导热片及导热片的制造方法与流程

本发明涉及用于如在电子设备、显示器、电池、其他设备装置等中装配的电子部件的散热或冷却的热控制的导热片和其制造方法。
背景技术：
：电子设备中安装的CPU等电子部件是发热体，为了其冷却安装有散热器等散热体。并且，为了促进由发热体至散热体的热传递，在发热体与散热体之间安装有导热片。为了使作为热传递难度指标的热阻值降低，要求导热片对于发热体或散热体具有良好的追随性、密合性。出于该观点，优选采用柔软的导热片。但导热片的柔软性变高时，其粘合性也变高，会产生在发热体的安装操作变得困难的问题。并且，导热片的形状薄时导热性好，出于该观点，优选采用更薄的导热片。但过薄时，安装操作过程中会产生拉伸、破损、褶皱等问题，操作性下降。日本特开平7-014950号公报(专利文献1)、日本特开平7-266356号公报(专利文献2)中公开了在柔软的橡胶或胶体状的导热片中含有如玻璃制、金属制或树脂制纺织物的网状增强材料，改善了操作性的导热片。根据这类导热片，所含有的网状增强材料可以用来提高片材的拉伸强度，操作性得以提高，且由于拉伸强度的提高，片材的厚度可以变得比以往更薄，也具有更易于进行热传递的优点。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-014950号公报专利文献2：日本特开平7-266356号公报技术实现要素：发明要解决的问题就加入了网状增强材料的上述导热片而言，增强效果和导热性优异，但制造时需要有用形成橡胶或胶状物之前的液状组合物包覆网状增强材料的周围的工序。该包覆工序是在网状增强材料上涂布液状组合物，或在液状组合物中浸渍网状增强材料的工序，但作为网状增强材料的网目指标的开口率降低时，会产生液状组合物无法充分地进入到开口中，生成空隙后片材的热阻值上升的问题。另一方面，提高了网状增强材料的开口率时，增强效果变得不充分，会产生片材本身的拉伸强度变弱的问题。因此，需要使液状组合物充分地渗入到开口率低的网状增强材料中，存在着操作时间长、为了使液状组合物的粘度降低需要限制导热填料的添加量等诸多限制。鉴于这些问题，本发明的目的是改良用液状组合物包覆网状增强材料的工序，更为有效地制造导热片。并且，本发明的目的是改良用液状组合物包覆网状增强材料的工序，得到强韧性或导热性等性能提高了的导热片。解决问题的方法即，本发明提供以下技术方案。本发明提供一种导热片，该导热片在含有导热填料的高分子基质中具有丝网片，其特征在于，作为构成丝网片的丝线的纵横向的数量比，纵丝相对于横丝为1.05倍～1.56倍。高分子基质中含有导热填料，因而即便是绝缘性的高分子基质也可以具有导热性。并且，高分子基质中具有丝网片，因而可以用丝网片增强高分子基质。作为构成丝网片的丝线的纵横向的数量比，纵丝相对于横丝为1.05倍～1.56倍，因而可以减小纵丝彼此的间隔，使纵丝彼此间的网目变小。纵丝彼此的间隔小，因而与纵丝彼此的间隔大时相比可以提高增强效果。另一方面，可以稍加大横丝彼此的间隔，使横丝彼此间的网目变大。横丝彼此的间隔稍大于纵丝彼此的间隔，因而难以阻碍形成高分子基质之前的原料、即液状组合物在网目中的浸透。因此，在不损害增强效果的前提下，液状组合物的浸透变得容易，可以轻松地制造导热片。根据本发明的导热片，丝网片的厚度为130μm以下，其丝线的线径为90μm以下，丝网片的开口率为70％以上。丝网片的厚度为130μm以下，其丝线的线径为90μm以下，因而可以得到厚度薄的导热片。并且，丝网片的开口率为70％以上，因而液状组合物易于渗透到丝网片的网目中，可以轻松地制造导热片。根据本发明的导热片，丝网片由单丝线的树脂纤维的平纹结构构成，纵横向的丝线的交点被固定。丝网片的结构由单丝线的树脂纤维的平纹结构构成，因而树脂纤维的构成简单，液状组合物易于浸润到树脂纤维的周围，液状组合物与树脂纤维之间难以混入气泡。