層體4上黏貼保護薄膜6。保護薄膜是使用微黏附聚乙烯薄膜(日本TAMAPOLY公司製造,NF-15)。以黏貼有保護薄膜6一側的面為內側之方式,纏繞黏貼有保護薄膜6之加壓後的附帶 基材及保護薄膜之薄膜積層體8。
使用長方形的黏著膠帶,自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8上,僅剝落並選取薄膜積層體4,測定平均膜厚為210μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為125μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為84%。
進而,自所獲得之薄膜積層體4,與實施例1同樣製作之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.178(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的膜厚為204μm、密度為2.27g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.81mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.5W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為8.5kV。
(實施例3)
與實施例2相同,使兩卷與實施例2相同調配且相同製造條件下製造而成之附帶基材及保護薄膜之薄膜,通過第4圖所示之製造裝置10,而製造熱傳導片。
將製造裝置10中的附帶基材之薄膜3A相對於第一輥12A之夾角θ、及附帶基材之薄膜3B相對於第二輥12B之夾角θ’,分別設定為80°。除了夾角以外的條件,是設定為與實施例2相同地實施。
自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8,僅測定薄膜積層體4的平均膜厚,為207μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為125μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為83%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4且與實施例1同樣 製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻,為0.174(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的膜厚為202μm、密度為2.28g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.85mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.6W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為8.5kV。
(實施例4)
使用與實施例1相同調配之清漆及基材,並利用缺角輪塗佈機塗敷薄膜,此時,將塗敷間隙設定為260μm。乾燥條件與實施例2相同,溫度設定為120℃、搬送速度設定為0.7m/min,乾燥時間為7分鐘。自乾燥後的薄膜,切割5cm×5cm尺寸之樣本,於常壓下以180℃進行1小時的乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。所獲得之薄膜的殘餘揮發部分為1.15質量%,平均膜厚為119μm。進而,由於每單位面積(100cm2)的質量為2.4g,且如前述,熱傳導片的質量設計值為4.6g,因此,所獲得之薄膜的質量倍數為0.52倍。
與實施例3相同,使用製造裝置10,由兩卷所獲得之附帶基材及保護薄膜之薄膜,來製作熱傳導片。
由第一輥12A及第二輥12B於附帶基材之薄膜積層體4中的薄膜積層體3的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件,是設定為實施例3相同地實施。其結果為,由於自附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅加壓後的薄膜積層體4的平均膜厚為201μm,因此,如上所述,由於薄膜的平均膜厚為119μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為84%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4,與實施例1同樣製作之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.170(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的膜厚為199μm、密度為2.29g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.86mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.7W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為8.3kV。
(實施例5)
使用與實施例1相同調配之清漆及基材。在利用缺角輪塗佈機塗敷薄膜後的乾燥條件下,使溫度為120℃、搬送速度為0.6m/min、乾燥時間為8分鐘。由乾燥後的薄膜,切割5cm×5cm尺寸之樣本,於常壓下以180℃進行1小時乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。其結果為,所獲得之薄膜的殘餘揮發部分為0.7質量%,平均膜厚為118μm。進而,由於每單位面積(100cm2)的質量為2.4g,且如前述,熱傳導片的質量設計值為4.6g,因此,其結果為,前述所獲得之薄膜的質量倍數為0.52倍。
與實施例4相同,使用製造裝置10,自兩卷所獲得之附帶基材之薄膜來製造熱傳導片。
