熱傳導性片用樹脂組合物、熱傳導性片、樹脂覆膜金屬、電子裝置的制造方法

熱傳導性片用樹脂組合物、熱傳導性片、樹脂覆膜金屬、電子裝置的制造方法
【專利摘要】本申請的發明是容易形成熱傳導性片的熱傳導性片用樹脂組合物，是可形成厚度方向及面方向的熱傳導性優異的熱傳導性片的樹脂組合物。本申請的熱傳導性片用樹脂組合物含有：聚氨基甲酸酯水分散粒子；第1填料，其為六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體11；及分散所述聚氨基甲酸酯水分散粒子與所述第1填料的水。通過含有六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體，在所形成的片中，結晶的取向并不限于固定方向，如圖1所示，可在厚度(縱)方向與面(水平)方向上具有熱傳導性。
【專利說明】
熱傳導性片用樹脂組合物、熱傳導性片、樹脂覆膜金屬、電子 裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種熱傳導性片用樹脂組合物。尤其涉及一種操作容易且容易形成熱 傳導性優異的片的樹脂組合物。
【背景技術】
[0002] 作為以安裝于發熱的機械?電氣零件上通過散熱而降低溫度為目的的零件，已知 有散熱器(heat sink)。多數情況下，散熱器中主要使用容易傳導熱的鋁或銅等金屬作為材 料。
[0003] 關于一般散熱方法，有如下方法:在半導體封裝之類的發熱體與包含鋁或銅的散 熱器之間夾入樹脂制的熱傳導性片，使發熱體與散熱器密接，將發熱體所產生的熱高效率 地傳遞至散熱器而進行散熱。
[0004] 為了提高熱傳導性片的熱傳導性，有時使片中含有熱導率高的無機粒子。尤其在 使用粒子形狀具有長軸方向的粒子的情形時，存在使粒子的長軸方向沿著熱傳導性片的厚 度方向進行磁場取向，而提高厚度方向的熱傳導性的情況(例如，參照專利文獻1)。
[0005] 但是，無法提高厚度方向以外的方向的熱傳導性。
[0006] 而且，存在如下情況:對如上所述的使粒子的長軸方向沿著厚度方向進行取向的 熱傳導性片反復實施熱壓，使粒子的朝向沿著與片體面平行的方向（面方向）進行取向，而 提高面方向的熱傳導性(例如，參照專利文獻2)。
[0007] 但是，無法提高面方向以外的方向的熱傳導性。
[0008] [現有技術文獻]
[0009] [專利文獻]
[0010] [專利文獻1]日本專利特開2008-280496號公報 [0011][專利文獻2]日本專利特開2012-039060號公報

【發明內容】

[0012] 發明欲解決的課題
[0013] 因此，本發明的課題在于提供一種可形成厚度方向及面方向的熱傳導性優異的熱 傳導性片的熱傳導性片用樹脂組合物。
[0014] 解決課題的手段
[0015] 本發明人等人為了解決上述課題而進行了努力研究。結果發現，若使用使六方晶 系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體、及聚氨基甲酸酯的粒子分散于水中而成的水分散 液，則可容易地形成熱傳導性片，而且所形成的片可在厚度方向及面方向上具有熱傳導性， 從而完成本發明。
[0016] 本發明的第1實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物含有:聚氨基甲酸酯水分散粒 子、如圖1所示的六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體11即第1填料、及分散上述聚 氨基甲酸酯水分散粒子與上述第1填料的水。此處，所謂"聚氨基甲酸酯水分散粒子"意指分 散于不溶解聚氨基甲酸酯樹脂的分散介質（水性液體或水等）中的作為固體成分的聚氨基 甲酸酯樹脂，與前文提及的聚氨基甲酸酯的粒子含義相同。另外，所謂"結晶凝聚而成的凝 聚體"是指多個結晶集合成塊的。凝聚體的形狀并無特別限定，例如可為圓如雪球狀的、球 狀、大致球狀、扁球狀，另外，也可為如橄欖球的形狀。除此以外，也可為如巧克力脆片 (chocolate flakes)或沙漠玫瑰(Desert Rose，礦物結晶）、蓑蛾的袋狀巢那樣的其他形 狀。
[0017] 若以上述方式構成，則由于熱傳導性片用樹脂組合物為水性，故而涂布或搬運等 操作變得容易。另外，通過涂布后進行干燥(去除水分），可容易地制膜。而且，由于樹脂組合 物以聚氨基甲酸酯作為基質，故而與以丙烯酸樹脂或丙烯酸硅酮作為基質的樹脂組合物相 比，所形成的熱傳導性片可成為對金屬表面等的密接性或耐熱性優異，延展性高的片。另 外，不會產生在以硅酮系作為基質的情形時所擔憂的由低分子硅氧烷引起的污染。而且，由 于樹脂組合物所含有的六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體，在所形成的片中，結 晶的取向并不限于固定方向，如圖1所示，可在厚度(縱)方向與面(水平)方向上具有熱傳導 性。
[0018] 本發明的第2實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物是在上述本發明的第1實施方 式的熱傳導性片用樹脂組合物中，構成上述聚氨基甲酸酯水分散粒子的材料是選自由聚碳 酸酯聚氨基甲酸酯、聚酯聚氨基甲酸酯、脂肪族聚氨基甲酸酯、脂肪酸改性聚氨基甲酸酯、 芳香族聚氨基甲酸酯、聚醚聚氨基甲酸酯所組成的族群中的至少一種。
