JP2021190698A - 熱伝導シート及びその製造方法、並びに放熱構造体及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、バインダ樹脂とを含有する樹脂組成物の硬化物からなる熱伝導シートであって、下記(1)及び(2)を充たす熱伝導シートである。
(1)2枚の剥離フィルムで挟んだ前記熱伝導シートを0.5MPaで30秒プレス処理し、剥離フィルムを剥がした直後に、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力が100gf以上となる。
(2)前記(1)のプレス処理を行い、剥離フィルムを剥がした直後の前記熱伝導シート表面のタック力A(gf)と、前記熱伝導シートをプレス処理した後、1時間大気に暴露した後に、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力B(gf)とが、次式、(B/A)×100≧80%、となる。
【選択図】なし
Description
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、実装時の取り扱いを踏まえた十分なタック性を有する熱伝導シート及びその製造方法、並びに放熱構造体及び電子機器を提供することを目的とする。
<1> 炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、バインダ樹脂とを含有する樹脂組成物の硬化物からなる熱伝導シートであって、
下記(1)及び(2)を充たすことを特徴とする熱伝導シートである。
(1)剥離フィルムで挟んだ前記熱伝導シートを0.5MPaで30秒プレス処理し、前記剥離フィルムを剥がした直後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力が100gf以上となる。
(2)前記(1)のプレス処理を行い、剥離フィルムを剥がした直後の前記熱伝導シート表面のタック力A(gf)と、前記熱伝導シートをプレス処理した後、1時間大気に暴露した後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力B(gf)とが、次式、(B/A)×100≧80%、となる。
<2> 更に、(3)前記熱伝導シートをスライス処理した直後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力が20gf以下である、を充たす、前記<1>に記載の熱伝導シートである。
<3> 前記熱伝導シートのショアOO硬度が40以上70以下である、前記<1>から<2>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<4> 炭素繊維以外の前記無機フィラーは、比表面積が1.4m2/g以上の酸化アルミニウム、あるいは比表面積が1.4m2/g以上の窒化アルミニウム、及び水酸化アルミニウムのいずれかを少なくとも含む、前記<1>から<3>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<5> 炭素繊維以外の前記無機フィラーが、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのいずれかと、水酸化アルミニウムとを含む、前記<1>から<4>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<6> 前記酸化アルミニウム及び前記窒化アルミニウムのいずれかの比表面積が1.4m2/g以上3.3m2/g以下である、前記<4>から<5>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<7> 炭素繊維以外の前記無機フィラーの体積平均粒子径が0.4μm以上2μm以下である、前記<1>から<6>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<8> 炭素繊維以外の前記無機フィラーの体積平均粒子径が0.7μm以上2μm以下である、前記<7>に記載の熱伝導シートである。
<9> 前記バインダ樹脂がシリコーン樹脂である、前記<1>から<8>のいずれかに記載の熱伝導シートである。
<10> 前記<1>から<9>のいずれかに記載の熱伝導シートを製造する方法であって、
バインダ樹脂と、炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、を含む樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化することにより、前記樹脂組成物の成型体を得る成型体作製工程と、
前記成型体をシート状に切断し、成型体シートを得る成型体シート作製工程と、
を含むことを特徴とする熱伝導シートの製造方法である。
<11> 発熱体と、前記<1>から<9>のいずれかに記載の熱伝導シートと、放熱部材とをこの順で備えることを特徴とする放熱構造体である。
<12> 前記<11>に記載の放熱構造体を有することを特徴とする電子機器である。
本発明の熱伝導シートは、炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、バインダ樹脂とを含有する組成物の硬化物である。
(2)前記(1)のプレス処理を行い、剥離フィルムを剥がした直後の前記熱伝導シート表面のタック力A(gf)と、前記熱伝導シートをプレス処理した後、1時間大気に暴露した後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力B(gf)とが、次式、(B/A)×100≧80%、となり、次式、(B/A)×100≧100%、となることが好ましい(以下、大気暴露後のタック力の保持率と称することもある)。
(3)前記熱伝導シートをスライス処理した直後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力は20gf以下が好ましく、15gf以下がより好ましい。
上記(1)及び(2)における「剥離フィルムを剥がした直後」とは、剥離フィルムを剥がした時から3分以内を意味する。
上記剥離フィルムとしては、ワックス等により離型処理したものが好ましい。
上記(2)における「1時間大気に暴露」は、温度25℃の大気中に暴露を実施した。
