散热片及其制备方法与流程

1.本公开涉及散热片及其制备方法，更详细地说，涉及可有效地散发由电气制品所使用的半导体元件或电源、光源等部件产生的热、且具备电绝缘性的散热片及其制备方法。


背景技术：

2.散热片是夹在热源与冷却材料之间以从热源向冷却材料释放热的方式使用的导热构件，要求在片材的厚度方向具有高导热性。迄今为止，研究了通过将面内方向的导热性高的一次片材层叠而得到的层叠体沿着层叠方向切成片状，从而得到在厚度方向具有高导热性的散热片。
3.作为将面内方向的导热率高的一次片材层叠并切断的实例，有将超高分子量聚乙烯制的带与粘接层交替层叠，并相对于带的面方向垂直地切断而得到厚度方向的导热率为38w/(m
·
k)的片材的实例(专利文献1)。
4.另外，也有通过将在丙烯酸酯共聚树脂和磷酸酯系阻燃剂的混合物中填充70体积%的板状氮化硼粉末而得的一次片材材料层叠、压合并切断，从而得到厚度方向的导热率为27w/(m
·
k)的片材的实例(专利文献2)。在专利文献2中，公开了相对于片材的厚度方向，板状氮化硼粒子沿其长轴方向取向。
5.另外，还有通过将在热塑性氟树脂中填充65重量%的板状氮化硼粉末和1.7重量%的板状氮化硼凝聚粉而得的一次片材材料层叠、加热压合并垂直地切断，从而得到厚度方向的热阻为0.25k/w的片材的实例(专利文献3)。由该热阻值和测定时的片材形状(1cm
×
1cm
×
0.30mm)，推定导热率为12w/mk。
6.现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2019-131705号公报，专利文献2：日本特开2016-222925号公报，专利文献3：日本特开2019-108496号公报。


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题在通过将层叠体沿着层叠方向切片而得到的现有的散热片中，用于制作层叠体的一次片材材料中的氮化硼粒子的填充量低，存在得到的散热片的厚度方向的导热率不足的情况。
8.本发明是以这样的现有技术的课题为背景而完成的。本发明的目的在于提供厚度方向的导热性优异的散热片。
9.解决课题的手段本案发明人发现，上述课题可通过下述方式得到解决：《方式1》
散热片，其具有至少两层绝缘导热层层叠而成的结构，其中，所述绝缘导热层的层叠方向与所述散热片的厚度方向大致正交，在这里，所述绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的粘结剂树脂和10面积%以下的空隙；《方式2》根据方式1所述的散热片，其还具有在至少两层的所述绝缘导热层之间配置的绝缘粘接层；《方式3》根据方式1或2所述的散热片，其中，所述绝缘导热层相对于所述散热片至少占50体积%；《方式4》根据方式2或3所述的散热片，其中，所述绝缘导热层在所述层叠方向的厚度是所述绝缘粘接层在所述层叠方向的厚度的2倍以上；《方式5》根据方式1~4中任一项所述的散热片，其中，所述绝缘性粒子含有变形的扁平状粒子；《方式6》根据方式1~5中任一项所述的散热片，其中，所述绝缘性粒子含有50体积%以上的氮化硼粒子；《方式7》根据方式1~6中任一项所述的散热片，其中，所述粘结剂树脂的熔点或热分解温度为150℃以上；《方式8》根据方式1~7中任一项所述的散热片，其中，所述粘结剂树脂为芳族聚酰胺树脂；《方式9》根据方式1~8中任一项所述的散热片，其中，在厚度方向上导热率为20w/(m
·
k)以上，绝缘击穿电压为5kv/mm以上；《方式10》根据方式1~9中任一项所述的散热片，其中，1ghz下的相对介电常数为6以下；《方式11》散热片的制备方法，其是根据方式1~10中任一项所述的散热片的制备方法，包括：提供绝缘导热片，将至少两个所述绝缘导热片层叠而得到层叠体，和通过沿着所述绝缘导热层片的大致层叠方向将所述层叠体切片而得到散热片，在这里，所述绝缘导热片在与所述绝缘导热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的粘结剂树脂和10面积%以下的空隙；《方式12》根据方式11所述的方法，其还包括在将至少两个所述绝缘导热片层叠时，在所述
绝缘导热片之间配置绝缘粘接物质；《方式13》根据方式11或12所述的方法，其中，所述绝缘导热片在面内方向具有30w/(m
·
k)以上的导热率；《方式14》根据方式11~13中任一项所述的方法，其中，所述绝缘性粒子含有扁平状粒子；《方式15》根据方法11~14中任一项所述的方法，其中，所述绝缘性粒子含有50体积%以上的氮化硼粒子。
10.发明的效果根据本发明，可提供厚度方向的导热性优异的散热片。
附图说明
11.[图1] 图1示出本公开的实施方式所涉及的散热片的截面的示意图。
[0012]
[图2] 图2示出构成本公开的一个实施方式所涉及的散热片的绝缘导热层的截面的示意图。
[0013]
[图3] 图3示出构成本公开的另一个实施方式所涉及的散热片的绝缘导热层的截面的示意图。
[0014]
[图4] 图4示出构成现有技术所涉及的散热片的绝缘导热层的截面的示意图。
[0015]
[图5] 图5示出参考例1所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
[0016]
[图6] 图6示出参考例2所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
[0017]
[图7] 图7示出参考例3所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
[0018]
[图8] 图8示出参考例4所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
[0019]
[图9] 图9示出参考例5所涉及的绝缘导热片前体的与面方向垂直的断面的sem图像。
[0020]
[图10] 图10示出参考比较例1所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
[0021]
[图11] 图11示出参考比较例2所涉及的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。
具体实施方式
[0022]
以下，对本发明的实施方式进行说明。
[0023]
《散热片》本公开的散热片中，具有至少两层绝缘导热层层叠而成的结构，绝缘导热层的层叠方向与散热片的厚度方向大致正交，在这里，绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的粘结剂树脂和10面积%以下的空隙。
[0024]
本公开的散热片的绝缘性粒子的填充率较高，且在厚度方向具有较高的导热率。
[0025]
图1示出本公开所涉及的散热片的一个实施方式的与面方向垂直的截面的示意图。如图1所示，在散热片10中，有多个绝缘导热层a层叠，其层叠方向与散热片的厚度方向大致正交。在散热片10中，在多个绝缘导热层a各自之间配置有绝缘粘接层b。需说明的是，在图1~图4中，方向d表示散热片的厚度方向，方向s表示散热片的面内方向。
[0026]
在本公开所涉及的散热片中，将面内方向的导热率高的绝缘导热片用作绝缘导热层的材料。在本公开所涉及的散热片中，这样的绝缘导热层的层叠方向与散热片的厚度方向大致正交，由此，散热片的厚度方向的导热率变得较高。
[0027]
在这里，在本发明中，“层叠方向与散热片的厚度方向大致正交”是指层叠方向与厚度方向之间的角度为45
°
~135
°
，优选该角度为55
°
~125
°
、65
°
~115
°
、75
°
~105
°
、85
°
~95
°
、87
°
~93
°
或89
°
~91
°
。
[0028]
在本公开所涉及的散热片中，绝缘导热层优选以连续存在于散热片的一个主表面与另一个主表面之间且在一个主表面和另一个主表面露出的方式存在。通过以该方式存在，可从与散热片的一个面接触的构件向与另一个面接触的构件释放热。
[0029]