[0019] 若以上述方式構成，則成為可形成聚氨基甲酸酯的特性特別優異的熱傳導性片的 熱傳導性片用樹脂組合物。
[0020] 本發明的第3實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物是在上述本發明的第1實施方 式或第2實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物中，上述第1填料為六方晶系的氮化硼。
[0021] 若以上述方式構成，則由熱傳導性片用樹脂組合物所形成的片可因氮化硼的凝聚 體11而具有高熱傳導性。
[0022] 本發明的第4實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物是在上述本發明的第1實施方 式~第3實施方式中的任一實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物中，相對于上述聚氨基甲 酸酯水分散粒子1 〇〇重量份，而含有5重量份~150重量份的上述第1填料。
[0023] 若以上述方式構成，則可使第1填料的含量成為適量。
[0024] 本發明的第5實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物是在上述本發明的第1實施方 式~第4實施方式中的任一實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物中，上述第1填料為粉末， 上述第1填料的平均粒徑為〇 · 5μπ?~150μπ?。
[0025]若以上述方式構成，則由于第1填料的平均粒徑為0.5μπι以上，故而由熱傳導性片 用樹脂組合物所形成的片可具有充分的熱傳導性。另外，由于第1填料的平均粒徑為150μπι 以下，故而在片的表面不會產生凹凸。
[0026]本發明的第6實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物是在上述本發明的第1實施方 式~第5實施方式中的任一實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物中，還含有選自由氮化硼、 堇青石(cordierite)、莫來石(mullite)、氧化娃、氧化錯、氧化鋅及石墨所組成的族群中的 至少一種第2填料。
[0027] 若以上述方式構成，則可進一步提高由熱傳導性片用樹脂組合物所形成的片的熱 傳導性。
[0028] 本發明的第7實施方式的熱傳導性片是將上述本發明的第1實施方式~第6實施方 式中的任一實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物干燥而獲得。
[0029]若以上述方式構成，則可容易地形成熱傳導性、耐熱性及密接性優異的熱傳導性 片。
[0030] 本發明的第8實施方式的熱傳導性片是在上述本發明的第7實施方式的熱傳導性 片中，表面溫度為50°C下的ASKER C硬度為25~80。此外，所謂ASKER C硬度意指利用C型硬 度計所測得的硬度，測定方法是依照財團法人日本橡膠協會標準基準SRIS 0101。此外，雖 然SRIS 0101現在為廢止基準，但通常根據SRIS 0101的記載可確定測定方法。
[0031] 若以上述方式構成，則例如在由金屬性發熱構件與金屬性散熱構件夾住熱傳導性 片的情形時，片會追隨兩金屬的凹凸而密接，可高效率地傳導發熱構件產生的熱，而傳遞至 散熱構件。
[0032] 本發明的第9實施方式的熱傳導性片是在上述本發明的第7實施方式或第8實施方 式的熱傳導性片中，厚度為5μηι~500μηι。
[0033] 若以上述方式構成，則尤其在電子學領域可作為熱傳導性片而使用。
[0034] 本發明的第10實施方式的樹脂覆膜金屬例如如圖4所示，具備上述本發明的第7實 施方式~第9實施方式中的任一實施方式的熱傳導性片1、及由上述熱傳導性片所覆膜的金 屬零件21。
[0035] 若以上述方式構成，則可使金屬零件介隔熱傳導性片而與其他金屬密接。
[0036] 本發明的第11實施方式的電子裝置例如如圖4所示，具備上述本發明的第10實施 方式的樹脂覆膜金屬、及具有發熱部的電子元件22,并且上述樹脂覆膜金屬的熱傳導性片1 以與上述發熱部接觸的方式配置于上述電子元件22。
[0037]若以上述方式構成，則可將電子元件所產生的熱高效率地傳遞至金屬制散熱構件 等，而提尚電子兀件的散熱效果。
[0038]發明的效果
[0039] 本發明的熱傳導性片用樹脂組合物由于分散介質為水(或水性液體等），故而操作 容易。所述樹脂組合物通過進行涂布并干燥(去除水分），可容易地形成熱傳導性片。而且， 所形成的熱傳導性片在熱傳導性、耐熱性及密接性方面優異。尤其是由于熱傳導性片含有 六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體，故而結晶的取向并不限于固定方向，熱傳導 性片可在厚度方向與面方向上具有熱傳導性。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發明的第2實施方式的熱傳導性片1的截面示意圖。
