KR102476070B1

KR102476070B1 - 방열 시트, 방열 시트의 제조 방법 및 적층체

Info

Publication number: KR102476070B1
Application number: KR1020197022230A
Authority: KR
Inventors: 유코 가와하라; 게이고 오와시; 고지 아시바; 루이 장; 오사무 이누이; 히로시 마에나카
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: EP3644353A4; CN110546758A; TW201904765A; JPWO2018235919A1; KR20200023264A; US11492528B2; WO2018235919A1; US20210139761A1; JP7092676B2; TWI763868B; CN110546758B; EP3644353A1

Abstract

접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있는 방열 시트를 제공한다. 본 발명에 따른 방열 시트는, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함하고, 두께 방향의 제1 표면측의 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많고, 상기 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자의 함유량이, 중앙의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다.

Description

방열 시트, 방열 시트의 제조 방법 및 적층체

본 발명은, 무기 입자와 결합제 수지를 포함하는 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 무기 입자와 결합제 수지를 포함하는 절연층을 구비하는 적층체에 관한 것이다.

근년, 전자 및 전기 기기의 소형화 및 고성능화가 진행되고 있으며, 전자 부품의 실장 밀도가 높아지고 있다. 이 때문에, 좁은 스페이스 중에서 전자 부품으로부터 발생하는 열을, 어떻게 방열할 지가 문제가 되고 있다. 전자 부품으로부터 발생한 열은, 전자 및 전기 기기의 신뢰성으로 직결되므로, 발생한 열의 효율적인 방산이 긴급한 과제로 되어 있다.

상기 과제를 해결하는 하나의 수단으로서는, 파워 반도체 디바이스 등을 실장하는 방열 기판에, 높은 열전도성을 갖는 세라믹스 기판을 사용하는 수단을 들 수 있다. 이러한 세라믹스 기판으로서는, 알루미나 기판 및 질화알루미늄 기판 등을 들 수 있다.

그러나, 상기 세라믹스 기판을 사용하는 수단에서는, 다층화가 곤란하고, 가공성이 나쁘며, 비용이 매우 높다는 과제가 있다. 또한, 상기 세라믹스 기판과 구리 회로의 선팽창 계수의 차가 크므로, 냉열 사이클 시에 구리 회로가 박리되기 쉽다는 과제도 있다.

그래서, 선팽창 계수가 낮은 질화붕소, 특히 육방정 질화붕소를 사용한 수지 조성물이, 방열 재료로서 주목받고 있다. 육방정 질화붕소의 결정 구조는, 그래파이트와 유사한 육각망목(六角網目)의 층상 구조이며, 육방정 질화붕소의 입자 형상은 인편상이다. 이 때문에, 육방정 질화붕소는, 면 방향의 열전도율이 두께 방향의 열전도율보다도 높으며, 또한 열전도율에 이방성이 있는 성질을 갖는 것이 알려져 있다. 상기 수지 조성물은, 열전도성 시트나 프리프레그로서 사용되는 경우가 있다.

질화붕소를 포함하는 열전도성 시트의 일례가, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 질화붕소 입자의 일부 또는 전부가 응집 입자의 상태로, 열경화성 수지 중에 분산되어 있는 열전도성 시트가 개시되어 있다. 상기 열전도성 시트는 금속 산화물 입자를 더 함유한다. 상기 열전도성 시트로는, 상기 금속 산화물 입자와 상기 질화붕소 입자의 합계의 함유량은 40체적％ 내지 70체적％이다. 상기 열전도성 시트로는, 상기 금속 산화물 입자와 상기 질화붕소 입자의 체적 비율은 10:90 내지 50:50이다. 상기 열전도성 시트로는, 상기 금속 산화물 입자의 메디안 직경은 0.5㎛ 내지 30㎛이다.

또한, 하기 특허문헌 2에는, 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)와, 질화붕소와, 결합제 수지를 포함하는 열전도성 절연 시트가 개시되어 있다. 상기 열전도성 절연 시트는 이하의 조건 (1) 내지 (7)을 모두 만족시킨다. 조건 (1): 상기 열전도성 절연 시트는, 공극률이 0.2 이하이다. 조건 (2): 상기 열전도성 절연 시트는, 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)를 함유하고, 질화붕소를 함유할 수 있는 층 (A)와, 질화붕소를 함유하고, 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)를 함유할 수 있는 층 (B)를 갖는다. 조건 (3): 상기 층 (A)와 상기 층 (B)는, 상기 층 (B)가 최외층에는 위치하지 않도록 교대로 적층되어 있다. 조건 (4): 가장 외측에 위치하는 상기 층 (A_out)에 포함될 수 있는 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)의 질량이, 상기 층 (B)에 포함될 수 있는 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)의 질량보다도 상대적으로 많다. 조건 (5): 상기 층 (A_out) 중의 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)와 질화붕소의 합계의 함유량이, 층 (A_out) 중에 있어서의 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함), 질화붕소 및 결합제 수지의 합계 100체적％ 중, 50체적％보다도 많다. 조건 (6): 상기 질화붕소가 인편상, 또는 인편상의 1차 입자를 조립한 조립체이다. 조건 (7): 상기 층 (B)는, 열전도성 구상 필러(질화붕소를 제외함)와 질화붕소와 결합제 수지의 합계 100질량％ 중, 질화붕소를 30질량％ 내지 90질량％ 포함한다.

