製備導熱片的方法和利用該方法製備的導熱片的製作方法

2023-07-31 22:56:26

專利名稱：：製備導熱片的方法和利用該方法製備的導熱片的製作方法
技術領域：
：本發明涉及製備導熱片的方法，以及利用該方法製備的導熱片。
背景技術：
：用於散熱的導熱片用在諸如計算機之類的電子元件/電子設備中。關於導熱片的類型，有表面具有粘著性的導熱片和表面不具有粘著性的導熱片。考慮到易操縱性，有粘著性的導熱片需要使片的一個表面與另一個表面相比具有較小的或沒有粘著性，換句話講，使片的正面和背面之間粘著性顯著不同。為滿足這項要求，已提出為導熱片的一個表面要麼施用基底材料，要麼施用墊條的導熱片(例如，分別參閱未經審査的日本專利公布(Kokai)No.2001-168246和2003-133769)。在這種情況下，由於在片附著基底材料或墊條，導致工藝複雜或成本增加。而且，可能要使用一種用作抗粘連粉末的粘連(附著)抑制劑粉末材料，但是該粘連抑制劑可能變為粉塵並對電子元件有不利影響。此外，必需用於施用粘連抑制劑的設備。除此之外，可商購在事先製備的片的一個表面提供壓敏粘結劑層或非粘結層的導熱片，或通過疊堆多個具有不同粘著性的導熱片獲得的正面和背面具有不同粘著性的多層導熱片。然而，製備此類片還需要一些額外步驟。此外，未經審査的日本專利公布(KokaONo.59-56471、6-306336和8-151555已經分別提出一種丙烯酸壓敏粘結劑雙塗敷帶，其中在正面和背面之間粘合力不同。然而，此帶的熱導率極低，而不是導熱帶
發明內容因此，本發明的目的之一是提供正面和背面粘著性不同的單層導熱片，而不需要，例如，施用基底材料、墊條或抗粘連粉末，的去除表面粘著性的額外步驟。在一個實施例中，本發明提供一種用於製備導熱片的方法，所述方法包括(a)將導熱片組合物前體成形為具有正面和背面的片，所述導熱片組合物前體包含(甲基)丙烯酸單體或其可聚合的低聚物、光聚合反應引發劑和導熱填料，基於得到的導熱組合物總體積計，導熱填料的加入量為20體積％或更高，和(b)使用不同紫外線輻射強度的紫外線輻射照射所述片的正面和背面，使在以較高強度照射的表面上的輻射強度是在以較低強度照射的表面上的輻射強度的30倍或更小，由此固化所述片並獲得包括單層導熱組合物且在正面和背面之間粘著性不同的導熱片。根據本發明的製備方法，雖然所獲得的導熱片是單層的，但其正面和背面之間粘著性不同。此外，即使沒有向所述片的一個表面施用薄膜基底材料、抗粘連粉末或類似材料，通過調整紫外線強度也可使該表面幾乎不具有粘著性。下文根據實現本發明的最佳模式描述了根據本發明的導熱片製備方法，但是本發明不限於以下實施例，並且應當理解根據本領域技術人員的知識可以做出適當的更改和修改，而不脫離本發明的範圍。附帶地講，本文使用的術語"(甲基)丙烯酸"表示"丙烯酸或甲基丙烯酸"，並且"(甲基)丙烯酸單體"表示"諸如丙烯酸和丙烯酸酯之類的丙烯酸單體，或諸如甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯之類的甲基丙烯酸單體"。丙烯酸單層導熱片的製備方法製備方法h本實施例的丙烯酸單層導熱片的製備方法是將導熱片組合物前體成形為片，並使用不同紫外線輻射強度的紫外線輻射照射上述片的正面和背面，由此固化該片並獲得包括單-層導熱組合物且正面和背面之間粘著性不同的導熱片，所述導熱片組合物前體包含(甲基)丙烯酸單體或其可聚合的低聚物、光聚合反應引發劑和導熱填料，基於得到的導熱組合物總體積計，導熱填料的存在量為20體積％或更高。更具體地講，在本實施例的丙烯酸單層導熱片製備中，包含為單官能(甲基)丙烯酸單體、光聚合反應引發劑和導熱填料的導熱組合物脫氣並在行星式攪拌器或類似設備中攪拌它們，將它們夾入兩個襯片之間並通過壓延成形機或類似設備成形為片。然後，使用紫外線輻射照射，仍然保有襯片的，片的每個正面和背面，這時用於一個表面的強度與用於另一表面的不同，從而聚合(固化)該片並能獲得導熱片。通過使用強度不同的紫外線輻射照射該片的每個表面，可聚合併固化該片狀成形製品。此外，如果用於正面和背面的襯片具有不同的紫外線透射比，就可使用強度相同的紫外線輻射照射正面和背面。可利用發射波長400nm或更短的紫外線輻射燈執行紫外線輻射照射。可以使用的燈的實例包括低壓汞燈、中壓汞燈、高-壓汞燈、超高壓汞燈、化學燈、黑光燈、微波激發汞燈和金屬滷化物燈。在以較高強度照射的一側，優選以紫外線照射強度為0.2至L5mW/cm2的紫外線輻射進行照射。優選照射時間從數秒至約30分鐘。如果紫外線照射強度過低，聚合反應就需要過長的時間且兩個表面都趨於失去粘著性。