導(dǎo)熱性片材和電子設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】導(dǎo)熱性片材，其特征在于，在導(dǎo)熱層的單面或兩面層疊導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成，厚度方向的熱導(dǎo)率為1.5W/mK以上，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率除以厚度方向的熱導(dǎo)率所得的值為2以上。本發(fā)明的導(dǎo)熱性片材在導(dǎo)熱層的一側(cè)或兩側(cè)層疊用于使接觸熱阻減小的導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層能夠提高與發(fā)熱體的密合性，使接觸熱阻減小，迅速地將熱傳給導(dǎo)熱層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】導(dǎo)熱性片材和電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠?qū)?lái)自發(fā)熱性電子部件的熱均勻地在無(wú)熱點(diǎn)(heat spot)的狀態(tài)下傳導(dǎo)的導(dǎo)熱性片材和電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]個(gè)人電腦、DVD、移動(dòng)電話(huà)等電子設(shè)備中使用的CPU、驅(qū)動(dòng)1C、存儲(chǔ)器等的LSI芯片，伴隨著高性能化、高速化、小型化、高集成化，其自身產(chǎn)生大量的熱，該熱導(dǎo)致的芯片的溫度上升引起芯片的運(yùn)轉(zhuǎn)不良、破壞。因此，提出了用于抑制運(yùn)轉(zhuǎn)中的芯片的溫度上升的大量的熱放散方法和其中使用的熱放散構(gòu)件。
[0003]此外，近年來(lái)以智能手機(jī)、平板PC為代表的能夠攜帶的電子終端急速地發(fā)展、普及。例如，智能手機(jī)在手掌上操作，而且通話(huà)時(shí)終端主體與臉頰和耳直接接觸。平板PC也有時(shí)放置在腕、膝上操作。如果從存儲(chǔ)器、芯片產(chǎn)生的熱高效率地傳導(dǎo)到終端背面，則終端背面的溫度分布產(chǎn)生不均，只在其部分感到熱。是稱(chēng)為所謂的熱點(diǎn)的現(xiàn)象，在與肌膚直接接觸的機(jī)會(huì)多的智能手機(jī)、平板PC中要盡可能使熱點(diǎn)消失，使溫度分布均一化。這樣的情況下，采取了如下的手法:通過(guò)使存儲(chǔ)器、芯片等發(fā)熱體與殼體之間存在以石墨片材為代表的、面內(nèi)方向的熱傳導(dǎo)優(yōu)異的片材，使從發(fā)熱體產(chǎn)生的熱迅速地?cái)U(kuò)散，使熱點(diǎn)消失。不過(guò)，由于石墨片材的價(jià)格非常高，而且非常脆，因此如果摩擦，石墨成分剝落，石墨粉飛散。而且，如果厚度變薄，強(qiáng)度降低，處理性困難。
[0004]此外，作為替代石墨的導(dǎo)熱層，可列舉銅箔，但銅的比重為8.9，非常重。對(duì)于作為能夠攜帶的電子終端的智能手機(jī)、平板PC用途，從終端的輕質(zhì)化的觀點(diǎn)出發(fā)，非常不利。而且銅容易生銹，管理困難。
[0005]因此，作為比銅穩(wěn)定，成本也低，比重也輕的導(dǎo)熱層，可列舉鋁箔。此外，鋁箔能夠成型到5μπι左右的薄度，如果考慮今后能夠攜帶的電子終端更小型化、薄型化，可以說(shuō)是最有希望的導(dǎo)熱層。
[0006]不過(guò)，如果是石墨片材、銅箔、鋁箔這樣的導(dǎo)熱層單獨(dú)，表面非常硬，在發(fā)熱體和殼體之間存在時(shí)與發(fā)熱體的密合性差，接觸熱阻大，從發(fā)熱體產(chǎn)生的熱無(wú)法高效率地傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層，例如，石墨作為面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率，有超過(guò)1，OOOff/mK的石墨，但尚未獲得期待那樣的熱擴(kuò)散效果。
[0007]為了使以智能手機(jī)、平板PC為代表的電子終端的背面的溫度分布均一化，如何將從發(fā)熱體產(chǎn)生的熱高效率地傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層，迅速地使其在面內(nèi)擴(kuò)散是課題。如果存在熱點(diǎn)，使用者感到熱，對(duì)發(fā)熱體施加熱應(yīng)力，成為錯(cuò)誤運(yùn)轉(zhuǎn)、短壽命化的原因。
[0008]再有，作為與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)，可列舉下述文獻(xiàn)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)平6-291226號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2010-219290號(hào)公報(bào)[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2007-12913號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，其目的在于提供能夠?qū)?lái)自發(fā)熱性電子部件的熱均勻地在不存在熱點(diǎn)的狀態(tài)下傳導(dǎo)的導(dǎo)熱性片材和安裝了該導(dǎo)熱性片材的電子設(shè)備。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的，反復(fù)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用在導(dǎo)熱層的一側(cè)或兩側(cè)層疊導(dǎo)熱性樹(shù)脂而成的導(dǎo)熱性片材，與發(fā)熱體的密合性提高，與導(dǎo)熱性片材的接觸熱阻降低，能夠?qū)a(chǎn)生的熱迅速地傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層，由于傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層的熱迅速地在面內(nèi)擴(kuò)散，因此沒(méi)有形成熱點(diǎn)就完成，而且，著眼于在面內(nèi)的熱擴(kuò)散，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率除以厚度方向的熱導(dǎo)率所得的值為2以上是必要的，不過(guò)，如果厚度方向的熱導(dǎo)率過(guò)低，由發(fā)熱體產(chǎn)生的熱沒(méi)有高效率地傳導(dǎo)到導(dǎo)熱性中間層，因此厚度方向的熱導(dǎo)率必須具有1.0W/mK以上，完成了本發(fā)明。