上記(3)における「スライス処理した直後」とは、熱伝導シートをスライス処理した時から5分以内を意味する。
ショアOO硬度が40以上70以下であると、熱伝導シートが十分な柔軟性を有しており、電子部品及びヒートスプレッダの表面に対する追従性及び密着性が良好となる。
ショアOO硬度は、例えば、ASTM−D2240に準拠したショアOO硬度計を用いて測定することができる。
炭素繊維としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維、PBO繊維を黒鉛化した炭素繊維、アーク放電法、レーザ蒸発法、CVD法(化学気相成長法)、CCVD法(触媒化学気相成長法)等で合成された炭素繊維などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱伝導性の点から、PBO繊維を黒鉛化した炭素繊維、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が好ましく、ピッチ系炭素繊維が特に好ましい。
前記炭素繊維の平均繊維長(平均長軸長さ)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50μm以上250μm以下が好ましく、75μm以上200μm以下がより好ましく、90μm以上170μm以下が特に好ましい。
炭素繊維以外の無機フィラーは、比表面積が1.4m2/g以上の酸化アルミニウム、あるいは比表面積が1.4m2/g以上の窒化アルミニウム、及び水酸化アルミニウムのいずれかを少なくとも含むことが好ましく、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのいずれかと、水酸化アルミニウムとを含むことがより好ましい。
従来技術では、モールドから熱伝導シートをスライス・プレス処理することでタック性が発現するものがあったが、シートが空気と触れることで時間とともにタック力が減少する課題があった。
本発明においては、好ましくは炭素繊維以外の無機フィラーとして比表面積が1.4m2/g以上の酸化アルミニウム、あるいは比表面積が1.4m2/g以上の窒化アルミニウム、及び水酸化アルミニウムのいずれかを少なくとも含むことにより、スライス処理時にはタック性を発現せず、プレス処理により熱伝導シートの表面が平滑になったときに初めて強いタック性を発現するのでハンドリング性が良好であり、その後も十分なタック性を保持することができる。
前記比表面積は、例えば、BET法により測定することができる。
前記体積平均粒子径は、例えば、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定装置などにより測定することができる。
前記アルコキシシラン化合物の処理量は、炭素繊維以外の無機フィラーに対して、0.1体積%以上4.0体積%以下であることが好ましく、1.5体積%以上3.0体積%以下であることがより好ましい。
アルコキシシラン化合物の具体例としては、アルキル基含有アルコキシシラン化合物、ビニル基含有アルコキシシラン化合物、アクリロイル基含有アルコキシシラン化合物、メタクリル基含有アルコキシシラン化合物、芳香族基含有アルコキシシラン化合物、アミノ基含有アルコキシシラン化合物、イソシアネート基含有アルコキシシラン化合物、イソシアヌレート基含有アルコキシシラン化合物、エポキシ基含有アルコキシシラン化合物、メルカプト基含有アルコキシシラン化合物などが挙げられる。
バインダ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマーなどが挙げられる。
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤などが挙げられる。
本発明の熱伝導シートの製造方法は、成型体作製工程と、成型体シート作製工程とを含み、樹脂組成物調製工程及びプレス工程を含むことが好ましく、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記熱伝導シートの製造方法は、本発明の熱伝導シートを製造する方法である。
本発明の熱伝導シートの製造方法によると、熱伝導シート表面に強力なタックが付与されているので、別途接着剤を用いる必要がなく、製造工程の省力化、低コスト化を実現することができる。
樹脂組成物調製工程は、バインダ樹脂と、炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、を混錬し樹脂組成物を得る工程である。
前記炭素繊維としては、上記熱伝導シートの説明において例示した前記炭素繊維が挙げられる。
炭素繊維以外の前記無機フィラーとしては、上記熱伝導シートの説明において例示した炭素繊維以外の無機フィラーが挙げられる。
混錬方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化することにより、前記樹脂組成物の成型体を得る工程である。
前記成型体シート作製工程は、前記成型体をシート状に切断し、成型体シートを得る工程であり、例えば、スライス装置により行うことができる。
前記プレス工程は、前記成型体シートをプレス処理する工程である。
前記プレス処理は、例えば、平盤と表面が平坦なプレスヘッドとからなる一対のプレス装置を使用して行うことができる。また、ピンチロールを使用して行ってもよい。
その他の工程としては、例えば、成型体シート放置工程などが挙げられる。
前記成型体シート放置工程としては、前記成型体シートを放置して、前記成型体シートの表面を、前記成型体シートから滲み出した滲出成分により覆うことができる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記放置の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記体積抵抗率の上限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記体積抵抗率は、1.0×1018Ω・cm以下が挙げられる。
前記熱伝導シートの圧縮率の上限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記熱伝導シートの圧縮率は、30%以下が好ましい。
本発明の放熱構造体は、発熱体と、熱伝導シートと、放熱部材とから構成される。
放熱構造体としては、例えば、電子部品等の発熱体と、ヒートシンク、ヒートパイプ、ヒートスプレッダ等の放熱部材と、発熱体と放熱部材に挟持された熱伝導シートとからなる。