在本公开所涉及的另一个实施方式中，构成散热片的绝缘导热层相对于散热片至少占50体积%。在这种情况下，由于厚度方向的导热率较高的绝缘导热层的比例变高，所以可提供厚度方向的导热率更高的散热片。
[0030]
优选绝缘导热层相对于散热片的比例可以是55体积%以上、60体积%以上、65体积%以上或70体积%以上，且/或可以是100体积%以下、低于100体积%、低于99体积%、低于98体积%、低于95体积%、低于90体积%、低于80体积%或低于75体积%。
[0031]
绝缘导热层的厚度可任意地设定，但绝缘导热层的厚度可以是0.1μm以上、1μm以上或10μm以上，且/或可以是1000μm以下、100μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下。绝缘导热层的厚度例如为20~3000μm，优选为40~1000μm。
[0032]
散热片中含有的绝缘导热层的数量可任意地设定，例如为3层以上，优选为11层以上，进一步优选为21层以上。散热片中含有的绝缘导热层的数量的上限无特殊限定，例如可以是1000层以下、500层以下、300层以下或100层以下。
[0033]
本公开所涉及的散热片可还具有在至少两层的绝缘导热层之间配置的绝缘粘接层。通过在绝缘导热层之间具有绝缘粘接层，在散热片中邻接的绝缘导热层之间的粘接性进一步提高。
[0034]
在本公开所涉及的散热片的一个方式中，散热片还具有在绝缘导热层之间配置的绝缘粘接层，由此，绝缘导热层与绝缘粘接层交替层叠。
[0035]
在散热片还具有绝缘粘接层的情况下，绝缘导热层的厚度相对于绝缘粘接层的厚度越大，得到的散热片的厚度方向的导热率越高。因此，绝缘导热层的厚度相对较厚为宜。例如，层叠方向的绝缘导热层的厚度优选为层叠方向的绝缘粘接层的厚度的2倍以上。在这种情况下，可提供厚度方向的导热率更高的散热片。
[0036]
在散热片还具有绝缘粘接层的情况下，优选绝缘导热层在层叠方向的厚度与绝缘粘接层在层叠方向的厚度之比可以是2以上、3以上、4以上或5以上，且/或可以是100以下、80以下或50以下。
[0037]
在散热片还具有绝缘粘接层的情况下，绝缘导热层与绝缘粘接层各自的厚度可任意地设定，分别可以是0.1μm以上、1μm以上或10μm以上，且/或可以是1000μm以下、100μm以
下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下，例如为20~3000μm，优选为40~1000μm，进一步优选为0.5~500μm，进一步更优选为5~50μm，特别优选为10~30μm。绝缘导热层与绝缘粘接层的总和可任意地设定，例如为3层以上，优选为11层以上，进一步优选为21层以上。对于散热片中含有的绝缘导热层与绝缘粘接层的总和，上限无特殊限定，例如可以是2000层以下、1000层以下或500层以下。
[0038]
《厚度》散热片的厚度可根据使用散热片时接触的热源(例如半导体元件、电源或光源等)而不同，例如为0.1~20mm，优选为0.5~5mm。
[0039]
《厚度方向的导热率》优选本公开所涉及的散热片在厚度方向上具有20.0w/(m
·
k)以上的导热率。
[0040]
特别是在厚度方向上散热片的导热率可以是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/或可以是60.0w/(m
·
k)以下、50.0w/(m
·
k)以下或45.0w/(m
·
k)以下。
[0041]
对于散热片的厚度方向的导热率，可将热扩散率、比重和比热全部相乘来计算。即，可通过下式计算：(导热率)=(热扩散率)
×
(比热)
×
(比重)。
[0042]
厚度方向的热扩散率可通过温度波分析法(温度波的相位延迟测量法)求得。比热可利用差示扫描量热计求得。另外，比重可由绝缘导热层的外尺寸和重量求得。
[0043]
《面内方向的导热率》优选本公开所涉及的散热片在面内方向具有0.5w/(m
·
k)以上的导热率。进一步优选在面内方向上，散热片的导热率为1w/(m
·
k)以上、2w/(m
·
k)以上、5w/(m
·
k)以上或10w/(m
·
k)以上。本公开所涉及的散热片优选在面内方向具有100w/(m
·
k)以下的导热率。
[0044]
对于散热片的面内方向的导热率，可将热扩散率、比重和比热全部相乘来计算。即，可通过下式计算：(导热率)=(热扩散率)
×
(比热)
×
(比重)。
[0045]
对于上述热扩散率，可通过光交流法，使用光交流法热扩散率测定装置测定。比热可利用差示扫描量热计求得。另外，比重可由绝缘导热层的外尺寸和重量求得。
[0046]
《绝缘击穿电压》优选散热片的绝缘击穿电压为5kv/mm以上、8kv/mm以上或10kv/mm以上。在绝缘击穿电压为5kv/mm以上的情况下，不易引起绝缘击穿，可避免电子设备的不良，因而优选。
[0047]
散热片的绝缘击穿电压可依据试验标准astm d149进行测定。测定可使用绝缘强度试验装置。
[0048]
《相对介电常数》在本公开的散热片的一个实施方式中，1ghz下的相对介电常数为6以下。在散热片的1ghz下的相对介电常数为6以下的情况下，可避免电磁波的干涉，因而优选。
[0049]
优选1ghz下的相对介电常数为5.5以下、5.3以下、5.0以下或4.8以下。相对介电常数的下限无特殊限定，例如可以是1.5以上或2.0以上。
[0050]
本公开所涉及的相对介电常数可使用微扰方式试样孔封闭型空腔谐振器法，利用网络分析仪(network analyzer)进行测量。
[0051]
以下，对构成本公开的散热片的各要素进行更详细的说明。
[0052]
《绝缘导热层》本公开的绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有：75~97面积%的绝缘性粒子，3~25面积%的粘结剂树脂，和10面积%以下的空隙。
[0053]
本公开所涉及的绝缘导热层在面内方向具有较高的导热性。在由这样的绝缘导热层形成的本公开所涉及的散热片中，绝缘导热层的层叠方向与散热片的厚度方向大致正交，结果散热片在厚度方向具有高导热性。另外，这样的绝缘导热层具有良好的柔软性，这从例如将散热片安装于半导体设备的观点出发是优选的性质。
[0054]
图2示出构成本公开所涉及的散热片10的绝缘导热层a的截面示意图。在绝缘导热层a中，通过减少粘结剂树脂22的含量，绝缘性粒子21的填充率变得较高。认为在由这样的绝缘导热层a构成的散热片10中，由于绝缘性粒子21的填充率高，粒子间的距离变得较小，结果带来了散热片的厚度方向d上的高导热率。另外认为，由于同时减少了粘结剂树脂22的含量，由树脂产生的热阻得到抑制。
[0055]
此外，在图2的绝缘导热层a中，除了减少粘结剂树脂22的含量以外，层内的空隙23也较少。认为在由这样的绝缘导热层a构成的散热片中，绝缘性粒子21的填充率进一步提高，从而厚度方向d上的导热率的增加效果进一步提高。
[0056]
构成本公开所涉及的散热片的绝缘导热层例如通过以对含有绝缘性粒子和粘结剂树脂的绝缘导热片前体进行辊压处理而得到的绝缘导热片作为材料来实现。成型为片状的绝缘导热片前体含有大量的气泡。认为通过在该状态下采用辊压法进行压缩，在使片材内部的绝缘性粒子沿片材的面内方向取向的同时，可减少绝缘导热片前体内部的气泡，结果提高得到的绝缘导热片的面内方向的导热率。
[0057]
图4示出构成现有技术所涉及的散热片的绝缘导热层x的截面示意图。在该绝缘导热层x中，由于粘结剂树脂42的比例较高，且粒子间的空隙43较大，所以绝缘性粒子41的填充率变得较低。认为在由这样的绝缘导热层x构成的散热片中，由于绝缘性粒子41间的距离大，所以在厚度方向d上无法得到高导热率。
[0058]
需说明的是，认为绝缘导热层具有与形成散热片时用作绝缘导热层材料的绝缘导热片相同或实质上相同的物性，例如相同或实质上相同的导热率和绝缘击穿电压。因此，关于绝缘导热层的物性，即导热率、绝缘击穿电压和相对介电常数，可参照后述绝缘导热片的记载。
[0059]
《绝缘性粒子》本公开所涉及的绝缘导热层含有绝缘性粒子。
[0060]
