專利名稱：導熱性片材的制作方法
技術領域：
本發明涉及導熱性片材，詳細而言，涉及在電力電子(Power Electronics)技術中使用的導熱性片材。
背景技術：
近年來，在混合器件、高亮度LED器件、電磁感應加熱器件等中采用通過半導體元件對電力進行轉換、控制的電力電子技術。在電力電子技術中，將大電流轉換成熱等，因而配置于半導體元件附近的材料需要高的散熱性(高導熱性)。例如提出了含有片狀的氮化硼粉末和丙烯酸酯共聚樹脂的導熱片材(例如參照日本特開2008-280496號公報。)。在日本特開2008-280496號公報的導熱片材中，氮化硼粉末的長軸方向(與氮化硼粉末的片厚正交的方向)以沿片材的厚度方向的方式進行取向，由此提高了導熱性片材的厚度方向的導熱性。
發明內容
然而，根據用途和目的，有時需要導熱性片材具有與厚度方向正交的正交方向 (面方向)的高導熱性。此時，日本特開2008-280496號公報的導熱片材的氮化硼粉末的長軸方向與面方向正交(交叉)，因此具有所述面方向的導熱性不充分的缺點。另外，由于被使用高電力的電力電子技術所采用，因此導熱性片材也需要具有優異的耐絕緣擊穿性(抗電弧徑跡性)。本發明的目的在于提供面方向的導熱性優異、同時耐絕緣擊穿性也優異的導熱性片材。本發明的導熱性片材，其特征在于，其含有片狀的氮化硼顆粒，前述導熱性片材的與厚度方向正交的方向的導熱率為4W/m · K以上，前述導熱性片材的、依據JIS C 211(K2010 年版)測定的絕緣擊穿電壓(dielectric breakdown voltage)為 10kV/mm 以上。本發明的導熱性片材的與厚度方向正交的面方向的導熱性優異，同時耐絕緣擊穿性也優異。因此，通過本發明的導熱性片材來被覆電力電子技術中使用的電子部件和/或用于安裝它們的安裝基板時，能夠防止導熱性片材的絕緣擊穿，同時能夠通過所述導熱性片材來使電子部件和/或安裝基板的熱沿面方向發散。
圖1為本發明的導熱性片材的一個實施方式的立體圖。圖2為用于說明圖1所示的導熱性片材的制造方法的工序圖，(a)示出對混合物或層疊片材進行熱壓的工序，
(b)示出將壓制片材(press sheet)分割成多個的工序，(c)示出將分割片材層疊的工序。圖3為耐彎曲性試驗的類型I的試驗裝置(耐彎曲性試驗前)的立體圖。圖4為耐彎曲性試驗的類型I的試驗裝置(耐彎曲性試驗中)的立體圖。
具體實施例方式本發明的導熱性片材含有氮化硼顆粒。具體而言，導熱性片材含有氮化硼(BN)顆粒作為必要成分，進而，例如含有樹脂成分。氮化硼顆粒形成為片狀(或鱗片狀)，在導熱性片材中以沿規定方向(后述)取向的形式被分散。氮化硼顆粒的縱向方向長度(片的與厚度方向正交的方向的最大長度)的平均值例如為1 ΙΟΟμπι，優選為3 90μπι。另外，氮化硼顆粒的縱向方向長度的平均值為 5 μ m以上，優選為10 μ m以上，進一步優選為20 μ m以上，尤其優選為30 μ m以上，最優選為 40 μ m以上，通常，例如為100 μ m以下，優選為90 μ m以下。另外，氮化硼顆粒的厚度(片的厚度方向長度、即顆粒的橫向方向長度)的平均值例如為0. 01 20 μ m，優選為0. 1 15 μ m。另外，氮化硼顆粒的縱橫比(縱向方向長度/厚度)例如為2 10000，優選為 10 5000。而且，氮化硼顆粒的通過光散射法測定的平均粒徑例如為5μπι以上，優選為 10 μ m以上，進一步優選為20 μ m以上，尤其優選為30 μ m以上，最優選為40 μ m以上，通常為100 μ m以下。另外，通過光散射法測定的平均粒徑為用動態光散射式粒度分布測定裝置測定的體積平均粒徑。氮化硼顆粒的通過光散射法測定的平均粒徑不滿足上述范圍時，有時導熱性片材會變脆，處理性會降低。另外，氮化硼顆粒的體積密度(JIS K 5101，表觀密度)例如為0. 3 1. 5g/cm3, 優選為0. 5 1. Og/cm3。另外，氮化硼顆粒可以使用市售產品或將其加工而得到的加工品。作為氮化硼顆粒的市售產品，例如可列舉出MomentivePerformance Materials Japan LLC制造的“PT” 系列(例如“ΡΤ-110”等)，昭和電工公司制造的“SHOBN UHP”系列(例如“SHOBN UHP-1"