前記ヒートスプレッダは、前記電子部品の熱を他の部品に効率的に伝えるための部材である。前記ヒートスプレッダの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、アルミニウムなどが挙げられる。前記ヒートスプレッダは、通常、平板形状である。
前記ヒートシンクは、前記電子部品の熱を空気中に放出するための部材である。前記ヒートシンクの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、アルミニウムなどが挙げられる。前記ヒートシンクは、例えば、複数のフィンを有する。前記ヒートシンクは、例えば、ベース部と、前記ベース部の一方の面に対して非平行方向(例えば、直交する方向)に向かって延びるように設けられた複数のフィンを有する。
前記ヒートスプレッダ、及び前記ヒートシンクは、一般的に、内部に空間を持たない中実構造である。
前記ベーパーチャンバーは、中空構造体である。前記中空構造体の内部空間には、揮発性の液体が封入されている。前記ベーパーチャンバーとしては、例えば、前記ヒートスプレッダを中空構造にしたもの、前記ヒートシンクを中空構造にしたような板状の中空構造体などが挙げられる。
前記ヒートパイプは、円筒状、略円筒状、又は扁平筒状の中空構造体である。前記中空構造体の内部空間には、揮発性の液体が封入されている。
そして、ヒートスプレッダ2の主面2aに、熱伝導シート1が接着されることにより、電子部品3の発する熱を吸収し、ヒートシンク5より放熱する放熱部材が形成される。ヒートスプレッダ2と熱伝導シート1との接着は、熱伝導シート1自身の密着力により行うことができる。
本発明の電子機器は、本発明の放熱構造体を有する。
電子機器の一例として、電子部品として半導体素子を用いた半導体装置などが挙げられる。
−熱伝導シートの作製−
実施例1では、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、シリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。
次に、得られたシリコーン樹脂組成物を、内壁に剥離処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを貼った直方体状の金型(50mm×50mm)の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。
得られたシリコーン成型体をオーブンにて、100℃で6時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を超音波カッターで切断し、厚み0.43mmの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒50mmとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を20.5kHzとし、振幅を60μmとした。
得られた成型体シートを剥離処理PETフィルムで挟んだ後、厚さ0.4mmのスペーサを入れてプレス処理することにより、厚さ0.40mmの熱伝導シートを得た。プレス条件は、87℃、0.5MPaの条件で、30秒とした。
−熱伝導シートの作製−
実施例2では、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、シリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。
次に、得られたシリコーン樹脂組成物を、内壁に剥離処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを貼った直方体状の金型(50mm×50mm)の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。
得られたシリコーン成型体をオーブンにて、100℃で6時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を超音波カッターで切断し、厚み0.43mmの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒50mmとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を20.5kHzとし、振幅を60μmとした。
得られた成型体シートを剥離処理PETフィルムで挟んだ後、厚さ0.4mmのスペーサを入れてプレス処理することにより、厚さ0.40mmの熱伝導シートを得た。プレス条件は、25℃、0.5MPaの条件で、30秒とした。
−熱伝導シートの作製−
実施例3では、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、シリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。
次に、得られたシリコーン樹脂組成物を、内壁に剥離処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを貼った直方体状の金型(50mm×50mm)の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。
得られたシリコーン成型体をオーブンにて、100℃で6時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を超音波カッターで切断し、厚み0.43mmの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒50mmとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を20.5kHzとし、振幅を60μmとした。