本公开所涉及的绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子。在绝缘性粒子的含有率为75面积%以上的情况下，可得到良好的导热性，在为97面积%以下的情况下，可抑制树脂组合物的粘度上升，确保成型的容易性。
[0061]
优选在与散热片的面方向垂直的整个截面中，本公开所涉及的绝缘导热层中含有的绝缘性粒子可以是80面积%以上、85面积%以上或90面积%以上，且/或可以是96面积%以下、95面积%以下、94面积%以下、93面积%以下、92面积%以下或91面积%以下。
[0062]
在本公开中，与散热片的面方向垂直的整个截面中的绝缘性粒子的“面积%”可通过利用扫描型电子显微镜(sem)拍摄绝缘导热层的与散热片的面方向垂直的截面，并测量所取得的图像的一定面积中存在的绝缘性粒子的面积的总和来计算。
[0063]
绝缘性粒子无特殊限定，例如可列举出氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化镁、氮化硅、碳化硅、氧化铍、表面被绝缘化的金属硅粒子、由树脂等绝缘性材料被覆表面的碳纤维和石墨、以及聚合物系填料。从散热片的厚度方向的导热性、绝缘性和价格的观点出发，绝缘性粒子优选为氮化硼粒子，特别优选为六方晶系氮化硼粒子。氮化硼粒子的纵横比优选为10~1000，进一步优选具有扁平形状的形态。
[0064]
绝缘性粒子的平均粒径优选为1~200μm，更优选为5~200μm，进一步优选为5~100μm，特别优选为10~100μm。
[0065]
平均粒径是使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置通过激光衍射法测定的中值直径(在将某一粉体从某一粒径分成两份时，使比该粒径大的粒子和比该粒径小的粒子为等量的粒径，一般也称为d50)。
[0066]
(变形)在本公开所涉及的绝缘导热层的一个有利的实施方式中，绝缘性粒子含有变形的扁平状粒子，即鳞片状粒子或薄片状粒子。
[0067]
在具有含有变形的扁平状粒子的绝缘导热层的散热片中，厚度方向的导热率进一步提高。虽然不旨在受理论限制，但其理由可列举出：由于扁平状粒子变形，会进一步减少绝缘导热层内部的空隙。一般认为，在扁平状粒子的情况下，由于因其形状引起的立体障碍而容易在粒子间产生间隙。因此，以往认为，若粒子的含有率升高，则空隙率变大。与此相对，在本公开的一个有利的实施方式所涉及的绝缘导热层中，例如，如图3所示的绝缘导热层(a’)所示，扁平状粒子31变形，这样粒子间的间隙被填埋，结果空隙33进一步减少。另外还认为，由于在得到成为绝缘导热层的材料的绝缘导热片时的辊压处理期间扁平状粒子31变形，促进封入粒子间的气泡向片材外排出，进一步促进空隙33的减少。
[0068]
得到具有含有变形的扁平状粒子的绝缘导热层的散热片的方法无特殊限定，例如可举出通过对包含含有扁平状粒子的绝缘性粒子的绝缘导热片前体进行辊压处理而得到绝缘导热片，并使用该绝缘导热片制作散热片的方法。特别是认为，根据对绝缘性粒子含有扁平状粒子且高填充有绝缘性粒子的绝缘导热片前体进行辊压处理的方法，粒子的变形更显著。虽然不旨在受理论限制，但认为在这种方法中，施加在扁平状粒子间的剪切应力变得较高，结果促进了扁平状粒子的变形。若以图3的实施方式为例进行说明，则在图3中，粘结剂树脂32的含有率较低且绝缘性粒子较密地填充。认为在这种状态下进行辊压处理的情况下，由于在绝缘性粒子间高剪切应力容易起作用，所以绝缘性粒子特别容易变形。
[0069]
需说明的是，在现有的绝缘导热层中，也可能存在绝缘性粒子变形的情况，但在这种情况下，变形的程度较小，认为不至于降低空隙率。
[0070]
在绝缘性粒子含有扁平状粒子的情况下，扁平状粒子优选相对于100体积%的全部绝缘性粒子占50体积%以上。在50体积%以上的情况下，能够确保良好的面内方向的导热率。相对于100体积%的绝缘性粒子，扁平状粒子更优选为60体积%以上，进一步优选为70体积%以上，更进一步优选为80体积%以上，特别优选为90体积%以上。
[0071]
(扁平状粒子)
作为扁平状粒子，例如可列举出六方晶系氮化硼(h-bn)粒子。
[0072]
扁平状粒子(特别是氮化硼粒子)的平均粒径例如为1μm以上，优选为1~200μm，进一步优选为5~200μm，进一步优选为5~100μm，特别优选为10~100μm。在1μm以上的情况下，扁平状粒子的比表面积小，可确保与树脂的相容性，因此优选；在200μm以下的情况下，在片材成型时可确保厚度的均匀性，因此优选。扁平状粒子(特别是氮化硼粒子)可使用具有单一平均粒径的扁平状粒子，也可将具有不同平均粒径的多种扁平状粒子混合使用。
[0073]
扁平状粒子的纵横比优选为10~1000。在纵横比为10以上的情况下，可确保对于提高热扩散性而言重要的取向性，得到高的热扩散性，因此优选。另外，具有1000以下的纵横比的填料可抑制因比表面积增大引起的组合物粘度的上升，从加工容易性的观点出发是优选的。
[0074]
纵横比是粒子的长径除以粒子的厚度而得到的值，即长径/厚度。粒子为球状的情况下的纵横比为1，随着扁平程度的增加，纵横比变高。
[0075]
纵横比可通过使用扫描型电子显微镜，在1500倍的倍率下测定粒子的长径和厚度，并计算长径/厚度而得到。
[0076]
在使用扁平状粒子(特别是氮化硼粒子)作为绝缘性粒子的情况下，也可并用扁平状粒子以外的绝缘性粒子。在这种情况下，扁平状粒子优选相对于100体积%的全部绝缘性无机粒子占50体积%以上。若为50体积%以上，则可确保良好的面内方向的导热率，因此优选。相对于100体积%的绝缘性无机粒子，扁平状粒子更优选为60体积%以上，进一步优选为70体积%以上，进一步更优选为80体积%，特别优选为90体积%以上。
[0077]
在并用扁平状粒子和具有各向同性的导热率的陶瓷粒子作为绝缘性无机粒子的情况下，在绝缘导热层中，可根据需要调节散热片厚度方向的导热率与散热片面内方向的导热率的平衡，因此是优选的方式。另外，在扁平状粒子中，特别是由于氮化硼粒子是高价的材料，所以例如与表面被热氧化而绝缘化的金属硅粒子这样的廉价的材料并用是方便的，在这种情况下，可根据需要调节绝缘导热层的原料成本与导热率的平衡，因此是优选的方式。
[0078]
(取向性)从在散热片的厚度方向得到特别高的导热率的观点出发，优选的是，绝缘性粒子沿着散热片的厚度方向取向，由此绝缘导热层在散热片厚度方向的导热率与绝缘导热层在层叠方向的导热率之比超过1。绝缘导热层在散热片厚度方向的导热率与绝缘导热层在层叠方向的导热率之比优选为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。绝缘导热层在散热片厚度方向的导热率与绝缘导热层在层叠方向的导热率之比例如可以是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。
[0079]
在含有六方晶系氮化硼粒子等在长轴方向具有较高的导热性的各向异性扁平状粒子作为绝缘性粒子的情况下，从在散热片的厚度方向上得到特别高的导热率的观点出发，优选绝缘导热层中含有的各向异性扁平状粒子的长轴方向与散热片的厚度方向实质上一致。需说明的是，“两个方向实质上一致”是指两者所成的角度例如为45
°
以下，优选为30
°
以下，进一步优选为15
°
以下，进一步优选为5
°
以下或3
°
以下，特别优选为0
°
。在含有扁平形状的氮化硼粒子作为绝缘性粒子的情况下，从在散热片的厚度方向上得到高导热率的观点出发，特别优选氮化硼粒子在与散热片的厚度方向大致平行的方向上取向。
[0080]
绝缘导热层中含有的各向异性扁平状粒子的长轴方向与散热片的厚度方向是否实质上一致，可使用与面内方向垂直的截面处的散热片的sem图像进行测量。
[0081]
在绝缘导热层含有氮化硼粒子作为绝缘性粒子的情况下，优选绝缘导热层中含有的氮化硼粒子的取向度低于1。该取向度的值越低，氮化硼粒子越是在与散热片的厚度方向相同的方向取向。在绝缘导热层中含有的氮化硼粒子的取向度低于1的情况下，氮化硼粒子的长轴方向沿着散热片的厚度方向取向，因此可在散热片的厚度方向得到更高的导热率。
