TW202218071A - 熱傳導構件及其製造方法、以及散熱結構體 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供一種具有較高之熱傳導性且具有優異之柔軟性之熱傳導構件及其製造方法、以及使用熱傳導構件之散熱結構體。 本發明之熱傳導構件係至少含有黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料者，且 壓縮應力（A）與壓縮應力（B）滿足（A）＜（B）， 上述壓縮應力（A）係對於圓柱狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之圓形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力， 上述壓縮應力（B）係對於具有與上述圓形面大致相同面積之矩形面的矩形狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之上述矩形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力。

Description

熱傳導構件及其製造方法、以及散熱結構體

本發明係關於一種熱傳導構件及其製造方法、以及散熱結構體。

於搭載於個人電腦等電氣機器或其他機器之半導體元件中，若因驅動所產生之熱累積，則會對上述半導體元件之驅動或周邊機器產生不良影響。尤其是個人電腦之CPU等電子零件中，隨著高速化、高性能化，散熱量呈逐年增大之趨勢，然而，隨著微細矽電路技術之進步，處理器等之晶片尺寸與以往之構件同等或小型化演進，每單位面積之發熱量變高。 因此，於上述半導體元件中使用各種冷卻方法，作為上述冷卻方法，已知有將風扇安裝於該機器中而使機器殼體內之空氣冷卻之方法、將散熱鰭片、散熱板等熱匯安裝於半導體元件而釋出熱之方法等。 關於將熱匯安裝於半導體元件而釋出熱之方法，為了高效率地釋出半導體元件之熱，於半導體元件與熱匯之間設置有熱傳導構件。作為以往之熱傳導構件，提出有於聚矽氧樹脂中分散含有碳纖維等熱傳導性填料等填充劑者（例如，參照專利文獻1）。 作為上述熱傳導性填料，已知有碳纖維、氮化硼等具有熱傳導之各向異性者。於使用碳纖維作為熱傳導性填料之情形時，於纖維之方向上具有約600 W/m·K～1,200 W/m·K之熱傳導率，於使用氮化硼之情形時，於面方向上具有約110 W/m·K之熱傳導率，於與面方向垂直之方向上具有約2 W/m·K之熱傳導率。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2012-23335號公報

[發明所欲解決之課題]

為了提昇上述熱傳導構件之熱傳導率，需高度填充上述熱傳導性填料，但若高度填充熱導電性填料，則熱傳導構件會變硬，而使柔軟性受損。若使用此種熱傳導構件，則存在上述半導體元件受到物理性負荷之問題。 本發明之課題在於解決先前之上述諸問題，實現以下目的。即，本發明之目的在於提供一種具有較高之熱傳導性且具有優異之柔軟性之熱傳導構件及其製造方法、以及使用熱傳導構件之散熱結構體。 [解決課題之技術手段]

作為用以解決上述課題之手段如下所述。即， ＜1＞一種熱傳導構件，其係至少含有黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料者，其特徵在於： 壓縮應力（A）與壓縮應力（B）滿足（A）＜（B）， 上述壓縮應力（A）係對於圓柱狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之圓形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力， 上述壓縮應力（B）係對於具有與上述圓形面大致相同面積之矩形面的矩形狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之上述矩形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力。 ＜2＞如上述＜1＞所記載之熱傳導構件，其中，上述熱各向異性材料為纖維狀材料，纖維之長邊方向沿上述熱傳導構件之厚度方向配向。 ＜3＞如上述＜2＞所記載之熱傳導構件，其中，上述纖維狀材料為碳纖維。 ＜4＞如上述＜3＞所記載之熱傳導構件，其中上述碳纖維之外周被被覆。 ＜5＞如上述＜1＞至＜4＞中任一項所記載之熱傳導構件，其中，上述非熱各向異性材料係氧化鋁、鋁、氧化鋅、氮化硼、及氮化鋁之至少任一者。 ＜6＞一種散熱結構體，其依序具備：發熱體、加工成大致圓形之上述＜1＞至＜5＞所記載之熱傳導構件、及散熱構件。 ＜7＞一種熱傳導構件之製造方法，其係製造上述＜1＞至＜5＞中任一項所記載之熱傳導構件之方法，其特徵在於具備如下步驟： 樹脂組成物製備步驟，其至少將黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料混練而獲得樹脂組成物； 成型體製作步驟，其使上述熱各向異性材料於一方向配向，獲得上述樹脂組成物之成型體；及 成型體片材製作步驟，其沿著相對於上述熱各向異性材料配向之方向大致垂直之方向切割上述成型體，獲得成型體片材。 [發明之效果]

