JP7613652B2 - Thermally conductive member, its manufacturing method, and heat dissipation structure - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導部材及びその製造方法、並びに放熱構造体に関する。 The present invention relates to a heat-conducting member, a manufacturing method thereof, and a heat dissipation structure.
パーソナルコンピュータ等の電気機器やその他の機器に搭載されている半導体素子においては、駆動により発生した熱が蓄積されると前記半導体素子の駆動や周辺機器への悪影響が生じる。特に、パーソナルコンピュータのCPUなどの電子部品においては、高速化、高性能化に伴い放熱量が年々増大する傾向にあるが、プロセッサ等のチップサイズは微細シリコン回路技術の進歩によって、従来の部材と同等又は小型化が進み、単位面積あたりの発熱量が高くなっている。
このため、前記半導体素子においては各種冷却方法が用いられており、前記冷却方法としては、当該機器にファンを取り付けて機器筐体内の空気を冷却する方法や、半導体素子に放熱フィン、放熱板等のヒートシンクを取り付けて熱を放出する方法などが知られている。
半導体素子にヒートシンクを取り付けて熱を放出する方法としては、半導体素子の熱を効率よく放出させるために半導体素子とヒートシンクとの間に熱伝導部材が設けられている。従来の熱伝導部材としては、シリコーン樹脂に炭素繊維等の熱伝導性フィラー等の充填剤を分散含有させたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
前記熱伝導性フィラーとしては、炭素繊維、窒化ホウ素等の熱伝導の異方性を有するものが知られている。熱伝導性フィラーとして炭素繊維を用いた場合は、繊維の方向に約600W/m・K~1,200W/m・Kの熱伝導率を有し、窒化ホウ素を用いた場合には、面方向に約110W/m・K、面方向と垂直な方向に約2W/m・Kの熱伝導率を有する。
In semiconductor elements mounted on electrical equipment such as personal computers and other equipment, accumulation of heat generated by operation can adversely affect the operation of the semiconductor elements and peripheral equipment. In particular, in electronic components such as CPUs in personal computers, the amount of heat dissipated tends to increase year by year as speed and performance improves, but the chip size of processors and the like is becoming the same as that of conventional components or is becoming smaller due to advances in microsilicon circuit technology, and the amount of heat generated per unit area is increasing.
For this reason, various cooling methods are used for the semiconductor elements. Known cooling methods include attaching a fan to the device to cool the air inside the device housing, and attaching a heat sink such as a heat dissipation fin or heat sink to the semiconductor element to dissipate heat.
In a method of attaching a heat sink to a semiconductor element to dissipate heat, a thermally conductive member is provided between the semiconductor element and the heat sink in order to efficiently dissipate heat from the semiconductor element. A conventional thermally conductive member has been proposed in which a filler such as a thermally conductive filler, e.g., carbon fiber, is dispersed in silicone resin (see, for example, Patent Document 1).
Known examples of the thermally conductive filler include carbon fiber, boron nitride, and the like, which have anisotropic thermal conductivity. When carbon fiber is used as the thermally conductive filler, it has a thermal conductivity of about 600 W/m·K to 1,200 W/m·K in the fiber direction, and when boron nitride is used, it has a thermal conductivity of about 110 W/m·K in the planar direction and about 2 W/m·K in the direction perpendicular to the planar direction.
前記熱伝導部材の熱伝導率を向上させるには前記熱伝導性フィラーを高充填することが必要となるが、熱導電性フィラーを高充填すると熱伝導部材が硬くなり、柔軟性が損なわれる。このような熱伝導部材を用いると前記半導体素子に対して物理的な負荷がかかるという問題があった。
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、高い熱伝導性を有し、かつ優れた柔軟性を有する熱伝導部材、及びその製造方法、熱伝導部材を用いた放熱構造体を提供することを目的とする。
In order to improve the thermal conductivity of the heat conductive member, it is necessary to highly fill the heat conductive filler, but highly filling the heat conductive member with the heat conductive filler makes the heat conductive member hard and reduces its flexibility, and there is a problem in that the use of such a heat conductive member imposes a physical load on the semiconductor element.
The present invention aims to solve the above-mentioned problems in the prior art and to achieve the following objectives: That is, the present invention aims to provide a heat conductive member having high thermal conductivity and excellent flexibility, a manufacturing method thereof, and a heat dissipation structure using the heat conductive member.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくともバインダ樹脂と、熱異方性材料と、非熱異方性材料とを含有する熱伝導部材であって、
円柱状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の円形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(A)と、
前記円形の面と略同面積の矩形の面を有する矩形状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の前記矩形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(B)とが、A<Bを満たすことを特徴とする熱伝導部材である。
<2> 前記熱異方性材料が繊維状材料であり、繊維の長手方向が前記熱伝導部材の厚み方向に配向している、前記<1>に記載の熱伝導部材である。
<3> 前記繊維状材料が炭素繊維である、前記<2>に記載の熱伝導部材である。
<4> 前記炭素繊維の外周が被覆されている、前記<3>に記載の熱伝導部材である。
<5> 前記非熱異方性材料が、アルミナ、アルミニウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムの少なくともいずれかである、前記<1>から<4>のいずれかに記載の熱伝導部材である。
<6> 発熱体と、略円形に加工された前記<1>から<5>に記載の熱伝導部材と、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。
<7>前記<1>から<5>のいずれかに記載の熱伝導部材を製造する方法であって、
少なくともバインダ樹脂と、熱異方性材料と、非熱異方性材料と、を混錬し樹脂組成物を得る樹脂組成物調製工程と、
前記熱異方性材料を一方向に配向させて、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、前記熱異方性材料が配向する方向に対して略垂直方向に切断し、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部材の製造方法である。
The means for solving the above problems are as follows.
<1> A thermally conductive member including at least a binder resin, a thermally anisotropic material, and a non-thermally anisotropic material,
The cylindrical heat conducting member is sandwiched between two rectangular plate-like objects so as to be in contact with the circular surface of the heat conducting member, and compressed. The compressive stress (A) is
The thermal conduction member is characterized in that the rectangular thermal conduction member having a rectangular surface with approximately the same area as the circular surface is sandwiched between two rectangular plate-like objects so as to be in contact with the rectangular surfaces of the thermal conduction member, and the compressive stress (B) when compressed satisfies A < B.
<2> The heat conduction member according to <1>, wherein the thermally anisotropic material is a fibrous material, and the longitudinal direction of the fibers is oriented in a thickness direction of the heat conduction member.
<3> The heat conductive member according to <2>, wherein the fibrous material is carbon fiber.
<4> The heat conductive member according to <3>, wherein an outer periphery of the carbon fiber is coated.
<5> The heat conductive member according to any one of <1> to <4>, wherein the non-thermally anisotropic material is at least one of alumina, aluminum, zinc oxide, boron nitride, and aluminum nitride.
<6> A heat dissipation structure including, in this order, a heat generating body, the heat conductive member according to any one of <1> to <5> that is processed into a substantially circular shape, and a heat dissipation member.
<7> A method for producing a thermal conductive member according to any one of <1> to <5>,
A resin composition preparation step of kneading at least a binder resin, a thermally anisotropic material, and a non-thermally anisotropic material to obtain a resin composition;
a molded body preparation step of orienting the thermally anisotropic material in one direction to obtain a molded body of the resin composition;
a molded body sheet preparation step of cutting the molded body in a direction substantially perpendicular to the orientation direction of the thermally anisotropic material to obtain a molded body sheet;
The method for producing a thermal conductive member includes the steps of:
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、高い熱伝導性を有し、かつ優れた柔軟性を有する熱伝導部材、及びその製造方法、熱伝導部材を用いた放熱構造体を提供することができる。 The present invention can solve the above-mentioned problems of the conventional art and achieve the above-mentioned objective, and can provide a heat-conducting member having high thermal conductivity and excellent flexibility, a manufacturing method thereof, and a heat dissipation structure using the heat-conducting member.
