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JP6814384B2 - Method of manufacturing heat conductive sheet - Google Patents

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JP6814384B2
JP6814384B2 JP2016152815A JP2016152815A JP6814384B2 JP 6814384 B2 JP6814384 B2 JP 6814384B2 JP 2016152815 A JP2016152815 A JP 2016152815A JP 2016152815 A JP2016152815 A JP 2016152815A JP 6814384 B2 JP6814384 B2 JP 6814384B2
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朋佳 萩谷
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Description

本発明は、無機粒子と樹脂を含む熱伝導シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a heat conductive sheet containing inorganic particles and a resin.

近年、発熱性電子回路の基板や絶縁層といった放熱性及び絶縁性が要求される部品に、熱伝導性の無機粒子と樹脂等からなる熱伝導シートが利用されている。
熱伝導シートに用いられる無機粒子の中には、例えば鱗片状六方晶窒化ホウ素のように、粒子形状及び熱伝導率に異方性を有し、長径方向(面方向)の方が短径方向(厚み方向)よりも熱伝導率が高いというものがある。このような異方性無機粒子を用いた熱伝導シートにおいては、無機粒子が、長径方向が熱伝導性の求められる方向(すなわち、シートの厚み方向)に対して平行となるように配向(以下、「縦配向」ということがある。)していることが好ましい。
しかしながら、無機粒子とバインダとなる樹脂を含む組成物をドクターブレード等で単純にシート状に塗工したのでは、各粒子の長径方向はシートの面方向に平行に配向してしまう。
In recent years, heat conductive sheets made of heat conductive inorganic particles and resins have been used for parts requiring heat dissipation and insulation such as substrates and insulating layers of heat-generating electronic circuits.
Among the inorganic particles used in the heat conductive sheet, for example, scaly hexagonal boron nitride, which has anisotropy in particle shape and thermal conductivity, the major axis direction (plane direction) is the minor axis direction. Some have higher thermal conductivity than (thickness direction). In a heat conductive sheet using such anisotropic inorganic particles, the inorganic particles are oriented so that the major axis direction is parallel to the direction in which heat conductivity is required (that is, the thickness direction of the sheet) (hereinafter, , "Vertical orientation".) Is preferable.
However, if the composition containing the inorganic particles and the resin serving as the binder is simply coated in the form of a sheet with a doctor blade or the like, the major axis direction of each particle is oriented parallel to the surface direction of the sheet.

この点、非特許文献1には、六方晶窒化ホウ素粒子と樹脂を含むペーストを吐出ノズルを用いて滴下することにより1点のポッティングを成形し、このポッティングを繰り返し多数形成して集合体にすることで、六方晶窒化ホウ素粒子が縦配向したシートを作成することが開示されている。
また、特許文献1には、六方晶窒化ホウ素粒子の長径方向が面方向に対して平行に配向した一次シートを積層して積層体を得た後、一次シート面から出る法線に対して0〜30度で積層体をスライスすることによって、六方晶窒化ホウ素粒子が縦配向したシートを作成することが開示されている。
さらに、特許文献2には、六方晶窒化ホウ素粒子に正電荷を与え、静電気力を利用して縦配向させることが開示されている。
しかしながら、いずれの方法もシートの製造方法が複雑で、量産性に課題がある。
In this regard, in Non-Patent Document 1, one point of potting is formed by dropping a paste containing hexagonal boron nitride particles and a resin using a discharge nozzle, and a large number of these pottings are repeatedly formed to form an aggregate. As a result, it is disclosed that a sheet in which hexagonal boron nitride particles are vertically oriented is prepared.
Further, in Patent Document 1, after laminating primary sheets in which the major axis direction of hexagonal boron nitride particles is oriented parallel to the plane direction to obtain a laminated body, the normal line emitted from the surface of the primary sheet is 0. It is disclosed that by slicing the laminate at ~ 30 degrees, a sheet in which the hexagonal boron nitride particles are vertically oriented is prepared.
Further, Patent Document 2 discloses that hexagonal boron nitride particles are positively charged and vertically oriented by utilizing electrostatic force.
However, all of these methods have complicated sheet manufacturing methods and have a problem in mass productivity.

特開2012−38763号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-38763 特開平5−174623号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-174623

「2)セラミックス粒子を配向制御したヒートシンク材料の開発」、佐賀県窯業技術センター平成25年度報告書、第9頁〜第13頁"2) Development of heat sink material with orientation control of ceramic particles", Saga Ceramics Technology Center 2013 Report, pp. 9-13

本発明は、上記のような問題に鑑み、熱伝導率の高い無機粒子含有熱伝導シートを、簡易な方法で効率よく製造することを課題とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to efficiently produce an inorganic particle-containing heat conductive sheet having high thermal conductivity by a simple method.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、単に、異方形状を有する無機粒子と樹脂を含むインクを孔版印刷するだけで、無機粒子が縦配向した塗膜を容易に形成できることを見出し、このような知見を利用して本発明を完成させた。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors can easily print a coating film in which inorganic particles are vertically oriented by simply stencil printing an ink containing inorganic particles having an amorphous shape and a resin. We found that it could be formed, and completed the present invention by utilizing such findings.

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]無機粒子と樹脂を含むインクを孔版印刷して塗膜を形成する工程を含む、熱伝導シートの製造方法。
[2]前記塗膜を加熱して半硬化シートとする工程をさらに含む、[1]に記載の熱伝導シートの製造方法。
[3]前記無機粒子が異方形状を有する、[1]又は[2]に記載の熱伝導シートの製造方法。
[4]前記無機粒子の平均粒径が0.1μm〜500μmである、[1]〜[3]いずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[5]前記無機粒子が、鱗片状の六方晶窒化ホウ素粒子である、[1]〜[4]いずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[6]前記孔版印刷において使用する版の孔径が、前記無機粒子の最大粒径の1.1倍以上である、[1]〜[5]のいずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[7]前記孔版印刷が、スクリーン印刷である、[1]〜[6]のいずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[8]前記スクリーン印刷において使用する版の空間率が、0.1〜90%である、[7]に記載の熱伝導シートの製造方法。
[9]前記インクが、蒸発速度が酢酸ブチルの4.5倍以下である溶剤をさらに含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[10]前記塗膜を形成する工程において、複数枚の塗膜を形成し、該複数枚の塗膜を積層する工程をさらに含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の熱伝導シートの製造方法。
[11]前記塗膜を形成する工程と前記塗膜を積層する工程との間に、前記塗膜の表面に凹凸パターンを形成する工程をさらに含み、前記塗膜を積層する工程において、前記凹凸パターンが形成された面どうしが向かい合うように複数枚の塗膜を積層する、[10]に記載の熱伝導シートの製造方法。
[12]前記塗膜を形成する工程において、規則的なパターンを有する不連続な塗膜を形成する、[10]に記載の熱伝導シートの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing a heat conductive sheet, which comprises a step of stencil printing an ink containing inorganic particles and a resin to form a coating film.
[2] The method for producing a heat conductive sheet according to [1], further comprising a step of heating the coating film to form a semi-cured sheet.
[3] The method for producing a heat conductive sheet according to [1] or [2], wherein the inorganic particles have an anisotropic shape.
[4] The method for producing a heat conductive sheet according to any one of [1] to [3], wherein the average particle size of the inorganic particles is 0.1 μm to 500 μm.
[5] The method for producing a heat conductive sheet according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic particles are scaly hexagonal boron nitride particles.
[6] The method for producing a heat conductive sheet according to any one of [1] to [5], wherein the pore diameter of the plate used in the stencil printing is 1.1 times or more the maximum particle size of the inorganic particles.
[7] The method for producing a heat conductive sheet according to any one of [1] to [6], wherein the stencil printing is screen printing.
[8] The method for producing a heat conductive sheet according to [7], wherein the space ratio of the plate used in the screen printing is 0.1 to 90%.
[9] The method for producing a heat conductive sheet according to any one of [1] to [8], wherein the ink further contains a solvent having an evaporation rate of 4.5 times or less that of butyl acetate.
[10] The heat conduction according to any one of [1] to [9], further comprising a step of forming a plurality of coating films and laminating the plurality of coating films in the step of forming the coating film. How to make a sheet.
[11] In the step of laminating the coating film, the step of forming an uneven pattern on the surface of the coating film is further included between the step of forming the coating film and the step of laminating the coating film. The method for producing a heat conductive sheet according to [10], wherein a plurality of coating films are laminated so that the surfaces on which the patterns are formed face each other.
[12] The method for producing a heat conductive sheet according to [10], wherein a discontinuous coating film having a regular pattern is formed in the step of forming the coating film.