[0041] 圖2是含有鱗片狀氮化硼作為填料的熱傳導性片的截面示意圖。
[0042] 圖3是表示本發明的熱傳導性片的制造步驟的流程圖。
[0043]圖4是表示本發明的第2實施方式的熱傳導性片1的使用例的圖。
【具體實施方式】
[0044] 本申請基于2014年1月8日在日本提出申請的日本專利特愿2014-001985號，其內 容作為本申請的內容而形成其一部分。本發明通過以下的詳細說明可進一步完全理解。本 發明的進一步的應用范圍通過以下的詳細說明而變得明確。然而，詳細說明及特定的實例 為本發明理想的實施方式，僅為了進行說明而記載。其原因在于，根據所述詳細說明，本領 域技術人員明了各種變更、改變為本發明的精神與范圍內。
【申請人】無意向公眾提供所記載 的任一實施方式，改變案、替代案中，文字表述上可能不包含在權利要求書內的內容在均等 理論下也為發明的一部分。
[0045] 以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。此外，對各圖中彼此相同或相當的 部分標注相同或類似的符號，并省略重復的說明。另外，本發明并不限于以下的實施方式。 [0046]《熱傳導性片用樹脂組合物》
[0047]本發明的第1實施方式的熱傳導性片用樹脂組合物含有聚氨基甲酸酯水分散粒 子、六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體11即第1填料、及分散上述聚氨基甲酸酯水 分散粒子與上述第1填料的水。即，所謂熱傳導性片用樹脂組合物是含有可分散于水中（或 水性液體中）的聚氨基甲酸酯水分散粒子、及作為第1填料的六方晶系的氮化物的結晶凝聚 而成的凝聚體的水分散液。
[0048]《聚氨基甲酸酯水分散粒子》
[0049]聚氨基甲酸酯水分散粒子可列舉選自由聚碳酸酯聚氨基甲酸酯、聚酯聚氨基甲酸 酯、脂肪族聚氨基甲酸酯、脂肪酸改性聚氨基甲酸酯、芳香族聚氨基甲酸酯、聚醚聚氨基甲 酸酯所組成的族群中的至少一種粒子。
[0050]聚氨基甲酸酯由于耐熱性、及與金屬等的密接性優異，故而優選，上述聚氨基甲酸 酯由于可形成耐熱性/密接性尤其優異的熱傳導性片，故而優選。這些中，最優選為聚酯聚 氨基甲酸酯。由聚酯聚氨基甲酸酯所形成的熱傳導性片在柔軟性方面優異，制膜后表現出 粘性，因此會追隨金屬等的表面的凹凸，具有密接性尤其優異的優點。
[0051 ]上述聚氨基甲酸酯可使用單一種類，也可混合多種而使用。
[0052] 聚氨基甲酸酯水分散粒子的平均粒徑優選為10nm~500nm。更優選為10nm~ 1 OOnm。若平均粒徑為1 Onm以上，則不易引起水中的凝聚。另外，若為500nm以下，則可實現水 中的分散。
[0053]此外，在本說明書中，所謂平均粒徑是基于通過激光衍射、散射法所進行的粒度分 布測定。即，利用根據夫狼禾費(Fraunhofer)衍射理論及米氏(Mie)散射理論的分析，通過 濕式法，根據某粒徑將粉體分成2部分時，以粒徑較大側與粒徑較小側成為等量(體積基準） 的粒徑作為中值粒徑。
[0054] 《第1填料》
[0055] 第1填料優選為多個結晶集合成為凝聚體(塊)而存在的。凝聚可為化學性凝聚，也 可為物理性凝聚，只要制膜后樹脂中的填料通過結晶的無規取向而可向多方向表現出熱傳 導性即可。
[0056] 構成凝聚體的各結晶的形狀只要為對無規取向有利的形狀即可，例如優選為鱗片 狀、板狀、橢球狀或棒狀等非球狀。
[0057]作為第1填料，可列舉氮化硼、氮化硅、氮化鋁等。其中，就熱傳導性優異的方面而 言，優選為作為六方晶系氮化物的氮化硼。
[0058] 以氮化硼為例對使用凝聚體作為第1填料的理由進行說明。
[0059] 氮化硼具有鱗片狀的結晶結構，其鱗片狀的結晶以互相重疊并沿著固定方向取向 的狀態存在。因此，氮化硼的熱傳導性在鱗片狀的結晶的長軸方向上優異，但在與長軸方向 垂直的方向上差。即，含有氮化硼的熱傳導性片具有在結晶的長軸方向上優異的熱傳導性。 例如，如圖2所示的熱傳導性片2中，鱗片狀的結晶13沿著面方向（水平方向）進行取向，面方 向的熱導率變大，但厚度方向（垂直方向）的熱導率變小。
[0060] 本申請的熱傳導性片用樹脂組合物是六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚 體，含有結晶的取向無規的凝聚體。因此，構成凝聚體的結晶的長軸方向富于多樣性，而確 保朝向全部方向的熱傳導性。認為若將熱傳導性片用樹脂組合物干燥(去除水分)而固化， 則所形成的片可在面方向與厚度方向上具有熱傳導性。
[0061] 第1填料優選為粉末、膏、線狀等。尤其就在水分散液即樹脂組合物中可獲得均勻 狀態的方面而言，優選為以粉末的形式混合至樹脂組合物中。在為粉末的情形時，其平均粒 徑例如優選為0.5μπι~150μπι。更優選為15μπι~100μπι。若為0.5μπι以上，則樹脂組合物的粘度 不會變得過高，涂布步驟的作業性良好。另外，也不存在由樹脂組合物所形成的熱傳導性片 的熱導率變差的情況。若為150μπι以下，則不存在由樹脂組合物所形成的熱傳導性片的表面 產生凹凸的情況。另外，不存在填料的沉降快而樹脂組合物的保存穩定性變差的情況。此 外，上述數值是例示，第1填料的粒徑未必為上述范圍。根據熱傳導性片的厚度，與片的厚度 相同或者稍小于片厚度時熱傳遞率成為最高，故而優選。