(熱伝導部材)
本発明の熱伝導部材は、少なくともバインダ樹脂と、熱異方性材料と、非熱異方性材料とを含有し、添加剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有することができる。
(Heat conductive material)
The thermally conductive member of the present invention contains at least a binder resin, a thermally anisotropic material, and a non-thermally anisotropic material, and preferably contains additives, and may further contain other components as necessary.
本発明の熱伝導部材は、下記(1)を満たす。これにより、高い熱伝導性を有し、かつ優れた柔軟性を有する熱伝導部材が実現できる。
(1)円柱状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の円形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(A)と、
前記円形の面と略同面積の矩形の面を有する矩形状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の前記矩形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(B)とが、A<Bである。
The thermally conductive member of the present invention satisfies the following requirement (1), which makes it possible to realize a thermally conductive member having high thermal conductivity and excellent flexibility.
(1) The compressive stress (A) when the cylindrical heat conducting member is sandwiched between two rectangular plate-like objects so as to be in contact with the circular surface of the heat conducting member and compressed;
The rectangular heat conduction member having a rectangular surface with approximately the same area as the circular surface is sandwiched between two rectangular plate-like objects so that the rectangular surfaces of the heat conduction member are in contact with each other, and when compressed, the compressive stress (B) is A<B.
前記圧縮応力としては、例えば、卓上形精密万能試験機 オートグラフ(AGS-50NX、島津製作所製)を用いて、前記熱伝導部材が、矩形の2つの板状物に挟持された状態で、10mm/minの速度、25℃(室温)、50%圧縮した際の応力である。前記矩形の板状物としては、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、SUS304などが挙げられる。 The compressive stress is, for example, the stress when the heat conductive member is sandwiched between two rectangular plate-like objects and compressed by 50% at a speed of 10 mm/min at 25°C (room temperature) using a bench-top precision universal testing machine Autograph (AGS-50NX, manufactured by Shimadzu Corporation). There are no particular restrictions on the rectangular plate-like objects and they can be selected appropriately depending on the purpose, and examples include SUS304.
前記熱伝導部材における、前記円形の面の面積と前記矩形の面の面積としては、略同面積であり、前記円形の面の面積と前記矩形の面の面積との差が、0.5%以下が好ましい。 It is preferable that the area of the circular surface and the area of the rectangular surface of the heat conductive member are approximately the same, and the difference between the area of the circular surface and the area of the rectangular surface is 0.5% or less.
<バインダ樹脂>
前記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。
<Binder Resin>
The binder resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the binder resin include thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, and thermosetting polymers.
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体等のエチレン-αオレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン-アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)樹脂、ポリフェニレン-エーテル共重合体(PPE)樹脂、変性PPE樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマーなどが挙げられる。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。 Examples of the thermoplastic resin include ethylene-α-olefin copolymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymers; fluorine-based polymers such as polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene; polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) resins, polyphenylene-ether copolymers (PPE) resins, modified PPE resins, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyimides, polyamideimides, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid esters such as polymethacrylic acid methyl ester, polyacrylic acids, polycarbonates, polyphenylene sulfide, polysulfones, polyethersulfones, polyethernitriles, polyetherketones, polyketones, liquid crystal polymers, silicone resins, and ionomers. These may be used alone or in combination of two or more.
前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。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。 Examples of the thermoplastic elastomer include styrene-butadiene block copolymers or hydrogenated products thereof, styrene-isoprene block copolymers or hydrogenated products thereof, styrene-based thermoplastic elastomers, olefin-based thermoplastic elastomers, vinyl chloride-based thermoplastic elastomers, polyester-based thermoplastic elastomers, polyurethane-based thermoplastic elastomers, polyamide-based thermoplastic elastomers, etc. These may be used alone or in combination of two or more types.
前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば、架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。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。 Examples of the thermosetting polymer include crosslinked rubber, epoxy resin, polyimide resin, bismaleimide resin, benzocyclobutene resin, phenol resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, silicone resin, polyurethane, polyimide silicone, thermosetting polyphenylene ether, and thermosetting modified polyphenylene ether. These may be used alone or in combination of two or more.
前記架橋ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。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。 Examples of the crosslinked rubber include natural rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, butyl rubber, halogenated butyl rubber, fluororubber, urethane rubber, acrylic rubber, polyisobutylene rubber, and silicone rubber. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、成形加工性、耐候性に優れると共に、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、前記熱硬化性ポリマーとしては、シリコーン樹脂であることが特に好ましい。 Among these, silicone resin is particularly preferred as the thermosetting polymer, because of its excellent moldability and weather resistance, as well as its adhesion and conformability to electronic components.
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有することが好ましい。そのようなシリコーン樹脂としては、例えば、付加反応型シリコーン樹脂、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型シリコーン樹脂が特に好ましい。 The silicone resin is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that it contains a liquid silicone gel base and a curing agent. Examples of such silicone resins include addition reaction type silicone resins and heat vulcanization type millable silicone resins that use peroxide for vulcanization. Among these, addition reaction type silicone resins are particularly preferable because they require adhesion between the heat generating surface and the heat sink surface of electronic components.
前記付加反応型シリコーン樹脂としては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを主剤、Si-H基を有するポリオルガノシロキサンを硬化剤とした、2液性の付加反応型シリコーン樹脂が好ましい。 The addition reaction type silicone resin is preferably a two-liquid addition reaction type silicone resin that uses a polyorganosiloxane having a vinyl group as the base agent and a polyorganosiloxane having a Si-H group as the curing agent.
前記液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤との組合せにおいて、前記主剤と前記硬化剤との配合割合としては、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。 In the combination of the base agent of the liquid silicone gel and the curing agent, the mixing ratio of the base agent and the curing agent is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose.
前記バインダ樹脂の含有量としては、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、5体積%以上60体積%以下が好ましく、10体積%以上50体積%以下がより好ましい。 The content of the binder resin is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably 5% by volume or more and 60% by volume or less, and more preferably 10% by volume or more and 50% by volume or less.
<熱異方性材料>
前記熱異方性材料としては、例えば、窒化ホウ素(BN)粉末、黒鉛、繊維状材料などが挙げられる。これらの中でも、熱異方伝導性の点から繊維状材料が好ましい。
前記繊維状材料としては、前記繊維状材料の長手方向が前記熱伝導部材の厚み方向に配向していれば特に制限はなく、例えば、炭素繊維などが挙げられる。
<Thermal anisotropic materials>
Examples of the thermally anisotropic material include boron nitride (BN) powder, graphite, fibrous materials, etc. Among these, fibrous materials are preferred from the viewpoint of thermal anisotropic conductivity.
The fibrous material is not particularly limited as long as the longitudinal direction of the fibrous material is oriented in the thickness direction of the heat conductive member, and examples thereof include carbon fibers.
前記炭素繊維としては、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。 The carbon fiber is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the carbon fiber include pitch-based carbon fiber, PAN-based carbon fiber, carbon fiber obtained by graphitizing PBO fiber, and carbon fibers synthesized by arc discharge, laser evaporation, CVD (chemical vapor deposition), CCVD (catalytic chemical vapor deposition), etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of thermal conductivity, carbon fiber obtained by graphitizing PBO fiber, PAN-based carbon fiber, and pitch-based carbon fiber are preferred, with pitch-based carbon fiber being particularly preferred.
前記炭素繊維の平均繊維径(平均短軸長さ)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、4μm~20μmであることが好ましく、5μm~14μmであることがより好ましい。 The average fiber diameter (average short axis length) of the carbon fibers is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 4 μm to 20 μm, and more preferably 5 μm to 14 μm.