得られた成型体シートを剥離処理PETフィルムで挟んだ後、厚さ0.4mmのスペーサを入れてプレス処理することにより、厚さ0.40mmの熱伝導シートを得た。プレス条件は、100℃、0.5MPaの条件で、30秒とした。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂33.1体積%に、カップリング剤を0.7体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積3.3m2/g、熱伝導性粒子:日本軽金属株式会社製)36体積%と、カップリング剤を0.2体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)10体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)20体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例4の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を19.1体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.2体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積3.3m2/g、熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)34体積%と、カップリング剤を0.1体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)10体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例5の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂32.1体積%に、カップリング剤を0.7体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径2μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積1.4m2/g、熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)38体積%と、カップリング剤を0.2体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)10体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)19体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例6の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を19.1体積%、シリコーンB液を13体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積3.3m2/g、熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例7の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂32.1体積%に、カップリング剤を0.7体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径0.7μmの窒化アルミニウム粒子(比表面積2.6m2/g、熱伝導性粒子、トクヤマ株式会社製)38体積%と、カップリング剤を0.2体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)10体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)19体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例8の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を19.1体積%、シリコーンB液を13体積%の比率で混合したものである。窒化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径0.7μmの窒化アルミニウム粒子(比表面積2.6m2/g、熱伝導性粒子、トクヤマ株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例9の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。窒化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂32.1体積%に、カップリング剤を0.7体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積3.3m2/g、熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)38体積%と、カップリング剤を0.2体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの水酸化アルミニウム粒子(熱伝導性粒子、日本軽金属株式会社製)10体積%、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)19体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例10の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を18.1体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径3μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積1m2/g、熱伝導性粒子:電気化学工業株式会社製)42体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)23体積%とを分散させて、シリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例1の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
−熱伝導シートの作製−
