阅读说明：本技术 导热性片材 (Thermal conductive sheet ) 是由 山县利贵 和田光祐 金子政秀 于 2018-08-27 设计创作，主要内容包括：提供导热性优异的片材,特别是提供适合作为电子部件用散热构件的导热性片材。一种导热性片材,其特征在于,其是将鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子分散于热固性树脂中而形成的导热性片材,其中,前述二次聚集粒子具有50μm以上且120μm以下的平均粒径、51％以上且60％以下的孔隙率,累积破坏率63.2％时的粒子强度为0.2MPa以上且2.0MPa以下,前述导热性片材中的前述二次聚集粒子的填充率为50体积％以上且70体积％以下。(Disclosed is a sheet having excellent thermal conductivity, particularly a thermal conductive sheet suitable as a heat-dissipating member for electronic components. A thermal conductive sheet comprising a thermosetting resin and secondary aggregated particles obtained by aggregating primary particles of scaly boron nitride, wherein the secondary aggregated particles have an average particle diameter of 50 to 120 [ mu ] m inclusive and a porosity of 51 to 60% inclusive, a particle strength at a cumulative failure rate of 63.2% is 0.2 to 2.0MPa inclusive, and a filling rate of the secondary aggregated particles in the thermal conductive sheet is 50 to 70% by volume.)

导热性片材

技术领域

本发明涉及导热性优异的片材和其用途，特别是涉及在用作电子部件用散热构件时能够以不损伤功率器件、晶体管、晶闸管、CPU(中央处理装置)等发热性电子部件的方式安装于电子设备的导热性片材。

背景技术

在功率器件、晶体管、晶闸管、CPU等发热性电子部件中，重要的问题是如何将使用时产生的热除去。以往，作为这样的除热方法，通常介由电绝缘性的导热性片材将发热性电子部件安装于散热片、金属板从而使热逸散，作为该导热性片材，使用了使导热性填料分散于有机硅橡胶中而成者。

近年来，随着电子部件内的电路的高集成化，其发热量也变大，要求具有比以往更高的导热性的材料。为了提高导热性材料的导热性，目前为止通常的方法是使有机树脂中含有氧化铝粉末、氮化硼粉末、氮化铝粉末这样的显示高导热性的填料。另外，对于填充性差的鳞片状的六方晶氮化硼粉末，实施了以二次聚集粒子这样的形态向有机树脂中填充来实现高导热化的方法。(专利文献1～4)。关于六方晶氮化硼粉末的取向性，在专利文献5、6等中有记载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-60216号公报

专利文献2：日本特开2003-60134号公报

专利文献3：日本特开2008-293911号公报

专利文献4：日本特开2009-24126号公报

专利文献5：日本特开平09-202663号公报

专利文献6：日本特开平11-26661号公报

专利文献7：日本特许第6125273号

专利文献8：日本特许第5036696号

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于现有技术而言，难以得到片状的导热性优异的构件。如专利文献7那样使用了BN成型体的高导热构件是已知的，但它们作为构件的柔软性不足，因此不适合曲面形状的散热用途、强的紧固扭矩下的用途。另外，将构件的厚度减薄至300μm以下并不实际。另外，例如专利文献8虽然提出了高导热性的片材，但仅仅是其中使用的BN聚集粒子的孔隙率为50％以下，热导率能够达到6W/(m·K)左右。

用于解决问题的手段

本发明的目的为提供导热性优异的片材。特别是提供适合作为电子部件用散热构件的导热性片材。

本发明的实施方式中，为了解决上述问题，可以提供以下方案。

(1)导热性片材，其特征在于，其是将鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子分散于热固性树脂中而形成的导热性片材，其中，前述二次聚集粒子具有50μm以上且120μm以下的平均粒径、51％以上且60％以下的孔隙率，累积破坏率63.2％时的粒子强度为0.2MPa以上且2.0MPa以下，前述导热性片材中的前述二次聚集粒子的填充率为50体积％以上且70体积％以下。