前記炭素繊維自体の熱伝導率としては、熱伝導シートにした際の所望の熱伝導率に応じて適宜選択されるが、150W/m・K~1,200W/m・Kが好ましい。 The thermal conductivity of the carbon fiber itself is appropriately selected depending on the desired thermal conductivity when made into a thermally conductive sheet, but is preferably 150 W/m·K to 1,200 W/m·K.
炭素繊維の熱伝導シート中の含有量は、少なすぎると熱伝導率が低くなり、多すぎると粘度が高くなる傾向があるので、16体積%~40体積%であることが好ましい。 The carbon fiber content in the thermal conductive sheet is preferably 16% to 40% by volume, since too little carbon fiber will result in low thermal conductivity, and too much carbon fiber will tend to increase viscosity.
-非熱異方性材料-
前記非熱異方性材料としては、例えば、アルミニウム、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素(シリコン)、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。これらの中でも、アルミナ、アルミニウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウムが好ましく、熱伝導率の点からアルミナ、窒化アルミニウムがより好ましい。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。前記非熱異方性材料としては、炭素繊維以外の無機フィラー、又は熱伝導性フィラーと称することがある。
前記非熱異方性材料の体積平均粒子径としては、0.01μm以上100μm以下であることが好ましく、0.02μm以上80μm以下であることがより好ましい。前記体積平均粒子径が0.01μm以上であると、製造時の混合が容易であり、前記体積平均粒子径が100μm以下であると、シート圧縮時に圧縮しやすいという利点がある。
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。
- Non-thermally anisotropic materials -
Examples of the non-thermally anisotropic material include aluminum, aluminum nitride, silica, alumina, boron nitride, titania, glass, zinc oxide, silicon carbide, silicon (silicon), silicon oxide, aluminum oxide, and metal particles. Among these, alumina, aluminum, zinc oxide, boron nitride, and aluminum nitride are preferred, and alumina and aluminum nitride are more preferred from the viewpoint of thermal conductivity. These may be used alone or in combination of two or more. The non-thermally anisotropic material may be referred to as an inorganic filler other than carbon fiber, or a thermally conductive filler.
The volume average particle size of the non-thermally anisotropic material is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.02 μm to 80 μm. When the volume average particle size is 0.01 μm or more, mixing during production is easy, and when the volume average particle size is 100 μm or less, compression during sheet compression is easy.
The volume average particle size can be measured, for example, by a particle size distribution measuring device using a laser diffraction/scattering method.
前記非熱異方性材料は表面処理が施されていてもよい。前記表面処理としては、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、例えば、アルコキシシラン化合物によって非熱異方性材料を処理することが好ましい。 The non-thermally anisotropic material may be surface-treated. There are no particular limitations on the surface treatment and it can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable to treat the non-thermally anisotropic material with an alkoxysilane compound, for example.
アルコキシシラン化合物は、ケイ素原子(Si)が持つ4個の結合のうち、1~3個がアルコキシ基と結合し、残余の結合が有機置換基と結合した構造を有する化合物である。アルコキシシラン化合物の有するアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、及びヘキサトキシ基が挙げられる。アルコキシシラン化合物は、熱伝導シート中に二量体として含有されていてもよい。 An alkoxysilane compound is a compound in which one to three of the four bonds that a silicon atom (Si) has are bonded to an alkoxy group, and the remaining bonds are bonded to an organic substituent. Examples of alkoxy groups that an alkoxysilane compound has include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, and hexoxy groups. The alkoxysilane compound may be contained in the thermal conductive sheet as a dimer.
アルコキシシラン化合物の中でも、入手容易性の観点から、メトキシ基又はエトキシ基を有するアルコキシシラン化合物が好ましい。アルコキシシラン化合物の有するアルコキシ基の数は、無機物としての熱伝導性充填材との親和性を高めるという観点から、3であることが好ましい。
前記アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリメトキシシラン化合物、トリエトキシシラン化合物などが挙げられる。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。
Among the alkoxysilane compounds, from the viewpoint of easy availability, an alkoxysilane compound having a methoxy group or an ethoxy group is preferred. The number of alkoxy groups in the alkoxysilane compound is preferably 3 from the viewpoint of increasing affinity with the thermally conductive filler as an inorganic substance.
Examples of the alkoxysilane compound include a trimethoxysilane compound, a triethoxysilane compound, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
前記アルコキシシラン化合物の有する有機置換基に含まれる官能基としては、例えば、アクリロイル基、アルキル基、カルボキシル基、ビニル基、メタクリル基、芳香族基、アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、エポキシ基、ヒドロキシル基、メルカプト基などが挙げられる。ここで、上記マトリクスの前駆体として、白金触媒を含む付加反応型のオルガノポリシロキサンを用いる場合、オルガノポリシロキサンの硬化反応に影響を与え難いアルコキシシラン化合物を選択して用いることが好ましい。具体的には、白金触媒を含む付加反応型のオルガノポリシロキサンを用いる場合、アルコキシシラン化合物の有機置換基は、アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、ヒドロキシル基、又はメルカプト基を含まないことが好ましい。 Examples of functional groups contained in the organic substituents of the alkoxysilane compound include acryloyl groups, alkyl groups, carboxyl groups, vinyl groups, methacryl groups, aromatic groups, amino groups, isocyanate groups, isocyanurate groups, epoxy groups, hydroxyl groups, and mercapto groups. Here, when an addition reaction type organopolysiloxane containing a platinum catalyst is used as the precursor of the matrix, it is preferable to select and use an alkoxysilane compound that is less likely to affect the curing reaction of the organopolysiloxane. Specifically, when an addition reaction type organopolysiloxane containing a platinum catalyst is used, it is preferable that the organic substituents of the alkoxysilane compound do not contain amino groups, isocyanate groups, isocyanurate groups, hydroxyl groups, or mercapto groups.
前記アルコキシシラン化合物は、炭素繊維以外の無機フィラーの分散性を高めることで、炭素繊維以外の無機フィラーを高充填し易くなることから、ケイ素原子に結合したアルキル基を有するアルキルアルコキシシラン化合物、即ち、有機置換基としてアルキル基を有するアルコキシシラン化合物を含むことが好ましい。ケイ素原子に結合したアルキル基の炭素数は、4以上であることが好ましい。また、ケイ素原子に結合したアルキル基の炭素数は、アルコキシシラン化合物自体の粘度が比較的低く、樹脂組成物の粘度を低く抑えるという観点から、16以下であることが好ましい。 The alkoxysilane compound preferably contains an alkylalkoxysilane compound having an alkyl group bonded to a silicon atom, that is, an alkoxysilane compound having an alkyl group as an organic substituent, because the alkoxysilane compound enhances the dispersibility of inorganic fillers other than carbon fibers, making it easier to highly fill inorganic fillers other than carbon fibers. The number of carbon atoms in the alkyl group bonded to the silicon atom is preferably 4 or more. In addition, the number of carbon atoms in the alkyl group bonded to the silicon atom is preferably 16 or less, from the viewpoint that the viscosity of the alkoxysilane compound itself is relatively low and the viscosity of the resin composition is kept low.
前記アルコキシシラン化合物としては、例えば、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。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。 Examples of the alkoxysilane compound include an alkyl group-containing alkoxysilane compound, a vinyl group-containing alkoxysilane compound, an acryloyl group-containing alkoxysilane compound, a methacryl group-containing alkoxysilane compound, an aromatic group-containing alkoxysilane compound, an amino group-containing alkoxysilane compound, an isocyanate group-containing alkoxysilane compound, an isocyanurate group-containing alkoxysilane compound, an epoxy group-containing alkoxysilane compound, and a mercapto group-containing alkoxysilane compound. These may be used alone or in combination of two or more.