実施例1において、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂34.7体積%に、カップリング剤を0.3体積%の処理量でカップリング処理した体積平均粒子径1μmの酸化アルミニウム粒子(比表面積1.1m2/g、熱伝導性粒子:電気化学工業株式会社製)44体積%と、ピッチ系炭素繊維(熱伝導性繊維、平均繊維長120μm、平均繊維径9μm、日本グラファイトファイバー株式会社製)21体積%とを分散させて、調製したシリコーン樹脂組成物(熱伝導性樹脂組成物)を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例2の熱伝導シートを得た。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、シリコーンA液を20.7体積%、シリコーンB液を14体積%の比率で混合したものである。酸化アルミニウム粒子の比表面積はBET法で測定した値である。
直径20mmに外形加工した熱伝導シートの熱抵抗(℃・cm2/W)を、ASTM−D5470に準拠した方法により、1kgf/cm2の荷重で測定した。
各熱伝導シートについて、ASTM−D2240に準拠したショアOO硬度計を用いて、ショアOO硬度を測定した。
(1)剥離フィルムで挟んだ前記熱伝導シートを0.5MPaで30秒プレス処理し、前記剥離フィルムを剥がした直後(3分以内)に、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力を求めた。
(2)前記(1)のプレス処理を行い、剥離フィルムを剥がした直後の前記熱伝導シート表面のタック力A(gf)と、前記熱伝導シートをプレス処理した後、温度25℃の大気に1時間暴露した後に、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力B(gf)とから、次式、(B/A)×100を求めた(大気暴露後のタック力の保持率)。
(3)前記熱伝導シートをスライス処理した直後(5分以内)に、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力を求めた。
ここで、上記(1)から(3)におけるタック力は、株式会社マルコム製タッキネステスターを用い、DEPTHモードで測定した値である。即ち、直径5.1mmのプローブにより2mm/秒で前記熱伝導シートを50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力である。
各熱伝導シートをアルミニウム(Al)板に載せて、圧力をかけないまま反転した時にAl板から熱伝導シートが落下するまでの保持時間を測定し、下記の基準で評価した。
[評価基準]
〇:300秒以上保持
×:300秒未満で落下
2 放熱部材(ヒートスプレッダ)
2a 主面
3 発熱体(電子部品)
3a 上面
5 放熱部材(ヒートシンク)
6 配線基板
Claims (12)
- 炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、バインダ樹脂とを含有する樹脂組成物の硬化物からなる熱伝導シートであって、
下記(1)及び(2)を充たすことを特徴とする熱伝導シート。
(1)剥離フィルムで挟んだ前記熱伝導シートを0.5MPaで30秒プレス処理し、前記剥離フィルムを剥がした直後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力が100gf以上となる。
(2)前記(1)のプレス処理を行い、剥離フィルムを剥がした直後の前記熱伝導シート表面のタック力A(gf)と、前記熱伝導シートをプレス処理した後、1時間大気に暴露した後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の熱伝導シート表面のタック力B(gf)とが、次式、(B/A)×100≧80%、となる。 - 更に、(3)前記熱伝導シートをスライス処理した直後に、直径5.1mmのプローブにより前記熱伝導シートを2mm/秒で50μm押し込み、10mm/秒で引き剥がした際の前記熱伝導シート表面のタック力が20gf以下である、を充たす、請求項1に記載の熱伝導シート。
- 前記熱伝導シートのショアOO硬度が40以上70以下である、請求項1から2のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 炭素繊維以外の前記無機フィラーは、比表面積が1.4m2/g以上の酸化アルミニウム、あるいは比表面積が1.4m2/g以上の窒化アルミニウム、及び水酸化アルミニウムのいずれかを少なくとも含む、請求項1から3のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 炭素繊維以外の前記無機フィラーが、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのいずれかと、水酸化アルミニウムとを含む、請求項1から4のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 前記酸化アルミニウム及び前記窒化アルミニウムのいずれかの比表面積が1.4m2/g以上3.3m2/g以下である、請求項4から5のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 炭素繊維以外の前記無機フィラーの体積平均粒子径が0.4μm以上2μm以下である、請求項1から6のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 炭素繊維以外の前記無機フィラーの体積平均粒子径が0.7μm以上2μm以下である、請求項7に記載の熱伝導シート。
- 前記バインダ樹脂がシリコーン樹脂である、請求項1から8のいずれかに記載の熱伝導シート。
- 請求項1から9のいずれかに記載の熱伝導シートを製造する方法であって、
バインダ樹脂と、炭素繊維と、該炭素繊維以外の無機フィラーと、を含む樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化することにより、前記樹脂組成物の成型体を得る成型体作製工程と、
前記成型体をシート状に切断し、成型体シートを得る成型体シート作製工程と、
を含むことを特徴とする熱伝導シートの製造方法。 - 発熱体と、請求項1から9のいずれかに記載の熱伝導シートと、放熱部材とをこの順で備えることを特徴とする放熱構造体。
- 請求項11に記載の放熱構造体を有することを特徴とする電子機器。
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