并且，纵横向的丝线的交点被固定，因而树脂纤维难以移动，可以得到增强效果高的丝网片。根据本发明的导热片，丝网片的比重比含有导热填料的高分子基质的比重低。丝网片的比重比含有导热填料的高分子基质的比重低，因而用形成高分子基质之前的液状组合物浸渍丝网片时，可以使丝网片在液状组合物中浮起来。因此，通过在完全浮起之前使液状组合物固化，可以轻松地制造在高分子基质的内部含有丝网片的导热片。根据本发明的导热片，丝网片的纵丝的长度方向与片材的长度方向大致一致。丝网片的纵丝的长度方向与片材的长度方向大致一致，因而以短的间隔存在的纵丝对导热片的长度方向上的拉伸形成抵抗，可以得到片材的长度方向上的拉伸强度高的导热片。并且，本发明提供一种导热片的制造方法，该制造方法是在含有导热填料的高分子基质中具有丝网片的导热片的制造方法，其特征在于，作为构成丝网片的丝线的纵横向的数量比，纵丝相对于横丝为1.05倍～2.00倍，将固化后形成含有导热填料的高分子基质的液状组合物沿着丝网片的纵丝的长度方向涂布在丝网片上。由于是在含有导热填料的高分子基质中具有丝网片的导热片的制造方法，其中，作为构成丝网片的丝线的纵横向的数量比，纵丝相对于横丝为1.05倍～2.00倍，将固化后形成含有导热填料的高分子基质的液状组合物沿着丝网片的纵丝的长度方向涂布在丝网片上，因而在该涂布过程中，液状组合物易于浸渍到丝网片的长方形的网目中。因此，可以制造丝网片与液状组合物之间难以混入气泡、质量稳定的导热片。根据本发明的导热片的制造方法，涂布所述液状组合物的工序是使丝网片在其纵丝的长度方向上移动，从而对液状组合物的涂布位置进行涂布的工序。涂布液状组合物的工序中，由于是使丝网片在其纵丝的长度方向上移动，从而对液状组合物的涂布位置进行涂布，因而在送出、卷绕丝网片等的坯料的工序中可以固定液状组合物的涂布位置。因此，本发明的制造方法生产性能高。根据本发明的导热片的制造方法，设置了用比液状组合物比重低的材质作为丝网片，涂布液状组合物后使丝网片在液状组合物中浮起的工序。由于设置了用比液状组合物比重低的材质作为丝网片，涂布液状组合物后使丝网片在液状组合物中浮起的工序，因而在丝网片上涂布液状组合物时，丝网片会从该液状组合物中浮起，通过在该浮起的状态使液状组合物固化，可以轻松地制造内部含有丝网片的导热片。发明的效果根据本发明的导热片，导热性、操作性优异。并且，根据本发明的导热片的制造方法，可以高效地制造导热性、操作性优异的导热片。附图说明图1是表示本发明的一个实施方式的导热片的俯视图。图2是图1的SA-SA线剖面示意图。图3是丝网片的局部放大俯视图。图4是表示液状组合物的涂布工序的示意图。符号的说明1薄膜片、2辊轧涂布机(涂布辊)、11导热片、12高分子基质、13丝网片、13a纵丝、13b横丝、14液状组合物具体实施方式基于以下实施方式来进一步详细地说明本发明。图1示出了导热片11的俯视图。并且，图2示出了其剖面示意图。就导热片11而言，在含有导热填料的高分子基质12中具有丝网片13。在丝网片13中形成的格子状网目(贯通孔)中充溢着高分子基质12，高分子基质12中分散有导热填料而使热易于传递，因而在片材的厚度方向上具有导热性。因此，通过在IC、CPU等发热体与散热器或导热管等散热体之间夹持该导热片11来使用，可以迅速地推进由发热体至散热体的热传递。高分子基质12是液状或胶体状的橡胶或高分子基材固化而成，固化前的液状组合物可以由如主剂与固化剂的混合系构成。因此，作为该液状组合物，例如，可以包含未交联橡胶和交联剂，或可以包含含有交联剂的未交联橡胶和交联促进剂。并且，该固化反应可以是常温固化，也可以是热固化。高分子基质12为硅橡胶时，可以列举硅橡胶主剂和固化剂，如含有乙烯基的硅生胶和过氧化物等。