[0082]
需说明的是，认为绝缘导热层中的氮化硼粒子的取向度与制作散热片时使用的绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度实质上相等。因此，作为绝缘导热层中的氮化硼粒子的取向度，可使用下述绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度。
[0083]
制作散热片时使用的绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度，使用以绝缘导热片的主面作为测定面、通过透射x射线衍射进行测量时的与氮化硼粒子结晶的c轴(厚度)方向对应的(002)峰强度i(002)和与a轴(平面)对应的(100)峰强度i(100)，由下式定义。取向度=i(002)/i(100)。
[0084]
绝缘导热层中的氮化硼粒子的取向度进一步优选低于0.8、低于0.6、低于0.4、低于0.2或低于0.1，特别优选实质上为0。绝缘导热层中的氮化硼粒子的取向度的下限优选为0以上、0.01以上或0.1以上。
[0085]
《粘结剂树脂》本公开所涉及的绝缘导热层含有粘结剂树脂。
[0086]
本公开所涉及的绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有3~25面积%的粘结剂树脂。在粘结剂树脂的含有率为25面积%以下的情况下，可确保足够高的导热率，在3面积%以上的情况下，可确保成型性。另外认为，在粘结剂树脂的含有率为3面积%以上的情况下，由于粘结剂树脂填埋绝缘性粒子间等的间隙，可减少空隙。
[0087]
优选在与散热片的面方向垂直的整个截面中，本公开所涉及的绝缘导热层中含有的粘结剂树脂可以是5面积%以上、超过5面积%、6面积%以上、7面积%以上或8面积%以上，且/或可以是24面积%以下、20面积%以下、15面积%以下、12面积%以下或10面积%以下。特别是认为，在粘结剂树脂的含有率为5面积%以上、特别是超过5面积%的情况下，可确保用于填埋绝缘性粒子间等的间隙的足够量的粘结剂树脂，可进一步减少空隙。
[0088]
在本公开中，与散热片的面方向垂直的整个截面中的粘结剂树脂的“面积%”可通过利用sem拍摄与散热片的面方向垂直的截面，并测量所取得的图像中的一定面积中存在的粘结剂树脂的面积来计算。
[0089]
本公开所涉及的粘结剂树脂无特殊限定。作为粘结剂树脂，例如可列举出芳族聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、脂族聚酰胺树脂、聚偏氟乙烯(pvdf)、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯(ptfe)树脂、酚醛树脂、环氧树脂、液晶聚合物(lcp)树脂、聚芳酯(par)树脂、聚醚酰亚胺(pei)树脂、聚醚砜(pes)树脂、聚酰胺酰亚胺(pai)树脂、聚苯硫醚(pps)树脂、聚醚醚酮(peek)树脂和聚苯并噁唑(pbo)。
[0090]
(热特性)从绝缘导热层的热特性的观点出发，优选粘结剂树脂在耐热性和/或阻燃性方面具有优异的性质。特别优选粘结剂树脂的熔点或热分解温度为150℃以上。
[0091]
粘结剂树脂的熔点可用差示扫描量热计测定。粘结剂树脂的熔点更优选为200℃
以上，进一步优选为250℃以上，特别优选为300℃以上。粘结剂树脂的熔点的下限无特殊限定，例如为600℃以下、500℃以下或400℃以下。
[0092]
粘结剂的热分解温度可用差示扫描量热计测定。粘结剂树脂的热分解温度更优选为200℃以上，进一步优选为300℃以上，特别优选为400℃以上，最优选为500℃以上。粘结剂树脂的热分解温度的下限无特殊限定，例如为1000℃以下、900℃以下或800℃以下。
[0093]
在用作面向车载的电子设备内部的散热用途的情况下，树脂材料也需要高的耐热温度。在使用碳化硅的功率半导体的情况下，要求300℃左右的耐热性。因此，具有300℃以上的耐热性的树脂可适宜地用于车载用途、特别是功率半导体周边的散热用途。作为这样的树脂，例如可列举出芳族聚酰胺树脂。
[0094]
(热塑性树脂)从柔软性和操作性的观点出发，粘结剂树脂特别优选为热塑性粘结剂树脂。由含有热塑性树脂的绝缘导热层构成的散热片由于在制备时不需要热固化，所以柔软性优异，且可较容易地应用于电子设备内部。
[0095]
另外，在粘结剂树脂为热塑性粘结剂树脂的情况下，认为可进一步减少绝缘导热层内的空隙，因此特别优选。虽然不旨在受理论限制，但在使用热塑性树脂作为粘结剂树脂的情况下，认为例如通过在制备绝缘导热层时的辊压处理之际进行加热处理，热塑性树脂软化，进一步促进了截留在绝缘性粒子间的气泡的排出，结果可进一步提高空隙的减少效果。
[0096]
作为可用作本公开所涉及的粘结剂树脂的热塑性树脂，可列举出芳族聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、脂族聚酰胺树脂、聚偏氟乙烯(pvdf)、热塑性聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯(ptfe)树脂、液晶聚合物(lcp)树脂、聚芳酯(par)树脂、聚醚酰亚胺(pei)树脂、聚醚砜(pes)树脂、聚酰胺酰亚胺(pai)树脂、聚苯硫醚(pps)树脂、聚醚醚酮(peek)树脂和聚苯并噁唑(pbo)等。
[0097]
(芳族聚酰胺树脂)特别优选粘结剂树脂为芳族聚酰胺树脂。在使用芳族聚酰胺树脂作为粘结剂树脂的情况下，在以高比例填充绝缘性粒子的同时可得到机械强度更优异的绝缘导热层。另外，从热特性的观点出发，也优选粘结剂树脂为芳族聚酰胺树脂。芳族聚酰胺树脂具有较高的热分解温度，且由使用芳族聚酰胺树脂作为粘结剂树脂的绝缘导热层构成的散热片显示出优异的阻燃性。
[0098]
芳族聚酰胺树脂是酰胺键的60%以上与芳环直接键合的线型高分子化合物。作为芳族聚酰胺树脂，例如可使用聚间亚苯基间苯二甲酰胺及其共聚物、聚对亚苯基对苯二甲酰胺及其共聚物，例如可列举出共聚对亚苯基
·
3,4
’‑
二苯醚对苯二甲酰胺(别名：共聚对亚苯基
·
3,4
’‑
氧基二亚苯基对苯二甲酰胺)。芳族聚酰胺树脂可使用单种，也可将多种混合使用。
[0099]
《空隙》本公开的绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有10面积%以下的空隙。通过空隙为10面积%以下，可在散热片的厚度方向得到良好的导热率。
[0100]
优选本公开的绝缘导热层在与散热片的面方向垂直的整个截面中含有8面积%以下、6面积%以下、4面积%以下、3面积%以下、2面积%以下或1面积%以下的空隙。空隙的下限无
特殊限定，例如在与散热片的面方向垂直的整个截面中，空隙可以是0.01面积%以上、0.1面积%以上、0.5面积%以上、0.8面积%以上或1.0面积%以上。
[0101]
在本公开中，与面方向垂直的整个截面中的空隙的“面积%”可通过利用sem拍摄绝缘导热层的与散热片的面方向垂直的截面，并测量所取得的图像中的一定面积中存在的空隙的面积来计算。
[0102]
在本公开中“空隙”是指在构成绝缘导热层的要素之间形成的间隙。空隙例如因在形成绝缘导热层时气泡等被截留在绝缘性粒子间等而产生。
[0103]
《体积份》在本公开所涉及的绝缘导热层的另一个实施方式中，本公开所涉及的绝缘导热层中，相对于100体积份的绝缘导热层，含有75~97体积份的绝缘性粒子、3~25体积份的粘结剂树脂和10体积份以下的空隙。
[0104]
优选相对于100体积份的绝缘导热层，本公开所涉及的绝缘导热层中含有的绝缘性粒子可以是80体积份以上、85体积份以上或90体积份以上，且/或可以是96体积份以下、95体积份以下、94体积份以下、93体积份以下、92体积份以下或91体积份以下。
[0105]
优选相对于100体积份的绝缘导热层，本公开所涉及的绝缘导热层中含有的粘结剂树脂可以是5体积份以上、6体积份以上、7体积份以上或8体积份以上，且/或可以是24体积份以下、20体积份以下、15体积份以下、12体积份以下或10体积份以下。