[0018]因此，本發(fā)明提供下述的導(dǎo)熱性片材和電子設(shè)備。
[0019][I]導(dǎo)熱性片材，其特征在于，在導(dǎo)熱層的單面或兩面層疊導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成，厚度方向的熱導(dǎo)率為1.5ff/mK以上，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率除以厚度方向的熱導(dǎo)率所得的值為2以上。
[0020][2] [I]所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層由包含聚合物基體和導(dǎo)熱性填充劑的樹(shù)脂層形成。
[0021][3] [I]或[2]所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的厚度為400μπι以下。
[0022][4] [I]?[3]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的熱導(dǎo)率為1.0ff/mK以上。
[0023][5] [I]?[4]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的硬度用Asker C計(jì),為60以下。
[0024][6] [I]?[5]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層由有機(jī)硅組合物的固化物形成，該有機(jī)硅組合物包含:
[0025](A)分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷:100質(zhì)量份，
[0026](B)具有至少2個(gè)以上與娃原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚娃氧燒:與娃原子直接鍵合的氫原子的摩爾數(shù)成為來(lái)自(A)成分的烯基的摩爾數(shù)的0.1?5.0倍量的量，
[0027](C)導(dǎo)熱性填充劑:200?2，500質(zhì)量份，
[0028](D)鉬系固化催化劑:相對(duì)于(A)成分，以鉬族元素質(zhì)量換算，0.1?1，OOOppm0
[0029][7] [I]?[6]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的厚度方向的熱導(dǎo)率為30W/mK以上，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率為200W/mK以上。
[0030][8] [I]?[7]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的比重為6以下。
[0031][9] [I]?[8]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的厚度為100 μ m以下。
[0032][10] [I]?[9]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的材質(zhì)為鋁。[0033][11]電子設(shè)備，其中，安裝了在導(dǎo)熱層的一側(cè)層疊有導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的[I]~[10]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材以使導(dǎo)熱性樹(shù)脂層成為發(fā)熱體側(cè)，導(dǎo)熱層成為放熱體側(cè)。
[0034][12]便攜終端，其中，在便攜終端主體的背面安裝了在導(dǎo)熱層的一側(cè)層疊有導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的[I]~[10]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材以使導(dǎo)熱性樹(shù)脂層成為發(fā)熱體側(cè)，導(dǎo)熱層成為背面殼體側(cè)。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]本發(fā)明的導(dǎo)熱性片材在導(dǎo)熱層的一側(cè)或兩側(cè)層疊用于使接觸熱阻減小的導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層能夠提高與發(fā)熱體的密合性，使接觸熱阻減小，迅速地將熱傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層。傳導(dǎo)到導(dǎo)熱層的熱立即在面內(nèi)擴(kuò)散。通過(guò)將本導(dǎo)熱性片材安裝到智能手機(jī)、平板PC、々力卜9 7' 'y ^ (注冊(cè)商標(biāo))為代表的能夠攜帶的電子終端的背面，能夠使背面的溫度分布均一化，不存在熱點(diǎn)，因此能夠提高使用者的使用感，而且抑制發(fā)熱體內(nèi)的溫度上升。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為將本發(fā)明的導(dǎo)熱性片材安裝于便攜終端的狀態(tài)的截面圖。