利用第一輥12A、第二輥12B於附帶基材之薄膜積層體4中的薄膜積層體3的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件,是設定為與實施例4相同地實施,由於自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅薄膜積層體4的平均膜厚為199μm,因此,如上所述,由於薄膜的 平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為84%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.167(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為197μm、密度為2.29g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.91mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.8W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為8.8kV。
在以下的實施例6至實施例9中,使用與實施例5相同的薄膜。
(實施例6)
將製造裝置10中的第一輥12A的表面溫度、與第二輥12B的表面溫度皆設定為80℃,除此以外,其他與實施例5相同。自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8僅選取薄膜積層體4,並測定平均膜厚,為198μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為84%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4且與實施例1同樣而製作之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.165(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為196μm、密度為2.29g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.95mm2/s,其結果為,求得熱傳導率11.9W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為8.8kV。
(實施例7)
於薄膜積層體3的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件及使用之製造裝置,是將薄膜2A、2B的搬送速度設定為1 m/min,除此以外,其他與實施例6相同。自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅薄膜積層體4的平均膜厚為198μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為84%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4且與實施例1同樣製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.165(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為196μm、密度為2.29g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.96mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.9W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為9.0kV。
(實施例8)
於薄膜積層體4的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件及使用之製造裝置,是將第一輥12A與第二輥12B施加於附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4的膜厚方向之線性負載,設定為40kN/m,除此以外,其他與實施例7相同。自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅薄膜積層體4的平均膜厚為196μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為83%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4且與實施例1同樣製作之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.161(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為193μm、密度為2.3g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.98mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為12.0W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐 壓為9.1kV。
(實施例9)
於薄膜積層體3的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件及使用之製造裝置,是將由第一輥12A與第二輥12B施加於附帶基材之薄膜積層體5中的薄膜積層體4的膜厚方向之線性負載,設定為80kN/m,除此以外,其他與實施例8的設定相同。自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅薄膜積層體4的平均膜厚為188μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為80%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.153(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為187μm、密度為2.34g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為6.01mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為12.2W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為9.4kV。