寸J寸°樹脂成分為可分散氮化硼顆粒的物質，即，用于分散氮化硼顆粒的分散介質(基體)，例如可列舉出熱固性樹脂成分、熱塑性樹脂成分等樹脂成分。作為熱固性樹脂成分，例如可列舉出環氧樹脂、熱固性聚酰亞胺、酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、有機硅樹脂、熱固性聚氨酯樹脂等。作為熱塑性樹脂成分，例如可列舉出聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等)、丙烯酸類樹脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚碳酸酯、聚縮醛、聚對苯二甲酸乙二醇酯、 聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚烯丙基砜(polyallyl sulfone)、熱塑性聚酰亞胺、熱塑性聚氨酯樹脂、聚氨基雙馬來酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、雙馬來酰亞胺三嗪樹脂、聚甲基戊烯、氟化樹脂、液晶聚合物、烯烴-乙烯醇共聚物、離聚物、聚芳酯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物等。這些樹脂成分可以單獨使用或者組合使用兩種以上。在熱固性樹脂成分中，優選舉出環氧樹脂。環氧樹脂在常溫下為液態、半固態和固態中的任一形態。具體而言，作為環氧樹脂，可列舉出例如雙酚型環氧樹脂(例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、二聚酸改性雙酚型環氧樹脂等)、酚醛清漆(novolac)型環氧樹脂(例如苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂等)、萘型環氧樹脂、芴型環氧樹脂(例如雙芳基芴型環氧樹脂等)、三苯基甲烷型環氧樹脂(例如三羥基苯基甲烷型環氧樹脂等)等芳香族系環氧樹脂，例如三環氧丙基異氰脲酸酯(三縮水甘油基異氰脲酸酯)、乙內酰脲環氧樹脂等含氮環環氧樹脂，例如脂肪族型環氧樹脂，例如脂環族型環氧樹脂(例如雙環型環氧樹脂等)，例如縮水甘油醚型環氧樹脂，例如縮水甘油胺型環氧樹脂等。這些環氧樹脂可以單獨使用或者組合使用兩種以上。優選舉出液態的環氧樹脂與固態的環氧樹脂的組合，進一步優選舉出液態的芳香族系環氧樹脂與固態的芳香族系環氧樹脂的組合。作為這樣的組合，具體而言，可列舉出液態的雙酚型環氧樹脂與固態的三苯基甲烷型環氧樹脂的組合、液態的雙酚型環氧樹脂與固態的雙酚型環氧樹脂的組合。另外，作為環氧樹脂，優選舉出單獨使用半固態的環氧樹脂，進一步優選舉出單獨使用半固態的芳香族系環氧樹脂。作為這樣的環氧樹脂，更具體而言，可舉出半固態的芴型環氧樹脂。如果為液態的環氧樹脂與固態的環氧樹脂的組合、半固態的環氧樹脂，則能夠提高導熱性片材的高度差追隨性(后述)。另外，環氧樹脂的環氧當量例如為100 lOOOg/eqiv.，優選為160 700g/ eqiv.，軟化溫度(環球法)例如為80°C以下(具體為20 80°C )，優選為70°C以下(具體為25 70°C )。另外，環氧樹脂在80°C下的熔融粘度例如為10 20000mPa · s，優選為50 15000mPa *s。在組合使用2種以上的環氧樹脂時，將作為它們的混合物的熔融粘度設定在上述范圍內。另外，在組合使用常溫下為固態的環氧樹脂和常溫下為液態的環氧樹脂時，組合使用軟化溫度例如為小于45°C、優選為35°C以下的第1環氧樹脂、和軟化溫度例如為45°C 以上、優選為以上的第2環氧樹脂。由此，能夠將樹脂成分(混合物)的運動粘度(依據JIS K 7233、后述)設定于期望的范圍，另外，能夠提高導熱性片材的高度差追隨性。另外，例如可以使環氧樹脂中含有固化劑和固化促進劑來制備成環氧樹脂組合物。固化劑為能夠通過加熱來使環氧樹脂固化的潛在性固化劑(環氧樹脂固化劑)，例如可列舉出咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰胼化合物、咪唑啉化合物等。