[0062] 而且，若使第1填料的平均粒徑大于聚氨基甲酸酯水分散粒子的平均粒徑，則填料 彼此變得容易接觸，熱傳導性得到提高，故而優選。
[0063] 《第2填料》
[0064] 也可以追加至第1填料中的形式添加第2填料。作為第2填料，優選為選自由氮化 硼、堇青石、莫來石、氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、及石墨所組成的族群中的至少一種。尤其是氮 化硼、堇青石、莫來石、氧化鋁、石墨可進一步提高由樹脂組合物所形成的熱傳導性片的熱 傳導性，故而優選。氧化硅可賦予觸變性，且可調節樹脂組合物的粘度，具有防止滴液的效 果，故而優選。氧化鋁在其粒徑大的情形時，處于氧化鋁粒子間的氮化物的凝聚難以破壞 (可防止結晶片變得混亂），故而優選。氧化鋅在分散性方面優異，可進一步打亂第1填料的 結晶取向，故而優選。
[0065] 此外，在本說明書中，作為第2填料的氮化硼為鱗片狀，是指未形成凝聚體的。形成 凝聚體的氮化硼為第1填料。
[0066] 第2填料的形狀也優選為粉末、膏、線狀等。尤其就在水分散液即樹脂組合物中可 獲得均勻狀態的方面而言，優選為以粉末的形式混合于樹脂組合物中。在為粉末的情形時， 其平均粒徑例如優選為〇 · Ο?μπι~150μπι。更優選為0· 05μπι~100μπι。若為0 · Ο?μπι以上，則樹脂 組合物的粘度不會變得過高，涂布步驟的作業性良好。另外，也不存在熱導率變差的情況。 若為150μπι以下，則不存在由樹脂組合物所形成的熱傳導性片的表面產生凹凸的情況。另 外，不存在填料的沉降快而樹脂組合物的保存穩定性變差的情況。
[0067] 而且，若使第2填料的平均粒徑大于聚氨基甲酸酯水分散粒子的平均粒徑，則填料 彼此變得容易接觸，熱傳導性得以提高，故而優選。
[0068] 另外，在第2填料為球狀粒子的情形時，若使第2填料的平均粒徑小于第1填料的平 均粒徑，則第2填料可進入作為凝聚體的第1填料的間隙，而可提高熱傳導性，故而優選。 [0069]尤其是在以著色用途添加第2填料的情形時，若使用平均粒徑小于第1填料的粒 子，則容易均勻地分散，且不會阻礙第1填料彼此的接觸，因此不會損及熱傳導性，故而優 選。
[0070] 若相對于聚氨基甲酸酯水分散粒子100重量份而混合5重量份~150重量份的第1 填料，則可獲得良好的熱傳導效果。若考慮涂布熱傳導性片用樹脂組合物的步驟的作業效 率，則第1填料優選為相對于聚氨基甲酸酯水分散粒子100重量份而為10重量份~150重量 份。若第1填料為5重量份以上，則可充分獲得填料的熱傳導特性。另外，若為150重量份以 下，則不存在樹脂組合物的粘度過度增大而損及操作性的情況，也不會產生填料在樹脂組 合物中發生凝聚等問題。而且，可避免制膜后因聚氨基甲酸酯樹脂過少，導致填料彼此的接 著弱，所形成的熱傳導性片產生龜裂的情況。另外，也不會產生熱傳導性片變得過硬而損及 對金屬表面等的追隨性等問題。
[0071] 此外，填料的總量如上所述，相對于聚氨基甲酸酯水分散粒子100重量份而為5重 量份~150重量份。在追加第2填料的情形時，第2填料優選為相對于第1填料100重量份而為 1重量份~100重量份。
[0072] 若為上述范圍，則不存在填料自分散介質干燥后殘留的固體層突出的情況，而可 以埋入至所述聚氨基甲酸酯樹脂的層中的狀態獲得熱傳導性片。
[0073] 《添加劑》
[0074] 在熱傳導性片用樹脂組合物中可進一步添加分散劑/消泡劑/著色顏料/硅烷偶合 劑作為添加劑。
[0075] 分散劑是使用含羥基的羧酸酯、長鏈聚氨基酰胺與高分子量酸酯的鹽、高分子量 多羧酸的鹽、長鏈聚氨基酰胺與極性酸酯的鹽、高分子量不飽和酸酯、高分子共聚物、改性 脲、改性聚氨基甲酸酯、改性聚丙烯酸酯、聚醚酯型陰離子系活性劑、萘磺酸福馬林縮合物 鹽、芳香族磺酸福馬林縮合物鹽、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯單 烷基醚、硬脂胺乙酸酯。通過相對于填料100重量份，添加1重量份~35重量份而使用，可防 止填料的凝聚，并且可提高熱傳導性片用樹脂組合物的保存穩定性。
[0076] 消泡劑可列舉硅酮系消泡劑、改性硅酮系消泡劑、氧化硅系消泡劑、蠟、聚硅氧烷、 聚醚改性聚二甲基硅氧烷、破泡性聚合物、石蠟系油、破泡性脂肪族衍生物等。通過相對于 熱傳導性片用樹脂組合物1〇〇重量份而添加〇.〇1重量份~5重量份，而顯示出消泡性，提高 樹脂組合物的涂布步驟的作業性。
[0077] 著色顏料可使用有機系顏料與無機顏料。優選為無機系顏料。
[0078] 硅烷偶合劑是使用市售的偶合劑。其中，優選為JNC股份有限公司制造的硅烷偶合 劑塞拉艾斯(Sila-Ace)(注冊商標）（3330、3510、3520、3530)。通過相對于聚氨基甲酸酯水 分散粒子100重量份，添加1重量份~10重量份而使用，可提高金屬板與由熱傳導性片用樹 脂組合物所形成的片的密接性。
[0079]熱傳導性片用樹脂組合物的制備是向含有聚氨基甲酸酯水分散粒子的水的分散 液(dispersion 1 iquid)中添加第1填料(視需要進一步添加第2填料）的粉末，使用自轉公 轉攪拌機等攪拌機進行攪拌、脫泡，進行混合直至消除填料凝聚的程度(圖3、SO 1)。例如，使 用球磨機而分散、粉碎3小時左右后，使用自轉公轉攪拌機，以轉速2200rpm進行脫泡20分 鐘。