前記アルキル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、n-デシルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらの中でも、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、及びn-デシルトリメトキシシランが好ましい。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。 Examples of the alkyl group-containing alkoxysilane compound include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, and n-decyltrimethoxysilane. Among these, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, and n-decyltrimethoxysilane are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
前記ビニル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが挙げられる。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。 Examples of the vinyl group-containing alkoxysilane compound include vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記アクリロイル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。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。 The acryloyl group-containing alkoxysilane compound may, for example, be 3-acryloxypropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記メタクリル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。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。 Examples of the methacryl group-containing alkoxysilane compounds include 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記芳香族基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどが挙げられる。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。 Examples of the aromatic group-containing alkoxysilane compound include phenyltrimethoxysilane and phenyltriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記アミノ基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。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。 Examples of the amino group-containing alkoxysilane compound include N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記イソシアネート基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。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。 The isocyanate group-containing alkoxysilane compound may, for example, be 3-isocyanatepropyltriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more types.
前記イソシアヌレート基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどが挙げられる。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。 The isocyanurate group-containing alkoxysilane compound may, for example, be tris-(trimethoxysilylpropyl) isocyanurate. These may be used alone or in combination of two or more.
前記エポキシ基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、2-(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、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。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。 Examples of the epoxy group-containing alkoxysilane compound include 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.
前記メルカプト基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。 Examples of the mercapto group-containing alkoxysilane compound include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
前記非熱異方性材料の含有量としては、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、15体積%以上90体積%以下が好ましく、20体積%以上80体積%以下がより好ましい。前記含有量が、15体積%未満であると、熱伝導シートの熱抵抗が大きくなることがあり、90体積%を超えると、熱伝導シートの柔軟性が低下することがある。 The content of the non-thermally anisotropic material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 15% by volume or more and 90% by volume or less, and more preferably 20% by volume or more and 80% by volume or less. If the content is less than 15% by volume, the thermal resistance of the thermal conductive sheet may increase, and if it exceeds 90% by volume, the flexibility of the thermal conductive sheet may decrease.
-添加剤-
本発明の熱伝導部材としては、バインダ樹脂、熱異方性材料、非熱異方性材料のほかに、本発明の効果を損なわない範囲で前記添加剤を含有することができる。
前記添加剤としては、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、酸化防止剤、ケイ素化合物などが挙げられる。前記酸化防止剤を含有することで、熱伝導部材の物性の経時的変化を抑制することができたり、充填率を向上させたりすることができる。
-Additives-
The heat conductive member of the present invention may contain, in addition to the binder resin, the thermally anisotropic material, and the non-thermally anisotropic material, the above-mentioned additives within the range that does not impair the effects of the present invention.
The additives are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include antioxidants, silicon compounds, etc. By including the antioxidant, it is possible to suppress the change over time in the physical properties of the heat conductive member and to improve the filling rate.
前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、チオール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが挙げられる。これらの中でも、ヒンダートフェノール系酸化防止剤が好ましい。 Examples of the antioxidant include phenol-based antioxidants, thiol-based antioxidants, and phosphorus-based antioxidants. Among these, hindered phenol-based antioxidants are preferred.
前記酸化防止剤の前記熱伝導部材中の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、バインダ樹脂100重量%に対して、0.01重量%以上20重量%以下が好ましい。 The content of the antioxidant in the thermal conductive member is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, and is preferably 0.01% by weight or more and 20% by weight or less relative to 100% by weight of the binder resin.
前記ケイ素化合物としては、例えば、アルコキシシラン化合物、アルコキシシロキサン化合物などが挙げられる。 Examples of the silicon compound include alkoxysilane compounds and alkoxysiloxane compounds.
前記ケイ素化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、無機フィラーの合計重量に対して、0.1重量%以上5重量%以下が好ましい。 The content of the silicon compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and is preferably 0.1% by weight or more and 5% by weight or less based on the total weight of the inorganic filler.
-その他の成分-
前記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、溶剤、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、安定剤、着色剤等などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the other components include solvents, thixotropy imparting agents, dispersants, curing agents, curing accelerators, retarders, slight tackifiers, plasticizers, flame retardants, stabilizers, colorants, and the like.
(熱伝導部材の製造方法)
本発明の熱伝導部材の製造方法は、本発明の熱伝導部材を製造する方法であって、樹脂組成物調製工程と、成型体作製工程と、成型体シート作製工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記熱伝導部材の製造方法は、本発明の熱伝導部材を製造する方法である。
(Method of manufacturing heat conductive member)
The method for producing the thermal conductive member of the present invention is a method for producing the thermal conductive member of the present invention, and includes a resin composition preparation step, a molded body preparation step, and a molded body sheet preparation step, and may further include other steps as necessary.
The method for producing a heat conductive member is a method for producing a heat conductive member of the present invention.
<樹脂組成物調製工程>
樹脂組成物調製工程は、少なくともバインダ樹脂と、熱異方性材料と、非熱異方性材料と、を混錬し樹脂組成物を得る工程である。
前記バインダ樹脂としては、上記熱伝導部材の説明において例示した前記バインダ樹脂が挙げられる。
前記熱異方性材料としては、上記熱伝導部材の説明において例示した前記熱異方性材料が挙げられる。
前記非熱異方性材料としては、上記熱伝導部材の説明において例示した非熱異方性材料が挙げられる。
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。
<Resin composition preparation process>
The resin composition preparation step is a step of kneading at least a binder resin, a thermally anisotropic material, and a non-thermally anisotropic material to obtain a resin composition.
Examples of the binder resin include the binder resins exemplified in the description of the heat conductive member above.
Examples of the thermally anisotropic material include the thermally anisotropic materials exemplified in the description of the heat conductive member above.
Examples of the non-thermally anisotropic material include the non-thermally anisotropic materials exemplified in the description of the heat conductive member above.
The kneading method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
<成型体作製工程>
前記樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化し、熱異方性材料を一方向に配向させて、前記樹脂組成物の成型体を得る工程である。
<Molded body production process>
This is a process in which the resin composition is molded into a predetermined shape, cured, and the thermally anisotropic material is oriented in one direction to obtain a molded article of the resin composition.
前記成型体作製工程において、前記樹脂組成物を所定の形状に成型する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、押出し成型法、金型成型法などが挙げられる。 In the molded body production process, the method for molding the resin composition into a predetermined shape is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the method include extrusion molding and die molding.
前記押出し成型法、及び前記金型成型法としては、特に制限されず、公知の各種押出し成型法、及び金型成型法の中から、前記樹脂組成物の粘度や、得られる熱伝導シートに要求される特性等に応じて適宜採用することができる。 The extrusion molding method and the die molding method are not particularly limited, and can be appropriately selected from various known extrusion molding methods and die molding methods depending on the viscosity of the resin composition and the properties required for the resulting thermal conductive sheet.
前記熱異方性材料を一方向に配向させる方法としては、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が、例えば、押出し成形法、磁場を印加する方法などが挙げられる。 The method for orienting the thermally anisotropic material in one direction is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but examples include extrusion molding and applying a magnetic field.
成型体(ブロック状の成型体)の大きさ及び形状は、求められる熱伝導シートの大きさに応じて決めることができる。例えば、断面の縦の大きさが0.5cm~15cmで横の大きさが0.5cm~15cmの直方体が挙げられる。直方体の長さは必要に応じて決定すればよい。 The size and shape of the molded body (block-shaped molded body) can be determined according to the size of the desired thermal conductive sheet. For example, it can be a rectangular prism with a cross-sectional vertical dimension of 0.5 cm to 15 cm and a horizontal dimension of 0.5 cm to 15 cm. The length of the rectangular prism can be determined as needed.