并且，采用聚酯类热塑性弹性体或聚酰胺类热塑性弹性体时，可以是二醇和二羧酸，采用聚氨酯类热塑性弹性体时，可以是二异氰酸酯和二醇。主剂和固化剂是将混合前的至少两个成分中的一个称为主剂、另一个称为固化剂，可以将其中的任意一个定义为主剂或固化剂。因此，例如，可以将混合比例小的一个、粘度低的一个设为主剂。进而，作为高分子基质，可以只由这类主剂和固化剂中不含固化剂的主剂构成。由此，就构成高分子基质形成之前的液状组合物的成分而言，虽称之为高分子基材，但没必要为通常称之为树脂或高分子的程度的高分子量。作为高分子基质12中含有的导热填料，例如，可以列举由金属、碳、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氢氧化物或碳纤维等构成的微粉。作为金属，可以列举铜、铝等，作为碳纤维，可以列举沥青类碳纤维、PAN类碳纤维、碳化处理树脂纤维得到的纤维、石墨化处理树脂纤维得到的纤维、或石墨粉末等。导热片需具有耐电压性时，优选采用金属和碳以外的导热填料。作为金属氧化物，可以列举氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铁、石英等，作为金属氮化物，可以列举氮化硼及氮化铝等。并且，作为金属碳化物，可以列举碳化硅等，作为金属氢氧化物，可以列举氢氧化铝等。就这些导热填料而言，可以在高分子基质12中沿着一定方向定向配置，从而导热性在所定向的方向上升，因而是优选的。含有导热填料的高分子基质12的硬度是用日本工业标准JISK6253的E型硬度计测定的数值(以下，称之为“E硬度”)，该硬度为5～95，优选为55～90。E硬度超过95时，无法充分地得到对于发热体或散热体形状的追随性，发热体或散热体与高分子基质12的密合性降低后会产生导热片11的导热性下降的问题。E硬度为90以下时，高分子基质12对于发热体或散热体形状的追随性良好，可以充分地确保发热体或散热体与导热片11的密合性。进而，利用具有90以下的E硬度的高分子基质12，可以确保导热片11的柔软性。因此，例如，通过用导热片11吸收安装了导热片11的发热体受到的冲击，可以适宜地保护发热体。但E硬度低于5时，过于柔软后难以在发热体和散热体之间稳定地夹持。进而，在5～95的范围更优选55～90，这是由于除了可以适度地控制导热片表面的粘合性以外，还可以提高强度和操作性的缘故。形成高分子基质12的液状组合物中，除了导热填料以外，出于提高导热片11的生产性能、耐候性、耐热性等各种特性的观点，还可以含有各种添加剂。作为这类添加剂，可以列举增塑剂、增强剂、着色剂、耐热增强剂、偶联剂、阻燃剂、粘合剂、催化剂、缓凝剂、抗老化剂等各种性能增强剂。就含有导热填料等的液状组合物的粘度而言，在25℃时优选为7000～120000cP，更优选为15000～65000cP，这是基于以下理由。粘度低于7000cP时，导热填料无法稳定地分散在液状组合物中，难以得到均匀地含有导热填料的高分子基质12，粘度高于120000cP时，液状组合物无法渗入到丝网片13的开口中，易于混入气泡。并且，粘度在15000～65000cP的范围时，液状组合物可以充分地渗入到丝网片13的开口中，并可以适当地高度充填导热填料。丝网片13是网状物，形成方式包括将构成丝网的丝线(线材)利用平纹、斜纹、缎纹、纱罗纹、仿纱罗纹、密纹等织法编织成片状，或丝线不编织而是重叠后形成片状，及丝线编织后形成片状等。对于网目的形状没有限定，网目从丝网片13的表面侧到达背面侧即可，但形成网目的贯通孔优选沿着与丝网片13的面垂直的方向形成，此时，与密纹织法相比更优选平纹织法。并且，构成网目的丝线优选在与丝网片13的面垂直的方向上的重叠少，此时，与仿纱罗纹织法相比更优选平纹织法。