根據本發明，能夠解決先前之上述諸問題，實現上述目的，能夠提供一種具有較高之熱傳導性且具有優異之柔軟性之熱傳導構件及其製造方法、以及使用熱傳導構件之散熱結構體。

（熱傳導構件） 本發明之熱傳導構件至少含有黏合劑樹脂、熱各向異性材料、及非熱各向異性材料，較佳為含有添加劑，可根據需要進而含有其他成分。

本發明之熱傳導構件滿足下述（1）。藉此，可實現具有較高之熱傳導性且具有優異之柔軟性之熱傳導構件。 （1）壓縮應力（A）與壓縮應力（B）滿足（A）＜（B）， 上述壓縮應力（A）係對於圓柱狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之圓形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力， 上述壓縮應力（B）係對於具有與上述圓形面大致相同面積之矩形面的矩形狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之上述矩形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力。

作為上述壓縮應力，例如係使用桌上型精密萬能試驗機Autograph（AGS-50NX，島津製作所製造）對上述熱傳導構件於被矩形之2個板狀物夾持之狀態下以10 mm/min之速度在25℃（室溫）壓縮50%時之應力。上述矩形之板狀物並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉SUS304等。

上述熱傳導構件中之上述圓形面之面積與上述矩形面之面積大致相同，上述圓形面之面積與上述矩形面之面積之差較佳為0.5%以下。

＜黏合劑樹脂＞ 上述黏合劑樹脂並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：熱塑性樹脂、熱塑性彈性體、熱硬化性聚合物等。

作為上述熱塑性樹脂，例如可例舉：聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等乙烯-α烯烴共聚物；聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯縮醛、聚二氟亞乙烯及聚四氟乙烯等氟系聚合物；聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）樹脂、聚苯-醚共聚物（PPE）樹脂、改質PPE樹脂、脂肪族聚醯胺類、芳香族聚醯胺類、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯等聚甲基丙烯酸酯類、聚丙烯酸類、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚碸、聚醚碸、聚醚腈、聚醚酮、聚酮、液晶聚合物、聚矽氧樹脂、離子聚合物等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述熱塑性彈性體，例如可例舉：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或其氫化物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物或其氫化物、苯乙烯系熱塑性彈性體、烯烴系熱塑性彈性體、氯乙烯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚胺酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述熱硬化性聚合物，例如可例舉：交聯橡膠、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、苯環丁烯樹脂、酚樹脂、不飽和聚酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚胺酯、聚醯亞胺聚矽氧、熱硬化型聚苯醚、熱硬化型改質聚苯醚等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述交聯橡膠，例如可例舉：天然橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氟橡膠、胺酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚異丁烯橡膠、聚矽氧橡膠等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

其中，就成形加工性、耐候性優異、以及就對於電子零件之密接性及追隨性之方面而言，作為上述熱硬化性聚合物，較佳為聚矽氧樹脂。

上述聚矽氧樹脂並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，較佳為含有液狀聚矽氧凝膠之主劑及硬化劑。作為此種聚矽氧樹脂，例如可例舉：加成反應型聚矽氧樹脂、將過氧化物用於硫化之熱硫化型可混練型聚矽氧樹脂等。其中，由於要求電子零件之發熱面與熱匯面具有密接性，故特佳為加成反應型聚矽氧樹脂。

作為上述加成反應型聚矽氧樹脂，較佳為將具有乙烯基之聚有機矽氧烷作為主劑，且將具有Si-H基之聚有機矽氧烷作為硬化劑之二液性加成反應型聚矽氧樹脂。

於上述液狀聚矽氧凝膠之主劑與硬化劑之組合中，上述主劑與上述硬化劑之摻合比率並無特別限制，可根據目的進行適當選擇。

上述黏合劑樹脂之含量並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，較佳為5體積%以上60體積%以下，更佳為10體積%以上50體積%以下。

＜熱各向異性材料＞ 作為上述熱各向異性材料，例如可例舉：氮化硼（BN）粉末、石墨、纖維狀材料等。該等之中，就熱傳導各向異性之觀點而言，較佳為纖維狀材料。 關於上述纖維狀材料，只要上述纖維狀材料之長邊方向沿上述熱傳導構件之厚度方向配向便無特別限制，例如可例舉碳纖維等。

上述碳纖維並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：瀝青系碳纖維、PAN系碳纖維、使PBO纖維石墨化而成之碳纖維、藉由電弧放電法、雷射蒸發法、CVD法（化學氣相沈積法）、CCVD法（觸媒化學氣相沈積法）等合成之碳纖維等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。該等之中，就熱傳導性之觀點而言，較佳為使PBO纖維石墨化而成之碳纖維、PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維，特佳為瀝青系碳纖維。

上述碳纖維之平均纖維徑（平均短軸長度）並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，較佳為4 μm～20 μm，更佳為5 μm～14 μm。