本発明の方法によれば、無機粒子が縦配向したシートを、特殊な設備を用いることなく、大面積で一括して容易に製造することができ、これにより、熱伝導率の高い熱伝導シートを効率よく製造することができる。 According to the method of the present invention, a sheet in which inorganic particles are vertically oriented can be easily manufactured in a large area in a batch without using special equipment, whereby a heat conductive sheet having high thermal conductivity can be easily produced. Can be efficiently manufactured.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in more detail, but the present invention is not limited to this, and various aspects are not deviated from the gist thereof. It can be transformed.

本実施形態の熱伝導シートの製造方法は、無機粒子と樹脂を含むインク(熱伝導シート形成材料)の塗膜を、孔版印刷、すなわち、インクに圧力をかけて版に設けられた多数の孔を通過させることによってインクを被印刷物に転写させる印刷方法、によって形成するものである。
前述のとおり、無機粒子が縦配向したシートを塗工により製造するのは困難であり、従来このようなシートは、ポッティング法等、単純な塗工以外の方法で製造されてきた。
ところが、本発明者らは、無機粒子と樹脂を含むインクを孔版印刷すると、形成された塗膜中で粒子が縦配向することを見出した。
孔版印刷することによって粒子が塗膜中で縦配向する理由は明らかではないが、インクが孔を通過する際、版の厚み方向に流れが生じ、各粒子がこの流れに沿ってその長径方向が平行になるよう配列するためであると推測される。ただし、機序はこれによらない。
The method for producing a heat conductive sheet of the present embodiment is stencil printing of a coating film of ink (heat conductive sheet forming material) containing inorganic particles and resin, that is, a large number of holes provided in the plate by applying pressure to the ink. It is formed by a printing method in which ink is transferred to a printed matter by passing the ink.
As described above, it is difficult to produce a sheet in which inorganic particles are vertically oriented by coating, and conventionally such a sheet has been produced by a method other than simple coating such as a potting method.
However, the present inventors have found that when an ink containing inorganic particles and a resin is stencil-printed, the particles are vertically oriented in the formed coating film.
The reason why the particles are vertically oriented in the coating film by stencil printing is not clear, but when the ink passes through the pores, a flow occurs in the thickness direction of the plate, and each particle flows along this flow in the major axis direction. It is presumed that this is because they are arranged so as to be parallel. However, the mechanism does not depend on this.

まず、本実施形態の熱伝導シートの製造方法において使用する、無機粒子及び樹脂を含むインクについて説明する。
本実施形態において、無機粒子としては、カーボン、無機酸化物、無機窒化物又は無機炭化物等の無機化合物からなる粒子が挙げられ、具体例としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物;金属や合金;グラファイト、ダイヤモンドなどの炭素材料等からなる、球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状、ウィスカー状などの粒子が挙げられる。
中でも、熱伝導性の観点から六方晶窒化ホウ素粒子が好ましい。六方晶窒化ホウ素粒子の粒子形状としては、例えば、偏平状、鱗片状、板状、平板状、顆粒状、球状、繊維状、ウィスカー状などが挙げられ、中でも鱗片状の六方晶窒化ホウ素粒子が好ましい。
First, an ink containing inorganic particles and a resin used in the method for producing a heat conductive sheet of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, examples of the inorganic particles include particles made of an inorganic compound such as carbon, an inorganic oxide, an inorganic nitride or an inorganic carbide, and specific examples thereof include boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and zinc oxide. Spherical, powdery, fibrous, needle-like, made of metal oxides such as silicon carbide and aluminum hydroxide, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides; metals and alloys; carbon materials such as graphite and diamond. Examples include scaly and whisker-like particles.
Of these, hexagonal boron nitride particles are preferable from the viewpoint of thermal conductivity. Examples of the particle shape of the hexagonal boron nitride particles include flat, scaly, plate-shaped, flat plate-shaped, granular, spherical, fibrous, whiskers, etc. Among them, scaly hexagonal boron nitride particles are included. preferable.

上述のとおり、本実施形態の製造方法は、このような無機粒子が、形状に異方性を有する場合(方向によって径が異なる場合)に特に好適に利用できる。
本実施形態において使用する無機粒子のアスペクト比(最短径に対する最長径の比)に限定はないが、例えば、2以上であってもよいし、5以上であってもよいし、10以上であってもよい。アスペクト比に上限はないが、通常、1000以下である。
無機粒子の形状及びアスペクト比は、電子顕微鏡により粒子を観察することによって決定できる。アスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、FE−SEM−EDX(SU8220):株式会社日立ハイテクノロジー社製)で撮影された画像から、200個以上の粒子を無作為に選択し、それぞれの最長径と最短径の比であるアスペクト比を求め、それらの平均値を算出することにより決定する。
このような形状に異方性を有する無機粒子の好ましい例としては、六方晶窒化ホウ素の偏平状(例えば、鱗片状)、繊維状、ウィスカー状粒子が挙げられる。
As described above, the production method of the present embodiment can be particularly preferably used when such inorganic particles have anisotropy in shape (when the diameter differs depending on the direction).
The aspect ratio (ratio of the longest diameter to the shortest diameter) of the inorganic particles used in the present embodiment is not limited, but may be, for example, 2 or more, 5 or more, or 10 or more. You may. There is no upper limit to the aspect ratio, but it is usually 1000 or less.
The shape and aspect ratio of the inorganic particles can be determined by observing the particles with an electron microscope. For the aspect ratio, 200 or more particles were randomly selected from images taken with a scanning electron microscope (SEM) (for example, FE-SEM-EDX (SU8220): manufactured by Hitachi High Technology Co., Ltd.). It is determined by obtaining the aspect ratio, which is the ratio of the longest diameter and the shortest diameter of each, and calculating the average value thereof.
Preferred examples of the inorganic particles having anisotropy in such a shape include flat (for example, scaly), fibrous, and whisker-like particles of hexagonal boron nitride.

さらに、本実施形態においては、無機粒子は1種類のみを用いてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で、2種以上の無機粒子を含有してもよい。例えば、窒化ホウ素粒子と、それ以外の熱伝導性無機粒子とを組み合わせて用いることもできる。 Further, in the present embodiment, only one kind of inorganic particles may be used, or two or more kinds of inorganic particles may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, boron nitride particles and other thermally conductive inorganic particles can be used in combination.