(2)散热构件，其包含前述(1)所述的导热性片材。

发明的效果

根据本发明的实施方式，可以提供显示出高热导率的片材。

具体实施方式

以下，详细地对本发明进行说明。

本发明的实施方式中使用的鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子的平均粒径必须为50～120μm，进而平均粒径优选为70～90μm的范围。若平均粒径大于120μm，则产生粒子与粒子接触时的间隙变大、导热性降低的问题，而且变得难以得到薄的片材。相反地，若平均粒径小于50μm，则产生二次聚集粒子在热固性树脂中的填充性变差、导热性降低的问题。

进而，本发明的实施方式涉及的导热性片材可以在不损害散热性的范围内同时含有铝、铜、银、碳纤维、碳纳米管等导电性粉末。

本发明的实施方式中使用的鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子的孔隙率必须为51～60％，进而孔隙率优选为53～57％的范围。若孔隙率大于60％，则产生粒子的强度变小、难以片材化的问题。相反地，若孔隙率小于51％，则产生二次聚集粒子在热固性树脂中的填充性变差、导热性降低的问题。通过将BN聚集粒子的孔隙率设为51～60％，从而在树脂中的填充效果提高至现有技术中无法得到的程度，能够实现高导热。

对于本发明的实施方式中使用的鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子而言，累积破坏率63.2％时的粒子强度必须为0.2～2.0M Pa，进而优选为0.3～1.8MPa的范围，更优选为0.3～1.5MPa的范围。若累积破坏率63.2％时的粒子强度大于2.0MPa，则不会发生二次聚集的变形，不成为面接触而是成为点接触，导热性片材的导热性降低。相反地，若累积破坏率63.2％时的粒子强度小于0.2MPa，则二次聚集粒子容易破坏，各向异性变大，导热性片材的导热性降低。

本发明的实施方式涉及的导热性片材中的二次聚集粒子的填充率为总体积的50～70体积％，特别优选为55～65体积％。二次聚集粒子的填充率不足50体积％时，导热性片材的导热性变得不充分，另外，若超过70体积％，则导热性填料的填充变得困难。

如上所述地组合具有特定的平均粒径、孔隙率、及粒子强度的二次聚集粒子从导热性、及制备片材时的物理性状这样的观点出发具有优异的特征。而且，通过以50体积％以上且70体积％以下的范围的填充率使用该特定的二次聚集粒子来制备导热性片材，能够实现现有技术无法达成的极高的热导率效果。

本说明书中的平均粒径使用岛津制作所制“激光衍射式粒度分布测定装置SALD-200”来测定。对于评价样品，在玻璃烧杯中添加50cc的纯水和测定的导热性粉末5g，用刮铲搅拌，然后用超声波清洗机进行10分钟分散处理。用滴管将进行了分散处理的导热性材料的粉末的溶液一滴一滴地添加到装置的取样部，等到稳定至可测定吸光度为止。这样在吸光度达到稳定的时刻进行测定。激光衍射式粒度分布测定装置中，根据由传感器检测到的粒子的衍射/散射光的光强度分布的数据计算粒度分布。对于平均粒径，将测定的粒径的值乘以相对粒子量(差分％)，并除以相对粒子量的合计(100％)来求出。需要说明的是，平均粒径为粒子的平均直径。

本说明书中的鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子的孔隙率是指通过用汞压入式的孔率计测定而得到的值。孔隙率为通过使用汞孔率计测定细孔体积而求出的值。作为使用了汞孔率计的细孔体积，例如可以使用“PASCAL 140-440”(FISONSINSTRUMENTS株式会社制)来测定。该测定的原理基于式εg＝Vg/(Vg+1/ρt)×100。式中，εg为氮化硼粒子的孔隙率(％)，Vg为由细孔体积减去粒子间空隙所得的值(cm³/g)，ρt为一次粒子的六方晶氮化硼粒子的密度2.34(g/cm³)。

本说明书中的鳞片状氮化硼的一次粒子聚集成的二次聚集粒子的累积破坏率63.2％时的粒子强度(单一颗粒压坏强度)按照JIS R1639-5：2007来求出。需要说明的是，此处所谓的“63.2％”是作为上述JIS R1639-5：2007所引用的JIS R1625：2010中教导的满足韦伯(Weibull)分布函数中的lnln{1/(1-F(t))}＝0的值而已知的，为粒子的个数基准的值。