(實施例10)
秤量苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(日本化藥股份有限公司製造,EPPN-201)4.5質量份、液狀雙酚AF型環氧樹脂(日本東都化成股份有限公司製造,EPOTOHTO ZX-1059)4.5質量份,來作為熱硬化性樹脂;稱量低吸水性酚樹脂(日本三井化學公司製造,商品名:XLC-LL)6質量份,來作為硬化劑;稱量三苯基膦(日本關東化學股份有限公司製造)0.09質量份,來作為硬化促進劑;稱量N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷(日本信越化學工業股份有限公司製造,KBM-573)0.07 質量份,來作為偶合劑;稱量含有羥基之聚合物鹽(畢克化學(日本)公司製造,DISPERBYK-106)0.11質量份,來作為分散劑;稱量氮化硼[日本水島合金鐵公司製造,HP-40(平均粒徑18μm)]62質量份,來作為熱傳導性粒子;並且,稱量環己酮(日本和光純藥工業有限公司製造)23質量份,來作為溶劑。
利用球磨機,將前述秤量之材料混合。前述球磨機,是將前述秤量之材料與直徑5mm之氧化鋁球75質量份放入帶蓋聚乙烯瓶(容積2升)中,然後放置於臺式雙轉子上,並使前述臺式雙轉子以100min-1(旋轉/分鐘)旋轉。此時,添加環己酮1.2質量份,以調整黏度。混合完成後,使用真空泵來真空脫泡,而獲得固體成分為77質量%之清漆。前述清漆的黏度使利用圓錐平板型旋轉黏度計RE100(日本東機產業公司製造),於設定為25℃之恒溫槽內,以旋轉數為5min-1(旋轉/分鐘)來測定,為3.3Pa.s。
繼而,將前述清漆塗敷於基材上。基材是使用聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人有限公司製造,Purex A53)。使基材寬度為400mm、塗敷寬度為350mm。塗敷是以缺角輪塗佈機來實施,塗敷間隙設定為280μm,搬送速度設定為0.7m/min。將塗敷後的板材放入乾燥爐中,以溫度120℃、時間7分鐘進行乾燥,藉此,於前述基材上獲得薄膜30m。由乾燥後的薄膜,切割5cm×5cm尺寸之樣本,於常壓下以180℃進行1小時乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。所 獲得之薄膜的殘餘揮發部分為0.9質量%、平均膜厚為121μm。進而,前述所獲得之薄膜的每單位面積(100cm2)的質量為2.45g。此處,由於熱傳導片的膜厚設計值為200μm,因此,前述熱傳導片的質量設計值為4.6g,其結果為,前述所獲得之薄膜的質量倍數為0.53倍。在前述所獲得之薄膜的塗敷一側,黏貼微黏附聚乙烯薄膜(日本TAMAPOLY公司製造,NF-15),來作為保護薄膜。
於薄膜積層體4的膜厚方向上施加壓力之步驟的製造條件及使用之製造裝置,與實施例9相同。自黏貼有保護薄膜6之附帶基材及保護薄膜之薄膜積層體8選取之僅薄膜積層體4的平均膜厚為190μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為79%。
進而,由所獲得之薄膜積層體4且與實施例1同樣製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.141(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為187μm、密度為2.34g/cm3、比熱為0.88J/(g.K)。又,熱擴散率為6.45mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為13.3W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為9.0kV。
(比較例1)
於本比較例中,使用與實施例9相同的附帶基材及保護薄膜之薄膜。
藉由使用長方形的黏著膠帶,自附帶基材及保護薄膜之薄膜進行剝落,自剝離保護薄膜後的附帶基材之薄膜3A、3B,切割兩張100mm×100mm尺寸,利用平板壓機(日本名 機制作所公司(MEIKI CO.,LTD.)製造,產品編號:MHPC-V-100-610、外形:B1240),使薄膜2A、2B相對向,貼合附帶基材之薄膜3A、3B,而獲得附帶基材之薄膜積層體7。此時,平板壓機的條件,是在真空(15mmHg以下)狀態下,溫度為150℃、壓力為12MPa、時間為1分鐘。
自附帶基材之薄膜積層體5上,僅選取薄膜積層體4。所獲得之薄膜積層體4的平均膜厚為188μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為80%。
進而,使用如上所獲得之薄膜積層體4,與實施例1同樣地,利用平板壓機黏貼銅箔,而獲得附帶銅箔之熱傳導片。所獲得之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.153(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的平均膜厚為185μm、密度為2.32g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.99mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為12.1W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為5.6kV。
(比較例2)
利用球磨機,將以實施例1所示之調配進行秤量之材料混合,此時,不進行用以調整黏度而實施之添加環己酮1質量份,而製作清漆。其結果為,獲得固體成分為78質量%、黏度為3.4Pa.s(旋轉數5min-1(旋轉/分鐘)、設定為25℃之恒溫槽內)的清漆。
繼而,將前述清漆塗敷於基材上。基材是使用聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人有限公司製造,Purex A53)。使 基材寬度為400mm,塗敷寬度為350mm。塗敷是以缺角輪塗佈機實施,塗敷間隙設定為350μm,搬送速度設定為0.5m/min。塗敷後的板材在乾燥爐中,以溫度120℃、時間10分鐘進行乾燥,藉此,於前述基材上獲得平均膜厚為135μm之薄膜。由乾燥後的薄膜,切割5cm×5cm尺寸之樣本,於常壓下以180℃進行1小時乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。所獲得之薄膜的殘餘揮發部分為1.0質量%。前述所獲得之薄膜的塗敷一側黏貼有聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人有限公司製造,Purex A53),來作為保護薄膜。