另外，除了上述以外，還可列舉出酚類化合物、尿素化合物、聚硫醚化合物等。作為咪唑化合物，例如可列舉出2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、 2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑等。作為胺化合物，可列舉出例如乙二胺、丙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺等脂肪族多元胺，例如間苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜等芳香族多元胺等。作為酸酐化合物，例如可列舉出鄰苯二甲酸酐(phthalicanhydride)、馬來酸酐、 四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基-六氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐 (methyl nadicanhydride)、均苯四酸酐、十二烯基琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、氯菌酸酐(chlorendic anhydride)等。作為酰胺化合物，例如可列舉出雙氰胺、聚酰胺等。作為酰胼化合物，例如可列舉出己二酸二酰胼等。作為咪唑啉化合物，例如可列舉出甲基咪唑啉、2-乙基-4-甲基咪唑啉、乙基咪唑啉、異丙基咪唑啉、2，4-二甲基咪唑啉、苯基咪唑啉、i^一烷基咪唑啉、十七烷基咪唑啉、 2-苯基-4-甲基咪唑啉等。這些固化劑可以單獨使用或者組合使用兩種以上。作為固化劑，優選舉出咪唑化合物。作為固化促進劑，可列舉出例如三亞乙基二胺、三-2，4，6_ 二甲基氨基甲基苯酚等叔胺化合物，例如三苯基膦、四苯基硼酸四苯基鱗、o，o- 二乙基二硫代磷酸四-正丁基鱗等磷化合物，例如季銨鹽化合物，例如有機金屬鹽化合物，例如它們的衍生物等。這些固化促進劑可以單獨使用或者組合使用兩種以上。相對于100質量份環氧樹脂，環氧樹脂組合物中的固化劑的配合比例例如為 0. 5 50質量份，優選為1 10質量份，固化促進劑的配合比例例如為0. 1 10質量份， 優選為0.2 5質量份。上述固化劑和/或固化促進劑根據需要，可以制備成用溶劑溶解和/或分散而成的溶劑溶液和/或溶劑分散液來使用。作為溶劑，可列舉出例如丙酮、甲乙酮等酮類，例如醋酸乙酯等酯類，例如N，N-二甲基甲酰胺等酰胺類等有機溶劑等。另外，作為溶劑，也可列舉出例如水，例如甲醇、乙醇、 丙醇、異丙醇等醇類等水系溶劑。作為溶劑，優選為有機溶劑，進一步優選舉出酮類、酰胺類。在熱塑性樹脂成分中，優選舉出聚烯烴。作為聚烯烴，優選列舉出聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物。作為聚乙烯，例如可列舉出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。作為乙烯-丙烯共聚物，例如可舉出乙烯與丙烯的無規共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物等。這些聚烯烴可以單獨使用或者組合使用兩種以上。另外，聚烯烴的重均分子量和/或數均分子量例如為1000 10000。另外，聚烯烴可以單獨使用或者組合使用多種。另外，樹脂成分的通過依據JIS K 7233(氣泡粘度計法)的運動粘度試驗(溫度25°C 士0.5°C，溶劑丁基卡必醇，樹脂成分(固體成分)濃度40質量％)來測定的運動粘度例如為 0. 22 X KT4 2. 00 X l(T4m7s，優選為 0. 3 X IO"4 1. 9 X 10V/s,進一步優選為0. 4X10_4 1. 8X10_4m2/s。另外，上述運動粘度例如可以設定為0. 22X10_4 1. 00\10^12/8，優選為0. 3\10-4 0.9\10^12/8，進一步優選為0. 4X 1(Γ4 0. 8 X l(T4m2/