进而，形成规则的网目时可以获得均匀的导热性能，因而是优选的，此时，与无纺布或编织物相比更优选纺织物。再者，出于减小缝隙而使含有导热填料的高分子基质难以进入到丝线的交点附近的观点，图3所示的丝网片13是最优选的，该丝网片13仅由纵丝(经丝)13a和横丝(纬丝)13b的两个方向的单丝线(单纤维)构成，即，仅由丝线构成，丝线彼此重叠的交点仅由1根经丝和1根纬丝构成。其中，构成丝网片13的丝线的纵横向的数量比不固定，更具体地说，纵丝相对于横丝为1.05倍～1.56倍。纵丝相对于横丝为1.05倍以上时，相对于纵丝彼此的间隔，可以加大横丝彼此的间隔。因此，沿着纵丝的长度方向涂布液状组合物时，在丝网片13之上涂布液状组合物的流水操作过程中可以留出适当的富裕时间使液状组合物渗入到丝网片13的开口(纵丝与横丝交叉后形成的网目)中。因此，可以使液状组合物充分地渗入到该开口中，可以减少气泡的混入。相对于此，采用纵横向的数量比相同的普通丝网片时，无法留出充裕的时间使液状组合物进入到开口中，易于混入气泡，会出现生成热阻值高的导热片的情况。此外，作为单位的“目”是指25.4mm(1英寸)内的线数或网目数。例如，密度(根/英寸)为100时为100目。并且，用以下式定义口径和开口率(孔隙度)。口径(mm)＝(25.4/目数)-线径(mm)开口率(％)＝[(口径mm)/(口径mm+线径mm)]2×100作为构成丝网片13的丝线的材质，可以列举玻璃、铁、铜、黄铜、不锈钢、铝、镍等金属，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)等热塑性树脂等。热融合或压合丝网片13的交点时，优选采用热塑性树脂。并且，丝网片13为树脂制时，丝网片13也可以由实施了电晕处理或UV改性等表面处理的丝线构成。再者，导热片需具有耐电压性时，优选采用金属以外的丝网片。这些材质中，优选采用比重为0.90～1.40的树脂制的丝网片13。这是由于，液状组合物的比重为1.60～5.00，上述比重可以使丝网片13在液状组合物中浮起的缘故。就丝网片13的大小而言，出于高分子基质12的导热性能维持及操作性的观点，优选其厚度为10μm～500μm的程度，开口的尺寸为200μm～1200μm，开口率为40％～90％，线径为20μm～300μm的程度。为了得到厚度为200μm左右的薄的导热片11，进一步优选厚度为130μm以下，丝线的线径为90μm以下，且丝网的交点融合后使厚度下降。并且，开口率为70％以上时，液状组合物易于进入到丝网的开口中，因而更为优选。为了提高开口率，优选丝网的密度低于100目(低于100根/英寸)。导热片11的厚度等于或大于丝网片13的厚度，优选0.1mm～5mm左右的厚度。这是由于，超过5mm时会导致导热性能下降(热阻升高)，而小于0.1mm时，即使采用丝网片13也难以操作的缘故。以下，说明导热片11的制造方法的一个例子。作为固化后形成高分子基质12的原料，配制在主剂和固化剂中加入了导热填料，及根据需要加入了各种添加剂后用搅拌机混合了的液状组合物。其次，如图4所示，使在薄膜片1上放置了丝网片13的坯料通过辊轧涂布机2，沿着丝网片13的纵丝的长度方向涂布液状组合物14。该涂布工序中，液状组合物14进入到丝网片13的开口(贯通孔)中，同时比重低的丝网片13在比重大的液状组合物14中浮起。就液状组合物14的涂布而言，可以采用凹版印刷涂布、辊轧涂布、刮刀涂布、逗号刷涂布、唇模涂布、模具涂布、浸渍涂布等方法，或者也可以采用将丝网片13置于模具中后注入液状组合物14来一体成形的方法。再者，在丝网片13完全浮出至液状组合物14的表面之前，利用紫外线照射或加热等适当的固化手段使液状组合物固化，从而得到在高分子基质12中含有丝网片13的大面积状的导热片。该液状组合物的涂布过程中，丝网片的网目在坯料的前进方向上延伸，因而可以使液状组合物自然地浸入到网目中。