前記成型体作製工程における前記樹脂組成物の硬化は熱硬化であることが好ましい。前記熱硬化における硬化温度としては、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、前記バインダ樹脂が、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有する場合、60℃~150℃が好ましい。前記熱硬化における硬化時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5時間~10時間などが挙げられる。 The resin composition is preferably cured by heat in the molded body production process. The curing temperature in the heat curing is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, when the binder resin contains a liquid silicone gel base agent and a curing agent, a temperature of 60°C to 150°C is preferred. The curing time in the heat curing is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, 0.5 hours to 10 hours is given as the curing time.
<成型体シート作製工程>
前記成型体シート作製工程は、前記成型体を、前記熱異方性材料が配向する方向に対して略垂直方向に切断し、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。
<Molded body sheet production process>
The molded body sheet preparation step is a step of cutting the molded body in a direction approximately perpendicular to the direction in which the thermally anisotropic material is oriented to obtain a molded body sheet, and can be performed using, for example, a slicing device.
前記スライス装置としては、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、超音波カッター、かんな(鉋)などが挙げられる。
前記略垂直方向としては、前記熱異方性材料が配向する方向に対して60度~120度が好ましく、70度~100度がより好ましく、90度(垂直)が特に好ましい。
The slicing device is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the slicing device include an ultrasonic cutter and a plane.
The substantially perpendicular direction is preferably 60 degrees to 120 degrees, more preferably 70 degrees to 100 degrees, and particularly preferably 90 degrees (perpendicular) to the direction in which the thermally anisotropic material is oriented.
前記成型体シートの平均厚みとしては、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、0.06mm~5.01mmが好ましく、0.08mm~4.01mmがより好ましく、0.11mm~3.01mmが特に好ましい。 The average thickness of the molded sheet is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably 0.06 mm to 5.01 mm, more preferably 0.08 mm to 4.01 mm, and particularly preferably 0.11 mm to 3.01 mm.
<その他の工程>
前記その他の工程としては、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、プレス工程、研磨工程などが挙げられる。
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。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the other steps include a pressing step and a polishing step.
The pressing step is a step of pressing the molded body sheet.
The pressing can be carried out, for example, by using a pair of pressing devices each consisting of a flat plate and a press head having a flat surface, or by using a pinch roll.
前記プレスの際の圧力としては、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、低すぎるとプレスをしない場合と熱抵抗が変わらない傾向があり、高すぎるとシートが延伸する傾向があるので、0.1MPa~100MPaが好ましく、0.5MPa~95MPaがより好ましい。 There are no particular limitations on the pressure used during the pressing and it can be selected appropriately depending on the purpose, but if it is too low, the thermal resistance tends to remain the same as when no pressing is performed, and if it is too high, the sheet tends to stretch, so 0.1 MPa to 100 MPa is preferable, and 0.5 MPa to 95 MPa is more preferable.
前記プレスの時間としては、特に制限はなく、バインダ樹脂の成分、プレス圧力、シート面積、滲出成分の滲み出し量等に応じて、適宜選択することができる。 There are no particular limitations on the pressing time, and it can be selected appropriately depending on the binder resin components, pressing pressure, sheet area, amount of exuded components, etc.
前記プレス処理においては、滲出成分の滲み出し、前記成型体シート表面の被覆の効果をより促進させるために、ヒータを内蔵したプレスヘッドを用いて、加熱しながら行ってもよい。このような効果を高めるため、加熱温度はバインダ樹脂のガラス転移温度以上で行うことが好ましい。これにより、プレス時間を短縮することができる。 The pressing process may be performed while heating using a press head with a built-in heater to further promote the exudation of the exuded components and the effect of coating the surface of the molded sheet. To enhance such effects, it is preferable to heat the molded sheet at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the binder resin. This allows the pressing time to be shortened.
前記プレス処理においては、前記成型体シートをプレスすることにより、前記成型体シートより滲出成分を滲み出させ、前記滲出成分によって表面を被覆する。したがって、得られる熱伝導シートは、電子部品やヒートスプレッダの表面に対する追従性、密着性が向上し、熱抵抗を低減させることができる。また、前記滲出成分による被覆が熱伝導部材表面の絶縁被覆炭素繊維の形状を反映する程度の厚みである場合には、熱抵抗の上昇を回避できる。 In the press treatment, the molded sheet is pressed to cause the exuded components to exude from the molded sheet, and the surface is coated with the exuded components. Therefore, the resulting thermally conductive sheet has improved conformability and adhesion to the surfaces of electronic components and heat spreaders, and can reduce thermal resistance. Furthermore, if the coating with the exuded components is thick enough to reflect the shape of the insulating coated carbon fibers on the surface of the thermally conductive member, an increase in thermal resistance can be avoided.
なお、前記成型体シートは、プレスされることにより厚み方向に圧縮され、絶縁被覆炭素繊維及び熱伝導性フィラー同士の接触の頻度を増大させることができる。これにより、熱伝導部材の熱抵抗を低減させることが可能となる。 In addition, the molded sheet is compressed in the thickness direction by pressing, which increases the frequency of contact between the insulating coated carbon fiber and the thermally conductive filler. This makes it possible to reduce the thermal resistance of the thermally conductive member.
前記プレス処理は、前記成型体シートを所定の厚みに圧縮するためのスペーサを用いて行われることが好ましい。即ち、熱伝導部材は、例えば、プレスヘッドと対峙する載置面にスペーサを配置して成型体シートがプレスされることにより、スペーサの高さに応じた所定のシート厚に形成することができる。 The pressing process is preferably performed using a spacer to compress the molded body sheet to a predetermined thickness. That is, the heat conductive member can be formed to a predetermined sheet thickness according to the height of the spacer, for example, by placing a spacer on the mounting surface facing the press head and pressing the molded body sheet.
(放熱構造体)
本発明の放熱構造体は、発熱体と、略円形に加工された本発明の熱伝導部材と、放熱部材とから構成される放熱構造体である。
(Heat dissipation structure)
The heat dissipation structure of the present invention is a heat dissipation structure that includes a heat generating body, the heat conductive member of the present invention that is processed into a substantially circular shape, and a heat dissipation member.
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部材とからなる。 The heat dissipation structure may, for example, consist of a heat generating body such as an electronic component, a heat dissipation member such as a heat sink, heat pipe, or heat spreader, and a heat conducting member sandwiched between the heat generating body and the heat dissipation member.
電子部品としては、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、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)などが挙げられる。 There are no particular limitations on the electronic components, and they can be selected appropriately depending on the purpose. Examples include a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), and a GPU (Graphics Processing Unit).
放熱構造体としては、電子部品(発熱体)の発する熱を放熱する構造体であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒートスプレッダ、ヒートシンク、ベーパーチャンバー、ヒートパイプなどが挙げられる。
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。
The heat dissipation structure is not particularly limited as long as it is a structure that dissipates heat generated by an electronic component (heat generating element), and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the heat dissipation structure include a heat spreader, a heat sink, a vapor chamber, and a heat pipe.
The heat spreader is a member for efficiently transferring heat from the electronic component to other components. The material of the heat spreader is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples of the material include copper and aluminum. The heat spreader is usually in a flat plate shape.
The heat sink is a member for releasing heat from the electronic component into the air. The material of the heat sink is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include copper and aluminum. The heat sink has, for example, a plurality of fins. The heat sink has, for example, a base portion and a plurality of fins provided so as to extend in a non-parallel direction (for example, a direction perpendicular to) one surface of the base portion.
The heat spreader and the heat sink are generally solid structures with no internal voids.
The vapor chamber is a hollow structure. A volatile liquid is sealed in the internal space of the hollow structure. Examples of the vapor chamber include a hollow structure of the heat spreader, a hollow plate-shaped structure of the heat sink, and the like.