上述碳纖維本身之熱傳導率可根據製成熱傳導片材時所需之熱傳導率進行適當選擇，較佳為150 W/m·K～1,200 W/m·K。

關於碳纖維於熱傳導片材中之含量，若過少，則熱傳導率會變低，若過多，則黏度有變高之趨勢，故較佳為16體積%～40體積%。

-非熱各向異性材料- 作為上述非熱各向異性材料，例如可例舉：鋁、氮化鋁、二氧化矽、氧化鋁、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鋅、碳化矽、矽（silicon）、氧化矽、氧化鋁、金屬粒子等。該等之中，較佳為氧化鋁、鋁、氧化鋅、氮化硼、氮化鋁，就熱傳導率之觀點而言，更佳為氧化鋁、氮化鋁。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。上述非熱各向異性材料有時稱為除碳纖維以外之無機填料、或熱傳導性填料。 上述非熱各向異性材料之體積平均粒徑較佳為0.01 μm以上100 μm以下，更佳為0.02 μm以上80 μm以下。若上述體積平均粒徑為0.01 μm以上，則有於製造時易於進行混合之優點，若上述體積平均粒徑為100 μm以下，則有於片材壓縮時容易壓縮之優點。 上述體積平均粒徑例如可藉由利用雷射繞射-散射法之粒度分佈測定裝置等進行測定。

上述非熱各向異性材料可進行表面處理。上述表面處理並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如較佳為藉由烷氧基矽烷化合物處理非熱各向異性材料。

烷氧基矽烷化合物係具有「矽原子（Si）所具有之4個鍵中之1～3個與烷氧基鍵結，且剩餘之鍵與有機取代基鍵結」之結構的化合物。作為烷氧基矽烷化合物所具有之烷氧基，例如可例舉：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基及己氧基。烷氧基矽烷化合物可作為二聚物含於熱傳導片材中。

於烷氧基矽烷化合物中，就易獲取性之觀點而言，較佳為具有甲氧基或乙氧基之烷氧基矽烷化合物。就提高與作為無機物之熱傳導性填充材之親和性之觀點而言，烷氧基矽烷化合物所具有之烷氧基之數量較佳為3。 作為上述烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：三甲氧基矽烷化合物、三乙氧基矽烷化合物等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述烷氧基矽烷化合物所具有之有機取代基所含之官能基，例如可例舉：丙烯醯基、烷基、羧基、乙烯基、甲基丙烯醯基、芳香族基、胺基、異氰酸基、三聚異氰酸基、環氧基、羥基、巰基等。此處，於使用包含鉑觸媒之加成反應型有機聚矽氧烷作為上述基質之前驅物之情形時，較佳為選擇不易對有機聚矽氧烷之硬化反應產生影響之烷氧基矽烷化合物使用。具體而言，於使用包含鉑觸媒之加成反應型有機聚矽氧烷之情形時，烷氧基矽烷化合物之有機取代基較佳為不包含胺基、異氰酸基、三聚異氰酸基、羥基、或巰基。

就藉由提高除碳纖維以外之無機填料之分散性，而易於高度填充除碳纖維以外之無機填料之觀點而言，上述烷氧基矽烷化合物較佳為包含具有鍵結於矽原子之烷基的烷基烷氧基矽烷化合物，即具有烷基作為有機取代基之烷氧基矽烷化合物。鍵結於矽原子之烷基之碳數較佳為4以上。又，就烷氧基矽烷化合物本身之黏度相對較低，而將樹脂組成物之黏度抑制得較低之觀點而言，鍵結於矽原子之烷基之碳數較佳為16以下。

作為上述烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：含烷基之烷氧基矽烷化合物、含乙烯基之烷氧基矽烷化合物、含丙烯醯基之烷氧基矽烷化合物、含甲基丙烯醯基之烷氧基矽烷化合物、含芳香族基之烷氧基矽烷化合物、含胺基之烷氧基矽烷化合物、含異氰酸基之烷氧基矽烷化合物、含三聚異氰酸基之烷氧基矽烷化合物、含環氧基之烷氧基矽烷化合物、含巰基之烷氧基矽烷化合物等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含烷基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：甲基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、正丙基三乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正己基三乙氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、正癸基三甲氧基矽烷等。該等之中，較佳為異丁基三甲氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正己基三乙氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、及正癸基三甲氧基矽烷。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含乙烯基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含丙烯醯基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含甲基丙烯醯基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含芳香族基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含胺基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含異氰酸基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含三聚異氰酸基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：三聚異氰酸三-(三甲氧基矽基丙基)酯等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含環氧基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。