So在樹脂成分的運動粘度超出上述范圍時，有時無法賦予導熱性片材以優異的柔軟性和高度差追隨性(后述)。另一方面，在樹脂成分的運動粘度不滿足上述范圍時，有時無法使氮化硼顆粒沿規定方向取向。另外，在依據JIS K 7233(氣泡粘度計法)的運動粘度試驗中，將樹脂成分樣品的氣泡的上升速度與標準樣品(運動粘度已知)的氣泡的上升速度相比較，將與其上升速度一致的標準樣品的運動粘度判定為樹脂成分的運動粘度，由此來測定樹脂成分的運動粘度。而且，在導熱性片材中，氮化硼顆粒的基于體積基準的含有比例(固體成分、即氮化硼顆粒相對于樹脂成分和氮化硼顆粒的總體積的體積百分率)例如為35體積％以上，優選為60體積％以上，優選為65體積％以上，通常，例如為95體積％以下，優選為90體積％ 以下。在氮化硼顆粒的基于體積基準的含有比例不滿足上述范圍時，有時無法使氮化硼顆粒在導熱性片材中沿規定方向取向。另一方面，在氮化硼顆粒的基于體積基準的含有比例超出上述范圍時，有時導熱性片材會變脆、處理性和高度差追隨性會降低。另外，相對于形成導熱性片材的各成分(氮化硼顆粒和樹脂成分)的總量(固體成分總量)100質量份，氮化硼顆粒的基于質量基準的配合比例例如為40 95質量份，優選為65 90質量份，相對于形成導熱性片材的各成分的總量100質量份，樹脂成分的基于質量基準的配合比例例如為5 60質量份，優選為10 35質量份。另外，相對于100質量份樹脂成分，氮化硼顆粒的基于質量基準的配合比例例如為60 1900質量份，優選為 185 900質量份。另外，在組合使用2種環氧樹脂(第1環氧樹脂和第2環氧樹脂)時，第1環氧樹脂與第2環氧樹脂的質量比例(第1環氧樹脂的質量/第2環氧樹脂的質量)可以根據各環氧樹脂(第1環氧樹脂和第2環氧樹脂)的軟化溫度等來適當設定，例如為1/99 99/1， 優選為10/90 90/10。另外，在樹脂成分中，除了上述各成分(聚合物)之外，例如還包含聚合物前體 (例如包含低聚物的低分子量聚合物等)和/或單體。圖1為本發明的導熱性片材的一個實施方式的立體圖，圖2為用于說明圖1所示的導熱性片材的制造方法的工序圖。接著，參照圖1和圖2來說明制造本發明的導熱性片材的一個實施方式的方法。在該方法中，首先將上述各成分以上述配合比例進行配合，并進行攪拌混合，由此來制備混合物。在攪拌混合中，為了將各成分有效地混合，例如可以將溶劑與上述各成分一起配合，或者例如可以通過加熱來使樹脂成分(優選為熱塑性樹脂成分)熔融。作為溶劑，可舉出與上述同樣的有機溶劑。另外，在上述固化劑和/或固化促進劑被制備成溶劑溶液和/或溶劑分散液時，可以在攪拌混合中不追加溶劑，直接將溶劑溶液和/或溶劑分散液的溶劑用作攪拌混合的混合溶劑。或者，也可以在攪拌混合中進一步追加溶劑作為混合溶劑。在使用溶劑進行攪拌混合時，攪拌混合后除去溶劑。對于溶劑的除去，例如在室溫下放置1 48小時，或例如在40 100°C下加熱 0. 5 3小時，或者例如在0. 001 50kPa的減壓氣氛下、20 60°C下加熱0. 5 3小時。在通過加熱來使樹脂成分熔融時，加熱溫度例如為接近樹脂成分的軟化溫度或超過其的溫度，具體而言，為40 150°C，優選為70 140°C。接著，該方法對所得混合物進行熱壓。具體而言，如圖2(a)所示，例如根據需要通過隔著2片脫模薄膜(mold release film) 4對混合物進行熱壓來得到壓制片材1A。熱壓的條件為溫度例如為50 150°C、優選為60 140°C，壓力例如為1 lOOMPa、優選為5 50MPa,時間例如為0. 1 100分鐘、 優選為1 30分鐘。進一步優選對混合物進行真空熱壓。真空熱壓的真空度例如為1 lOOPa，優選為 5 501 ，溫度、壓力和時間與上述熱壓的相同。熱壓的溫度、壓力和/或時間在上述范圍外時，有時無法將導熱性片材1的孔隙率 P (后述)調整為期望的值。通過熱壓得到的壓制片材IA的厚度例如為50 1000 μ m，優選為100 800 μ m。接著，在該方法中，如圖2(b)所示，將壓制片材IA分割成多個(例如4個)，得到分割片材IB (分割工序)。在壓制片材IA的分割中，沿壓制片材IA的厚度方向將其切割， 使得其在沿厚度方向投影時斷開成多個。另外，壓制片材IA以使得各分割片材IB在沿厚度方向投影時成相同的形狀的方式進行切割。