[0038]圖2為用于模擬熱擴(kuò)散性的裝置的簡(jiǎn)要截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明的導(dǎo)熱性片材在導(dǎo)熱層的一面或兩面層疊導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成。
[0040]其中，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層由包含聚合物基體和導(dǎo)熱性填充劑的樹(shù)脂層形成。
[0041]這種情況下，作為導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的導(dǎo)熱性樹(shù)脂的聚合物基體，選自有機(jī)橡膠、硅橡膠、聚氨酯凝膠、合成橡膠、天然橡膠等`橡膠，環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂等熱固化性樹(shù)脂，熱塑性彈性體。基體并不限于I種,可將2種以上組合。
[0042]其中，從耐熱性、耐寒性、耐候性、電氣特性等的觀點(diǎn)出發(fā)，硅橡膠與其他基體相比優(yōu)異。如果認(rèn)為導(dǎo)熱性片材是負(fù)責(zé)電子部件的壽命、正確的運(yùn)轉(zhuǎn)的重要的構(gòu)件，則優(yōu)選使用硅橡膠。
[0043]另一方面，作為導(dǎo)熱性填充劑，能夠使用非磁性的銅、鋁等金屬，氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈹、二氧化鈦、氧化鋯等金屬氧化物，氮化鋁、氮化硅、氮化硼等金屬氮化物，氫氧化鎂等金屬氫氧化物，人造金剛石或碳化硅等一般作為導(dǎo)熱性填充劑的物質(zhì)。此外，能夠使用平均粒徑為0.1~200 μ m、更優(yōu)選0.1~100 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選0.5~50 μ m的導(dǎo)熱性填充劑，可使用I種或?qū)?種以上復(fù)合使用。
[0044]應(yīng)予說(shuō)明，該平均粒徑能夠利用采用激光衍射法的粒度分布測(cè)定裝置求出，平均粒徑是作為采用激光衍射法的粒度分布測(cè)定中的質(zhì)量平均值D50(即，累積質(zhì)量成為50%時(shí)的粒徑或中值粒徑)測(cè)定的值。
[0045]作為導(dǎo)熱性填充劑的填充量，相對(duì)于聚合物基體100質(zhì)量份，優(yōu)選含有200~2，500質(zhì)量份。更優(yōu)選為200~1，500質(zhì)量份。如果小于200質(zhì)量份，有時(shí)無(wú)法充分獲得導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的熱導(dǎo)率，不能適應(yīng)發(fā)熱量大的發(fā)熱構(gòu)件。另一方面，是因?yàn)槿绻麑?dǎo)熱性填充劑的填充量超過(guò)2，500質(zhì)量份，片材的成型性變差，成型的片材的柔軟性也缺乏。
[0046]作為導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的聚合物基體，如上所述，優(yōu)選硅橡膠，特別地，作為導(dǎo)熱性樹(shù)脂層，優(yōu)選由有機(jī)硅組合物的固化物形成，該有機(jī)硅組合物包含:[0047](A)分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷:100質(zhì)量份，
[0048](B)具有至少2個(gè)以上與娃原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚硅氧烷:與娃原子直接鍵合的氫原子的摩爾數(shù)成為來(lái)自(A)成分的烯基的摩爾數(shù)的0.1~5.0倍量的量，
[0049](C)導(dǎo)熱性填充劑:200~2，500質(zhì)量份，
[0050](D)鉬系固化催化劑:相對(duì)于(A)成分，以鉬族元素質(zhì)量換算，0.1~1，OOOppm0
[0051]其中，作為(A)成分的含有烯基的有機(jī)聚硅氧烷是I分子中具有2個(gè)以上的與硅原子鍵合的烯基的有機(jī)聚硅氧烷。通常一般主鏈部分基本上由二有機(jī)硅氧烷重復(fù)單元組成，其可以是分子結(jié)構(gòu)的一部分含有分支狀的結(jié)構(gòu)，也可以是環(huán)狀體，從固化物的機(jī)械強(qiáng)度等、物性的方面出發(fā)，優(yōu)選直鏈狀的二有機(jī)聚硅氧烷，能夠使用下述平均組成式所示的有機(jī)聚硅氧烷。
[0052]R1aSiO^72
[0053](式中，R1為碳原子數(shù)I~12、優(yōu)選I~10的一價(jià)烴基，是下述的烯基和烯基以外的一價(jià)烴基。a為I~4、優(yōu)選I~3、更優(yōu)選I~2的正數(shù)。)
[0054]具體地，作為與硅原子鍵合的烯基以外的官能團(tuán)，為未取代或取代的一價(jià)烴基，可列舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戍基、新戍基、己基、庚基、羊基、壬基、癸基、十二烷基等烷基，環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基等環(huán)烷基，苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯(lián)苯基等芳基，芐基、苯基乙基、苯基丙基、甲基芐基等芳烷基，以及這些基團(tuán)中碳原子鍵合的氫原子的一部分或全部被氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等取代的基團(tuán)，例如氯甲基、2_漠乙基、3_氣丙基、3，3, 3_二氣丙基、氣苯基、氣苯基、氛基乙基、3，3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-九氟己基等，代表性的基團(tuán)為碳原子數(shù)I~10的基團(tuán)，特別代表性的基團(tuán)為碳原子數(shù)I~6的基團(tuán)，優(yōu)選地，為甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3，3，3-三氟丙基、氰基乙基等碳原子數(shù)I~3的未取代或取代的烷基和苯基、氣苯基、氣苯基等未取代或取代的苯基。此外，并不限定與硅原子鍵合的烯基以外的官能團(tuán)全部為同一基團(tuán)。