另一方面，如果紫外線照射過高，所得片的粘合強度就可能不足，並因此可能無法保持其外形。在以較高強度照射的表面上的照射強度是在以較低強度照射的表面上的照射強度的30倍或更小，優選2至20倍。如果照射強度比率過小，就不能在兩個表面之間獲得足夠大的粘性強度差值，然而如果照射強度比率過大，就只在一個表面上發生聚合反應且導熱填料可能遷移到另一個表面，形成粉末塗敷狀態。調整照射強度的方法可以使紫外線照射強度本身在各個表面之間是不同的或在設定相同紫外線照射強度的同時改變設置在各表面上的襯片的紫外線透射率。因此，在兩個襯片之間形成導熱組合物前體的情況下，如果使用紫外線透射率不同的襯片且在兩側襯片均照射相同的紫外線輻射，就可以實現本發明。單官能(甲基)丙烯酸單體用於本實施例導熱片的單官能(甲基)丙烯酸單體可以是用於構成普通(甲基)丙烯酸類聚合物的單體，並無特別限定。可以單獨的，或作為其中兩種或更多種的混合物使用這些單官能(甲基)丙烯酸單體。其適用的實例包括包含碳數為20或更少的垸基單官能(甲基)丙烯酸單體，而其具體實例包括乙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、辛基(甲基)丙烯酸酯、異辛基(甲基)丙烯酸酯、癸基(甲基)丙烯酸酯、十二烷基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醯胺和N,N-二甲基丙烯醯胺。在任何聚合反應之前單官能(甲基)丙烯酸單體通常均是低粘度的且有時其可操縱性不良。在這種情況下，導熱填料可能不能均勻地分布在整個導熱片中。因此，優選的是，在將導熱組合物前體成形為片之前，通過提前部分聚合單官能(甲基)丙烯酸並提高粘度的方法將它轉換為可聚合的低聚物。優選地執行部分聚合，直至粘度變為約5至10，000mPa*s。可通過多種方法執行部分聚合，並且其具體實例包括熱聚合、紫外線聚合、電子束聚合、Y-射線照射聚合和離子束照射聚合。附帶地講，為了執行部分聚合，可在導熱組合物前體中添加適當的聚合反應引發劑。光聚合反應引發劑光聚合反應引發劑的實例包括諸如安息香乙醚和安息香異丙醚之類的安息香醚、茴香偶姻乙醚、茴香偶姻異丙醚、米氏酮(4，4'-四甲基二胺基二苯甲酮)、諸如2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如，KB-1(商品名，SartomerCompany產品)、Irgacure651(商品名，Ciba-GeigySpecialty-Chemicals產品))和2，2-二乙氧基苯乙酮之類的取代苯乙酮。其它實例包括諸如2-甲基-2-羥基苯丙酮之類的取代cx-酮醇，和諸如2-萘磺醯氯之類的芳族磺醯基氯化物。可以單獨地或以任意組合使用這些光聚合反應引發劑。聚合反應引發劑的數量沒有特別限定，但通常為每100份數單體組分質量0.1至2.0份質量。導熱填料導熱填料是使導熱片產生基本熱導率的基本組分。導熱填料的實例包括水合金屬化合物、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬碳化物。可以使用單一化合物或單一種類的化合物，或者組合使用多種化合物或多類的化合物。根據填充物的性質和片的固化速度，優選諸如氫氧化鋁、氫氧化鎂和礬土(氧化鋁)之類的白化型填料。至於填充量，優選填充的導熱填料佔導熱組合物的20至80體積％。如果填充量低於20體積％，所述組合物的熱導率就會降低且不能滿足作為導熱片的性能要求。此外，如果導熱填料含量低於20體積Q^，紫外線輻射就不能被導熱填料分散，且傾向於從一個表面透射到另一個表面而不會降低紫外線強度，而且不能完全實現以不同照射強度照射紫外線輻射的效果。因此，不能在所述片的正面和背面之間獲得足夠的粘著性差值，而且可操縱性降低。另一方面，如果導熱填料含量超過80體積％，所述片就會變硬，表現出低劣的與發熱元件的附著性，並且不能滿意地實現其導熱功能。除上述氫氧化鋁和氫氧化鎂之外，所述水合金屬化合物的實例包括氫氧化鋇和氫氧化鈣。除上述氧化鋁之外，所述金屬氧化物的實例包括氧化鈹、氧化鈦、氧化鋯和氧化鋅。金屬氮化物的實例包括氮化硼、氮化鋁和氮化矽。金屬碳化物的實例包括碳化硼、碳化鋁和碳化矽。優選的是組合使用大平均粒度的填料和平均粒度小於大平均粒度的填料，原因是可以提高填料的添加量(填充量)。除單官能(甲基)丙烯酸單體之外，優選地包括多官能(甲基)7丙烯酸單體。在包括多官能(甲基)丙烯酸單體時，可以交聯聚合體並繼而提高片的強度。多官能(甲基)丙烯酸單體的實例包括二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯和五丙烯酸酯。