接著，在該方法中，如圖2 (C)所示，將各分割片材IB沿厚度方向層疊，得到層疊片材IC(層疊工序)。此后，在該方法中，如圖2(a)所示，對層疊片材IC進行熱壓(優選為真空熱壓) (熱壓工序)。熱壓的條件與上述混合物的熱壓的條件相同。熱壓后的層疊片材IC的厚度例如為Imm以下，優選為0. 8mm以下，通常，例如為 0. 05匪以上，優選為0. 1匪以上。此后，為了在導熱性片材1中使氮化硼顆粒2在樹脂成分3中有效地沿規定方向取向而反復實施上述分割工序(圖2(b))、層疊工序(圖2(c))和熱壓工序(圖2(a))這一系列工序。反復次數沒有特別限定，可以根據氮化硼顆粒的填充狀態來適當設定，例如為 1 10次，優選為2 7次。另外，在上述熱壓工序(圖2(a))中，例如可以通過多個壓延輥等來對混合物及層疊片材IC進行壓延。由此，可以得到導熱性片材1。所得導熱性片材1的厚度例如為Imm以下，優選為0.8mm以下，通常，例如為 0. 05匪以上，優選為0. 1匪以上。另外，導熱性片材1中的氮化硼顆粒的基于體積基準的含有比例(固體成分、即氮化硼顆粒相對于樹脂成分以及氮化硼顆粒的總體積的體積百分率)如上所述，例如為35體積％以上(優選為60體積％以上，進一步優選為75體積％以上)，通常為95體積％以下 (優選為90體積％以下)。在氮化硼顆粒的含有比例不滿足上述范圍時，有時無法使氮化硼顆粒2在導熱性片材1中沿規定方向取向。另外，在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，例如在未固化狀態下反復實施上述分割工序(圖2 (b))、層疊工序(圖2 (c))和熱壓工序(圖2 (a))這一系列工序來直接得到未固化狀態的導熱性片材1。另外，在未固化狀態的導熱性片材1被覆后述電子部件和/或安裝基板后使其熱固化。在使未固化狀態的導熱性片材1熱固化時，可以使用上述熱壓或干燥機。優選使用干燥機。所述熱固化的條件為加熱溫度例如為60 250°C、優選為80 200°C，加熱時間例如為10 200分鐘、優選為60 150分鐘。接著，在這樣得到的導熱性片材1中，如圖1及其局部放大示意圖所示，氮化硼顆粒2的縱向方向LD沿導熱性片材1的與厚度方向TD交叉(正交)的面方向SD取向。另外，氮化硼顆粒2的縱向方向LD與導熱性片材1的面方向SD所成角度的算術平均值(氮化硼顆粒2的相對于導熱性片材1的取向角度α )例如為25度以下，優選為20 度以下，通常為0度以上。另外，氮化硼顆粒2的相對于導熱性片材1的取向角度α如下算出利用截面拋光儀(CP)將導熱性片材1沿厚度方向進行切割加工，對于由此出現的截面，用掃描電鏡 (SEM)以能夠觀察到200個以上氮化硼顆粒2的視野的倍率拍攝照片，由所得SEM照片獲得氮化硼顆粒2的縱向方向LD的、相對于導熱性片材1的面方向SD(與厚度方向TD正交的方向)的傾斜角α，算出其平均值。由此，導熱性片材1的面方向SD的導熱率為4W/m*K以上，優選為5W/m*K以上， 更優選為10W/m · K以上，進一步優選為15W/m · K以上，尤其優選為25W/m · K以上，通常為 200ff/m · K 以下。另外，在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，導熱性片材1的面方向SD的導熱率在熱固化前后基本相同。導熱性片材1的面方向SD的導熱率不滿足上述范圍時，面方向SD的導熱性不充分，因此有時無法用于需要這種面方向SD的導熱性的散熱用途。另外，通過脈沖加熱法來測定導熱性片材1的面方向SD的導熱率。脈沖加熱法中使用氙閃光燈分析儀(xenon f lashanalyser) “LFA-447型”(NETZSCH公司制造)。另外，導熱性片材1的厚度方向TD的導熱率例如為0. 5 15W/m · K，優選為1 10ff/m · K。另外，導熱性片材1的厚度方向TD的導熱率可以通過脈沖加熱法、激光閃光 (laser flash)法或TWA法來進行測定。脈沖加熱法中使用與上述同樣的儀器，激光閃光法中使用 “TC-9000” (ULVAC-RIKO, Inc.制造)，TWA 法中使用 “ai-Phase mobile” (ai-Phase Co.，Ltd.制造)。