The heat pipe is a hollow structure having a cylindrical, approximately cylindrical, or flattened tubular shape, and a volatile liquid is sealed in the internal space of the hollow structure.
ここで、図1は、本発明の放熱構造体の一例としての半導体装置の概略図である。この図1は、半導体装置の一例の概略断面図である。本発明の熱伝導シート1は、半導体素子等の電子部品3の発する熱を放熱するものであり、図1に示すように、ヒートスプレッダ2の電子部品3と対峙する主面2aに固定され、電子部品3と、ヒートスプレッダ2との間に挟持されるものである。また、熱伝導シート1は、ヒートスプレッダ2とヒートシンク5との間に挟持される。そして、熱伝導シート1は、ヒートスプレッダ2とともに、電子部品3の熱を放熱する放熱部材を構成する。
Here, FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor device as an example of the heat dissipation structure of the present invention. This FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a semiconductor device. The thermally
ヒートスプレッダ2は、例えば方形板状に形成され、電子部品3と対峙する主面2aと、主面2aの外周に沿って立設された側壁2bとを有する。ヒートスプレッダ2は、側壁2bに囲まれた主面2aに熱伝導シート1が設けられ、また主面2aと反対側の他面2cに熱伝導シート1を介してヒートシンク5が設けられる。ヒートスプレッダ2は、高い熱伝導率を有するほど、熱抵抗が減少し、効率よく半導体素子等の電子部品3の熱を吸熱することから、例えば、熱伝導性の良好な銅やアルミニウムを用いて形成することができる。
The
電子部品3は、例えば、BGA等の半導体素子であり、配線基板6へ実装される。またヒートスプレッダ2も、側壁2bの先端面が配線基板6に実装され、これにより側壁2bによって所定の距離を隔てて電子部品3を囲んでいる。
The
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自身の密着力によって行うことができる。
The
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、非熱異方性材料の体積平均粒子径は粒度分布計により測定した値である。また、熱異方性材料の平均長軸長さ及び平均短軸長さは、マイクロスコープ(VHX-5000、KEYENCE製)で測定した値である。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
In the following examples and comparative examples, the volume average particle size of the non-thermally anisotropic material is a value measured by a particle size distribution meter, and the average major axis length and the average minor axis length of the thermally anisotropic material are values measured by a microscope (VHX-5000, manufactured by KEYENCE).
(実施例1)
バインダ樹脂として2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂と、非熱異方性材料としてアルミナ粒子(アルミナDAW05、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:5μm、シランカップリング剤でカップリング処理)37vol%、及びアルミニウム粉(♯350F、ミナルコ株式会社製、体積平均粒子径:15μm)5vol%と、非熱異方性材料としてピッチ系炭素繊維(平均長軸長さ150μm、平均短軸長さ9μm、XN-100-15M、日本グラファイトファイバー株式会社製)23vol%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものに添加剤と併せて34vol%加えた。
得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、シリコーン成型体を得た後、得られたシリコーン成型体をオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物を得た。得られたシリコーン硬化物を、厚みが2.0mmとなるようにスライサーで切断し、シート状のシリコーン硬化物を得た。
得られたシート状のシリコーン硬化物を、剥離処理されたPETフィルムで挟み、87℃、0.5MPa、3分の条件でプレスし、熱伝導部材(50mm×50mm)を得た。
Example 1
A two-component addition reaction type liquid silicone resin was mixed as a binder resin, 37 vol% of alumina particles (alumina DAW05, spherical, manufactured by Denka Co., Ltd., volume average particle size: 5 μm, coupling treatment with a silane coupling agent) and 5 vol% of aluminum powder (#350F, manufactured by Minalco Co., Ltd., volume average particle size: 15 μm) as non-thermally anisotropic materials, and 23 vol% of pitch-based carbon fiber (average major axis length 150 μm, average minor axis length 9 μm, XN-100-15M, manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) as a non-thermally anisotropic material, to prepare a silicone composition.
The two-component addition reaction type liquid silicone resin was added in an amount of 34 vol % together with additives to a material mainly composed of organopolysiloxane.
The obtained silicone composition was extrusion molded into a hollow rectangular prism mold (50 mm × 50 mm) to obtain a silicone molded body, which was then heated in an oven at 100°C for 6 hours to obtain a silicone cured product. The obtained silicone cured product was cut with a slicer to a thickness of 2.0 mm to obtain a sheet-like silicone cured product.
The obtained sheet-like silicone cured product was sandwiched between release-treated PET films and pressed at 87° C., 0.5 MPa, and for 3 minutes to obtain a thermally conductive member (50 mm×50 mm).
(実施例2)
バインダ樹脂として2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂と、非熱異方性材料としてアルミナ粒子(アルミナDAW05、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:5μm、シランカップリング剤でカップリング処理)20vol%、窒化アルミニウム(体積平均粒子径:2μm)21vol%、及び酸化亜鉛(体積平均粒子径:0.5μm)0.1vol%と、非熱異方性材料としてピッチ系炭素繊維(平均長軸長さ150μm、平均短軸長さ9μm、XN-100-15M、日本グラファイトファイバー株式会社製)21vol%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものに添加剤と併せて36vol%加えた。
得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、シリコーン成型体を得た後、得られたシリコーン成型体をオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物を得た。得られたシリコーン硬化物を、厚みが2.0mmとなるようにスライサーで切断し、シート状のシリコーン硬化物を得た。
得られたシート状のシリコーン硬化物を、剥離処理されたPETフィルムで挟み、87℃、0.5MPa、3分の条件でプレスし、熱伝導部材(50mm×50mm)を得た。
Example 2
A two-component addition reaction type liquid silicone resin was mixed as a binder resin with 20 vol% alumina particles (alumina DAW05, spherical, manufactured by Denka Co., Ltd., volume average particle size: 5 μm, coupling treatment with a silane coupling agent) as non-thermally anisotropic materials, 21 vol% aluminum nitride (volume average particle size: 2 μm), and 0.1 vol% zinc oxide (volume average particle size: 0.5 μm), and 21 vol% pitch-based carbon fiber (average major axis length 150 μm, average minor axis length 9 μm, XN-100-15M, manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) as a non-thermally anisotropic material to prepare a silicone composition.
The two-component addition reaction type liquid silicone resin was added in an amount of 36 vol % together with additives to a material mainly composed of organopolysiloxane.
The obtained silicone composition was extrusion molded into a hollow rectangular prism mold (50 mm × 50 mm) to obtain a silicone molded body, which was then heated in an oven at 100°C for 6 hours to obtain a silicone cured product. The obtained silicone cured product was cut with a slicer to a thickness of 2.0 mm to obtain a sheet-like silicone cured product.
The obtained sheet-like silicone cured product was sandwiched between release-treated PET films and pressed at 87° C., 0.5 MPa, and for 3 minutes to obtain a thermally conductive member (50 mm×50 mm).