作為上述含巰基之烷氧基矽烷化合物，例如可例舉：3-巰基丙基三甲氧基矽烷等。

上述非熱各向異性材料之含量並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，較佳為15體積%以上90體積%以下，更佳為20體積%以上80體積%以下。若上述含量未達15體積%，則熱傳導片材之熱阻會變大，若超過90體積%，則熱傳導片材之柔軟性會降低。

-添加劑- 關於本發明之熱傳導構件，除黏合劑樹脂、熱各向異性材料、非熱各向異性材料以外，於不損害本發明之效果之範圍內，可含有上述添加劑。 上述添加劑並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：抗氧化劑、矽化合物等。藉由含有上述抗氧化劑，可抑制熱傳導構件之物性之經時性變化，或可提昇填充率。

作為上述抗氧化劑，例如可例舉：酚系抗氧化劑、硫醇系抗氧化劑、磷系抗氧化劑等。該等之中，較佳為受阻酚系抗氧化劑。

上述抗氧化劑於上述熱傳導構件中之含量並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，相對於黏合劑樹脂100重量%，較佳為0.01重量%以上20重量%以下。

作為上述矽化合物，例如可例舉：烷氧基矽烷化合物、烷氧基矽氧烷化合物等。

上述矽化合物之含量並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，相對於無機填料之合計重量，較佳為0.1重量%以上5重量%以下。

-其他成分- 上述其他成分並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：溶劑、觸變性賦予劑、分散劑、硬化劑、硬化促進劑、延遲劑、微黏著賦予劑、塑化劑、阻燃劑、穩定劑、著色劑等。

（熱傳導構件之製造方法） 本發明之熱傳導構件之製造方法係製造本發明之熱傳導構件之方法，其包括：樹脂組成物製備步驟、成型體製作步驟、成型體片材製作步驟，進而根據需要包括其他步驟。 上述熱傳導構件之製造方法係製造本發明之熱傳導構件之方法。

＜樹脂組成物製備步驟＞ 樹脂組成物製備步驟係至少將黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料混練而獲得樹脂組成物之步驟。 作為上述黏合劑樹脂，可例舉上述熱傳導構件之說明中所例示之上述黏合劑樹脂。 作為上述熱各向異性材料，可例舉上述熱傳導構件之說明中所例示之上述熱各向異性材料。 作為上述非熱各向異性材料，可例舉上述熱傳導構件之說明中所例示之非熱各向異性材料。 混練方法並無特別限制，可根據目的進行適當選擇。

＜成型體製作步驟＞ 該步驟係使上述樹脂組成物成型為特定之形狀而進行硬化，使熱各向異性材料於一方向配向，獲得上述樹脂組成物之成型體之步驟。

於上述成型體製作步驟中，使上述樹脂組成物成型為特定之形狀之方法並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：擠出成型法、模具成型法等。

上述擠出成型法、及上述模具成型法並無特別限制，可根據上述樹脂組成物之黏度、或所得之熱傳導片材所需之特性等，自公知之各種擠出成型法及模具成型法中適當採用。

使上述熱各向異性材料於一方向配向之方法並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：擠出成形法、外加磁場之方法等。

成型體（塊狀成型體）之大小及形狀可根據所要求之熱傳導片材之大小而決定。例如可例舉截面之縱長為0.5 cm～15 cm且橫寬為0.5 cm～15 cm之長方體。長方體之長度視需要決定即可。

上述成型體製作步驟中之上述樹脂組成物之硬化較佳為熱硬化。上述熱硬化之硬化溫度並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如，於上述黏合劑樹脂含有液狀聚矽氧凝膠之主劑及硬化劑之情形時，較佳為60℃～150℃。上述熱硬化之硬化時間並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉0.5小時～10小時等。

＜成型體片材製作步驟＞ 上述成型體片材製作步驟係沿著相對於上述熱各向異性材料所配向之方向大致垂直之方向切割上述成型體，獲得成型體片材之步驟，例如可藉由切片裝置進行。

上述切片裝置並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：超音波切割器、鉋刀（plane）等。 關於上述大致垂直方向，相對於上述熱各向異性材料所配向之方向，較佳為60度～120度，更佳為70度～100度，特佳為90度（垂直）。

上述成型體片材之平均厚度並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，較佳為0.06 mm～5.01 mm，更佳為0.08 mm～4.01 mm，特佳為0.11 mm～3.01 mm。

＜其他步驟＞ 上述其他步驟並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：加壓步驟、研磨步驟等。 上述加壓步驟係對上述成型體片材進行加壓處理之步驟。 上述加壓處理例如可使用由平盤及表面平坦之壓頭所構成之一對加壓裝置而進行。又，亦可使用夾送輥（pinch roll）而進行。