由此，導熱性片材1的面方向SD的導熱率與導熱性片材1的厚度方向TD的導熱率之比(面方向SD的導熱率/厚度方向TD的導熱率)例如為1.5以上，優選為3以上，進一步優選為4以上，通常為20以下。另外，在導熱性片材1中，圖1中未圖示，例如形成有孔隙(間隙)。導熱性片材1的孔隙的比例、即孔隙率P可以通過氮化硼顆粒2的含有比例(體積基準)、還有氮化硼顆粒2與樹脂成分3的混合物的熱壓(圖2 (a))的溫度、壓力和/或時間來進行調整，具體而言，可以通過將上述熱壓(圖2(a))的溫度、壓力和/或時間設定在上述范圍內來進行調整。導熱性片材1中的孔隙率P例如為30體積％以下，優選為10體積％以下。上述孔隙率P例如可以如下來測定首先，利用截面拋光儀(CP)將導熱性片材1 沿厚度方向進行切割加工，用掃描電鏡(SEM)以200倍觀察由此出現的截面，獲得圖像，由所得圖像，對孔隙部分和除其以外的部分進行二值化處理，接著算出孔隙部分相對于導熱片材1整體截面積的面積比，由此來測定。另外，在導熱性片材1中，固化后的孔隙率P2相對于固化前的孔隙率Pl例如為 100%以下，優選為50%以下。在孔隙率P(Pl)的測定中，在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，使用熱固化前的導熱性片材1。導熱性片材1的孔隙率P在上述范圍內時，能夠提高導熱性片材1的高度差追隨性(后述)。另外，導熱性片材1的、依據JIS C 2110(2010年版)測定的絕緣擊穿電壓為 10kV/mm以上。在導熱性片材1的絕緣擊穿電壓不滿足10kV/mm時，無法確保優異的耐絕緣擊穿性(抗電弧徑跡性)。另外，上述絕緣擊穿電壓依據JIS C 2110-2 (2010年版)的“固體電絕緣材料-絕緣擊穿的強度的試驗方法-第2部基于施加直流電壓的試驗”的記載來測定。詳細而言， 通過升壓速度為lOOOV/s的短時間(急速升壓)試驗來測定使導熱性片材1發生絕緣擊穿的電壓作為絕緣擊穿電壓。另外，導熱性片材1的絕緣擊穿電壓優選為15kV/mm以上，通常為100kV/mm以下。在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，導熱性片材1的絕緣擊穿電壓在導熱性片材 1的熱固化前后基本相同。另外，導熱性片材1在依據JIS K 5600-5-1的圓筒形心軸法的耐彎曲性試驗中， 在下述試驗條件下進行評價時，優選觀察不到斷裂。試驗條件試驗裝置類型I心軸直徑IOmm彎曲角度90度以上導熱性片材1的厚度0. 3mm另外，圖3和圖4示出類型I的試驗裝置的立體圖，下面，說明類型I的試驗裝置。在圖3和圖4中，類型I的試驗裝置10包括第一平板11 ；第二平板12，其與第一平板11并列配置；以及心軸(旋轉軸)13，其是為了使第一平板11與第二平板12相對轉動而設置的。第一平板11形成為大致矩形平板狀。另外，在第一平板11的一端部(可動端部)上設置有止擋件14。止擋件14以沿第一平板11的一端部延伸的方式形成在第一平板11 的表面上。第二平板12呈大致矩形平板狀，是以其一邊與第一平板11的一邊(與設有止擋件14的一端部相反的一側的另一端部(基端部)的一邊)相鄰的方式配置的。心軸13是以沿第一平板11和第二平板12彼此相鄰的一邊延伸的方式形成的。如圖3所示，在開始耐彎曲性試驗之前，使該類型I的試驗裝置10的第一平板11 的表面與第二平板12的表面處于同一平面。并且，在實施耐彎曲性試驗時，將導熱性片材1載置在第一平板11的表面和第二平板12的表面上。此外，導熱性片材1是以其一邊與止擋件14抵接的方式載置的。接著，如圖4所示，使第一平板11與第二平板12相對轉動。具體地說，使第一平板 11的可動端部和第二平板12的可動端部以心軸13為中心轉動規定角度。詳細地說，使第一平板11和第二平板12以第一平板11與第二平板12的可動端部的表面相接近(相對) 的方式轉動。由此，導熱性片材1在追隨第一平板11和第二平板12的轉動的同時以心軸13為中心彎曲。進一步優選的是，導熱性片材1在上述試驗條件中，即使在將彎曲角度設定為180 度時，也觀察不到斷裂。