[0080] 在混合時，也可視需要添加分散劑等添加劑，也可添加第2填料，根據涂布方法而 調整熱傳導性片用樹脂組合物的粘度。為了有助于聚氨基甲酸酯水分散粒子在水中的分 散，可進一步添加1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二醇類等少量的有機溶劑而混合。
[0081] 如以上所述，本申請的熱傳導性片用樹脂組合物由于使用水作為分散介質，故而 與使用有機溶劑等的涂料等相比，操作變得容易，且搬運等也變得容易。而且，還可成為V0C (Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物)對策。另外，本申請的熱傳導性片用樹 脂組合物由于分散介質為水，故而也可用于可溶于有機溶劑的樹脂表面等。本申請的熱傳 導性片用樹脂組合物通過涂布后進行干燥，可容易地形成具有熱傳導性的熱傳導性片。 [0082]《熱傳導性片》
[0083]如圖1所示的本發明的第2實施方式的熱傳導性片是將由本發明的第1實施方式的 熱傳導性片用樹脂組合物所形成的樹脂制成片狀而獲得。所述熱傳導性片可通過將所述樹 脂組合物涂布后進行干燥而容易地獲得。
[0084]涂布熱傳導性片用樹脂組合物的方法（圖2、S02)優選為使用將水分散液均勻地涂 布的濕式涂布法。濕式涂布法中，優選為在制作少量的情形時可實現簡便且均質的制膜的 旋轉涂布法。在重視生產性的情形時，優選為凹版涂布法、模嘴涂布法、棒式涂布法、反向涂 布法、輥式涂布法、狹縫式涂布法、浸漬法、噴涂法、接觸涂布法、反向接觸涂布法、氣刀涂布 法、淋幕式涂布法、桿式涂布法等。濕式涂布法可根據所需的膜厚、粘度或干燥條件等而自 這些方法中適當選擇。
[0085] 此外，優選為以干燥后的片的厚度成為5μπι~500μπι的方式涂布熱傳導性片用樹脂 組合物。更優選為50μπι~300μπι。若為5μπι以上，則膜厚越厚，對金屬表面等的凹凸的追隨越 優異，越可獲得充分的密接性。若為500μπι以下，則膜厚越薄，熱傳遞率越大。因此，可根據用 途而選擇適宜的膜厚。
[0086] 涂布后，將涂膜干燥而去除水分，使熱傳導性片用樹脂組合物固化而形成片（圖3、 S03)。干燥可為常溫下的自然干燥、吹送來自干燥機等的熱風，除此以外，也可利用干燥爐 等機械進行加熱干燥。關于干燥，將水分去除至樹脂組合物失去流動性的程度即可。
[0087] 50Γ下的將熱傳導性片用樹脂組合物干燥而獲得的熱傳導性片(將含有聚氨基甲 酸酯水分散粒子、填料及水等的分散液干燥而獲得的固體成分)的硬度優選為ASKER C硬度 25~80。更優選為在50°C下為ASKER C硬度40~80。進而優選為在50°C下為ASKER C硬度40 ~80,且在25°C下為ASKER C硬度50以上。若熱傳導性片在25°C下的硬度為ASKER C硬度50 以上，則可維持所形成的熱傳導性片的強度，因此處理性變得更良好，分散液的干燥性優 異。若在50°C下為ASKER C硬度80以下，則通過適度的柔軟性，可獲得龜裂的防止效果、及對 金屬表面等的凹凸的追隨性。此外，關于測定，考慮到由溫度引起的硬度的變化(處理性的 差異），不僅測定50°C下的硬度，而且一并測定室溫(25°C)下的硬度。
[0088] 所形成的熱傳導性片（固體成分)含有具有高熱傳導性的六方晶系氮化物。因此， 若將所形成的片配置于散熱器等熱導率高的金屬零件與具有發熱部的電子元件等之間，則 可將發熱部所產生的熱在片內高效率地傳導而向金屬零件傳遞。
[0089] 而且，所形成的熱傳導性片含有聚氨基甲酸酯樹脂。因此，耐熱性優異，5%的質量 損失溫度為270°C以上。對金屬表面的密接性也優異，因此片追隨金屬零件與電子元件的表 面的凹凸，可使金屬零件與電子元件密接。另外，延展性也優異，因此還可實現涂裝后的加 工。
[0090] 如上所述，由本申請的熱傳導性片用樹脂組合物所形成的片作為熱傳導膜而發揮 功能。因此，形成熱傳導性片后，如圖4所示，可采用將其利用作為散熱構件(散熱器等)而發 揮功能的金屬零件21與電子元件22夾住的構成。或者，本申請的熱傳導性片用樹脂組合物 由于是水性的分散液，且容易制膜，故而也可直接涂布于金屬零件21上并將其干燥而制膜。 制膜后，以熱傳導性片1與電子元件22直接接觸的方式進行配置即可。
[0091] 成為涂布對象的金屬并無特別限定，可例示銅、鐵、鎂、鋁、及這些金屬的合金。這 些金屬的熱導率高，故而尤其優選。
[0092] 具體而言，如圖4所示，金屬零件21可為散熱器之類的現有的金屬制散熱構件。在 圖4中，在散熱器與電子元件22之間配置有熱傳導性片1。
[0093]此外，制膜有熱傳導性片的金屬零件(樹脂覆膜金屬)是使用接著劑而接著于電子 元件22。接著劑優選為丙烯酸系、硅酮系、或環氧系的接著劑。或者，也可使用固定螺絲或扣 環等將樹脂覆膜金屬固定于電子元件22。即，只要為可使樹脂覆膜金屬密接于電子元件22 并固定的即可。
[0094] 金屬零件21可為金屬板(板狀），也可為具有金屬板的樹脂覆膜金屬。另外，電子元 件22可為智能手機或個人計算機（PC，personal computer)等機器的中央處理器（CPU， Central Processing Unit)或電池等自身會發熱的器具、機械等。