[0106]
优选相对于100体积份的绝缘导热层，本公开的绝缘导热层含有8体积份以下、6体积份以下、4体积份以下、3体积份以下、2体积份以下或1体积份以下的空隙。空隙的下限无特殊限定，例如可以是0.01体积份以上、0.1体积份以上、0.5体积份以上、0.8体积份以上或1.0体积份以上。
[0107]
在绝缘导热层在同一样品面内具有大致均匀的组成、厚度的情况下，认为由与面方向垂直的截面求得的各成分的面积%与绝缘导热层中的各成分的体积比(相对于100体积份绝缘导热层的体积份)实质上相等。因此，绝缘导热层中的空隙的体积份可与关于空隙的面积%已述的方法同样地计算。
[0108]
《添加剂》本发明的绝缘导热层可含有阻燃剂、防变色剂、表面活性剂、偶联剂、着色剂、粘度调节剂和/或增强材料。此外，为了提高片材的强度，可含有纤维状的增强材料。若使用芳族聚酰胺树脂的短纤维作为纤维状的增强材料，则绝缘导热层的耐热性不会由于含有增强材料而降低，因此优选。
[0109]
《绝缘粘接层》作为本公开的散热片中可含有的绝缘粘接层的材料，可使用能够将相互邻接的绝缘导热层和绝缘导热层粘接的绝缘性物质。例如，可使用热塑性树脂、热塑性弹性体、交联性树脂。
[0110]
热塑性树脂例如可使用醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩醛、乙烯-醋酸乙烯酯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺、纤维素、α-烯烃、聚酯树脂。
[0111]
热塑性弹性体例如可使用氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、甲硅烷基化聚氨酯树脂、远螯聚丙烯酸酯。
[0112]
作为交联性树脂，例如可列举出环氧树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂。
[0113]
在绝缘粘接层中，在不损害绝缘性和粘接性的范围内，例如可掺混固化促进剂、防变色剂、表面活性剂、偶联剂、着色剂、粘度调节剂、填料之类的添加剂。
[0114]
绝缘粘接层只要具有粘接力，则可具有任意的形态，例如可以是带状、膜状或片状。
[0115]
《制备方法》本公开包含用于制备本公开所涉及的散热片的包括下述工序的方法：提供绝缘导热片(提供工序)，层叠至少两个绝缘导热片而得到层叠体(层叠工序)，和通过沿着绝缘导热片的大致层叠方向将层叠体切片而得到散热片(切片工序)；在这里，绝缘导热片在与绝缘导热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的上述粘结剂树脂和10面积%以下的空隙。
[0116]
《提供工序》在本公开所涉及的散热片的制备方法所涉及的提供工序中，提供绝缘导热片，在这里，该绝缘导热片在与绝缘导热片的面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的上述粘结剂树脂和10面积%以下的空隙。
[0117]
提供工序中提供的绝缘导热片的厚度优选为100μm以下。优选绝缘导热片的厚度为80μm以下、70μm以下、60μm以下或50μm以下。绝缘导热片的厚度的下限无特殊限制，例如可以是0.1μm以上、1μm以上或10μm以上。
[0118]
(面内方向的导热率)提供工序中提供的绝缘导热片的导热率优选在面内方向为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。提供工序中提供的绝缘导热片的导热率越高越优选，但通常能够实现的导热率在面内方向至多为100w/(m
·
k)。
[0119]
(厚度方向的导热率)提供工序中提供的绝缘导热片的导热率优选在厚度方向为0.5w/(m
·
k)以上、5.0w/(m
·
k)以下。特别是绝缘导热片的导热率在厚度方向可以是0.8w/(m
·
k)以上或1.0w/(m
·
k)以上，且/或可以是4.5w/(m
·
k)以下或4.0w/(m
·
k)以下。
[0120]
(绝缘击穿电压)提供工序中提供的绝缘导热片的绝缘击穿电压优选为5kv/mm以上，特别优选为8kv/mm以上或10kv/mm以上。
[0121]
(相对介电常数)提供工序中提供的绝缘导热片的1ghz下的相对介电常数优选为6以下，特别优选为5.5以下、5.3以下、5.0以下或4.8以下。相对介电常数的下限无特殊限定，例如可以是1.5以上或2.0以上。
[0122]
从在散热片的厚度方向得到特别高的导热率的观点出发，优选的是，绝缘导热片中的绝缘性粒子沿着绝缘导热片的面内方向取向，由此绝缘导热片在面内方向的导热率与绝缘导热片在厚度方向的导热率之比超过1。绝缘导热片在面内方向的导热率与绝缘导热片在厚度方向的导热率之比优选为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。绝缘导热片在面内方向的导热率与绝缘导热片在厚度方向的导热率之
比例如可以是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。
[0123]
在含有六方晶系氮化硼粒子等在长轴方向具有较高导热性的各向异性扁平状粒子作为绝缘性粒子的情况下，从在散热片的厚度方向得到特别高的导热率的观点出发，优选绝缘导热片中的各向异性扁平状粒子的长轴方向与绝缘导热片的面内方向实质上一致。在含有扁平形状的氮化硼粒子作为绝缘性粒子的情况下，从在散热片的厚度方向得到高导热率的观点出发，特别优选氮化硼粒子在与绝缘导热片的主面大致平行的方向取向。
[0124]
绝缘导热片中含有的各向异性扁平状粒子的长轴方向与绝缘导热片的面内方向是否实质上一致，可使用与面内方向垂直的截面处绝缘导热片的sem图像进行测量。
[0125]
在绝缘导热片含有氮化硼粒子作为绝缘性粒子的情况下，绝缘导热片中含有的氮化硼粒子的取向度优选低于1。该取向度的值越低，氮化硼粒子越是在与绝缘导热片的面内方向相同的方向取向。在绝缘导热片中含有的氮化硼粒子的取向度低于1的情况下，由于各向异性扁平状粒子的长轴方向沿着绝缘导热片的面内方向取向，所以在依据本公开的制备方法制备散热片的情况下，在散热片的厚度方向可得到更高的导热率。
[0126]
对于绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度，使用以绝缘导热片的主面作为测定面，通过透射x射线衍射测量时的与氮化硼粒子结晶的c轴(厚度)方向对应的(002)峰强度i(002)和与a轴(平面)对应的(100)峰强度i(100)，由下式定义。取向度=i(002)/i(100)。
[0127]
绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度进一步优选低于0.8、低于0.6、低于0.4、低于0.2或低于0.1，特别优选实质上为0。作为绝缘导热片中的氮化硼粒子的取向度的下限，优选为0以上、0.01以上或0.1以上。
[0128]
(绝缘导热片的制备方法)本公开所涉及的绝缘导热片例如可依据具有下述工序的绝缘导热片的制备方法来提供：将绝缘性粒子、粘结剂树脂和溶剂混合而得到浆料的混合工序，将混合工序后的浆料赋形为片状并干燥而成型为绝缘导热片前体的成型工序，以及对绝缘导热片前体进行辊压的辊压工序。
[0129]
(混合工序)在本公开所涉及的绝缘导热片的制备方法的混合工序中，将绝缘性粒子、粘结剂树脂和溶剂混合，得到浆料。
[0130]
关于绝缘性粒子和粘结剂树脂，可参照关于绝缘导热层已述的内容。绝缘性粒子优选含有扁平状粒子，特别是相对于100体积%的绝缘性粒子含有50体积%以上的氮化硼粒子。在绝缘性粒子含有氮化硼粒子的情况下，相对于100体积%的绝缘性无机粒子，氮化硼粒子更优选为60体积%以上，进一步优选为70体积%以上，进一步更优选为80体积%以上，特别优选为90体积%以上。
[0131]
在混合工序中，可任意地添加阻燃剂、防变色剂、表面活性剂、偶联剂、着色剂、粘度调节剂和/或增强材料。为了提高片材的强度，可添加纤维状的增强材料。