ところで、熱伝導シートは、発熱性電子部品等に組み込まれる場合などには180℃以上の高温下で使用されることがある。このような180℃以上の高温下での使用でも、周辺部材の寿命を延ばし、高熱伝導性および耐電圧特性などの信頼性を確保するためには、無機粒子の平均粒径は、熱伝導シートの厚みの1/2から1/3以下程度であることが好ましい。
平均粒径がシートの厚みの1/2を超えると、シートの表面に無機粒子が突出して、熱伝導シートの表面形状が悪化し、他部材との張り合わせシートを作製する際の密着性が低下し、耐電圧特性が低下することがある。
一方で、無機粒子の平均粒径が小さ過ぎると、熱伝導パスが熱伝導シートの厚み方向に上から下まで繋がる確率が小さくなり、熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率が不十分となることがある。
By the way, the heat conductive sheet may be used at a high temperature of 180 ° C. or higher when it is incorporated into a heat-generating electronic component or the like. Even when used at a high temperature of 180 ° C. or higher, in order to extend the life of peripheral members and ensure reliability such as high thermal conductivity and withstand voltage characteristics, the average particle size of the inorganic particles should be a thermal conductive sheet. It is preferably about 1/2 to 1/3 or less of the thickness of.
If the average particle size exceeds 1/2 of the thickness of the sheet, inorganic particles protrude on the surface of the sheet, the surface shape of the heat conductive sheet deteriorates, and the adhesion when producing a bonded sheet with other members deteriorates. However, the withstand voltage characteristics may deteriorate.
On the other hand, if the average particle size of the inorganic particles is too small, the probability that the heat conduction path is connected from top to bottom in the thickness direction of the heat conduction sheet becomes small, and the heat conductivity in the thickness direction of the heat conduction sheet becomes insufficient. Sometimes.

以上のような観点から、無機粒子の粒径に限定はないものの、平均粒径は0.1〜500μm程度であることが好ましく、0.5〜200μmであることがより好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。
ここで、無機粒子の平均粒径とは、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置(例えば、マイクロトラック・ベル製、MT3000IIシリーズ等)で測定したメジアン径(直径)をいう。
From the above viewpoint, although the particle size of the inorganic particles is not limited, the average particle size is preferably about 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 200 μm, and 1 to 100 μm. It is particularly preferable to have.
Here, the average particle size of the inorganic particles refers to the median diameter (diameter) measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (for example, manufactured by Microtrac Bell, MT3000II series, etc.).

また、無機粒子の最大粒径に限定はないが、印刷時の孔版の目詰まり防止や、高熱伝導性や耐電圧特性などの信頼性の確保の観点から、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがさらに好ましく、300μm以下がさらに好ましい。
ここで、無機粒子の最大粒径とは、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置(例えば、マイクロトラック・ベル製、MT3000IIシリーズ)で観測される最大粒径をいう。
The maximum particle size of the inorganic particles is not limited, but is preferably 1000 μm or less, preferably 500 μm, from the viewpoint of preventing clogging of the stencil during printing and ensuring reliability such as high thermal conductivity and withstand voltage characteristics. It is more preferably 300 μm or less, and further preferably 300 μm or less.
Here, the maximum particle size of the inorganic particles means the maximum particle size observed by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (for example, manufactured by Microtrac Bell, MT3000II series).

また、上記粒子分布測定装置では観測されない大きな無機粒子が原料中に存在することもあるため、本実施形態においては、予め、ふるいなどで所定以上の粒径の無機粒子を原料から除去してからインクに添加することが好ましい。 In addition, since large inorganic particles that are not observed by the particle distribution measuring device may be present in the raw material, in the present embodiment, the inorganic particles having a diameter equal to or larger than a predetermined size are removed from the raw material in advance by a sieve or the like. It is preferably added to the ink.

本実施形態において、インクの無機粒子の含有量は、所望する特性に応じて適宜設定することができ、たとえば30体積%以上80体積%以下である。
無機粒子が30体積%未満であると、無機粒子が少なすぎるため、所望の熱伝導性が得られないこともある。
逆に、無機粒子の含有量が80体積%を超えると、無機粒子が多すぎて熱伝導性シートが脆くなったり、熱伝導性シートの電気絶縁性が低下したりすることがある。加えて、インクの粘度が高くなり、薄く且つ平坦な熱伝導性シートを得にくくなることがある。ここで、無機粒子の体積は、無機粒子を構成する無機化合物の比重とインクに含まれる無機粒子の質量とから求められる値とする。
In the present embodiment, the content of the inorganic particles of the ink can be appropriately set according to the desired characteristics, and is, for example, 30% by volume or more and 80% by volume or less.
If the amount of inorganic particles is less than 30% by volume, the desired thermal conductivity may not be obtained because the amount of inorganic particles is too small.
On the contrary, when the content of the inorganic particles exceeds 80% by volume, the heat conductive sheet may become brittle due to too many inorganic particles, or the electrical insulation property of the heat conductive sheet may decrease. In addition, the viscosity of the ink may increase, making it difficult to obtain a thin and flat heat conductive sheet. Here, the volume of the inorganic particles is a value obtained from the specific gravity of the inorganic compounds constituting the inorganic particles and the mass of the inorganic particles contained in the ink.

本実施形態において、インクに用いる樹脂に限定はないが、例えば、熱可塑性樹脂(ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂)、硬化性樹脂(エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂)、合成ゴムなどが挙げられる。中でも熱硬化性樹脂が好ましい。
また、本実施形態において硬化性樹脂は、硬化剤や硬化触媒と混合した樹脂組成物の形でインク中に添加してもよいし、さらに、対応する原料(モノマー、ダイマー、オリゴマー等の前駆体)の形でインク中に添加してもよい。
In the present embodiment, the resin used for the ink is not limited, but for example, a thermoplastic resin (polyolefin, vinyl chloride resin, methyl methacrylate resin, nylon, fluororesin), a curable resin (epoxy resin, phenol resin, urea resin). , Melamine resin, unsaturated polyester resin, silicon resin), synthetic rubber and the like. Of these, thermosetting resins are preferable.
Further, in the present embodiment, the curable resin may be added to the ink in the form of a resin composition mixed with a curing agent or a curing catalyst, and further, a precursor of a corresponding raw material (monomer, dimer, oligomer, etc.). ) May be added to the ink.

熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミノビスマレイミド(ポリビスマレイミド)樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等のポリイミド系樹脂;ポリベンゾオキサゾール系樹脂;ポリエーテル樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂;シリコーン系樹脂;フェノール系エポキシ樹脂、アルコール系エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂等が挙げられる。
中でも、高熱伝導性で、有機溶剤への溶解性も良好であることから、エポキシ樹脂やポリエーテル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコーン樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。
これらの樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組合せ及び比率で併用してもよい。
Examples of the thermosetting resin include polyimide resins, polyaminobismaleimide (polybismaleimide) resins, bismaleimide / triazine resins, polyamideimide resins, polyetherimide resins and other polyimide resins; polybenzoxazole resins; polyethers. Resins; benzocyclobutene resins; silicone-based resins; phenol-based epoxy resins, alcohol-based epoxy resins and other epoxy-based resins and the like can be mentioned.
Of these, epoxy resins, polyether resins, benzocyclobutene resins, and silicone resins are preferable, and epoxy resins are particularly preferable, because they have high thermal conductivity and good solubility in organic solvents.
One of these resins may be used alone, or two or more of these resins may be used in any combination and ratio.