[0095] 本發明的熱傳導性片用樹脂組合物是含有聚氨基甲酸酯水分散粒子、六方晶系的 氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體即第1填料、及水的分散液。因此，操作容易，可容易地形成 熱傳導性、耐熱性及密接性優異的熱傳導性片。
[0096] [實施例]
[0097] 以下，使用實施例對本發明進行詳細說明。但是，本發明并不限定于以下的實施例 所記載的內容。
[0098] 本發明的實施例所使用的構成熱傳導性片的成分材料如下所述。
[0099] <水性氨基甲酸酯樹脂分散(虹叩從8丨〇11)液>
[0100] ?聚酯-聚氨基甲酸酯樹脂分散液：
[0101] PESU1:住化拜耳聚氨酯（Sumika Bayer Urethane)股份有限公司，（商品名）英帕 尼爾（Impran i 1) DLP-R
[0102] PESU2:住化拜耳聚氨酯股份有限公司，（商品名)拜黑卓(Bayhydrol)UH650
[0103] ?聚碳酸酯-聚氨基甲酸酯樹脂分散液：
[0104] PCU1:住化拜耳聚氨酯股份有限公司，（商品名)拜黑卓(Bayhydr〇l)UH2606
[0105] ?聚酯-聚碳酸酯-聚氨基甲酸酯樹脂分散液：
[0106] PECU1:住化拜耳聚氨酯股份有限公司，（商品名)拜黑卓(Bayhydrol)UHXP2648 [010 7](英帕尼爾（Impranil)及拜黑卓(Bayhydrol)是注冊商標）
[0108] 表1表示水性氨基甲酸酯樹脂分散液及氨基甲酸酯樹脂膜的特性。
[0109] [表 1]
[0110]表1水件氧基甲酸酯樹脂分散液及氧基甲酸酯樹脂膜的特件
[0112] < 填料 >
[0113] ?氮化硼：邁圖高新材料日本有限公司（Momentive Performance Materials Japan LLC)，PTX25 (凝聚體狀，平均粒徑25μπι)、PT120 (鱗片狀，平均粒徑12μπι)
[0114] ?合成堇青石:丸須釉藥合資公司，（商品名）SS-1000(平均粒徑1.7μπι)
[0115] ?電熔莫來石:太平洋藍登(Pacific Rundum)股份有限公司，70Μ(商品名）325F
[0116] ?二氧化硅(氧化硅）：富士硅(Fuji Silysia)股份有限公司，（商品名）賽立西亞 (Sylysia)
[0117] ?氧化鋁(alumina):昭和電工股份有限公司，（商品名)AL-47H
[0118] ?氧化鋅：阿姆特克(Amtec)股份有限公司，（商品名）帕那特拉(Panatetra)WZ- 05B1
[0119] ?石墨：日本石墨工業股份有限公司，（商品名)鱗狀石墨粉末F#2
[0120] <添加劑>
[0121] ?消泡劑:畢克化學日本(BYK-Chemie Japan)股份有限公司，（商品名)BYK-1710
[0122] <比較片>
[0123] ?熱傳導兩面接著片：艾耐克斯（Ainex)股份有限公司，（商品名）艾耐克斯 (Ainex)HT-05
[0124] ?熱傳導接著劑轉印膠帶:住友3M股份有限公司，（商品名)No.9890
[0125] 表2表示比較片的膜厚實測值。
[0126] [表 2]
[0127] 表2比較片的膜厚實測值
[0129] <粒度分布的測定法>
[0130] 各粒子的平均粒徑（中值粒徑）的測定是使用堀場制作所制造的激光衍射散射式 粒度分布測定裝置LA-950V2進行測定。即，利用根據夫瑯禾費衍射理論及米氏散射理論的 分析，通過濕式法進行測定，根據某個粒徑將粉體分成2部分時，以粒徑較大側與粒徑較小 側成為等量(體積基準）的粒徑作為中值粒徑。測定為濕式法，即在純水中添加少量(一耳挖 勺程度)測定試樣后，在超聲波清洗機中處理3分鐘，并使用分散有試樣的溶液。測定時的漿 料的濃度是以激光的透射率達到80%的方式制備。
[0131] <試樣制作>
[0132] 使用球磨機，將水性氮基甲酸酯樹脂分散液及填料的粉末與Φ 5mm氧化鋯球500g 攪拌3小時后，除去氧化鋯球，使用自轉公轉攪拌機(新基(Thinky)股份有限公司制造，消泡 練太郎，ARE-250)，以轉速2200rpm進行脫泡20分鐘，由此制備以下的熱傳導性片用樹脂組 合物。
[0133] 《實施例1》
[0134] 將PESU1、BYK-1710及平均粒徑25μπι的凝聚體狀氮化硼(PTX25)分別稱量100重量 份、0.06重量份、21.4重量份，利用球磨機進行攪拌，而制成實施例1的試樣。
[0135] 《實施例2》
[0136] 除了水性聚氨基甲酸酯樹脂分散液的種類不同以外，以與實施例1相同的方式制 成實施例2的試樣。
[0137] 《實施例3、實施例4》
[0138] 除了水性聚氨基甲酸酯樹脂分散液的種類與填料的量不同以外，以與實施例1相 同的方式制成實施例3、實施例4的試樣。
[0139] 《實施例5》
[0140] 除了填料的量不同以外，以與實施例1相同的方式制成實施例5的試樣。
[0141] 《比較例1、比較例2》
[0142] 除了填料的種類不同以外，以與實施例1相同的方式制成比較例1、比較例2的試 樣。
[0143]表3表不各試樣的成分比例。
[0144][表 3]
[0145]表3各試樣的成分比例
[0146]
[0147] 《比較例3》