另外，在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，供于彎曲性試驗的導熱性片材1為半固化(B階狀態)的導熱性片材1 (即、熱固化前的導熱性片材1)。在上述彎曲角度下的耐彎曲性試驗中觀察到導熱性片材1有斷裂時，有時無法賦予導熱性片材1以優異的柔軟性。另外，該導熱性片材1在依據JIS K 7171(2008年)的三點彎曲試驗中，在下述試驗條件下進行評價時，例如觀察不到斷裂。試驗條件試驗片尺寸 20mm X 15mm支點間距離5_試驗速度20mm/min (壓頭的下壓速度)彎曲角度120度評價方法以目視觀察在上述試驗條件下進行試驗時試驗片的中央部的裂紋等斷裂的有無。另外，在三點彎曲試驗中，在樹脂成分3為熱固性樹脂成分時，使用熱固化前的導熱性片材1。因此，從在上述三點彎曲試驗中未觀察到斷裂來看，該導熱性片材1的高度差追隨性優異。另外，高度差追隨性是指在將導熱性片材1設置于有高度差的設置對象時，可追隨該高度差來進行密合的特性。另外，對于導熱性片材1，例如可以附著文字、記號等標記。即，導熱性片材1的標記附著性優異。標記附著性是指能夠使上述標記牢靠地附著于導熱性片材1的特性。具體而言，標記可通過印刷或刻印等來附著(涂布、定影或固著)于導熱性片材1。作為印刷，例如可列舉出噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、激光印刷等。
另夕卜，在通過噴墨印刷、凸版印刷或凹版印刷來印刷標記時，例如可以在導熱性片材1的表面(印刷側面)設置用于提高標記的定影性的墨定影層。另外，在通過激光印刷來印刷標記時，例如可以在導熱性片材1的表面(印刷側面)設置用于提高標記的定影性的調色劑定影層。作為刻印，例如可列舉出激光刻印、壓印等。而且，上述導熱性片材1的面方向SD的導熱性優異，同時耐絕緣擊穿性(抗電弧徑跡性)也優異。因此，用導熱性片材1被覆電力電子技術所采用的電子部件和/或安裝有它們的安裝基板時，能夠防止導熱性片材1的絕緣擊穿，同時通過所述導熱性片材1來使電子部件和/或安裝基板的熱沿面方向SD發散。作為電子部件，例如可列舉出IC(集成電路)芯片(尤其是IC芯片中寬度窄的電極端子部分)、晶閘管(整流器)、電動機(motor)部件、變換器、輸電用部件、電容器、線圈、 電阻器、發光二極管等。另外，上述電子部件安裝于安裝基板的表面(一個面)，在所述安裝基板中，沿面方向(安裝基板的面方向)相互隔開距離地配置電子部件。另外，用于被覆上述電子部件和/或安裝基板的導熱性片材1還能夠防止由電子部件和/或安裝基板產生的高頻噪音等導致的劣化。實施例下面示出實施例來進一步具體說明本發明，但本發明完全不受實施例的限定。實施例1配合13.42g PT-110(商品名，片狀的氮化硼顆粒，平均粒徑(光散射法)45μπι， Momentive Performance Materials JapanLLCf^iJit) U. Og JER828 {Mm^, MW^AMiffi 樹脂，第1環氧樹脂，液態，環氧當量184 194g/eqiV.，軟化溫度(環球法)小于25°C，熔融粘度(800C )70mPa s, Japan Epoxy Resins Co. ,Ltd.制造)以及 2. Og EPPN-501HY(商品名，三苯基甲烷型環氧樹脂，第2環氧樹脂，固態，環氧當量163 175g/eqiV.，軟化溫度(環球法)57 63°C，日本化藥公司制造)和3g(固體成分0. 15g)固化劑(Curezol 2P4MHZ-Pff(商品名，四國化成公司制造)的5質量％甲乙酮分散液)(相對于環氧樹脂、即 JER^S和EPPN-501HY的總量，為5質量％ )并攪拌，在室溫)下放置1晚，使甲乙酮 (固化劑的分散劑)揮發，制備半固態的混合物。另外，在上述配合中，氮化硼顆粒相對于除固化劑外的固體成分(即、氮化硼顆粒和環氧樹脂的固體成分)的總體積的體積百分率(體積％ )為70體積％。接著，用有機硅處理過的2片脫模薄膜夾住所得混合物，用真空加熱壓機在80°C、 IOPa的氣氛(真空氣氛)下，以5噸的負荷(20MPa)對它們進行2分鐘的熱壓，由此得到厚度0. 3mm的壓制片材(參照圖2 (a))。此后，切割所得壓制片材，使其在沿壓制片材的厚度方向投影時分割成多個，由此得到分割片材(參照圖2(b))，接著，沿厚度方向層疊分割片材而得到層疊片材(參照圖 2(c))。接著，用與上述同樣的真空加熱壓機在與上述同樣的條件下對所得層疊片材進行熱壓(參照圖2(a))。