对于得到的导热片，按照与所适用的发热体和散热体的大小相匹配的尺寸进行裁剪，从而得到具有所期望大小的导热片11。就卷轴状的导热片的裁剪而言，优选按照导热片11的长度方向与纵丝的长度方向为大致同一方向的方式来进行。这是由于，导热片11在其安装操作过程中易于受到导热片11的长度方向上的拉伸，而通过上述裁剪方式可以得到该长度方向上的拉伸强度高的导热片11的缘故。并且，就大面积状的导热片的裁剪而言，优选的方式之一为在与丝网片的纵丝、横丝各自的长度方向交叉的方向上进行裁剪。这是由于，裁剪方向与纵丝、横丝两者均为交叉，从而可以得到任意一方的方向上的拉伸强度皆高的导热片11的缘故。此外，导热片11的上述制造工序中，设置在涂布了液状组合物14一侧的表面，在液状组合物14固化后层合保护膜的工序时，可以用薄膜片2和保护膜夹持并保护导热片，因而是优选的。其中，需避免在液状组合物14的固化前层合保护膜的工序。这是由于，液状组合物14用保护膜覆盖后使之固化时，在液状组合物14与保护膜的界面可以形成导热填料的密度低的皮层，进而导致导热性变差、易燃的缘故。实施例实验例1作为形成高分子基质的液状组合物，采用了在液状硅橡胶中掺混了作为导热填料的氧化铝和氢氧化铝、及固化催化剂的粘度60000cP的混合物。并且，作为丝网片，采用了密度为纵丝78目、横丝50目的由线径86μm、厚度130μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。在作为剥离片的PET薄膜上放置丝网片，在其上用涂布机沿着丝网片的纵丝的长度方向并以230μm的厚度涂布上述液状组合物。随后，用远红外线加热炉加热固化液状组合物，从而得到了导热片。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。观察导热片的背面时，没有发现高分子基质内混入气泡的情况。耐电压(击穿电压)达到了5.0kV，属于充分的情况。实验例2作为形成高分子基质的液状组合物，采用了在液状硅橡胶中掺混了作为导热填料的氧化铝和氢氧化铝、及固化催化剂的粘度60000cp的混合物。并且，作为丝网片，采用了密度为纵丝60目、横丝40目的由线径72μm、厚度100μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。随后，除了以200μm的厚度涂布液状组合物以外，与实验例1相同地得到了导热片。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。观察导热片的背面时，没有发现高分子基质内混入气泡的情况。耐电压性能也充分。实验例3除了将密度为纵丝50目、横丝35目的由线径89μm、厚度130μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网用作为丝网片以外，与实验例1相同地得到了导热片。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。观察导热片的背面时，没有发现高分子基质内混入气泡的情况。耐电压性能也充分。实验例4作为丝网片，采用了密度为纵丝40目、横丝38目的由线径89μm、厚度130μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。液状组合物的组成、涂布方法与实验例1相同。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。并且，高分子基质内没有混入气泡。实验例5作为丝网片，采用了密度为纵丝54目、横丝30目的由线径89μm、厚度130μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。