[0055]此外，作為烯基，可列舉例如乙烯基、稀丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環(huán)己烯基等通常碳原子數(shù)2~8左右的烯基，其中，優(yōu)選乙烯基、稀丙基等低級(jí)烯基，特別優(yōu)選為乙烯基。
[0056]再有，烯基的含量?jī)?yōu)選為0.001~0.1摩爾/100g。
[0057]該有機(jī)聚硅氧烷采用奧斯特瓦爾德粘度計(jì)測(cè)定的25°C下的運(yùn)動(dòng)粘度通常為10~100，000mm2/s，特別優(yōu)選為500~50，000mm2/s的范圍。如果上述粘度過(guò)低，得到的組合物的保存穩(wěn)定性變差，此外，如果過(guò)高，有時(shí)得到的組合物的伸展性變差。
[0058]該(A)成分的有機(jī)聚硅氧烷可I種單獨(dú)使用，也可將粘度不同的2種以上組合使用。
[0059](B)成分的有機(jī)氫聚硅氧烷是I分子中平均具有2個(gè)以上、優(yōu)選3~100個(gè)與娃原子直接鍵合的氫原子(S1-H基)的有機(jī)氫聚硅氧烷，是作為(A)成分的交聯(lián)劑發(fā)揮作用的成分。即，通過(guò)(B)成分中的S1-H基與(A)成分中的烯基由后述的(D)成分的鉬族系催化劑促進(jìn)的氫化硅烷化反應(yīng)而加成，給予具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此外，S1-H基的數(shù)不到I個(gè)的情況下，有可能不固化。
[0060]有機(jī)氫聚硅氧烷優(yōu)選下述平均結(jié)構(gòu)式(B)所示的有機(jī)氫聚硅氧烷。
[0061]
【權(quán)利要求】
1.導(dǎo)熱性片材，其特征在于，在導(dǎo)熱層的單面或兩面層疊導(dǎo)熱性樹(shù)脂層而成，厚度方向的熱導(dǎo)率為1.5ff/mK以上，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率除以厚度方向的熱導(dǎo)率所得的值為2以上。
2.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層由包含聚合物基體和導(dǎo)熱性填充劑的樹(shù)脂層形成。
3.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的厚度為400μ m以下。
4.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的熱導(dǎo)率為1.0W/mK以上。
5.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的硬度用AskerC計(jì)，為60以下。
6.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱性樹(shù)脂層由有機(jī)硅組合物的固化物形成，該有機(jī)硅組合物包含: (A)分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷:100質(zhì)量份， (B)具有至少2個(gè)以上與硅原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚硅氧烷:與硅原子直接鍵合的氫原子的摩爾數(shù)成為來(lái)自(A)成分的烯基的摩爾數(shù)的0.1?5.0倍量的量， (C)導(dǎo)熱性填充劑:200?2，500質(zhì)量份， (D)鉬系固化催化劑:相對(duì)于(A)成分，以鉬族元素質(zhì)量換算,0.1?1，OOOppm。
7.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的厚度方向的熱導(dǎo)率為30W/mK以上，面內(nèi)方向的熱導(dǎo)率為200W/mK以上。
8.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的比重為6以下。
9.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的厚度為100μ m以下。
10.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性片材，其特征在于，導(dǎo)熱層的材質(zhì)為鋁。
11.電子設(shè)備，其中，安裝了在導(dǎo)熱層的一側(cè)層疊有導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的權(quán)利要求1?10的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材以使導(dǎo)熱性樹(shù)脂層成為發(fā)熱體側(cè)，導(dǎo)熱層成為放熱體側(cè)。
12.便攜終端，其中，在便攜終端主體的背面安裝了在導(dǎo)熱層的一側(cè)層疊有導(dǎo)熱性樹(shù)脂層的權(quán)利要求1?10的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性片材以使導(dǎo)熱性樹(shù)脂層成為發(fā)熱體側(cè)，導(dǎo)熱層成為背面殼體側(cè)。
【文檔編號(hào)】B32B27/20GK103507353SQ201310237627
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】石原靖久, 遠(yuǎn)藤晃洋 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社