[0132]
(溶剂)作为溶剂，可使用能够溶解粘结剂树脂的溶剂。例如，在使用芳族聚酰胺树脂作为
粘结剂树脂的情况下，可使用1-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
[0133]
(混合)绝缘性粒子、粘结剂树脂和溶剂的混合例如可使用涂料搅拌器(paint shaker)或珠磨机、行星式混合机、搅拌型分散机、自转公转搅拌混合机、三辊机、捏合机、单轴或双轴混炼机等一般的混炼装置。
[0134]
(成型工序)在本公开所涉及的绝缘导热片的制备方法的成型工序中，将混合工序后的浆料赋形为片状并干燥，从而成型为绝缘导热片前体。
[0135]
(赋形)为了将混合工序后的浆料赋形为片状，除了利用涂布机在剥离膜上涂布树脂组合物的方法以外，还可使用挤出成型、注射成型、层压成型之类的公知的方法。
[0136]
(干燥)干燥可通过公知的方法进行。例如，可使涂布在基材上的浆料干燥，然后，将经赋形的浆料在水中从基材剥离后，进一步进行干燥。干燥温度例如可以是50℃~120℃，干燥时间例如可以是10分钟~3小时。
[0137]
(辊压工序)在本公开所涉及的绝缘导热片的制备方法的辊压工序中，对绝缘导热片前体进行辊压。
[0138]
(辊压)辊压可通过公知的方法进行，例如可利用压延辊机进行绝缘导热片前体的加压处理。在辊压工序中对绝缘导热片前体提供的压力以线压计优选为400~8000n/cm。通过使线压为400n/cm以上，容易引起绝缘性粒子的变形，另外，气泡向片材外的排出变得显著。通过线压为8000n/cm以下，绝缘性粒子以不破裂的程度充分变形而致密地填充，可减少片材内的空隙。在辊压中使用的辊的直径例如优选为200~1500mm。
[0139]
(加热温度)在辊压处理时，优选加热绝缘导热片前体。加热温度可根据所使用的粘结剂树脂的种类适当设定。在使用芳族聚酰胺树脂作为粘结剂树脂的情况下，加热温度优选为100~400℃。通过使加热温度为100℃以上，粘结剂树脂容易软化，容易通过辊压处理得到填埋绝缘性粒子间的间隙的效果。通过使加热温度为400℃以下，不容易由热历程产生粘结剂树脂的强度降低。
[0140]
(扁平状粒子)在本公开所涉及的制备方法的一个实施方式中，浆料中含有的绝缘性粒子含有扁平状粒子。在这种情况下，认为由于粒子因辊压处理而变形，可进一步减少片材内的空隙。虽然不旨在受理论限制，但认为扁平状粒子例如与球状粒子相比可能容易变形。特别是，优选绝缘性粒子中，相对于100体积%的绝缘性粒子含有50体积%以上的扁平状粒子、特别是氮化硼粒子。相对于100体积%的绝缘性粒子，扁平状粒子、特别是氮化硼粒子更优选为60体积%以上，进一步优选为70体积%以上，进一步更优选为80体积%以上，特别优选为90体积%以上。
[0141]
在本公开所涉及的绝缘导热片的制备方法的另一个实施方式中，绝缘性粒子含有
扁平状粒子，且浆料中，相对于合计为100体积份的绝缘性粒子和粘结剂树脂，含有75~97体积份的绝缘性粒子和3~25体积份的粘结剂树脂。在对由这样的浆料形成的绝缘导热片前体进行辊压的情况下，由于进一步促进扁平状粒子的变形，认为进一步减少绝缘导热片的空隙。虽然不旨在受理论限制，但在绝缘导热片前体中的绝缘性粒子的含有率较高的情况下，由于绝缘性粒子间的距离较近，在辊压时绝缘性粒子间遭受的剪切应力较高，结果认为促进绝缘性粒子的变形。而且，由于扁平状的绝缘性粒子以填埋片材内的间隙的方式变形，认为可进一步降低片材内的空隙率。
[0142]
《层叠工序》在本公开所涉及的散热片的制备方法所涉及的层叠工序中，层叠至少两个绝缘导热片，得到层叠体。
[0143]
层叠工序可通过将多片绝缘导热片在厚度方向上层叠来进行，例如可通过层叠被切断成适当尺寸的多个绝缘导热片而得到层叠体。
[0144]
另外，层叠工序可通过折叠或卷绕绝缘导热片来进行，例如可将绝缘导热片卷绕在板材上而构成第一层，进而在其上卷绕新的一层而构成第二层，重复该操作至达到所希望的层数，由此得到绝缘导热片的层叠体。此外，也可制作多个这样得到的层叠体，并将它们层叠，由此制作层叠体。
[0145]
在层叠工序中，在层叠绝缘导热片后，可进一步进行热处理。通过进一步进行热处理，得到的层叠体中的各个绝缘导热片之间的密合性进一步提高。热处理的温度可根据绝缘导热片中含有的粘结剂树脂的种类等适当设定，优选为促进绝缘导热片间的融合的温度。
[0146]
在层叠工序中，在层叠绝缘导热片时，可在绝缘导热片上应用溶剂。通过应用溶剂来使构成绝缘导热片的粘结剂树脂的一部分溶解，可使邻接的绝缘导热片之间的密合性进一步提高。在这种情况下，作为溶剂无特殊限制，可根据绝缘导热片中含有的粘结剂树脂的种类等，使用公知的溶剂。
[0147]
(绝缘粘接物质)在层叠工序中，在层叠绝缘导热片时，可在各个绝缘导热片之间配置绝缘粘接物质。
[0148]
在层叠工序中，例如在层叠绝缘导热片时，在各个绝缘导热片之间配置绝缘粘接物质，由此，可得到绝缘传导层与绝缘粘接层交替配置的层叠体。
[0149]
在伴有绝缘粘接物质的配置的情况下，层叠工序中，例如可通过重复将绝缘粘接物质通过涂布或粘贴等配置在绝缘导热片的表面、然后在其上重叠绝缘导热片的操作，来进行层叠。
[0150]
或者，可在板材上卷绕绝缘导热片而构成第一层，在其上涂布或贴合构成绝缘粘接层的物质，进而在其上卷绕绝缘导热片而构成第二层，重复该操作至达到所希望的层数，由此进行层叠工序。
[0151]
绝缘粘接物质可以是液状、粉末状或片状等任意的形态。绝缘粘接物质向绝缘导热片的配置可通过涂布、粘贴、喷雾等任意的方法进行，例如可将绝缘粘接物质涂布或喷雾成层状。也可将绝缘粘接物质溶解在适当的溶剂中，并进行涂布等。在这种情况下，溶剂可根据绝缘粘接物质的种类等选择适当的溶剂，优选可使用己烷。
[0152]
关于绝缘粘接物质，可参照关于上述绝缘粘接层的记载。
[0153]
(压制)在层叠工序中，可对具有至少两个绝缘导热片和任意的绝缘粘接物质的层叠体进行压制处理。
[0154]
进行压制处理的方式无特殊限定，例如可以是热压。作为热压，例如可列举出使用真空热压机的真空热压。热压的温度可根据构成绝缘导热片的粘结剂树脂和任意的绝缘粘接物质适当选择。热压例如可在真空条件(例如0~10pa)下进行，可在100℃~300℃的温度条件下进行，且可进行1分钟~10小时。热压例如可在0.1~1000mpa、0.2~500mpa、0.5~250mpa、1~100mpa、2~50mpa或5~25mpa的加压条件下进行。
[0155]
《切片工序》在本公开所涉及的散热片的制备方法所涉及的切片工序中，沿着绝缘导热片的大致层叠方向将层叠体切片，得到散热片。
[0156]
切片处理以使通过切片得到的散热片的厚度方向与构成散热片的绝缘导热片的层叠方向实质上正交的方式进行。
[0157]
切片处理可通过公知的方法进行，例如可通过多刃法、激光加工法、水射流法、刀加工法、固定磨粒线锯法、游离磨粒线锯法等进行。另外，切片处理例如可使用具备锐利的刀刃的切割刀、剃刀、汤姆逊刀(thomson blade)等一般的刀具或切断工具或切断加工机来进行。通过使用具备锐利的刀刃的切断工具等或固定磨粒线锯等，可抑制在切片处理后得到的散热片的表面附近的粒子取向的紊乱，且可容易地得到厚度较薄的散热片。
[0158]
通过切片处理得到的散热片的厚度无特殊限制，例如为0.1~20mm，优选为0.5~5mm。
实施例
[0159]
以下，通过实施例对本公开所涉及的发明进行更具体的说明。
[0160]
测定通过以下方法进行。
[0161]
(1) 导热率散热片的厚度方向的导热率和绝缘导热片的面内方向的导热率分别将热扩散率、比重和比热全部相乘来计算。(导热率)=(热扩散率)
×
(比热)
×
(比重)散热片的厚度方向的热扩散率通过温度波分析法求得。测定装置使用ai-phase制ai-phase mobile m3 type 1。绝缘导热片的面内方向的热扩散率通过周期加热辐射测温法求得。测定装置使用advance riko制laserpit。比热使用差示扫描量热计(ta instruments制dscq10)求得。比重由散热片和绝缘导热片的外尺寸和重量求得。