液状组合物的组成、涂布方法与实验例1相同。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。观察导热片的背面时，没有发现高分子基质内混入气泡的情况。耐电压性能也充分。但导热片的拉伸强度在片材的横向上为10MPa，属于拉伸强度低的情况。实验例6除了沿着丝网片的横丝的长度方向涂布液状组合物的以外，与实验例1相同地得到了导热片。该导热片中，丝网片的上下充溢着高分子基质，高分子基质贯穿开口。观察导热片的背面时，发现局部混入了气泡。并且，耐电压没有能够达到3.0kV，没有满足耐电压的要求特性。实验例7作为丝网片，采用了密度为纵丝30目、横丝30目的由线径70μm、厚度100μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。随后，除了以200μm的厚度涂布液状组合物以外，与实验例1相同地得到了导热片。就得到的导热片而言，拉伸强度在片材的纵向、横向上皆低，操作性差。实验例8作为丝网片，采用了密度为纵丝50目、横丝50目的由线径50μm、厚度77μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。随后，除了以180μm的厚度涂布液状组合物以外，与实验例1相同地得到了导热片。就得到的导热片而言，拉伸强度在片材的纵向、横向上皆为10MPa，属于拉伸强度低的情况，操作性差。实验例9作为丝网片，采用了密度为纵丝100目、横丝100目的由线径48μm、厚度80μm的聚酯单纤维形成的平纹的交点融合丝网。随后，除了以180μm的厚度涂布液状组合物以外，与实验例1相同地得到了导热片。就得到的导热片而言，拉伸强度虽高但开口率低，从而液状组合物的渗入情况差，片材内出现了针孔。并且，耐电压性能差。可以认为，这是由于导热片内有气泡时，局部变薄后耐电压性变差了的缘故。并且，由于网目数多的缘故，没有得到“V-0”的阻燃性。以下的表1中归纳了上述实验例1～实验例9的条件、试验结果。表1表1中，“丝网”一栏记入了每英寸的(纵丝数)/(横丝数)。“开口率”一栏记入了数值大的横丝彼此间的丝网片的开口率。“拉伸强度”一栏记入了将各实验例的导热片沿着丝网片的纵丝方向或横丝方向剪切成拉伸试验用的试验片的形状后，依据JISK6251进行拉伸试验时测定的数值。“阻燃性”一栏记入了基于美国保险商试验室(UnderWritersLaboratoriesInc)制定的燃烧试验(UL94)进行评价时的结果。将各实验例的导热片剪切成试验片(长127mm×宽12.7mm)的大小后，在用固定用夹钳保持试验片的长度方向处于垂直方向的状态，接触燃烧器的火焰10秒钟后从火焰上拿开，记录了各试验片的燃烧时间。进而，记录了第2次接触火焰后的火种保持时间(炽燃时间)、及有无可以使试验片下方放置的脱脂棉燃烧的滴落物。对于各试验片，以上操作进行5次为1组。随后，基于以下表2所示的判断标准，判断了是否符合“V-0”或“V-1”。此外，该阻燃性的判断标准中，“V-0”表示比“V-1”的阻燃性高。表2阻燃性级别V-0V-1接触火焰10秒钟后的燃烧时间10秒以下30秒以下总燃烧时间50秒以下250秒以下第2次接触火焰后的火种保持时间30秒以下60秒以下各试验片燃烧至夹钳不能不能有无可以使脱脂棉燃烧的滴落物无无“耐电压”一栏中，依据JISC2110，在直径2.5mm的圆柱状电极间夹持试验片后，观察用耐电压试验器(TOS8650、菊水电子工业株式会社制)施加了指定的电压(3kV、4kV、5kV)180秒钟时是否有导热片的破坏引起的通电情况。将没有通电的情况记录为“合格”，出现通电的情况记录为“×”。当前第1页1 2 3