二丙烯酸酯的實例包括二丙烯酸1，6-己二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸乙烯乙二醇酯和二丙烯酸二乙基乙二醇酯。三丙烯酸酯的實例包括三羥甲基丙垸三丙烯酸酯、三羥甲基丙垸三甲基丙烯酸酯和季戊四醇一羥基三丙烯酸酯。四丙烯酸酯的實例包括季戊四醇四丙烯酸酯和2-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯。五丙烯酸酯的實例包括二戊赤蘚醇(一羥基)五丙烯酸酯。可以單獨地或組合使用兩種或更多種多官能(甲基)丙烯酸單體。多官能(甲基)丙烯酸單體的用量通常為每100份單官能(甲基)丙烯酸單體質量0.05至1.5份質量。其它添加劑，等只要未削弱導熱片的性質，就可以在本實施例的導熱片中添加多種添加劑。添加劑的具體實例包括粘著劑、交聯劑、增塑劑、阻燃劑、抗氧化劑、阻燃劑助劑、防沉降劑、增稠劑、觸變劑(例如，超細粉末矽石)、表面活性劑、消泡劑、著色劑、導電顆粒、抗靜電劑、金屬鈍化劑、填料分散劑(例如，鈦酸鹽)和除上述添加劑之外的聚合引發劑。可以單獨地或者組合使用兩種或更多種這些添加劑。實例下文參考實例描述本發明，但本發明不受限於這些實例。紫外線強度測量在下述所有實例和比較例中，利用UVIRAD(EIT製造，型號名稱UR365CH3)測量紫外線輻射的累積強度。另外，使用上述設備測量紫外線輻射透射襯片前和後的累積強度，並且根據以下公式確定襯片的紫外線透射率紫外線透射率(％)=紫外線輻射的累積強度(透射後)/紫外線輻射的累積強度(透射前)x100實例1將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.13mW/cm2，另一個表面上的強度為0.52mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片1)。在此，將經過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將經過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。實例2將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.31mW/cm2，另一個表面上的強度為0.72mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片2)。在此，將經過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將經過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。實例3將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.05mW/cm2，另一個表面上的強度為0.80mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片3)。在此，將經過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將經過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。實例4將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.05mW/cm2，另一個表面上的強度為0.33mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片4)。在此，將經過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將經過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.05mW/cm2，另一個表面上的強度為0.32mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片5)。在此，將經過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將經過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。比較例1以與實例1相同的方式獲得0.5mm厚的單層導熱片(片6)，不同的是，如下文表1所示，配方不同。