[0148] 作為比較片，使用熱傳導兩面粘著片（艾耐克斯(Ainex)股份有限公司，（商品名） 艾耐克斯(Ainex)HT-05)。
[0149] 《比較例4》
[0150] 作為比較片，使用熱傳導接著劑轉印膠帶（住友3M股份有限公司，（商品名） No .9890)。
[0151] 《實施例6~實施例12》
[0152] 為了調整粘度或提高熱傳導性能，除了作為第1填料的平均粒徑25μπι凝聚體狀氮 化硼(ΡΤΧ25)以外，還添加第2填料。將水性聚氨基甲酸酯樹脂分散液、ΒΥΚ-1710及填料的添 加量的比例示于以下。試樣的制作順序與實施例1相同。
[0153]表4表不各試樣的成分比例。
[0154] [表 4]
[0155] 表4各試樣的成分比例
[0156]
[0157] 《實施例13》
[0158] 將實施例1所使用的試樣(熱傳導性片用樹脂組合物)直接涂布于發熱構件即發光 二極管(LED，Light Emitting Diode)上并進行干燥，以如下所示的方式制作以所形成的熱 傳導性片作為散熱構件的附散熱構件LED，而作為實施例13。
[0159] [實施例A]
[0160] 在實施例A中示出關于熱傳導性的評價。
[0161] <熱傳導性片的制備>
[0162] 使用敷料器，將實施例1~實施例12及比較例1、比較例2的試樣(熱傳導性片用樹 脂組合物)涂布于特氟龍(Teflon)(注冊商標)片上，在60°C的熱板上干燥3小時。以各個實 施例制膜后成為約250μπι或約200μπι的方式調整敷料器的間隙。膜厚是使用尼康(Nikon)公 司制造的蒂吉麥克羅(DIGn〇CR0)FM-501進行測定。
[0163] 將經干燥的樹脂組合物自特氟龍(注冊商標)片剝離而作為實施例1~實施例12及 比較例1、比較例2的熱傳導性片。
[0164] <附散熱構件LED的制備>
[0165] 在LED(光谷(OptoSupply)公司，10W白色LED 0SW4XAHAE1E)的背面側涂布實施例1 的試樣(熱傳導性片用樹脂組合物），并將其干燥。以成為約250μπι的方式對經干燥的涂膜進 行調整，而制成實施例13的附散熱構件LED。
[0166] <熱傳導性的評價>
[0167] 在實施例1~實施例12及比較例1~比較例4中，在鋁制散熱鰭片（阿爾法(Alpha) 股份有限公司，S08CZK02)的背面側與LED(光谷公司，10W白色LED 0SW4XAHAE1E)之間插入 切成大小與LED封裝相同的熱傳導性片或比較片，以散熱器與片密接且片與LED密接的方式 將LED螺固于散熱器上。在實施例13中，以附散熱構件LED的散熱構件部位密接于散熱器的 方式螺固LED。在LED的封裝表面安裝熱電偶(理化工業股份有限公司，ST-50)，使用數據記 錄器，利用個人計算機記錄其溫度。將安裝有所述散熱器的LED靜置于設定為40°C的恒溫槽 中央，確認LED的溫度在40 °C下變得恒定后，使用直流穩定化電源對LED施加1OV電壓，對LED 封裝的表面的溫度變化進行測定。
[0168] 使用實施例1~實施例5及比較例1~比較例2的熱傳導性片或比較例3~比較例4 的比較片，對其熱傳導性進行評價。將使用各片的情形時的LED封裝的表面溫度示于表5。
[0169] [表 5]
[0170] 表5 LED封裝的表面溫度
[0171]
[0172] 根據表5所示的結果得知，由本發明的熱傳導性片用樹脂組合物所形成的含有氮 化硼的實施例1~實施例5的熱傳導性片維持了優異的散熱效果。例如，若將實施例1與比較 例2~比較例4的熱傳導性試驗結果加以比較，則得知含有聚氨基甲酸酯與氮化硼的實施例 1的熱傳導性片具有優異的散熱效果。另外，根據實施例1與比較例1的熱傳導性試驗結果， 得知凝聚體狀的氮化硼填料優于鱗片狀的氮化硼。而且，根據實施例1與實施例5的熱傳導 性試驗結果得知，優選為凝聚體狀的氮化硼的含有比例較高。
[0173] 使用實施例6~實施例12的熱傳導性片，對其熱傳導性進行評價。將使用各片的情 形時的LED封裝的表面溫度示于表6。
[0174] [表 6]
[0175] 表6 LED封裝的表面溫度
[0176]
[0177] 根據表6所示的結果得知，由本發明的熱傳導性片用樹脂組合物所形成的含有氮 化硼與第2填料的實施例6~實施例12的熱傳導性片維持有優異的散熱效果。另外，根據實 施例8及實施例11，認為因存在球狀氮化硼的凝聚體，第2填料即鱗片狀的氮化硼及石墨的 取向被打亂，熱傳導性提高，故而優選。而且，根據實施例12,通過對第2填料使用氧化鋅，可 促進填料的分散，進一步打亂第1填料即氮化硼的取向，故而優選。
[0178] 使用實施例13的附散熱構件LED，對其熱傳導性進行評價。將LED封裝的表面溫度 示于表7〇
[0179] [表 7]
[0180] 表7 LED封裝的表面溫度
[0183] 若與實施例1進行比較，則得知雖然實施例13中本發明的熱傳導性片用樹脂組合 物的組成及膜厚相同，但LED封裝的表面溫度下降。其原因在于:通過對欲冷卻的發熱構件 直接涂布熱傳導性片用樹脂組合物并干燥而進行制膜，空氣等也不會進入發熱構件與熱傳 導性樹脂組合物之間，膜以已追隨發熱構件的凹凸的狀態所形成，而可制作出更密接的狀 態。另外，即便在對散熱器等散熱零件涂布熱傳導性片用樹脂組合物并干燥而進行制膜的 情形時，也可獲得同樣的效果。而且，通過對構件直接涂布熱傳導性片用樹脂組合物而進行 制膜，即便減小熱傳導性片的膜厚，處理性也不會變差，故而優選。