本実施形態において、インクには、さらに必要に応じて溶剤を使用することができる。溶剤の種類には、特に限定はなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセルソルブ、シクロペンタノンなどのケトン類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;シクロヘキサン、シクロペンタンなどのシクロアルカン類;メタノール、エタノール、n―ブチルアルコールなどのアルコール類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジメチルホルムアミドなどのアミド類;プロピレングリコールモノメチルエーテル及びそのアセテートなどの有機溶剤が挙げられる。溶剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
印刷中にはインクの粘度を一定に調整し、印刷後にはインクを迅速に乾燥させる観点から、その蒸発速度が、酢酸ブチルの4.5倍以下である溶剤を用いることが好ましい。蒸発速度が速すぎると印刷中に溶剤が多く揮発し、印刷中にインクの粘度が変化してしまう。また、蒸発速度が遅すぎると溶剤の乾燥が困難になり、高温長時間の乾燥では、樹脂として熱硬化性樹脂を使用した場合にその硬化が進んでしまう。このような観点から、酢酸ブチルの蒸発速度の0.05倍〜4.5倍の溶剤を用いることがより好ましい。
溶剤の含有量に限定はなく、例えば、インクの粘度等を考慮して適宜決定することができ、通常、インキの10〜50質量%程度である。溶剤量が不足すると、孔版の孔で目詰まりが発生したり、泡が十分に消えないで残り、塗面にムラが生じることがある。逆に溶剤量が過剰になると、印刷後の塗膜中の無機粒子の配向保持性が劣ったり、印刷時にハジキが発生しやすくなる。
In the present embodiment, a solvent can be further used for the ink, if necessary. The type of solvent is not particularly limited, and for example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellsolve, and cyclopentanone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; cycloalkanes such as cyclohexane and cyclopentane; Alcohols such as methanol, ethanol and n-butyl alcohol; esters such as ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; amides such as dimethylformamide; organic solvents such as propylene glycol monomethyl ether and acetate thereof. As the solvent, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
From the viewpoint of adjusting the viscosity of the ink to be constant during printing and quickly drying the ink after printing, it is preferable to use a solvent having an evaporation rate of 4.5 times or less that of butyl acetate. If the evaporation rate is too fast, a large amount of solvent will volatilize during printing, and the viscosity of the ink will change during printing. Further, if the evaporation rate is too slow, it becomes difficult to dry the solvent, and if the solvent is dried at a high temperature for a long time, the curing will proceed when a thermosetting resin is used as the resin. From this point of view, it is more preferable to use a solvent having a rate of 0.05 to 4.5 times the evaporation rate of butyl acetate.
The content of the solvent is not limited, and can be appropriately determined in consideration of, for example, the viscosity of the ink, and is usually about 10 to 50% by mass of the ink. If the amount of solvent is insufficient, the pores of the stencil may be clogged, or the bubbles may not disappear sufficiently and the coated surface may become uneven. On the other hand, if the amount of the solvent is excessive, the orientation retention of the inorganic particles in the coating film after printing is inferior, and repelling is likely to occur during printing.

本実施形態において、インクには、無機粒子、樹脂及び必要に応じて使用される溶剤に加えて、さらに、熱伝導シートやインクに従来使用される各種添加剤を添加することもできる。
このような添加剤としては、例えば、無機粒子と樹脂との間の接着性を改良するためのカップリング剤や、上述の硬化剤及び硬化触媒、樹脂硬化促進剤、粘度調整剤、分散安定剤、界面活性剤、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤等が挙げられる。これらは、いずれも1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
In the present embodiment, in addition to the inorganic particles, the resin and the solvent used as needed, various additives conventionally used for the heat conductive sheet and the ink can be added to the ink.
Examples of such additives include a coupling agent for improving the adhesiveness between inorganic particles and a resin, the above-mentioned curing agent and curing catalyst, resin curing accelerator, viscosity modifier, and dispersion stabilizer. , Surfactants, emulsifiers, low elastic agents, diluents, defoamers, ion trapping agents and the like. One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used in any combination and ratio.

前記カップリング剤の好ましい例としては、一般に無機物の表面処理に使用されているものを好適に用いることができ、その種類は特に限定されない。具体的には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシランなどのアミノシラン系;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン系;γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルートリ(β−メトキシエトキシ)シランなどのビニルシラン系;N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩などのカチオニックシラン系;フェニルシラン系などのシランカップリング剤が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
As a preferable example of the coupling agent, those generally used for surface treatment of inorganic substances can be preferably used, and the type thereof is not particularly limited. Specifically, aminosilane systems such as γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxylane; γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4). -Epoxysilanes such as (epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane; vinylsilanes such as γ-methacryloxipropyltrimethoxysilane, vinyl-tri (β-methoxyethoxy)silane; N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl)- Cationic silanes such as γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride; silane coupling agents such as phenylsilanes can be mentioned.
These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

上記カップリング剤は、無機粒子の表面積にもよるが、無機粒子に対して、0.01〜10質量%添加することが好ましく、1〜2質量%添加することがより好ましい。 The coupling agent is preferably added in an amount of 0.01 to 10% by mass, more preferably 1 to 2% by mass, based on the surface area of the inorganic particles.

無機粒子にカップリング剤を付加する方法は特に制限されないが、攪拌機によって高速攪拌している無機粒子にカップリング剤原液を均一に分散させて処理する乾式法やカップリング剤希薄溶液に無機粒子を浸漬し攪拌する湿式法等が好適である。 The method of adding the coupling agent to the inorganic particles is not particularly limited. A wet method of immersing and stirring is preferable.

本実施形態において、インクの調製方法に特に限定はなく、各成分を混合すればよい。その際、各成分を均一に混合させるため、攪拌、混合、混練処理などの公知の処理を行うことができる。
また、本実施形態において、インクの粘度に限定はないが、例えば、0.1〜100Pa・sであることが好ましい。印刷後の塗膜中の無機粒子の配向保持性が高く、メッシュ孔の目詰まりを防止する観点から、5〜20Pa・sの粘弾性インクが望ましい。
In the present embodiment, the method for preparing the ink is not particularly limited, and each component may be mixed. At that time, in order to uniformly mix each component, known treatments such as stirring, mixing, and kneading can be performed.
Further, in the present embodiment, the viscosity of the ink is not limited, but is preferably 0.1 to 100 Pa · s, for example. A viscoelastic ink of 5 to 20 Pa · s is desirable from the viewpoint of having high orientation retention of inorganic particles in the coating film after printing and preventing clogging of mesh holes.

次に、本実施形態の熱伝導シートの製造方法における、孔版印刷について説明する。
孔版印刷とは、インクに圧力をかけて孔版(多数の孔を有する版)の孔を通過させることによって、インクを被印刷物に転写させる印刷方法をいう。本実施形態においては、インクとして上述の熱伝導シート形成材料を用い、これにより、孔版印刷で熱伝導シート用塗膜を形成する。
Next, stencil printing in the method for manufacturing a heat conductive sheet of the present embodiment will be described.
Stencil printing refers to a printing method in which ink is transferred to a printed matter by applying pressure to the ink to pass through the holes of a stencil (a plate having a large number of holes). In the present embodiment, the above-mentioned heat conductive sheet forming material is used as the ink, thereby forming a coating film for the heat conductive sheet by stencil printing.