上述加壓時之壓力並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，若過低或於不加壓之情形時，則熱阻有不發生變化之趨勢；若過高，則片材有延伸之趨勢，故較佳為0.1 MPa～100 MPa，更佳為0.5 MPa～95 MPa。

上述加壓之時間並無特別限制，可根據黏合劑樹脂之成分、加壓壓力、片材面積、滲出成分之滲出量等進行適當選擇。

於上述加壓處理中，為了進一步促進滲出成分之滲出而實現上述成型體片材表面之被覆效果，可使用內置加熱器之壓頭，一面加熱一面進行。為了提昇此種效果，加熱溫度較佳為黏合劑樹脂之玻璃轉移溫度以上。藉此，可縮短加壓時間。

於上述加壓處理中，藉由對上述成型體片材加壓，使滲出成分自上述成型體片材滲出，藉由上述滲出成分被覆表面。因此，所得之熱傳導片材對於電子零件或散熱片（heat spreader）之表面之追隨性、密接性提昇，且可使熱阻降低。又，於藉由上述滲出成分之被覆係反映熱傳導構件表面之絕緣被覆碳纖維之形狀之程度之厚度的情形時，可避免熱阻上升。

再者，上述成型體片材可藉由加壓而沿厚度方向壓縮，而使絕緣被覆碳纖維及熱傳導性填料彼此之接觸頻度增大。藉此，可降低熱傳導構件之熱阻。

上述加壓處理較佳為使用用以使上述成型體片材壓縮成特定之厚度之間隔件而進行。即，熱傳導構件例如可藉由於與壓頭相面對之載置面配置間隔件對成型體片材加壓，而形成與間隔件高度對應之特定之片材厚度。

（散熱結構體） 本發明之散熱結構體係由發熱體、加工成大致圓形之本發明之熱傳導構件、及散熱構件所構成之散熱結構體。

作為散熱結構體，例如由電子零件等發熱體；熱匯、熱管、散熱片等散熱構件；及夾持於發熱體與散熱構件之熱傳導構件構成。

電子零件並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）、MPU（Micro Processing Unit，微處理單元）、GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理單元）。

散熱結構體只要為使電子零件（發熱體）所產生之熱散熱之結構體便並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：散熱片、熱匯、熱導板、熱管等。 上述散熱片係用以將上述電子零件之熱有效率地傳遞至其他零件之構件。上述散熱片之材質並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：銅、鋁等。上述散熱片通常為平板狀。 上述熱匯係用以將上述電子零件之熱釋出至空氣中之構件。上述熱匯之材質並無特別限制，可根據目的進行適當選擇，例如可例舉：銅、鋁等。上述熱匯例如具有複數個鰭片。上述熱匯例如具有基底部及複數個鰭片，該複數個鰭片設置成沿相對於上述基底部之一個面不平行之方向（例如正交之方向）延伸。 上述散熱片及上述熱匯一般為內部不具有空間之實心結構。 上述熱導板係中空結構體。上述中空結構體之內部空間中封入有揮發性液體。作為上述熱導板，例如可例舉：將上述散熱片製成中空結構者、將上述熱匯製成中空結構般之板狀中空結構體等。 上述熱管為圓筒狀、大致圓筒狀、或扁平筒狀之中空結構體。上述中空結構體之內部空間封入有揮發性液體。

此處，圖1係作為本發明之散熱結構體之一例之半導體裝置之概略圖。該圖1係半導體裝置之一例之概略剖面圖。本發明之熱傳導片材1係使半導體元件等電子零件3所產生之熱散熱者，如圖1所示，其固定於散熱片2之面對電子零件3之主面2a，且夾持於電子零件3與散熱片2之間。又，熱傳導片材1夾持於散熱片2與熱匯5之間。而且，熱傳導片材1與散熱片2一併構成使電子零件3之熱散熱之散熱構件。

散熱片2例如形成為方形板狀，具有：面對電子零件3之主面2a、及沿主面2a之外周立設之側壁2b。散熱片2於由側壁2b所包圍之主面2a設置有熱傳導片材1，又，介隔熱傳導片材1於與主面2a相反側之另一面2c設置有熱匯5。散熱片2具有越高之熱傳導率，則熱阻越減少，越高效率地吸收半導體元件等電子零件3之熱，故例如可使用熱傳導性良好之銅或鋁形成。

電子零件3例如為BGA等半導體元件，裝配於配線基板6。又，關於散熱片2，側壁2b之前端面亦裝配於配線基板6，藉此，利用側壁2b隔著特定之距離包圍電子零件3。

而且，藉由於散熱片2之主面2a接著熱傳導片材1，而形成吸收電子零件3所發出之熱，藉由熱匯5散熱之散熱構件。散熱片2與熱傳導片材1之接著可藉由熱傳導片材1自身之密接力進行。 [實施例]