[0162]
(2) 绝缘击穿电压绝缘片的绝缘击穿电压依据试验标准astm d 149进行测定。测定装置使用东京变压器公司制的绝缘强度试验装置。
[0163]
(3) 平均粒径、纵横比氮化硼粒子的平均粒径使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(microtracbel corporation制mt3000)，以测定时间为10秒、测定次数为1次进行测定，取得体积分布中的
d50值。氮化硼粒子的纵横比使用扫描型电子显微镜(hitachi high-technologies制tm3000型miniscope)，在1500倍的倍率下测量粒子的长径和厚度，通过计算求得。
[0164]
《实施例1》《散热片的制备》(绝缘导热片的制备)在溶解有10体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“technora”的状态下，向450体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮中加入90体积份的板状氮化硼粒子“pt110”(momentive公司制，平均粒径为45μm，纵横比为35)，通过在加热至80℃的同时用three-one motor搅拌机搅拌60分钟来进行混合，得到均匀的浆料。
[0165]
使用间隙为0.35mm的刮棒涂布机将得到的浆料涂布在玻璃板上以赋形为片状，在70℃下干燥1小时。然后，将经赋形的浆料在水中从玻璃板剥离后，在100℃下干燥1小时，得到厚度为120μm的绝缘导热片前体。对于得到的绝缘导热片前体，在温度为270℃、线压为4000n/cm的条件下利用压延辊机实施压缩处理，得到厚度为55μm的绝缘导热片。该绝缘导热片的面内方向的导热率为40w/(m
·
k)。
[0166]
(层叠)将制作的绝缘导热片切断成长20mm
×
宽20mm。将该绝缘导热片与作为绝缘粘接层将溶解有丁苯橡胶(sbr)的异己烷和环己烷的混合液喷雾涂布而成的层交替层叠。通过层叠合计400片的绝缘导热片，得到厚度为28mm的层叠体。绝缘粘接层的厚度为平均15μm。
[0167]
(切断)对制作的层叠体，相对于绝缘导热片的主表面实质上垂直地用剃刀的刀刃以1mm间隔两次切断，由此得到长28mm
×
宽20mm
×
厚度1mm的散热片。
[0168]
(测定)得到的散热片的厚度方向的导热率为34w/(m
·
k)，绝缘击穿电压为12kv。
[0169]
《实施例2》《散热片的制备》(绝缘导热片的制备)在溶解有14体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“technora”的状态下，向450体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮中加入86体积份的板状氮化硼粒子“hsp”(dandong chemical engineering institute co.制，平均粒径为40μm)，通过在加热至80℃的同时用three-one motor搅拌机搅拌60分钟来进行混合，得到均匀的浆料。
[0170]
使用间隙为0.35mm的刮棒涂布机将得到的浆料涂布在玻璃板上以赋形为片状，在70℃下干燥1小时。然后，将经赋形的浆料在水中从玻璃板剥离后，在100℃下干燥1小时，得到厚度为120μm的绝缘导热片前体。对于得到的绝缘导热片前体，在温度为220℃、线压为6000n/cm的条件下利用压延辊机实施压缩处理，得到厚度为50μm的绝缘导热片。该绝缘导热片的面内方向的导热率为50w/(m
·
k)。
[0171]
(层叠)将制作的绝缘导热片切断成长100mm
×
宽100mm。将该绝缘导热片和作为绝缘粘接层的膜状热熔型粘接剂“g-13”(仓敷纺绩株式会社制，聚酯系，厚度为30μm)交替层叠100组(200片)。在层叠后，使用真空热压机在温度为155℃、压力为3mpa、真空度为2kpa下保持5分
钟，由此得到厚度为8mm的层叠体。
[0172]
(切断)对制作的层叠体，相对于绝缘导热片的主表面实质上垂直地用剃刀的刀刃以1mm间隔两次切断，由此得到长100mm
×
宽8mm
×
厚度1mm的散热片。
[0173]
(测定)得到的散热片的厚度方向的导热率为31w/(m
·
k)。
[0174]
《参考例1~5、参考比较例1~2》制作参考例1~4所涉及的绝缘导热片、参考比较例1~2所涉及的绝缘导热片和参考例5所涉及的绝缘导热片前体。测定得到的绝缘导热片和绝缘导热片前体的特性。测定通过以下方法进行。
[0175]
(1) 导热率将厚度方向和面内方向各自的热扩散率、比重和比热全部相乘来计算导热率。(导热率)=(热扩散率)
×
(比热)
×
(比重)厚度方向的热扩散率通过温度波分析法求得。测定装置使用ai-phase制ai-phase mobile m3 type 1。面内方向的热扩散率通过光交流法求得。测定装置使用advance riko制laserpit。比热使用差示扫描量热计(ta instruments制dscq10)求得。比重由绝缘片的外尺寸和重量求得。
[0176]
(2) 绝缘击穿电压绝缘击穿电压依据试验标准astm d149进行测定。测定装置使用东京变压器公司制的绝缘强度试验装置。
[0177]
(3) 平均粒径、纵横比(i) 作为平均粒径，使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(microtracbel corporation制mt3000)，以测定时间为10秒、测定次数为1次进行测定，取得体积分布中的d50值。
[0178]
(ii) 纵横比使用扫描型电子显微镜(hitachi high-technologies制tm3000型miniscope)，在1500倍的倍率下测定粒子的长径和厚度，通过计算求得。
[0179]
(容积密度)对于容积密度，将绝缘导热片切成50mm见方，使用精密电子天平测定质量，用千分尺测定厚度，用游标卡尺测定片材面积，并通过计算求得。
[0180]
(空隙率(面积%))对于空隙率，利用扫描型电子显微镜(sem)以300倍观察与面方向垂直的截面，由得到的截面图像的一定面积中存在的空隙的面积计算。
[0181]
(取向度)对于氮化硼粒子的取向度，以绝缘片的主面作为测定面，通过透射x射线衍射(xrd，rigaku制nano-viewer)的峰强度比进行评价。使用与氮化硼结晶的c轴(厚度)方向对应的(002)峰强度i(002)和与a轴(平面)对应的(100)峰强度i(100)，由下式定义取向度。(氮化硼粒子的取向度)=i(002)/i(100)取向度的值越低，氮化硼粒子越是在与片材面内相同的方向取向。
[0182]
(相对介电常数)
对于绝缘导热片的1ghz下的相对介电常数，使用微扰方式试样孔封闭型空腔谐振器法，利用网络分析仪(keycom制e8361a)进行测定。
[0183]
《参考例1》在溶解有5体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“technora”(帝人株式会社制共聚对亚苯基
·
3,4
’‑
二苯醚对苯二甲酰胺)、2体积份的作为溶解树脂的稳定剂的无水氯化钙(富士胶片和光纯药株式会社制)的状态下，向350体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮(富士胶片和光纯药株式会社制)中加入95体积份的作为绝缘性粒子的鳞片状氮化硼粒子“hsl”(dandong chemical engineering institute co.制，平均粒径为30μm)，通过用自转公转混合机搅拌10分钟来进行混合，得到浆料。使用间隙为0.14mm的刮棒涂布机将得到的浆料涂布在玻璃板上以赋形，并在115℃下干燥20分钟。然后，在离子交换水中浸渍、脱盐1小时后，将赋形为片状的浆料在水中从玻璃板剥离。将剥离的片材在100℃下干燥30分钟，得到厚度为100μm的绝缘导热片前体。对于得到的绝缘导热片前体，在温度为280℃、线压为4000n/cm的条件下利用压延辊机实施压缩处理，得到厚度为37μm的柔软的绝缘导热片(参考例1的绝缘导热片)。