本実施形態において、孔版としては、多数の孔を有するものであれば特に限定はないが、均一なシートを製造するという観点からは、大きさ及び形状が均一な孔が正方格子状や千鳥格子状等のように均等に配置されたものであることが好ましい。その開口率に限定はないが、連続膜を形成する場合には、開口率が0.1〜90(面積)%であることが好ましく、より好ましくは20〜80(面積)%である。
版の厚さにも限定はないが、インクに縦方向の流れを生じさせ無機粒子を縦配向させるという目的からは、ある程度厚みがある方が好ましく、例えば、40〜300μm程度のものを好適に使用することができる。
孔径にも限定はなく、無機粒子の最大粒径に応じて、適宜選択することができる。
ただし、無機粒子の最大粒径よりも小さいと孔版の目詰まりの原因となることから、無機粒子の最大粒径より大きいことが好ましく、最大粒径の1.1倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、3倍以上であることがさらに好ましい。
また、インクに縦方向の流れを生じさせるという観点からは、孔径は、1100μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることがさらに好ましく、100μm以下であることがなお好ましい。
なお、ここで、孔径とは、孔が円形である場合にはその直径を、矩形である場合にはその長径と短径の平均値をいい、それ以外の形状の場合は、孔(開口)に外接する最小の円の直径をいうものとする。
孔版の材料に限定はなく、例えば、パンチングメタル(アルミ、スチール、ステンレス等)が挙げられる。
In the present embodiment, the stencil is not particularly limited as long as it has a large number of holes, but from the viewpoint of producing a uniform sheet, the holes having a uniform size and shape are in a square grid shape or in a houndstooth pattern. It is preferable that they are evenly arranged like a child. The aperture ratio is not limited, but when forming a continuous film, the aperture ratio is preferably 0.1 to 90 (area)%, more preferably 20 to 80 (area)%.
The thickness of the plate is also not limited, but for the purpose of causing the ink to flow in the vertical direction and vertically aligning the inorganic particles, it is preferable that the ink has a certain thickness, for example, a plate having a thickness of about 40 to 300 μm is preferable. Can be used.
The pore size is also not limited, and can be appropriately selected depending on the maximum particle size of the inorganic particles.
However, if it is smaller than the maximum particle size of the inorganic particles, it may cause clogging of the stencil. Therefore, it is preferably larger than the maximum particle size of the inorganic particles, and preferably 1.1 times or more the maximum particle size. It is more preferably 2 times or more, and further preferably 3 times or more.
Further, from the viewpoint of causing the ink to flow in the vertical direction, the pore diameter is preferably 1100 μm or less, more preferably 500 μm or less, further preferably 300 μm or less, and further preferably 100 μm or less. Is still preferable.
Here, the hole diameter means the diameter when the hole is circular, the average value of the major axis and the minor axis when the hole is rectangular, and the hole (opening) in the case of other shapes. It shall mean the diameter of the smallest circle circumscribing.
The material of the stencil is not limited, and examples thereof include punching metal (aluminum, steel, stainless steel, etc.).

本実施形態においては、孔版印刷として、スクリーンメッシュ(合成繊維や金属繊維で織られた網目)を用いた、スクリーン印刷を行うことが好ましい。
その際に使用するスクリーンメッシュの目開き及び厚さに限定はなく、好ましい範囲は、上述の孔径及び版の厚さと同程度である。また、スクリーンメッシュの線径及びピッチも、このような目開きを与えることのできる範囲にあればよく、特に限定はない。また、スクリーンメッシュの開口率にあたる空間率は、0.1〜90%であることが好ましく、より好ましくは20〜80%、特に好ましくは20〜60%である。
ここで、スクリーンメッシュの空間率(X)は、次式によって表される値である。
X=(a/(a+b))2×100(%)
(ただし、a:メッシュの目開き(mm)、b:メッシュの線径(mm))
スクリーンメッシュの材料にも限定はなく、強度や防錆性の点からは、ステンレスを好ましく使用することができる。
In the present embodiment, it is preferable to perform screen printing using a screen mesh (a mesh woven with synthetic fibers or metal fibers) as the stencil printing.
The opening and thickness of the screen mesh used at that time are not limited, and the preferable range is about the same as the above-mentioned hole diameter and plate thickness. Further, the wire diameter and pitch of the screen mesh may be within a range in which such an opening can be provided, and are not particularly limited. The space ratio corresponding to the aperture ratio of the screen mesh is preferably 0.1 to 90%, more preferably 20 to 80%, and particularly preferably 20 to 60%.
Here, the spatial ratio (X) of the screen mesh is a value expressed by the following equation.
X = (a / (a + b)) 2 x 100 (%)
(However, a: mesh opening (mm), b: mesh wire diameter (mm))
The material of the screen mesh is not limited, and stainless steel can be preferably used from the viewpoint of strength and rust prevention.

本実施形態において、孔版と被印刷面との間の距離(クリアランス)に限定はなく、例えば、0.3〜10.0mm、好ましくは0.5mm〜5.0mmとすることができる。
本実施形態において、孔版印刷により形成される塗膜の厚み(印刷膜厚)に限定はなく、所望する熱伝導シートの厚さに応じて適宜決定することができ、例えば、10〜1000μmとしてもよいし、10〜500μmとしてもよいし、50〜300μmとしてもよい。
なお、本実施形態においては、塗膜1枚単独で熱伝導シートを形成してもよいし、複数枚の薄い塗膜を積層して熱伝導シートを形成してもよい。
In the present embodiment, the distance (clearance) between the stencil and the surface to be printed is not limited, and may be, for example, 0.3 to 10.0 mm, preferably 0.5 mm to 5.0 mm.
In the present embodiment, the thickness of the coating film (printing film thickness) formed by stencil printing is not limited and can be appropriately determined according to the desired thickness of the heat conductive sheet, for example, 10 to 1000 μm. It may be 10 to 500 μm, or 50 to 300 μm.
In the present embodiment, the heat conductive sheet may be formed by one coating film alone, or a plurality of thin coating films may be laminated to form the heat conductive sheet.

本実施形態においては、孔版印刷の際、インクに圧力をかけて、孔版の孔を通過させる。この際の圧力の負荷方法に限定はなく、例えば、孔版の一辺側から他辺側に向かってスキージを摺動させてインクに圧力を負荷してもよいし、孔版の孔形成部分と同じかそれより大きい面積を有する板を用いてインクに孔版に対して垂直に、均一に圧力を負荷してもよい。
印圧として、例えば、スキージ長さ1cmあたり300グラム以上とすることができる。1cmあたり400グラム以上としてもよいし、500グラム以上としてもよい。一般に、スキージ印圧が低すぎると、印刷膜厚の均一性が損なわれる傾向にあり、特に高粘弾性インク印刷の場合、スクリーン版上のインクの掻き取りの為にも十分な印圧が必要である。
In the present embodiment, during stencil printing, pressure is applied to the ink to allow the ink to pass through the stencil holes. The method of applying pressure at this time is not limited, and for example, the squeegee may be slid from one side of the stencil to the other side to apply pressure to the ink, or is it the same as the hole-forming portion of the stencil? A plate having a larger area may be used to uniformly apply pressure to the ink perpendicular to the stencil.
The printing pressure can be, for example, 300 grams or more per 1 cm of squeegee length. It may be 400 grams or more per 1 cm, or 500 grams or more. In general, if the squeegee printing pressure is too low, the uniformity of the printing film thickness tends to be impaired, and particularly in the case of high viscoelastic ink printing, sufficient printing pressure is required for scraping the ink on the screen plate. Is.

孔版印刷の際の組成物への圧力負荷にスキージを用いる場合、その材質及び硬度に限定はなく、一般的なスクリーン印刷に使用されるものと同様のものを用いることができ、例えば、硬度が50°〜95°度程度のウレタンゴム等の弾性体からなるスキージを使用することができる。
またスキージ速度(摺動速度)及びスキージ角度(スキージと版とがなす角)にも限定はなく、例えば、0.01〜30m/分、及び、10〜70度程度とすることができる。
When a squeegee is used for the pressure load on the composition during stencil printing, the material and hardness thereof are not limited, and the same material as that used for general screen printing can be used. A squeegee made of an elastic body such as urethane rubber having a temperature of about 50 ° to 95 ° can be used.
Further, the squeegee speed (sliding speed) and the squeegee angle (angle formed by the squeegee and the plate) are not limited, and can be, for example, 0.01 to 30 m / min and about 10 to 70 degrees.

本実施形態において、印刷により形成される塗膜の厚さに限定はないが、無機粒子の平均粒径より大きい方が好ましい。シートの粒径を無機粒子の平均粒径より大きくすることにより、シート表面の平滑性が担保され、後述するようなシートの積層を行った場合には積層面間にボイドが形成されるのを防ぐことができる。 In the present embodiment, the thickness of the coating film formed by printing is not limited, but it is preferably larger than the average particle size of the inorganic particles. By making the particle size of the sheet larger than the average particle size of the inorganic particles, the smoothness of the sheet surface is ensured, and when the sheets are laminated as described later, voids are formed between the laminated surfaces. Can be prevented.