比較例2將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，一個表面上的強度為0.03mW/cm2，另一個表面上的強度為0.98mW/cm2，由此獲得厚l.Omm的單層導熱片(片7)。在此，將通過高強度紫外線輻射照射的表面指定為表面A，並將通過低-強度紫外線輻射照射的表面指定為表面B。比較例3將配方如下表1所示的組分整體注入行星式攪拌器中，並在較低壓力(50mmHgABS)下揉捏15分鐘，獲得導熱片組合物前體。將所得導熱片組合物前體夾在兩張無色透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯片之間並壓延模製為片，所述襯片經矽樹脂隔離劑處理且紫外線透射率為98%。使用紫外線輻射照射所得的仍然在其兩個表面上保有襯片的片15分鐘，兩個表面上的強度均為0.52mW/cm2，由此獲得厚0.5mm的單層導熱片(片8)。在此，為方便起見，將任意一個表面指定為表面A，並將另一個表面指定為表面B。表1:共混配方tableseeoriginaldocumentpage12下表2示出實例和比較例中的導熱填料含量。表2:片中的導熱填料含量*(體積％)tableseeoriginaldocumentpage13*將粘結劑部分的比重設定為1.0g/cm3，和將氫氧化鋁的比重設定為2.4g/cm3。利用下述方法評價按上文說明製備的導熱片的兩個表面(表面A和表面B)上的粘合能量。在評價時，將從其兩個表面取下襯片後的片用於評價。粘合能量利用RPT1000探針粘性測試器(RHESCA製造)根據粘合能量評價片兩個表面的粘著性。在此，利用測量獲得的應力-應變曲線面積確定粘合能量。當粘合能量較大時，粘著性較大。測量條件如下。負荷500g壓力接觸時間1.0秒測試速度600mm/min。不鏽鋼製探針(直徑5mm)以數個(n=5)測量值的平均值表示粘結力能量。紫外線輻照強度和粘結能量的測量結果見下文的表3和4。tableseeoriginaldocumentpage14和因此，填料遷移到片的表面B。因為可能從片釋出填料，導致製備過程中的汙染或沾汙片的粘附體，所以填料嚮導熱片的一個表面遷移不是優選的。在比較例3中，在兩個表面上的照射強度相同，因此兩個表面的粘著性幾乎無差值。權利要求1.一種製備導熱片的方法，該方法包括(a)將導熱組合物前體成形為具有正面和背面的片，所述導熱組合物前體包含(甲基)丙烯酸單體或其可聚合的低聚物、光聚合反應引發劑和導熱填料，基於所述得到的導熱組合物的總體積計，所述導熱填料的存在量為20體積％或更高，以及(b)使用不同紫外線輻射強度的紫外線輻射照射所述片的所述正面和所述背面，使在以較高強度照射的所述表面上的所述輻射強度是在以較低強度照射的所述表面上的所述輻射強度的30倍或更小，由此固化所述片並獲得由單層導熱組合物組成並且在所述正面和所述背面之間粘著性不同的導熱片。2.根據權利要求1所述的製備導熱片的方法，其中所述(甲基)丙烯酸單體或其可聚合的低聚物是通過部分聚合(甲基)丙烯酸單體並由此增加所述(甲基)丙烯酸單體粘度獲得的可聚合的低聚物。3.根據權利要求1或2所述的製備導熱片的方法，其中所述導熱填料是選自由氫氧化鋁、氫氧化鎂和礬土(氧化鋁)組成的組的填料。4.根據權利要求1至3中任一項所述的製備導熱片的方法，其中在以較高強度照射的表面上的所述紫外線照射強度是在以較低強度照射的表面上的所述照射強度的2至20倍。5.根據權利要求1至4中任一項所述的製備導熱片的方法，其中在以較高強度照射的所述側的所述紫外線照射強度為0.2至1.5mW/cm2。6.—種利用權利要求1至5中任一項所述的製備導熱片的方法製備的導熱片。全文摘要本發明提供在正面和背面之間粘著性不同的單層導熱片，而不需要去除表面粘著性，例如，施用基底材料、墊條或抗粘連粉末的額外步驟。用於製備導熱片的方法，包括(a)將導熱片組合物前體成形為片，所述導熱片組合物前體包含(甲基)丙烯酸單體或其可聚合的低聚物、光聚合反應引發劑和導熱填料，基於得到的導熱組合物的總體積計，所述導熱填料的加入量為20體積％或更高，和(b)使用不同紫外線輻射強度的紫外線輻射照射所述片的正面和背面，使在以較高強度照射的所述表面上的所述輻射強度是在以較低強度照射的所述表面上的是輻射強度的30倍或更小，由此固化所述片並獲得由單層導熱組合物組成並且在正面和背面之間粘著性不同的導熱片。文檔編號C08K3/20GK101296976SQ200680040239公開日2008年10月29日申請日期2006年10月27日優先權日2005年10月28日發明者依田真樹,山崎好直申請人:3M創新有限公司