以下，對本發明之實施例進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。 於以下之實施例及比較例中，非熱各向異性材料之體積平均粒徑係藉由粒度分佈計所測定之值。又，熱各向異性材料之平均長軸長度及平均短軸長度係藉由顯微鏡（VHX-5000，KEYENCE製造）所測定之值。

（實施例1） 混合作為黏合劑樹脂之二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂、作為非熱各向異性材料之氧化鋁粒子（ALUMINA DAW05，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：5 μm，藉由矽烷偶合劑進行偶合處理）37 vol%及鋁粉（#350F，MINALCO股份有限公司製造，體積平均粒徑：15 μm）5 vol%、以及作為非熱各向異性材料之瀝青系碳纖維（平均長軸長度150 μm，平均短軸長度9 μm，XN-100-15M，Nippon Graphite Fiber股份有限公司製造）23 vol%，製備聚矽氧組成物。 再者，關於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，係以有機聚矽氧烷為主成分者與添加劑一併添加34 vol%。 將所得之聚矽氧組成物擠出成形至中空四角柱狀之模具（50 mm×50 mm）中，獲得聚矽氧成型體後，藉由烘箱，於100℃將所得之聚矽氧成型體加熱6小時，獲得聚矽氧硬化物。藉由切片機將所得之聚矽氧硬化物切割成厚度2.0 mm，獲得片狀之聚矽氧硬化物。 藉由經剝離處理之PET膜夾著所得之片狀之聚矽氧硬化物，於87℃、0.5 MPa、3分鐘之條件下進行加壓，獲得熱傳導構件（50 mm×50 mm）。

（實施例2） 混合作為黏合劑樹脂之二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂、作為非熱各向異性材料之氧化鋁粒子（ALUMINA DAW05，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：5 μm，藉由矽烷偶合劑進行偶合處理）20 vol%、氮化鋁（體積平均粒徑：2 μm）21 vol%及氧化鋅（體積平均粒徑：0.5 μm）0.1 vol%、以及作為非熱各向異性材料之瀝青系碳纖維（平均長軸長度150 μm，平均短軸長度9 μm，XN-100-15M，Nippon Graphite Fiber股份有限公司製造）21 vol%，製備聚矽氧組成物。 再者，關於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，係以有機聚矽氧烷為主成分者與添加劑一併添加36 vol%。 將所得之聚矽氧組成物擠出成形至中空四角柱狀之模具（50 mm×50 mm）中，獲得聚矽氧成型體後，藉由烘箱，於100℃將所得之聚矽氧成型體加熱6小時，獲得聚矽氧硬化物。藉由切片機將所得之聚矽氧硬化物切割成厚度2.0 mm，獲得片狀之聚矽氧硬化物。 藉由經剝離處理之PET膜夾著所得之片狀之聚矽氧硬化物，於87℃、0.5 MPa、3分鐘之條件下進行加壓，獲得熱傳導構件（50 mm×50 mm）。

（實施例3） 向玻璃容器中投入平均纖維徑9 μm且平均纖維長度100 μm之瀝青系碳纖維（商品名XN-100-10M：Nippon Graphite Fiber股份有限公司製造）100 g、及乙醇450 g，藉由攪拌葉混合而獲得漿料液。以流量160 mL/min向漿料液中添加氮氣使漿料液惰性化，並向漿料中添加二乙烯苯（93%二乙烯苯，和光純藥工業股份有限公司製造）25 g。添加二乙烯苯10分鐘後，將預先溶解於50 g之乙醇中之0.500 g之聚合起始劑（商品名V-65，油溶性偶氮聚合起始劑，和光純藥工業股份有限公司製造）投入漿料液。投入後，攪拌5分鐘後，停止藉由氮氣進行之惰性化。隨後，一面攪拌一面開始升溫，保持溫度於70℃，繼而降溫至40℃。再者，將開始升溫至開始降溫之時間設為反應時間。降溫後，靜置15分鐘，使分散於漿料液中之固形物成分沈澱。沈澱後，藉由傾析而去除上清液，再次添加溶劑750 g，攪拌15分鐘，洗淨固形物成分。洗淨後，藉由抽氣過濾回收固形物成分，於100℃將所回收之固形物成分乾燥6小時，藉此獲得DVB絕緣被覆碳纖維。 繼而，混合作為黏合劑樹脂之二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂、作為非熱各向異性材料之氧化鋁粒子（ALUMINA DAW10，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：10 μm，藉由矽烷偶合劑進行偶合處理）25 vol%及氮化鋁（體積平均粒徑：2 μm）13 vol%、作為非熱各向異性材料之上述DVB絕緣被覆碳纖維15 vol%，製備聚矽氧組成物。 再者，關於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，係以有機聚矽氧烷為主成分者與添加劑一併添加46 vol%。 將所得之聚矽氧組成物擠出成形至中空四角柱狀之模具（50 mm×50 mm）中，獲得聚矽氧成型體後，藉由烘箱，於100℃將所得之聚矽氧成型體加熱6小時，獲得聚矽氧硬化物。藉由切片機將所得之聚矽氧硬化物切割成厚度2.0 mm，獲得片狀之聚矽氧硬化物。 藉由經剝離處理之PET膜夾著所得之片狀之聚矽氧硬化物，於87℃、0.5 MPa、3分鐘之條件下進行加壓，獲得熱傳導構件（50 mm×50 mm）。