本実施形態において、塗膜はいったん担体(被印刷面)の上に形成することができる。
このような担体としては、孔版印刷によって形成される塗膜を保持できる強度を有し、塗膜硬化後に塗膜(シート)を担体から剥離する場合には離型性のよいものが好ましい。具体例としては、銅やアルミニウム等の金属箔や金属板、プラスチックフィルムやプラスチック板等が挙げられる。
In the present embodiment, the coating film can be once formed on the carrier (printed surface).
Such a carrier preferably has a strength capable of retaining the coating film formed by stencil printing and has good releasability when the coating film (sheet) is peeled off from the carrier after the coating film is cured. Specific examples include metal foils such as copper and aluminum, metal plates, plastic films, plastic plates, and the like.

以上のようにして形成した塗膜は、必要に応じて乾燥及び/又は硬化させることにより、シートとすることができる。
ところで、熱伝導シート中にボイドが存在すると、熱伝導率や絶縁破壊信頼性の低下の原因となる。シート中にボイド(空間)が形成されるのを防ぐため、塗膜が完全に乾燥、硬化する前に、塗膜からボイドとなる空間を除去するために塗膜をプレスするプレス工程を設けることも好ましい。プレス方法に限定はないが、塗膜を均等に加圧することが好ましい。この場合、プレス工程に先立って、加熱や光照射などにより塗膜を半硬化させて半硬化シートを形成する工程を設けておくと、プレスを容易に行うことができる。
さらに、インクに含まれる樹脂として、硬化性樹脂又は樹脂組成物を用いた場合には、塗膜を加熱したり、塗膜に光照射をするなどの硬化工程を設けることが好ましい。
The coating film formed as described above can be made into a sheet by drying and / or curing as necessary.
By the way, the presence of voids in the heat conductive sheet causes a decrease in thermal conductivity and dielectric breakdown reliability. In order to prevent the formation of voids (spaces) in the sheet, a pressing step is provided to press the coating film to remove the void spaces from the coating film before the coating film is completely dried and cured. Is also preferable. The pressing method is not limited, but it is preferable to pressurize the coating film evenly. In this case, if a step of semi-curing the coating film by heating, light irradiation, or the like to form a semi-cured sheet is provided prior to the pressing step, the pressing can be easily performed.
Further, when a curable resin or a resin composition is used as the resin contained in the ink, it is preferable to provide a curing step such as heating the coating film or irradiating the coating film with light.

また、前述の担体を塗膜から剥離する工程を含んでもよい。担体が熱伝導シートの用途にふさわしくない特性を有している場合、例えば、熱伝導シートの用途が電子回路の絶縁層であるような場合において担体として金属箔等の導電性のものを利用した場合等、には、担体を熱伝導シートから剥離することが好ましい。この剥離工程のタイミングに限定はないが、塗膜が硬化した後であることが好ましい。もっとも、担体の特性が熱伝導シートの用途に照らして好ましくないという事情がなく、かつ、熱伝導性が高いものである場合には、担体を残したまま熱伝導シートとして利用することもできる。 Further, the step of peeling the above-mentioned carrier from the coating film may be included. When the carrier has characteristics that are not suitable for the use of the heat conductive sheet, for example, when the use of the heat conductive sheet is an insulating layer of an electronic circuit, a conductive material such as a metal foil is used as the carrier. In some cases, it is preferable to peel the carrier from the heat conductive sheet. The timing of this peeling step is not limited, but it is preferably after the coating film has hardened. However, if there is no reason that the characteristics of the carrier are not preferable in light of the use of the heat conductive sheet and the heat conductivity is high, the carrier can be used as the heat conductive sheet while remaining.

本実施形態においては、所望の厚さのシートを得る等の目的で、上述の塗膜を複数枚形成し、これらを積層してもよい。
例えば、完全に硬化する前の2枚の塗膜を積層し硬化させることにより、容易に積層シートを得ることができる。積層の際には、プレスを行って、積層面間に隙間(ボイド)が形成されるのを防ぐことが好ましい。前述のとおり、熱伝導シート中にボイドが形成されると絶縁破壊強さが低下する等の問題が生じることがある。なお、積層の際にプレスを行った場合には、積層面間の隙間に加え、塗膜中の空間も同時に除去できるので、前述のプレス工程を別途設けなくてもよい。
塗膜を積層する工程に先立って、加熱や光照射などにより塗膜を半硬化させて半硬化シートを形成する工程を設けておくと、積層を容易に行うことができる。
In the present embodiment, a plurality of the above-mentioned coating films may be formed and laminated for the purpose of obtaining a sheet having a desired thickness.
For example, a laminated sheet can be easily obtained by laminating and curing two coating films before they are completely cured. At the time of laminating, it is preferable to press to prevent the formation of gaps (voids) between the laminated surfaces. As described above, if voids are formed in the heat conductive sheet, problems such as a decrease in dielectric breakdown strength may occur. When pressing is performed during lamination, the space in the coating film can be removed at the same time in addition to the gaps between the laminated surfaces, so that the above-mentioned pressing step does not need to be provided separately.
If a step of semi-curing the coating film by heating, light irradiation, or the like to form a semi-cured sheet is provided prior to the step of laminating the coating film, the laminating can be easily performed.

さらに、完全に硬化する前の塗膜の表面に予め凹凸パターンを設け、これらのパターン形成面どうしが対面するように積層し硬化させると、無機粒子の縦配向の度合いの高いシートが得られることが、本発明者らの研究により判明した。
無機粒子の縦配向の度合いの高いシートが得られる理由は明らかではないが、孔版印刷による塗膜を形成する工程においていったん得られた塗膜中の無機粒子の縦配向は、その後、塗膜が硬化するまでの間に重力等の影響により乱れることがあるところ、表面に凹凸パターンを設けた塗膜の凹凸面を向かい合うように積層すると、その2枚の塗膜の境界面が無機粒子の移動を規制して配向の乱れを抑止するためと推測される。ただし、機序はこれによらない。
Further, if an uneven pattern is provided in advance on the surface of the coating film before it is completely cured, and these pattern-forming surfaces are laminated and cured so as to face each other, a sheet having a high degree of vertical orientation of inorganic particles can be obtained. However, it was found by the research of the present inventors.
The reason why a sheet having a high degree of vertical orientation of inorganic particles can be obtained is not clear, but the vertical orientation of the inorganic particles in the coating film once obtained in the step of forming the coating film by stencil printing is subsequently determined by the coating film. Where it may be disturbed by the influence of gravity etc. until it hardens, when the uneven surfaces of the coating film with the uneven surface are laminated so as to face each other, the boundary surface between the two coating films moves inorganic particles. It is presumed that this is to regulate and suppress the disorder of orientation. However, the mechanism does not depend on this.

以上のような積層シートを製造するために、完全に硬化する前の塗膜の表面に凹凸パターンを形成する工程をさらに有することが好ましい。
塗膜表面に凹凸パターンを形成する方法に限定はないが、例えば、凹凸パターンを有する転写板やローラーを用いて、塗膜表面に凹凸を転写する方法が挙げられる。この場合においては、凹凸パターンを形成する工程に先立って、加熱や光照射などにより塗膜を半硬化させる、半硬化シート形成工程を設けておくと、凹凸パターンの転写を容易行うことができ、また、転写された凹凸パターンも保持されやすくなるため好ましい。
In order to produce the above-mentioned laminated sheet, it is preferable to further have a step of forming an uneven pattern on the surface of the coating film before it is completely cured.
The method of forming the unevenness pattern on the coating film surface is not limited, and examples thereof include a method of transferring the unevenness to the coating film surface using a transfer plate or a roller having the unevenness pattern. In this case, if a semi-curing sheet forming step is provided in which the coating film is semi-cured by heating, light irradiation, or the like prior to the step of forming the uneven pattern, the uneven pattern can be easily transferred. Further, it is preferable because the transferred uneven pattern is easily retained.