自所獲得之附帶基材及保護薄膜之薄膜,切割一張100mm×100mm尺寸,並利用平板壓機,於真空(15mmHg以下)狀態下,以溫度150℃、壓力12MPa、時間1分鐘,對一張附帶基材及保護薄膜之薄膜加壓。
藉由使用長方形的黏著膠帶,自加壓後的附帶基材及保護薄膜之薄膜進行剝落,剝離保護薄膜後的薄膜的平均膜厚為130μm。進而,由該薄膜製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.122(℃/W)。又,移除銅箔後的熱傳導片的密度為2.25g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.45mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為10.7W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為1.9kV。
(比較例3)
利用第4圖所示之製造裝置10,對僅一張比較例2中製作之附帶基材及保護薄膜之薄膜,於膜厚方向上加壓。第一 輥12A的表面溫度與第二輥12B的表面溫度皆設定為80℃。又,附帶基材及保護薄膜之薄膜的搬送速度設定為1m/min。進而,施加於前述薄膜的膜厚方向之線性負載設定為40kN/m。再者,附帶基材及保護薄膜之薄膜相對於第一輥12A之基材及保護薄膜的夾角為80°。
藉由使用長方形的黏著膠帶,自加壓後的基材及保護薄膜薄膜進行剝落,剝離基材保護薄膜後的薄膜的平均膜厚為132μm。進而,由所獲得之加壓後的薄膜且與實施例1同樣製作而成之附帶銅箔之熱傳導片的熱阻為0.122(℃/W),密度為2.24g/cm3。又,移除銅箔後的熱傳導片的比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.55mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為10.8W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為2.1kV。
(比較例4)
於本比較例中,是使用與實施例10的附帶基材及保護薄膜之薄膜7相同的薄膜。
自附帶基材及保護薄膜之薄膜7剝離保護薄膜6後的附帶基材之薄膜3A、3B,切割兩張100mm×100mm尺寸,並利用平板壓機,使兩張薄膜相對向黏貼,而獲得加壓後的附帶基材之薄膜積層體7。此時,平板壓機的條件,是在真空(15mmHg(2.0kPa)以下)狀態下,溫度為150℃、壓力為12MPa、時間為1分鐘。
藉由使用長方形的黏著膠帶,自加壓後的附帶基材之薄膜積層體7,僅剝落薄膜積層體4而選取。薄膜積層體4的平均膜厚為191μm。如上所述,由於薄膜的平均膜厚為118 μm,因此,根據式(2),膜厚減少率為79%。
進而,如上所述,使用所獲得之薄膜積層體4,與實施例1同樣地,利用平板壓機黏貼銅箔,而獲得附帶銅箔之熱傳導片。所獲得之熱傳導片的熱阻為0.153(℃/W)、膜厚為188μm、密度為2.33g/cm3、比熱為0.88J/(g.K)。又,熱擴散率為6.00mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為12.3W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為5.1kV。
(比較例5)
利用球磨機,將以實施例10所示之調配秤量之材料混合,此時,不進行用以調整黏度而實施之添加環己酮1質量份,來製作清漆。其結果為,獲得固體成分為78質量%、黏度為3.5Pa.s(旋轉數5min-1(旋轉/分鐘)、設定為25℃之恒溫槽內)的清漆。
繼而,將前述清漆塗敷於基材上。基材是使用聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人有限公司製造,Purex A53)。使基材寬度為400mm,塗敷寬度為350mm。塗敷是以缺角輪塗佈機來實施,塗敷間隙設定為350μm,搬送速度設定為0.5m/min。將塗敷後的板材放入乾燥爐中,以溫度120℃、時間10分鐘進行乾燥,藉此,於前述基材上獲得薄膜厚為140μm之薄膜。自乾燥後的薄膜切割5cm×5cm尺寸之樣本,常壓下以180℃進行1小時乾燥處理,並利用精密天平測定質量,計算殘餘揮發部分,來作為自乾燥處理前的薄膜質量的減少率。所獲得之薄膜的殘餘揮發部分為1.0質量%。在前述所獲得之薄膜的塗敷一側,黏貼聚對苯二甲酸乙二酯(日本帝人 有限公司製造,Purex A53),來作為保護薄膜。
自所獲得之附帶基材及保護薄膜之薄膜,切割一張100mm×100mm尺寸,並利用平板壓機,於真空(15mmHg以下)狀態下,以溫度150℃、壓力12MPa、時間1分鐘,對一張附帶基材及保護薄膜之薄膜加壓。
藉由使用長方形的黏著膠帶,自加壓後的附帶基材及保護薄膜之薄膜進行剝落,來僅選取薄膜,所獲得之加壓後的薄膜的平均膜厚為131μm。進而,由該薄膜製作之熱傳導片的熱阻為0.126(℃/W)、密度為2.28g/cm3、比熱為0.87J/(g.K)。又,熱擴散率為5.23mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為10.4W/(m.K)。另一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為1.7kV。
(比較例6)
利用第1圖所示之製造裝置10,對比較例5中製作之附帶基材及保護薄膜之薄膜,於膜厚方向上加壓。第一輥12A的表面溫度與第二輥12B的表面溫度皆設定為80℃。又,薄膜的搬送速度設定為1m/min。進而,將由第一輥12A及第二輥12B施加於附帶基材之薄膜的膜厚方向之線性負載,設定為40kN/m。再者,附帶基材之薄膜相對於第一輥12A的夾角為80°。