[0184] [實施例B]
[0185] 在實施例B中示出關于所制作的熱傳導性片的膜物性的評價。
[0186] <硬度的評價>
[0187] 切取實施例1~實施例4的熱傳導性片及比較例4的比較片，使用橡膠-塑料硬度計 GS-701N(得樂（Teclock)股份有限公司制造），對硬度進行測定。測定方法是依據SRIS 0101。將各片的硬度示于表8。此外，溫度為50°C時的測定是使用設置于設定為52°C的熱板 上的片，進行與通常測定相同的操作。
[0188] [表 8]
[0189] 表8硬度
[0191 ]若將實施例1~實施例4與比較例4進行比較，則實施例在溫度為25 °C時的硬度較 大，處理性良好，故而優選。實施例1及實施例2與實施例3相比，在溫度為25°C時或50°C時硬 度均較小，均可追隨基材等，故而優選。實施例4與實施例3相比，在溫度為50 °C時硬度較小， 可追隨基材等，故而優選。另外，實施例4與實施例1及實施例2相比，在25°C時的硬度較大， 處理性良好，故而優選。
[0192] 針對本說明書中所引用的包括刊物、專利申請及專利在內的全部文獻，以等同于 具體揭示、參照各文獻而并入本文的限度，且以等同于在本文中敘述其全部內容的限度，參 照這些文獻而并入本文中。
[0193] 與本發明的說明相關(尤其是與以下的權利要求相關)而使用的名詞及同樣的指 示語的使用只要在本說明書中并未特別指明，或者未與上下文明顯矛盾，則可解釋為涉及 單數及復數兩方面。語句"具備"、"具有"、"含有"及"包含"只要無特別申明，則可以開放式 (BP "包含~但不限定于此"的含義)解釋。本說明書中的數值范圍的具體說明只要在本說明 書中并未特別指明，則僅意欲起到作為用以提及符合所述范圍內的各值的簡記法的作用， 如各值在本說明書中被逐個列舉那樣并入說明書中。本說明書中所說明的全部方法只要在 本說明書中并未特別指明，或者未與上下文明顯矛盾，則可以所有合適的順序進行。本說明 書中所使用的所有例子或例示性表述(例如"等"）只要無特別主張，則僅意欲更好地說明本 發明，并非對本發明的范圍進行限制。說明書中的任何表述也不應被解釋為本發明的實施 所不可或缺的表示權利要求書未記載的要素的表述。
[0194] 在本說明書中，對本發明的優選實施方式進行了說明，包括為了實施本發明的本 發明人已知的最佳實施方式。對本領域技術人員而言，閱讀上述說明后，這些優選實施方式 的變形變得顯而易見。本發明人預期熟練的技術人員會適當應用此種變形，且本發明人計 劃以本說明書中所具體說明的方法以外的方法實施本發明。因此，如適用法律所允許那樣， 本發明包括本說明書所附的權利要求所記載的內容的所有修正及等價物。而且，只要在本 說明書中并未特別指明，或者并未與上下文明顯矛盾，則所有變形中的上述要素的任意組 合也包含于本發明中。
[0195] 符號的說明
[0196] 1:熱傳導性片
[0197] 2:含有鱗片狀的氮化硼的熱傳導性片
[0198] 11:凝聚體
[0199] 12:樹脂
[0200] 13:鱗片狀結晶 [0201] 21:金屬零件
[0202] 22:電子元件
【主權項】
1. 一種熱傳導性片用樹脂組合物，其含有： 聚氨基甲酸酯水分散粒子； 第1填料，其為六方晶系的氮化物的結晶凝聚而成的凝聚體；以及 分散所述聚氨基甲酸酯水分散粒子與所述第1填料的水。2. 根據權利要求1所述的熱傳導性片用樹脂組合物，其中構成所述聚氨基甲酸酯水分 散粒子的材料是選自由聚碳酸酯聚氨基甲酸酯、聚酯聚氨基甲酸酯、脂肪族聚氨基甲酸酯、 脂肪酸改性聚氨基甲酸酯、芳香族聚氨基甲酸酯、聚醚聚氨基甲酸酯所組成的族群中的至 少一種。3. 根據權利要求1或2所述的熱傳導性片用樹脂組合物，其中所述第1填料為六方晶系 的氮化硼。4. 根據權利要求1至3中任一項所述的熱傳導性片用樹脂組合物，其相對于所述聚氨基 甲酸酯水分散粒子100重量份，含有5重量份~150重量份的所述第1填料。5. 根據權利要求1至4中任一項所述的熱傳導性片用樹脂組合物，其中所述第1填料為 粉末， 所述第1填料的平均粒徑為〇 · 5μηι~150μηι。6. 根據權利要求1至5中任一項所述的熱傳導性片用樹脂組合物，其還含有選自由氮化 硼、堇青石、莫來石、氧化硅、氧化鋁、氧化鋅及石墨所組成的族群中的至少一種第2填料。7. -種熱傳導性片，其是將根據權利要求1至6中任一項所述的熱傳導性片用樹脂組合 物干燥而獲得。8. 根據權利要求7所述的熱傳導性片，其在50°C下的ASKER C硬度為25~80。9. 根據權利要求7或8所述的熱傳導性片，其厚度為5μηι~500μηι。10. -種樹脂覆膜金屬，其具備： 根據權利要求7至9中任一項所述的熱傳導性片；以及 由所述熱傳導性片所覆膜的金屬零件。11. 一種電子裝置，其具備： 根據權利要求10所述的樹脂覆膜金屬;及 具有發熱部的電子元件，并且 所述樹脂覆膜金屬的熱傳導性片是以與所述發熱部接觸的方式配置于所述電子元件。
【文檔編號】C08J5/18GK105899613SQ201580003926
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月6日
【發明人】日夏雅子, 藤原武
【申請人】捷恩智株式會社