また、以上のような積層シートを製造する別の態様としては、孔版印刷をパターン印刷として、規則的なパターンを有する不連続な塗膜を2枚形成し、これらを積層し、好ましくは加圧下で硬化させてもよい。 Further, as another aspect of producing the laminated sheet as described above, stencil printing is used as pattern printing to form two discontinuous coating films having a regular pattern, and these are laminated, preferably under pressure. It may be cured with.

以上のような実施形態において、凹凸パターンの凹部及び凸部の形状や大きさに限定はないが、例えば、凸部の高さ/凹部の深さは、10〜200μm程度、塗膜厚みの1/5〜1/1程度とすることができる。
また、凹部と凸部が互いに嵌合できるような形状であることが好ましい。このような観点から、凹凸パターンは、例えば、正方形の凹部と凸部が規則的に配列した格子状やライン状(縞状)とすることが好ましい。
In the above embodiment, the shape and size of the concave and convex portions of the concave-convex pattern are not limited, but for example, the height of the convex portion / the depth of the concave portion is about 10 to 200 μm, and the coating film thickness is 1. It can be about / 5 to 1/1.
Further, it is preferable that the concave portion and the convex portion have a shape that can be fitted to each other. From this point of view, the uneven pattern is preferably, for example, a grid shape or a line shape (striped shape) in which square concave portions and convex portions are regularly arranged.

本実施形態において、製造する熱伝導シートの特性に限定はない。
シートの厚さは用途に応じて適宜決定すればよく、例えば、10〜1000μm程度とすることができる。
In the present embodiment, the characteristics of the heat conductive sheet to be produced are not limited.
The thickness of the sheet may be appropriately determined according to the intended use, and may be, for example, about 10 to 1000 μm.

また、熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率は4.0W/m・K以上であることが好ましく、5.0W/m・K以上であることがより好ましく、6.0W/m・K以上であることがさらに好ましい。熱伝導率に上限はなく、大きいほど好ましい。本実施形態の製造方法によれば、このような高熱伝導率の熱伝導シートの製造も可能である。 Further, the thermal conductivity in the thickness direction of the heat conductive sheet is preferably 4.0 W / m · K or more, more preferably 5.0 W / m · K or more, and 6.0 W / m · K or more. Is more preferable. There is no upper limit to the thermal conductivity, and the larger the thermal conductivity, the more preferable. According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture such a heat conductive sheet having a high thermal conductivity.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例及び比較例において作製した熱伝導シートの特性の測定方法を以下に示す。
<各特性の評価方法>
(1)熱伝導率
実施例及び比較例で得られた積層シートから試験片(10mm×10mm×厚さ1mm)を切り出し、NETZSCH製キセノンフラッシュアナライザーLFA447型熱伝導率計を用いてレーザーフラシュで試験片の熱伝導率(W/m・K)を測定した。
The method of measuring the characteristics of the heat conductive sheet produced in Examples and Comparative Examples is shown below.
<Evaluation method of each characteristic>
(1) Thermal conductivity A test piece (10 mm × 10 mm × thickness 1 mm) was cut out from the laminated sheets obtained in Examples and Comparative Examples, and tested with a laser flash using a NETZSCH xenon flash analyzer LFA447 type thermal conductivity meter. The thermal conductivity (W / m · K) of the piece was measured.

(2)配向強度比(I(002)/I(100))
積層シート中の窒化ホウ素一次粒子の配向性は、X線回折法によるI(002)回析線(2θ=26.5°)の強度とI(100)回析線(2θ=41.5°)の強度との比(I(002)/I(100))により評価した。
具体的には、実施例及び比較例で得られた積層シートから試験片(5mm×5mm×厚さ0.2mm)を切り出し、「全自動水平型多目的X線回折装置 SmartLab」(リガク社製、X線源:CuKα線、管電圧:45kV、管電流:360mA)を用いて、X線を試験片の厚み方向に照射して、I(002)回析線とI(100)回析線の強度を測定した。
六方晶である窒化ホウ素一次粒子の厚み方向は、結晶学的なI(002)回析線すなわちc軸方向、面内方向はI(100)回析線すなわちa軸方向にそれぞれ一致している。窒化ホウ素粒子の集合体を構成する窒化ホウ素一次粒子が、完全にランダムに配向している(無配向である)場合、(I(002)/I(100))≒6.7になる(「JCPDS[粉末X線回折データベース]」No.34−0421[BN]の結晶密度値[Dx])。(I(002)/I(100))が小さいほどと、六方晶の窒化ホウ素粒子のa軸方向が厚さ方向に配向していることを意味する。
(2) Orientation strength ratio (I (002) / I (100))
The orientation of the boron nitride primary particles in the laminated sheet is the intensity of the I (002) diffraction line (2θ = 26.5 °) and the I (100) diffraction line (2θ = 41.5 °) by the X-ray diffraction method. ) To the strength (I (002) / I (100)).
Specifically, a test piece (5 mm × 5 mm × thickness 0.2 mm) was cut out from the laminated sheets obtained in Examples and Comparative Examples, and “Fully automatic horizontal multipurpose X-ray diffractometer SmartLab” (manufactured by Rigaku Co., Ltd., Using an X-ray source: CuKα ray, tube voltage: 45 kV, tube current: 360 mA), X-rays are irradiated in the thickness direction of the test piece to form an I (002) diffraction line and an I (100) diffraction line. The intensity was measured.
The thickness direction of the hexagonal boron nitride primary particles coincides with the crystallographic I (002) diffraction line, that is, the c-axis direction, and the in-plane direction coincides with the I (100) diffraction line, that is, the a-axis direction. .. When the boron nitride primary particles constituting the aggregate of the boron nitride particles are completely randomly oriented (non-oriented), (I (002) / I (100)) ≈6.7 ("" JCPDS [Powder X-ray Diffraction Database] "No. 34-0421 [BN] crystal density value [Dx]). The smaller (I (002) / I (100)) is, the more the a-axis direction of the hexagonal boron nitride particles is oriented in the thickness direction.