附帶基材之薄膜的平均膜厚為135μm。進而,使用長方形的黏著膠帶,在自所獲得之加壓後的附帶基材之薄膜剝落並移除基材之後,製作之熱傳導片的熱阻為0.121(℃/W),密度為2.24g/cm3、比熱為0.88J/(g.K)。又,熱擴散率為5.64mm2/s,其結果為,求得熱傳導率為11.1W/(m.K)。另 一方面,熱傳導片的絕緣耐壓為1.9kV。
再者,關於實施例1~實施例10及比較例1~比較例6之所有情況,在前述附帶銅箔之熱傳導片的銅箔與薄膜積層體的界面上不會剝落,黏著性良好。
以上的實施例及比較例的研究結果,匯總於表1~表3。
於表1~表3中,「-」是指無對應該當項目之值。
Figure TWI610786BD00005
Figure TWI610786BD00006
Figure TWI610786BD00007
Figure TWI610786BD00008
Figure TWI610786BD00009
如比較例1及比較例4所示,當使用平板壓機來作為於兩張薄膜的膜厚方向上施加壓力之手段時,其結果為,熱阻及熱傳導率良好,但絕緣耐壓低於實施例1~實施例10。另一方面,如比較例3及比較例6所示,即便使用輥來作為於薄膜的膜厚方向上施加壓力之手段,當薄膜為一張時,相較於如實施例1~實施例10中所示之於兩張薄膜的膜厚方向上施加壓力之情況,絕緣耐壓明顯較差。
根據以上結果,可顯示本發明的熱傳導片的製造方法的有用性,該熱傳導片是藉由於使兩張薄膜相對向配置而成之薄膜積層體的膜厚方向上施加壓力而獲得,並且該熱傳導片 的製造方法包含以下步驟:利用兩根以上的輥,於前述薄膜積層體的膜厚方向上,施加壓力。
將2012年3月30日申請之日本專利申請第2012-082675號的全部揭示,作為參照,引入本說明書中。
本說明書中記載之所有文獻、專利申請、及技術規定,是將各文獻、專利申請、及技術規定藉由參照來引用,與具體且分別記載之相同程度地,藉由參照而引用至本說明書中。
1A、1B‧‧‧基材
2A、2B‧‧‧薄膜
3A‧‧‧第一附帶基材之薄膜
3B‧‧‧第二附帶基材之薄膜
4‧‧‧薄膜積層體
5‧‧‧附帶基材之薄膜積層體
R、R’‧‧‧箭頭
12A‧‧‧第一輥
12B‧‧‧第二輥
X-X’‧‧‧直線

Claims (13)

  1. 一種熱傳導片的製造方法,是包含經結合的複數張薄膜之熱傳導片的製造方法,其具備以下步驟:至少準備第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜,其中,該第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜具有基材、及設置於該基材上且包含熱傳導性粒子和熱硬化性樹脂之薄膜;使前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜各自的前述薄膜互相接觸,並配置於相對向地成對配置的第一輥和第二輥的輥間;以及,使前述成對的第一輥和第二輥旋轉,於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力,且重疊並搬送第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜;其中,在與前述第一輥和前述第二輥的旋轉軸垂直之平面,於通過切斷前述第一輥和前述第二輥與前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜而形成之剖面中,將連結前述第一附帶基材之薄膜與前述第一輥接觸之區域中的前述第一輥的旋轉方向的最上游側之點與前述第一輥的中心點之直線作為直線A;將連結前述第二附帶基材之薄膜與前述第二輥接觸之區域中的前述第二輥的旋轉方向的最上游側之點與前述第二輥的中心點之直線作為直線B;並將連結前述第一輥的中心點與第二輥的中心點之直線作為直線C;此時,直線A與直線C所夾之角度、及直線B與直線C所夾之角度中的至少一方為30°以上且135°以下。
  2. 如請求項1所述之熱傳導片的製造方法,其中,將薄膜每單位面積的質量相對於膜厚等於膜厚設計值之熱傳導片每單位面積的質量之倍率作為薄膜的質量倍數,此時,前述薄膜每單位面積的質量滿足下式(1):
    Figure TWI610786BC00001
    (式中,n表示薄膜的張數,且為2以上的整數)。
  3. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,在配置於前述第一輥和前述第二輥間之前,前述薄膜的殘餘揮發部分為該薄膜的總質量的0.3質量%以上且1.2質量%以下。
  4. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述第一輥和第二輥的表面溫度皆為60℃以上且110℃以下。
  5. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述第一附帶基材之薄膜和第二附帶基材之薄膜的搬送速度為0.01m/分鐘以上且2m/分鐘以下。
  6. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,由前述第一輥和第二輥在前述薄膜的膜厚方向施加於前述薄膜上之線性負載為10kN/m以上且350kN/m以下。
  7. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述熱傳導片的由下述式(2)所表示之膜厚減少率為50%以上且95%以下:
    Figure TWI610786BC00002
  8. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,將前述第一附帶基材之薄膜和前述第二附帶基材之薄膜中的通過前述成對的第一輥和前述第二輥的輥間之部分,配置於構成與前述第一輥和前述第二輥的輥間不同之輥間之一對輥的輥間,並於前述薄膜的膜厚方向上對前述薄膜施加壓力。
  9. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述熱硬化性樹脂為液狀環氧樹脂。
  10. 如請求項1或2所述之熱傳導片的製造方法,其中,前述熱傳導性粒子包含至少三種體積平均粒徑不同的填料。
  11. 一種熱傳導片,其利用如請求項1至10中的任一項所述之製造方法製造而成。
  12. 一種附帶金屬箔之熱傳導片,其是於如請求項11所述之熱傳導片上,設置有金屬箔。
  13. 一種半導體裝置,其包含如請求項12所述之附帶金屬箔之熱傳導片。
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