（實施例4） 向聚乙烯製容器中投入平均纖維徑9 μm且平均纖維長度100 μm之瀝青系碳纖維（商品名XN-100-10M：Nippon Graphite Fiber股份有限公司製造）100 g、四乙氧基矽烷（TEOS）200 g、及乙醇900 g，藉由攪拌葉進行混合。隨後，一面加溫至50℃，一面用時5分鐘投入反應起始劑（10%氨水）176 g。將溶劑投入結束之時間點設為0分鐘，攪拌3小時。攪拌結束後使其降溫，進行抽氣過濾，回收固形物成分，使用水及乙醇洗淨固形物成分，再次進行抽氣過濾，回收固形物成分。於100℃使所回收之固形物成分乾燥2小時後，進而於200℃燒成8小時，藉此獲得SiO ₂絕緣被覆碳纖維。 繼而，混合作為黏合劑樹脂之二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂、作為非熱各向異性材料之氧化鋁粒子（ALUMINA DAW10，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：10 μm，藉由矽烷偶合劑進行偶合處理）25 vol%及氮化鋁（體積平均粒徑：2 μm）13 vol%、作為非熱各向異性材料之上述SiO ₂絕緣被覆碳纖維15 vol%，製備聚矽氧組成物。 再者，關於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，係以有機聚矽氧烷為主成分者與添加劑一併添加46 vol%。 將所得之聚矽氧組成物擠出成形至中空四角柱狀之模具（50 mm×50 mm）中，獲得聚矽氧成型體後，藉由烘箱，於100℃將所得之聚矽氧成型體加熱6小時，獲得聚矽氧硬化物。藉由切片機將所得之聚矽氧硬化物切割成厚度2.0 mm，獲得片狀之聚矽氧硬化物。 藉由經剝離處理之PET膜夾著所得之片狀之聚矽氧硬化物，於87℃、0.5 MPa、3分鐘之條件下進行加壓，獲得熱傳導構件（50 mm×50 mm）。

（實施例5） 於實施例1中，藉由切片機將所得之聚矽氧硬化物切割成厚度0.5 mm，獲得片狀之聚矽氧硬化物，除此以外與實施例1同樣地獲得熱傳導構件（50 mm×50 mm）。

（比較例1） 混合作為黏合劑樹脂之二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂、作為非熱各向異性材料之氧化鋁粒子（ALUMINA DAW05，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：5 μm，藉由矽烷偶合劑進行偶合處理）42 vol%、氧化鋁粒子（氧化鋁DAW45，球狀，DENKA股份有限公司製造，體積平均粒徑：50 μm）6 vol%、及氮化鋁（體積平均粒徑：2 μm）27 vol%，製備聚矽氧組成物。 再者，關於二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂，係以有機聚矽氧烷為主成分者與添加劑一併添加24 vol%。 將所得之聚矽氧組成物塗佈於剝離膜上後，於80℃、6小時之條件下進行硬化，獲得2 mm之熱傳導片材。

針對實施例1至5及比較例1中所得之熱傳導構件，以如下方式測定壓縮應力及壓縮應力之改善率，又，評價熱傳導性及柔軟性。將結果示於表1中。

＜壓縮應力＞ 加工所得之熱傳導構件，分別獲得圓柱狀之熱傳導構件（直徑：13 mm，厚度：0.5 mm或2 mm，壓縮夾具所夾持之面積：132 mm ²）及矩形狀之熱傳導構件（11.5 mm×11.5 mm，厚度：0.5 mm或2 mm，壓縮夾具所夾持之面積：132 mm ²）。分別以15 mm見方及25 mm見方之壓縮夾具夾著所得之圓柱狀之熱傳導構件及矩形狀之熱傳導構件，於壓縮速度10 mm/min之條件下，測定熱傳導構件壓縮50%時之最大壓縮應力。