(実施例1)
エポキシ樹脂(DIC製「850−S」)100質量部、硬化剤(フェノーノボラック系硬化剤、明和化成製「DL−92」)56質量部、及び、硬化触媒(2フェニルイミダゾール、四国化成製)0.1質量部を混合し、樹脂組成物を調製した。
次に、平均粒径18μmの窒化ホウ素一次粒子(電気化学工業製「SGP」)100質量部に、カップリング剤として3−グリコキシドプロピルトリメトキシラン(東京化成製)1.5質量部を滴下し、ミキサーで攪拌した。
続いて、シクロペンタノン30質量部中で、前記樹脂組成物40体積%と、上記カップリング剤を付加した窒化ホウ素一次粒子60体積%の合計70質量部とを混合し、インクを調製した。
このインクを、スクリーン印刷版(中沼アートスクリーン株式会社製、3D80メッシュ−80−225μtNU−30+10μt、メッシュ孔径:238μm、空間率:54%)を用いた印刷により銅箔上に塗工(塗布厚:100μm)した。次いで、該塗膜を130℃で15分乾燥させ、銅箔から剥して半硬化シートを作製した。この銅箔を剥がした半硬化シートを14枚用意し、14枚の半硬化シートの塗工面(銅箔と反対面)どうしを張り合わせ積層し、これを180℃、10MPa、60分の条件で真空プレスしながらて硬化させ1mm厚の積層シートを作製した。
(Example 1)
100 parts by mass of epoxy resin ("850-S" manufactured by DIC), 56 parts by mass of curing agent (phenonovolac-based curing agent, "DL-92" manufactured by Meiwa Kasei), and curing catalyst (2phenylimidazole, manufactured by Shikoku Kasei) A resin composition was prepared by mixing 0.1 parts by mass.
Next, 1.5 parts by mass of 3-glycoxydpropyltrimethoxylane (manufactured by Tokyo Kasei) was added dropwise as a coupling agent to 100 parts by mass of primary boron nitride particles (“SGP” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 18 μm. And stirred with a mixer.
Subsequently, in 30 parts by mass of cyclopentanone, 40 parts by mass of the resin composition and 60 parts by volume of the boron nitride primary particles to which the coupling agent was added were mixed to prepare an ink.
This ink is applied onto a copper foil by printing using a screen printing plate (manufactured by Nakanuma Art Screen Co., Ltd., 3D80 mesh-80-225 μt NU-30 + 10 μt, mesh hole diameter: 238 μm, space ratio: 54%) (coating thickness: 100 μm). Next, the coating film was dried at 130 ° C. for 15 minutes and peeled off from the copper foil to prepare a semi-cured sheet. 14 semi-cured sheets from which the copper foil was peeled off were prepared, and the coated surfaces (opposite surfaces of the copper foil) of the 14 semi-cured sheets were laminated together and vacuumed at 180 ° C., 10 MPa, and 60 minutes. It was cured while pressing to prepare a 1 mm thick laminated sheet.

(実施例2)
塗膜表面にバーコーター(テスター産業(株)製 SA−203 ROD No.130)を転がして縞状の凹凸パターン(深さ:100μm、ピッチ:約50−200μmを転写した以外は実施例1と同様にして積層シートを得た。
(Example 2)
Example 1 except that a bar coater (SA-203 ROD No. 130 manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) was rolled on the surface of the coating film to transfer a striped uneven pattern (depth: 100 μm, pitch: about 50-200 μm). A laminated sheet was obtained in the same manner.

(比較例1)
スクリーン印刷版による印刷の代わりに、ドクターブレード((株)井元製作所製)を用いてインクを銅箔上に平滑に塗工(塗布厚:100μm)した以外は実施例1と同様にして1mm厚の積層シートを得た。
(Comparative Example 1)
Instead of printing with a screen printing plate, a doctor blade (manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.) was used to apply ink smoothly onto the copper foil (coating thickness: 100 μm), but the thickness was 1 mm in the same manner as in Example 1. Laminated sheet was obtained.

(比較例2)
孔径1mmのピペットを用いてポッティングでインクを銅箔上に塗工(塗布厚:500μm)して得た2枚のシートを積層した以外は実施例1と同様にして1mm積層シートを得た。
(Comparative Example 2)
A 1 mm laminated sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that two sheets obtained by coating ink on a copper foil (coating thickness: 500 μm) by potting using a pipette having a hole diameter of 1 mm were laminated.

実施例1、2、比較例1、2で作製した積層シートの熱伝導率、積層シート中の窒化ホウ素一次粒子の配向強度比(I(002)/I(100))、および塗工効率を表1にまとめた。
なお、塗工効率については、インクを銅箔上に100mm×100mmの正方形の形に塗工するのにかかった時間や手間を考慮して総合的に評価した。実施例1、2、および比較例1においては、塗工機でインクを数秒で100mm×100mmの正方形の形に塗工でき、容易に一括生産できた。これに対して、ポッティング法を用いた比較例2においては、インクを1点1点スポットするため、100mm×100mmの正方形の形に塗工するのに30秒以上時間を要した。また、ピペットからインクを吐出する際、窒化ホウ素粒子がピペットの先端につまり、樹脂及び溶剤から分離するという問題もあった。
The thermal conductivity of the laminated sheets produced in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the orientation strength ratio of the boron nitride primary particles in the laminated sheet (I (002) / I (100)), and the coating efficiency were determined. It is summarized in Table 1.
The coating efficiency was comprehensively evaluated in consideration of the time and effort required to coat the ink on the copper foil in a square shape of 100 mm × 100 mm. In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the ink could be applied to a square shape of 100 mm × 100 mm in a few seconds with a coating machine, and batch production was easily possible. On the other hand, in Comparative Example 2 using the potting method, since the ink was spotted one by one, it took 30 seconds or more to apply the ink in a square shape of 100 mm × 100 mm. Further, when ejecting ink from the pipette, there is also a problem that the boron nitride particles are clogged at the tip of the pipette and separated from the resin and the solvent.

本発明の製造方法により製造される熱伝導シートは、高い熱伝導性を有すると共に絶縁性も有しているので、熱伝導性と絶縁性を要求される各種用途(例えば、電力機器用回路基板や半導体パワーデバイス等の発熱性電子部品における放熱性絶縁層や接着剤層の材料など)に好適に使用できる。 Since the heat conductive sheet manufactured by the manufacturing method of the present invention has high thermal conductivity and also insulating properties, various applications (for example, circuit substrates for power equipment) that require thermal conductivity and insulating properties are required. It can be suitably used as a material for a heat-dissipating insulating layer or an adhesive layer in a heat-generating electronic component such as a semiconductor power device.

Claims (8)

鱗片状の六方晶窒化ホウ素粒子と樹脂を含むインクを孔版印刷して塗膜を形成する工程を含む、熱伝導シートの製造方法であって、
前記塗膜を形成する工程において、複数枚の塗膜を形成し、
該複数枚の塗膜を積層する工程をさらに含み、
前記塗膜を形成する工程と前記塗膜を積層する工程との間に、前記塗膜の表面に凹凸パターンを形成する工程をさらに含み、
前記塗膜を積層する工程において、前記凹凸パターンが形成された面どうしが向かい合うように複数枚の塗膜を積層する、熱伝導シートの製造方法
A method for producing a heat conductive sheet, which comprises a step of stencil printing an ink containing scaly hexagonal boron nitride particles and a resin to form a coating film .
In the step of forming the coating film, a plurality of coating films are formed,
The step of laminating the plurality of coating films is further included.
Between the step of forming the coating film and the step of laminating the coating film, a step of forming an uneven pattern on the surface of the coating film is further included.
A method for producing a heat conductive sheet, in which a plurality of coating films are laminated so that the surfaces on which the uneven pattern is formed face each other in the step of laminating the coating film .
前記塗膜を加熱して半硬化シートとする工程をさらに含む、請求項1に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to claim 1, further comprising a step of heating the coating film to form a semi-cured sheet. 前記六方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径が0.1μm〜500μmである、請求項1又は2に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to claim 1 or 2 , wherein the hexagonal boron nitride particles have an average particle size of 0.1 μm to 500 μm. 前記孔版印刷において使用する版の孔径が、前記六方晶窒化ホウ素粒子の最大粒径の1.1倍以上である、請求項1〜のいずれか一項に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pore diameter of the plate used in the stencil printing is 1.1 times or more the maximum particle size of the hexagonal boron nitride particles . 前記孔版印刷が、スクリーン印刷である、請求項1〜のいずれか一項に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 4 , wherein the stencil printing is screen printing. 前記スクリーン印刷において使用する版の空間率が、0.1〜90%である、請求項に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to claim 5 , wherein the space ratio of the plate used in the screen printing is 0.1 to 90%. 前記インクが、蒸発速度が酢酸ブチルの4.5倍以下である溶剤をさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 6 , wherein the ink further contains a solvent having an evaporation rate of 4.5 times or less that of butyl acetate. 前記塗膜を形成する工程において、規則的なパターンを有する不連続な塗膜を形成する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱伝導シートの製造方法。 The method for producing a heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 7 , wherein a discontinuous coating film having a regular pattern is formed in the step of forming the coating film.
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