[0184]
《参考例2》除了将芳族聚酰胺树脂设为8体积份，并将鳞片状氮化硼粒子设为92体积份以外，与参考例1同样进行，得到厚度为27μm的绝缘导热片(参考例2的绝缘导热片)。
[0185]
《参考例3》在溶解有10体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“technora”的状态下，向450体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮(和光纯药工业株式会社制)中加入90体积份的作为绝缘性粒子的鳞片状氮化硼粒子“pt110”(momentive公司制，平均粒径为45μm，纵横比为35)，通过在加热至80℃的同时用three-one motor搅拌机搅拌60分钟来进行混合，得到均匀的浆料。
[0186]
使用间隙为0.28mm的刮棒涂布机将得到的浆料涂布在玻璃板上以赋形为片状，在70℃下干燥1小时。然后，将经赋形的浆料在水中从玻璃板剥离后，在100℃下干燥1小时，得到厚度为100μm的绝缘导热片前体。对于得到的绝缘导热片前体，在温度为270℃、线压为4000n/cm的条件下利用压延辊机实施压缩处理，得到厚度为48μm的绝缘导热片(参考例3的绝缘导热片)。
[0187]
《参考例4》除了将芳族聚酰胺树脂设为20体积份，并将鳞片状氮化硼粒子设为80体积份以外，与参考例1同样进行，得到厚度为25μm的绝缘导热片(参考例4的绝缘导热片)。
[0188]
《参考比较例1》对除了将芳族聚酰胺树脂设为8体积份、并将鳞片状氮化硼粒子设为92体积份以外，通过与参考例1同样的方法制作的厚度为100μm的绝缘导热片前体，利用真空立式热压机，在280℃、5pa的真空气氛下，以5吨的负荷(20mpa)进行2分钟(压制开始后升温40分钟，保持2分钟，降温70分钟)的热压，由此得到厚度为42μm的绝缘导热片(参考比较例1的绝缘导热片)。
[0189]
《参考比较例2》除了将芳族聚酰胺树脂设为30体积份，并将鳞片状氮化硼粒子设为70体积份以
外，与参考例1同样进行，得到厚度为26μm的绝缘导热片(参考比较例2的绝缘导热片)。
[0190]
《参考例5》除了将芳族聚酰胺树脂设为8体积份，并将鳞片状氮化硼粒子设为92体积份以外，与参考例1同样进行而实施至100℃下干燥30分钟，得到厚度为100μm的绝缘导热片前体(参考例5的绝缘导热片前体)。
[0191]
《特性评价》将对参考例1~4、参考比较例1~2和参考例5进行的测定结果示出于表1中。需说明的是，关于参考例5，由于空隙大，所以无法规定与面方向垂直的截面，无法进行截面处的评价。因此，参考例5的绝缘性粒子、粘结剂树脂和空隙率的面积%记作“无法测量”。
[0192]
[表1]
如表1所示，在与面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的粘结剂树脂和10面积%以下的空隙的参考例1~4的绝缘导热片中，观察到在面内方向
较高的导热率。需说明的是，如上所述，粘结剂树脂和绝缘性粒子的面积%分别与它们的体积份实质上对应，在表1中，用“()”表示这样推定的面积%。
[0193]
需说明的是，参考例2中，尽管关于绝缘性粒子的含有率与参考例1相比数值低，但在面内方向显示出特别高的导热率。作为得到这样的结果的理由之一，可举出参考例2与参考例1相比空隙率降低。
[0194]
代替辊压处理进行了真空热压处理的参考比较例1的绝缘导热片在与面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子和3~25面积%的粘结剂树脂，另一方面，空隙率超过10面积%，观察到在面内方向较低的导热率。
[0195]
另外，在绝缘性粒子低于75面积%、且粘结剂树脂超过25面积%的参考比较例2的绝缘导热片中，也观察到在面内方向较低的导热率。
[0196]
《sem观察》对于参考例1~4、参考比较例1~2和参考例5的绝缘导热片，利用扫描型电子显微镜(sem)进行观察。
[0197]
图5~图8分别示出参考例1~4的绝缘导热片的与面方向垂直的截面的sem照片。如图5~图8所示，在参考例1~4的绝缘导热片中，扁平状的氮化硼粒子以填埋片材内的间隙的方式变形，例如与进行了真空热压的参考比较例1的情况(图10)相比，空隙较小。
[0198]
图9示出参考例5所涉及的绝缘导热片前体的与面方向垂直的截面的sem图像。如图9所示，作为未进行加压处理的绝缘导热片前体的参考例5的片材中，空隙较大，绝缘性粒子的填充度较低。另外，未观察到扁平状的绝缘性粒子的变形。
[0199]
图10示出参考比较例1所涉及的片材的与面方向垂直的截面的sem图像。如图10所示，在加压处理时不进行辊压处理而进行了真空热压的参考比较例1的片材中，虽然与未进行加压处理的参考例5相比空隙减少，但由于扁平状的氮化硼粒子的立体障碍，在绝缘导热片内残留较多的空隙。另外，如图10所示，在参考比较例1的绝缘导热片中，虽然扁平状的绝缘性粒子发生一定程度的变形，但变形的程度不足，不至于填埋粒子间的间隙。
[0200]
图11示出参考比较例2所涉及的片材的与面方向垂直的截面的sem图像。如图11所示，在绝缘性粒子低于75面积%且粘结剂树脂超过25面积%的参考比较例2的片材中，由于粘结剂树脂的含有率较大，绝缘性粒子间的距离变得较大。
[0201]
《参考例6和参考比较例3》接着，对除了氮化硼粒子以外还含有表面绝缘化金属硅粒子作为绝缘性粒子，且使用芳族聚酰胺树脂“conex”(帝人株式会社制聚间亚苯基间苯二甲酰胺)作为粘结剂树脂的情况进行了研究。制作参考例6和参考比较例3所涉及的绝缘导热片，对物性等进行评价。
[0202]
《参考例6》在溶解有20体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“conex”的状态下，向130体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮中加入作为绝缘性粒子的60体积份的鳞片状氮化硼粒子“pt110”和20体积份的表面通过热氧化法(大气中、900℃、1小时)绝缘化的金属硅粒子“#350”(kinsei matec co., ltd.制，平均粒径为15μm，纵横比为1)，并使用间隙为0.40mm的刮棒涂布机，除了这两点以外，与参考例3同样进行，制作绝缘导热片，得到厚度为56μm的绝缘导热片(参考例6的绝缘导热片)。
[0203]
《参考比较例3》
在溶解有40体积份的作为粘结剂树脂的芳族聚酰胺树脂“technora”的状态下，向520体积份的1-甲基-2-吡咯烷酮中加入60体积份的作为绝缘性粒子的氮化硼粒子“pt110”，并使用间隙为0.80mm的刮棒涂布机，除了这两点以外，与参考例3同样进行，制作绝缘导热片，得到厚度为50μm的绝缘导热片(参考比较例3的绝缘导热片)。
[0204]
将对参考例6和参考比较例3进行的测定结果示出于表2中。
[0205]
[表2]表2如表2所示，在与面方向垂直的整个截面中含有75~97面积%的绝缘性粒子、3~25面积%的粘结剂树脂和10面积%以下的空隙的参考例6的绝缘导热片中，与绝缘性粒子低于75面积%且粘结剂树脂超过25面积%的参考比较例3的绝缘导热片相比，观察到在面内方向较高的导热率。参考例6的绝缘导热片中，由于除了氮化硼粒子以外还含有金属硅粒子，所以与参考例4相比，厚度方向的导热率提高。
[0206]
产业上的可利用性本发明的散热片可适合地用作电子电气设备的发热构件的绝缘散热构件，例如可适合地用作用于将半导体的热释放到冷却材料或框体的绝缘散热构件。
[0207]
符号说明10
ꢀꢀ
散热片，21、31、41
ꢀꢀ
绝缘性粒子，22、32、42
ꢀꢀ
粘结剂树脂，23、33、43
ꢀꢀ
空隙，a、a'、x
ꢀꢀ
绝缘导热层，bꢀꢀ
绝缘粘接层，d
ꢀꢀ
散热片的厚度方向，s
ꢀꢀ
散热片的面方向。