(実施例3)
ガラス容器に、平均繊維径9μm、平均繊維長100μmのピッチ系炭素繊維(商品名XN-100-10M:日本グラファイトファイバー株式会社製)を100g、エタノール450gを投入し、撹拌翼にて混合してスラリー液を得た。流量160mL/minで窒素をスラリー液に加えてイナート化を行いながら、スラリーにジビニルベンゼン(93%ジビニルベンゼン、和光純薬工業(株)製)25gを加えた。ジビニルベンゼンを加えた10分後に、予め50gのエタノールに溶解させておいた0.500gの重合開始剤(商品名V-65、油溶性アゾ重合開始剤、和光純薬工業(株)製)をスラリー液に投入した。投入後、5分間撹拌した後に、窒素によるイナート化を停止させた。その後、撹拌しながら昇温を開始し70℃で温度を保持し、40℃まで降温した。尚、昇温開始から降温開始までを反応時間とした。降温後、15分間静置し、スラリー液中に分散している固形分を沈降させた。沈降後、デカンテーションにて上澄みを除去し、再度溶媒を750g加えて15分間撹拌して固形分を洗浄した。洗浄後、吸引濾過にて固形分を回収し、回収した固形分を、100℃にて6時間乾燥することで、DVB絶縁被覆炭素繊維を得た。
次に、バインダ樹脂として2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂と、非熱異方性材料としてアルミナ粒子(アルミナDAW10、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:10μm、シランカップリング剤でカップリング処理)25vol%、及び窒化アルミニウム(体積平均粒子径:2μm)13vol%と、非熱異方性材料として前記DVB絶縁被覆炭素繊維15vol%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものに添加剤と併せて46vol%加えた。
得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、シリコーン成型体を得た後、得られたシリコーン成型体をオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物を得た。得られたシリコーン硬化物を、厚みが2.0mmとなるようにスライサーで切断してシート状のシリコーン硬化物を得た。
得られたシート状のシリコーン硬化物を、剥離処理されたPETフィルムで挟み、87℃、0.5MPa、3分の条件でプレスし、熱伝導部材(50mm×50mm)を得た。
Example 3
In a glass container, 100 g of pitch-based carbon fiber (trade name XN-100-10M: manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) with an average fiber diameter of 9 μm and an average fiber length of 100 μm and 450 g of ethanol were added and mixed with a stirring blade to obtain a slurry liquid. While nitrogen was added to the slurry liquid at a flow rate of 160 mL/min to perform inertization, 25 g of divinylbenzene (93% divinylbenzene, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the slurry. 10 minutes after the addition of divinylbenzene, 0.500 g of polymerization initiator (trade name V-65, oil-soluble azo polymerization initiator, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) that had been dissolved in 50 g of ethanol in advance was added to the slurry liquid. After the addition, the mixture was stirred for 5 minutes, and then the inertization by nitrogen was stopped. Thereafter, the temperature was raised while stirring, the temperature was maintained at 70 ° C., and the temperature was lowered to 40 ° C. The reaction time was determined as the time from the start of the temperature rise to the start of the temperature drop. After the temperature was lowered, the mixture was left to stand for 15 minutes to allow the solids dispersed in the slurry to settle. After settling, the supernatant was removed by decantation, and 750 g of the solvent was added again and stirred for 15 minutes to wash the solids. After washing, the solids were collected by suction filtration, and the collected solids were dried at 100° C. for 6 hours to obtain DVB insulation-coated carbon fibers.
Next, a two-component addition reaction type liquid silicone resin was used as a binder resin, and 25 vol% of alumina particles (alumina DAW10, spherical, manufactured by Denka Co., Ltd., volume average particle diameter: 10 μm, coupling treatment with a silane coupling agent) and 13 vol% of aluminum nitride (volume average particle diameter: 2 μm) were used as a non-thermally anisotropic material, and 15 vol% of the DVB insulation-coated carbon fiber was used as a non-thermally anisotropic material was mixed to prepare a silicone composition.
The two-component addition reaction type liquid silicone resin was made by adding 46 vol % of an organopolysiloxane as the main component together with additives.
The obtained silicone composition was extrusion molded into a hollow rectangular prism-shaped mold (50 mm x 50 mm) to obtain a silicone molded body, which was then heated in an oven at 100°C for 6 hours to obtain a silicone cured product. The obtained silicone cured product was cut with a slicer to a thickness of 2.0 mm to obtain a sheet-like silicone cured product.
The obtained sheet-like silicone cured product was sandwiched between release-treated PET films and pressed at 87° C., 0.5 MPa, and for 3 minutes to obtain a thermally conductive member (50 mm×50 mm).
(実施例4)
ポリエチレン製容器に、平均繊維径9μm、平均繊維長100μmのピッチ系炭素繊維(商品名XN-100-10M:日本グラファイトファイバー株式会社製)を100g、テトラエトキシシラン(TEOS)200g、エタノール900gを投入し、撹拌翼にて混合した。その後、50℃まで加温しながら、反応開始剤(10%アンモニア水)176gを5分かけて投入した。溶媒の投入が完了した時点を0分として、3時間撹拌を行った。撹拌終了後、降温させ、吸引濾過して固形分を回収し、固形分を水とエタノールを用いて洗浄し、再度吸引濾過を行い、固形分を回収した。回収した固形分を100℃にて2時間乾燥後、更に200℃で8時間焼成を行うことで、SiO2絶縁被覆炭素繊維を得た。
次に、バインダ樹脂として2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂と、非熱異方性材料としてアルミナ粒子(アルミナDAW10、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:10μm、シランカップリング剤でカップリング処理)25vol%、及び窒化アルミニウム(体積平均粒子径:2μm)13vol%と、非熱異方性材料として前記SiO2絶縁被覆炭素繊維15vol%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものに添加剤と併せて46vol%加えた。
得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、シリコーン成型体を得た後、得られたシリコーン成型体をオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物を得た。得られたシリコーン硬化物を、厚みが2.0mmとなるようにスライサーで切断し、シート状のシリコーン硬化物を得た。
得られたシート状のシリコーン硬化物を、剥離処理されたPETフィルムで挟み、87℃、0.5MPa、3分の条件でプレスし、熱伝導部材(50mm×50mm)を得た。
Example 4
In a polyethylene container, 100 g of pitch-based carbon fiber (trade name XN-100-10M: manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) with an average fiber diameter of 9 μm and an average fiber length of 100 μm, 200 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 900 g of ethanol were added and mixed with a stirring blade. Then, while heating to 50 ° C, 176 g of a reaction initiator (10% ammonia water) was added over 5 minutes. The time when the solvent was added was set to 0 minutes, and stirring was performed for 3 hours. After stirring, the temperature was lowered, and the solid content was collected by suction filtration, washed with water and ethanol, and suction filtration was performed again to collect the solid content. The collected solid content was dried at 100 ° C for 2 hours, and then baked at 200 ° C for 8 hours to obtain SiO 2 insulation-coated carbon fiber.
Next, a two-component addition reaction type liquid silicone resin was used as a binder resin, and 25 vol% of alumina particles (alumina DAW10, spherical, manufactured by Denka Co., Ltd., volume average particle size: 10 μm, coupling treatment with a silane coupling agent) and 13 vol% of aluminum nitride (volume average particle size: 2 μm) were used as a non-thermally anisotropic material, and 15 vol% of the SiO2 insulation-coated carbon fiber was used as a non-thermally anisotropic material, to prepare a silicone composition.
The two-component addition reaction type liquid silicone resin was made by adding 46 vol % of an organopolysiloxane as the main component together with additives.
The obtained silicone composition was extrusion molded into a hollow rectangular prism mold (50 mm × 50 mm) to obtain a silicone molded body, which was then heated in an oven at 100°C for 6 hours to obtain a silicone cured product. The obtained silicone cured product was cut with a slicer to a thickness of 2.0 mm to obtain a sheet-like silicone cured product.
The obtained sheet-like silicone cured product was sandwiched between release-treated PET films and pressed at 87° C., 0.5 MPa, and for 3 minutes to obtain a thermally conductive member (50 mm×50 mm).
(実施例5)
実施例1において、得られたシリコーン硬化物を、厚みが0.5mmとなるようにスライサーで切断し、シート状のシリコーン硬化物を得た以外は、実施例1と同様にして、熱伝導部材(50mm×50mm)を得た。
Example 5
A thermally conductive member (50 mm x 50 mm) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the obtained silicone cured product was cut with a slicer to a thickness of 0.5 mm to obtain a sheet-like silicone cured product.