＜壓縮應力之改善率＞ 藉由下述式計算圓柱狀之熱傳導構件之壓縮應力（A）相對於矩形狀之熱傳導構件之壓縮應力（B）之降低率（改善率）。 改善率（%）＝（B－A）/B×100

＜熱傳導性＞ 根據所得之熱傳導構件之熱傳導率計算體熱傳導率（bulk thermal conductivity）。關於上述體熱傳導率，係求出厚度為0.5 mm、1.0 mm、2.0 mm之熱傳導構件之熱阻，根據將橫軸設為測定時之厚度、將縱軸設為熱阻時之斜率而求出。 上述熱阻係藉由以下程序測定。將上述厚度之熱傳導片材加工成直徑20 mm之圓形，獲得試片。 藉由依據ASTM-D5470之方法於1 kgf/cm ²之負重下測定所得之試片之熱阻［℃·cm ²/W］。

＜柔軟性＞ 對於所得之熱傳導構件，求出依據ASTM-D2240型00之蕭氏硬度評價柔軟性。若上述ASTM-D2240型00為50以下，則評價為柔軟性較高。

[表1]

	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5	比較例1
黏合劑樹脂	二液性加成反應型液狀聚矽氧樹脂 （主成分：有機聚矽氧烷）	34	36	46	46	34	24
非熱各向異性材料	氧化鋁粒子 （平均粒徑：5 μm）	37	20	-	-	37	6
氧化鋁粒子 （平均粒徑：10 μm）	-	-	25	25	-	-
氧化鋁粒子 （平均粒徑：50 μm）	-	-	-	-	-	42
鋁粉 （平均粒徑：15 μm）	5	-	-	-	5	-
氮化鋁 （平均粒徑：2 μm）	-	21	13	13	-	27
氧化鋅 （平均粒徑：1 μm）	-	0.1	-	-	-	-
熱各向異性材料	瀝青系碳纖維 （平均纖維長度150 μm）	23	21	-	-	23	-
DVB絕緣被覆碳纖維 （平均纖維長度100 μm）	-	-	15	-	-	-
SiO 2絕緣被覆碳纖維 （平均纖維長度100 μm）	-	-	-	15	-	-
物性值	壓縮應力（矩形） （N/mm）	0.53	0.76	0.78	2.02	1.46	1.59
壓縮應力（圓形） （N/mm）	0.47	0.63	0.65	2.00	1.42	2.41
改善（%）	11.32	17.11	16.67	0.99	2.74	-61.57
評價	體熱傳導率 （W/mK）	35	40	17	18	35	4
ASTM-D2240型00（蕭氏硬度）	50	45	40	40	50	50

1:熱傳導片材 2:散熱構件（散熱片） 2a:主面 2b:側壁 2c:相反側之另一面 3:發熱體（電子零件） 3a:上表面 5:散熱構件（熱匯） 6:配線基板 7:電極

[圖1]係表示本發明之散熱結構體之一例之概略剖面圖。 [圖2]係表示本發明之散熱結構體之一例之概略剖面圖之立體圖。

Claims (7)

1. 一種熱傳導構件，其係至少含有黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料者，其特徵在於： 壓縮應力（A）與壓縮應力（B）滿足（A）＜（B）， 上述壓縮應力（A）係對於圓柱狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之圓形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力， 上述壓縮應力（B）係對於具有與上述圓形面大致相同面積之矩形面的矩形狀之上述熱傳導構件，以與上述熱傳導構件之上述矩形面接觸之方式藉由2個矩形之板狀物夾持並壓縮時之壓縮應力。
2. 如請求項1之熱傳導構件，其中，上述熱各向異性材料為纖維狀材料，纖維之長邊方向沿上述熱傳導構件之厚度方向配向。
3. 如請求項2之熱傳導構件，其中，上述纖維狀材料為碳纖維。
4. 如請求項3之熱傳導構件，其中，上述碳纖維之外周被被覆。
5. 如請求項1至4中任一項之熱傳導構件，其中，上述非熱各向異性材料係氧化鋁、鋁、氧化鋅、氮化硼、及氮化鋁之至少任一者。
6. 一種散熱結構體，其依序具備：發熱體、加工成大致圓形之請求項1至5中任一項之熱傳導構件、及散熱構件。
7. 一種熱傳導構件之製造方法，其係製造請求項1至5中任一項之熱傳導構件之方法，其特徵在於包括如下步驟： 樹脂組成物製備步驟，其至少將黏合劑樹脂、熱各向異性材料及非熱各向異性材料混練而獲得樹脂組成物； 成型體製作步驟，其使上述熱各向異性材料於一方向配向，獲得上述樹脂組成物之成型體；及 成型體片材製作步驟，其沿著相對於上述熱各向異性材料配向之方向大致垂直之方向切割上述成型體，獲得成型體片材。

Images