接著，將上述切割、層疊以及熱壓這一系列操作(參照圖2)反復4次，得到厚度 0. 3mm的導熱性片材(未固化狀態)。此后，將所得導熱性片材投入干燥機，在150°C下加熱120分鐘，由此使其熱固化。實施例2 9和11 16依據表1 表3的配方和制造條件進行與實施例1同樣的處理，得到導熱性片材。實施例10依據表2的配方來配合各成分(氮化硼顆粒和聚乙烯)并攪拌，由此制備混合物。 即，在攪拌各成分時加熱到130°C來使聚乙烯熔融。接著，用有機硅處理過的2片脫模薄膜夾住所得混合物，用真空加熱壓機在 120°C、10Pa的氣氛(真空氣氛)下，以1噸的負荷(4MPa)對它們進行2分鐘的熱壓，由此得到厚度0. 3mm的壓制片材(參照圖2(a))。此后，切割所得壓制片材，使其在沿壓制片材的厚度方向投影時分割成多個，由此得到分割片材(參照圖2(b))，接著，沿厚度方向層疊分割片材而得到層疊片材(參照圖 2(c))。接著，用與上述同樣的真空加熱壓機在與上述同樣的條件下對所得層疊片材進行熱壓(參照圖2(a))。接著，將上述切割、層疊以及熱壓這一系列操作(參照圖2)反復4次，得到厚度 0. 3mm的導熱性片材。ML1.導熱率對由實施例1 16得到的導熱性片材進行導熱率的測定。S卩，通過使用氙閃光燈分析儀“LFA-447型” (NETZSCH公司制造)的脈沖加熱法來測定面方向(SD)的導熱率。其結果示于表1 表3。2.絕緣擊穿試驗(JIS C 2110(2010年版))依據JIS C 2110 (2010年版)對由實施例1 16得到的導熱性片材進行絕緣擊穿電壓的測定。S卩，絕緣擊穿電壓是，依據JIS C 2110-2(2010年版)的“固體電絕緣材料_絕緣擊穿的強度的試驗方法-第2部基于施加直流電壓的試驗”的記載、通過升壓速度為1000V/ s的短時間(急速升壓)試驗來測定絕緣擊穿電壓。其結果示于表1 表3。3.孔隙率(P)通過下述測定方法來測定實施例1 16的熱固化前的導熱性片材的孔隙率(Pl)。孔隙率的測定方法首先，利用截面拋光儀(CP)將導熱性片材沿厚度方向進行切割加工，用掃描電鏡(SEM)以200倍觀察由此出現的截面，獲得圖像。此后，由所得圖像，對孔隙部分和除其以外的部分進行二值化處理，接著算出孔隙部分相對于導熱片材整體截面積的面積比。其結果示于表1 表3。4.高度差追隨性(三點彎曲試驗)
對于實施例1 16的熱固化前的導熱性片材，依據JIS K7171 (2008年)實施下述試驗條件下的三點彎曲試驗，從而按照下述評價基準來評價高度差追隨性。其結果示于表1 表3。試驗條件試驗片尺寸2(toimX 15謹支點間距離5_試驗速度20mm/min (壓頭的下壓速度)彎曲角度120度評價基準◎完全未觀察到斷裂。〇基本未觀察到斷裂。X 明顯觀察到斷裂。5. _標訊,口、■牛(_標記,隱牛某〒 ■瞻隱■廂_示記,隱牛)通過對實施例1 16的導熱性片材進行噴墨印刷和激光印刷來印刷標記，并觀察所述標記。其結果，實施例1 16的導熱性片材的任意一個均能夠良好地識別到基于噴墨印刷和激光印刷這兩者的標記，可確認印刷標記附著性良好。表 權利要求
1. 一種導熱性片材，其特征在于，其含有片狀的氮化硼顆粒，所述導熱性片材的與厚度方向正交的方向的導熱率為4W/m · K以上，所述導熱性片材的、依據2010年版的JIS C 2110測定的絕緣擊穿電壓為10kV/mm以
全文摘要
本發明提供一種導熱性片材，該導熱性片材含有片狀的氮化硼顆粒，前述導熱性片材的與厚度方向正交的方向的導熱率為4W/m·K以上。前述導熱性片材的、依據JIS C 2110(2010年版)測定的絕緣擊穿電壓為10kV/mm以上。
文檔編號C08L63/00GK102190900SQ201110034558
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月30日 優先權日2010年1月29日
發明者內山壽惠, 原和孝, 平野仁嗣, 泉谷誠治, 福岡孝博 申請人:日東電工株式會社