(比較例1)
バインダ樹脂として2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂と、非熱異方性材料としてアルミナ粒子(アルミナDAW05、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:5μm、シランカップリング剤でカップリング処理)42vol%、アルミナ粒子(アルミナDAW45、球状、デンカ株式会社製、体積平均粒子径:50μm)6vol%、及び窒化アルミ(体積平均粒子径:2μm)27vol%を混合し、シリコーン組成物を調製した。
なお、2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものに添加剤と併せて24vol%加えた。
得られたシリコーン組成物を、剥離フイルム上に塗布した後、80℃6時間の条件で硬化させて2mmの熱伝導シートを得た。
(Comparative Example 1)
A two-component addition reaction type liquid silicone resin was used as a binder resin, and as a non-thermally anisotropic material, 42 vol% alumina particles (Alumina DAW05, spherical, manufactured by Denka Company, Ltd., volume average particle diameter: 5 μm, coupling treatment with a silane coupling agent), 6 vol% alumina particles (Alumina DAW45, spherical, manufactured by Denka Company, Ltd., volume average particle diameter: 50 μm), and 27 vol% aluminum nitride (volume average particle diameter: 2 μm) were mixed to prepare a silicone composition.
The two-component addition reaction type liquid silicone resin was added in an amount of 24 vol % together with additives to a material mainly composed of organopolysiloxane.
The obtained silicone composition was applied onto a release film and then cured at 80° C. for 6 hours to obtain a 2 mm thermally conductive sheet.
実施例1から5及び比較例1において得られた熱伝導部材について、以下のようにして、圧縮応力及び圧縮応力の改善率を測定し、また、熱伝導性及び柔軟性を評価した。結果を表1に示した。 The thermal conductive members obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured for compressive stress and compressive stress improvement rate, and were also evaluated for thermal conductivity and flexibility, as described below. The results are shown in Table 1.
<圧縮応力>
得られた熱伝導部材を加工して、それぞれ円柱状の熱伝導部材(直径:13mm、厚さ:0.5mm又は2mm、圧縮治具で挟持する面積:132mm2)及び矩形状の熱伝導部材(11.5mm×11.5mm、厚さ:0.5mm又は2mm、圧縮治具で挟持する面積:132mm2)をそれぞれ得た。得られた円柱状の熱伝導部材及び矩形状の熱伝導部材を、それぞれ15mm角と25mm角の圧縮治具で挟み、圧縮速度10mm/minの条件で、熱伝導部材が50%圧縮したときの最大圧縮応力を測定した。
<Compressive stress>
The obtained heat conduction members were processed to obtain cylindrical heat conduction members (diameter: 13 mm, thickness: 0.5 mm or 2 mm, area clamped by compression jig: 132 mm2 ) and rectangular heat conduction members (11.5 mm x 11.5 mm, thickness: 0.5 mm or 2 mm, area clamped by compression jig: 132 mm2 ). The obtained cylindrical heat conduction members and rectangular heat conduction members were clamped between 15 mm square and 25 mm square compression jigs, respectively, and the maximum compressive stress was measured when the heat conduction members were compressed by 50% at a compression speed of 10 mm/min.
<圧縮応力の改善率>
矩形状の熱伝導部材の圧縮応力(B)に対する、円柱状の熱伝導部材の圧縮応力(A)の低減率(改善率)を下記式によって算出した。
改善率(%)=(B-A)/B×100
<Improvement rate of compressive stress>
The reduction rate (improvement rate) of the compressive stress (A) of the cylindrical heat conductive member relative to the compressive stress (B) of the rectangular heat conductive member was calculated by the following formula.
Improvement rate (%) = (B-A)/B x 100
<熱伝導性>
得られた熱伝導部材の熱伝導率からバルク熱伝導率を算出した。前記バルク熱伝導率は厚みが0.5mm、1.0mm、2.0mmである熱伝導部材の熱抵抗を求め、横軸を測定時の厚み、縦軸を熱抵抗としてときの傾きから求めた。
前記熱抵抗は、以下の手順で測定した。上記の厚みの熱伝導シートを直径20mmの円形になるように加工し、テストピースを得た。
得られたテストピースの熱抵抗[℃・cm2/W]を、ASTM-D5470に準拠した方法で1kgf/cm2の荷重で測定した。
<Thermal conductivity>
The bulk thermal conductivity was calculated from the thermal conductivity of the obtained heat conductive member. The bulk thermal conductivity was calculated from the thermal resistance of the heat conductive member having a thickness of 0.5 mm, 1.0 mm, and 2.0 mm, and the thermal conductivity was calculated from the slope when the horizontal axis represents the thickness at the time of measurement and the vertical axis represents the thermal resistance.
The thermal resistance was measured by the following procedure: A thermally conductive sheet having the above thickness was processed into a circle having a diameter of 20 mm to obtain a test piece.
The thermal resistance [° C.·cm 2 /W] of the obtained test piece was measured under a load of 1 kgf/cm 2 by a method in accordance with ASTM-D5470.
<柔軟性>
得られた熱伝導部材について、ASTM-D2240タイプ00に準拠したショア硬度を求め、柔軟性を評価した。前記ASTM-D2240タイプ00が50以下であると柔軟性が高いと評価する。
<Flexibility>
The resulting heat conductive member was evaluated for flexibility by measuring the Shore hardness in accordance with ASTM-D2240 Type 00. An ASTM-D2240 Type 00 value of 50 or less was evaluated as having high flexibility.
1 熱伝導シート
2 放熱部材(ヒートスプレッダ)
2a 主面
2b 側壁
2c 反対側の他面
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
7 電極
1 Thermally
2a: main surface; 2b: side wall; 2c: other surface on the opposite side; 3: heating element (electronic component)
6
Claims (6)
前記熱異方性材料が繊維状材料であり、繊維の長手方向が前記熱伝導部材の厚み方向に配向し、
円柱状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の円形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(A)と、
前記円形の面と略同面積の矩形の面を有する矩形状の前記熱伝導部材を、前記熱伝導部材の前記矩形の面と接するように2つの矩形の板状物で挟持し、圧縮したときの圧縮応力(B)とが、A<Bを満たすことを特徴とする熱伝導部材。 A thermally conductive member including at least a binder resin, a thermally anisotropic material, and a non-thermally anisotropic material,
the thermally anisotropic material is a fibrous material, the longitudinal direction of the fibers is oriented in the thickness direction of the heat conductive member,
The cylindrical heat conducting member is sandwiched between two rectangular plate-like objects so as to be in contact with the circular surface of the heat conducting member, and compressed. The compressive stress (A) is
A thermal conduction member characterized in that a rectangular thermal conduction member having a rectangular surface with approximately the same area as the circular surface is sandwiched between two rectangular plate-like objects so as to be in contact with the rectangular surfaces of the thermal conduction member, and the compressive stress (B) when compressed satisfies A < B.
少なくともバインダ樹脂と、繊維状材料と、非熱異方性材料と、を混錬し樹脂組成物を得る樹脂組成物調製工程と、
前記繊維状材料を一方向に配向させて、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、前記熱異方性材料が配向する方向に対して略垂直方向に切断し、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部材の製造方法。 A method for producing the heat conductive member according to any one of claims 1 to 4 , comprising the steps of:
A resin composition preparation step of kneading at least a binder resin, a fibrous material , and a non-thermally anisotropic material to obtain a resin composition;
a molded body preparation step of orienting the fibrous material in one direction to obtain a molded body of the resin composition;
a molded body sheet preparation step of cutting the molded body in a direction substantially perpendicular to the orientation direction of the thermally anisotropic material to obtain a molded body sheet;
A method for producing a heat conductive member, comprising:
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