本发明的实施方式中可以使用的热固性树脂中，代表性的为混炼型有机硅(millable type silicone)，但总体而言大多难以呈现出所需的柔软性，因此，为了呈现出高柔软性，加成反应型有机硅是适宜的。作为加成反应型液状有机硅的具体例，为一分子中具有乙烯基和H-Si基这两者的单液反应型的有机聚硅氧烷、或者在末端或侧链中具有乙烯基的有机聚硅氧烷与在末端或侧链中具有2个以上H-Si基的有机聚硅氧烷的二液性的有机硅等。例如有Wacker Asahikasei Silicone Co.，Ltd.制的商品名“ERASTOSIL LR3303-20/A/B”。

本发明的实施方式中可以使用的加成反应型液状有机硅中也可以进一步并用乙酰基醇类、马来酸酯类等反应阻滞剂、十～几百μm的AEROSIL、有机硅粉末等增稠剂、阻燃剂、颜料等。

对于本发明的实施方式涉及的导热性片材而言，只要为所期望的，则可以将厚度减薄至200μm，由于可以具有柔软性，因此能够提高安装方法中的自由度。

本发明的实施方式涉及的导热性片材中也可以并用作为增强材料的玻璃布。作为玻璃布，有保持将玻璃织造后的原状态的坯布、进行了热清洗、偶联剂处理的处理布等，例如有Unitika Ltd.制的商品名“H2 5 F104”。

对于本发明的导热性片材的制造方法而言，可以在加成反应型液状有机硅中添加氮化硼粉末的聚集粉末，使用作为自转·公转混合器的THINKY CORPORATION制“脱泡练太郎”进行混合，由此在氮化硼粉末的聚集粉末不破碎的情况下制造混合物。

实施例

为了对后述的导热性片材的导热性进行评价，制作了片材成型体。在制作片材成型体时，使用柱塞式的挤出机，由此在不将氮化硼粉末的聚集粉末破碎的情况下进行了片材化。导热性评价用的片材成型体样品具有后述的表中记载的各个厚度，并且为10mm×10mm的大小。

对于热导率，将依据ASTM E-1461的树脂组合物的热扩散率、密度、比热全部相乘而算出(热导率＝热扩散率×密度×比热)。对于热扩散率，将试样加工成宽度10mm×10mm×厚度0.5mm并通过激光闪光法而求出。测定装置使用氙气闪光分析仪(NETSCH株式会社制LFA447NanoFlash)，在25℃下进行测定。密度使用阿基米德法来求出。比热使用DSC(RigakuCorporation制ThermoPlus Evo DSC8230)来求出。

(实施例1～7、比较例1～6)

使用作为自转·公转混合器的THINKY CORPORATION制“脱泡练太郎”，在室温下将作为导热性粉末的表1所示的聚集六方晶氮化硼粉末7种、作为加成反应型液状有机硅的表2、3所示的ERASTOSIL LR3303-20/A液1种(含有铂催化剂的具有乙烯基的有机聚硅氧烷)、及表2、3所示的ERASTOSIL LR3303-20/B液1种(具有H-Si基的有机聚硅氧烷及具有乙烯基的有机聚硅氧烷)按照表2～3所示的配合(体积％)以2000rpm的转速进行10分钟混合，从而制造混合物。

将该混合物100g填充至固定有带有狭缝(0.2mm×10mm、0.5mm×10mm、及1mm×10mm中的任一者)的模具的料筒结构模具内，一边用活塞施加5MPa的压力一边从狭缝挤出，得到规定厚度的片材。将该片材在110℃下加热3小时，制造评价导热性的片材，按照上述方法测定热导率。将结果示于表2～3。

根据表2的实施例和表3的比较例可知，本发明的实施方式涉及的导热性片材显示了优异的导热性。另一方面，比较例中产生了本来就难以片材化、或热导率低这样的问题。

[表1]

[表2]

[表3]

产业上的可利用性

将本发明的导热性片材用作电子部件用散热构件的情况下，例如用作功率器件等半导体元件的散热构件的情况下，能长时间使用。