질화붕소를 포함하는 프리프레그의 일례가 하기 특허문헌 3에 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 2성분 이상의 무기 충전재를 포함하는 열경화성 수지 조성물이, 시트상 또한 반경화 상태로 된 가열 가압 성형용 프리프레그가 개시되어 있다. 상기 무기 충전재는 1차 입자의 응집체이며, 해당 응집체의 평균 입경 d1이 10㎛ 이상 70㎛ 이하인 충전재 (1)을 포함한다. 상기 무기 충전재는 입자상이며, 입자 단체의 평균 입경 d2가 0.1㎛ 이상 30㎛ 이하인 충전재 (2)를 포함한다. 상기 열경화성 수지 조성물에서는, 열경화성 수지 고형분과 상기 무기 충전재의 합계 100체적％ 중, 상기 충전재 (1)의 함유량은 5체적％ 내지 40체적％이다. 상기 열경화성 수지 조성물에서는, 열경화성 수지 고형분과 상기 무기 충전재의 합계 100체적％ 중, 상기 충전재 (2)의 함유량은 10체적％ 내지 50체적％이다. 상기 열경화성 수지 조성물 100체적％ 중, 상기 무기 충전재의 합계의 함유량은 20체적％ 내지 80체적％이다.

일본 특허 공개 제2013-32496호 공보 일본 특허 제6135817호 공보 일본 특허 공개 제2012-219251호 공보

특허문헌 1 내지 3에 기재와 같은 종래의 질화붕소를 포함하는 열전도성 시트 등은, 구리박이나 금속판 등과 적층되어, 적층체로서 사용되는 경우가 있다. 상기 적층체에서는, 상기 구리박을 에칭 등에 의해 처리함으로써, 회로 패턴이 형성되는 경우가 있다.

특허문헌 1 내지 3에 기재와 같은 종래의 질화붕소를 포함하는 열전도성 시트 등에서는, 질화붕소를 사용하고 있기 때문에 열전도성을 높일 수는 있지만, 열전도성 시트 등과 구리박의 접착성을 높이는 것은 곤란하다. 또한, 특허문헌 2에 기재와 같은 종래의 열전도성 절연 시트에서는, 열전도성 절연 시트의 구성 상, 최외층의 열전도율이 낮고, 최외층의 열저항이 커지므로, 열전도성 절연 시트 전체의 열전도성을 높이는 것은 곤란하다. 종래의 질화붕소를 포함하는 열전도성 시트 등에서는, 열전도성과 접착성을 양립시키는 것은 곤란하다.

또한, 종래의 질화붕소를 포함하는 열전도성 시트 등에서는, 보이드가 발생하고, 절연성이 저하되는 경우가 있다. 추가로, 종래의 질화붕소를 포함하는 열전도성 시트 등을 적층체에 사용한 경우에는, 상술한 바와 같이 열전도성 시트 등과 구리박의 접착성을 높이는 것은 곤란하므로, 형성된 회로 패턴이 적층체로부터 박리되는 경우가 있다. 회로 패턴이 박리되면, 박리된 회로 패턴과 적층체의 외표면 사이에서 부분 방전이 일어나서, 적층체가 열화되는 경우가 있다. 결과적으로, 장기 절연 신뢰성이 저하되는 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있는 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은, 접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있는 적층체를 제공하는 것이다.

본 발명의 넓은 국면에 의하면, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함하고, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖고, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많고, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 방열 시트가 제공된다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 방열 시트가, 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자를 30체적％ 이하로 포함한다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경이 20㎛ 미만이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 무기 입자의 재료가 알루미늄 원소 또는 탄소 원소를 포함한다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 무기 입자의 평균 원형도가 0.9 이상이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 무기 입자의 평균 애스펙트비가 15 이하이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 무기 입자의 재료가 질화붕소이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 질화붕소가 응집 입자이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 무기 입자의 열전도율과 상기 제2 무기 입자의 열전도율이 각각 10W/m·K 이상이다.

본 발명에 따른 방열 시트의 어느 특정한 국면에서는, 상기 결합제 수지가 열경화성 화합물과 열경화제를 포함한다.

본 발명의 넓은 국면에 의하면, 상술한 방열 시트의 제조 방법이며, 평균 애스펙트비가 2 이하인 상기 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합하는 공정을 구비하는 방열 시트의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 넓은 국면에 의하면, 열전도체와, 상기 열전도체의 한쪽 표면에 적층된 절연층과, 상기 절연층의 상기 열전도체와는 반대측의 표면에 적층된 도전층을 구비하고, 상기 절연층이, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함하고, 상기 절연층이, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖고, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많고, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 적층체가 제공된다.

본 발명에 따른 방열 시트는, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 방열 시트는, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖는다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을 중앙의 영역으로 한다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 구성이 구비되어 있으므로, 접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.

본 발명에 따른 적층체는, 열전도체와, 상기 열전도체의 한쪽 표면에 적층된 절연층과, 상기 절연층의 상기 열전도체와는 반대측의 표면에 적층된 도전층을 구비한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층이, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층이, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖는다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을 중앙의 영역으로 한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 절연층의 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 구성이 구비되어 있으므로, 접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 시트를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 시트를 사용하여 얻어지는 적층체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 방열 시트에 있어서, 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 함유량을 구하는 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

(방열 시트 및 적층체)

본 발명에 따른 방열 시트는, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 방열 시트는 제1 무기 입자를 복수개 포함한다. 본 발명에 따른 방열 시트는 제2 무기 입자를 복수개 포함한다.

본 발명에 따른 방열 시트는, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖는다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면은 대향하고 있다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을 중앙의 영역으로 한다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다.

본 발명에 따른 방열 시트는, 상기 제1 무기 입자와, 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합함으로써 얻어진다.

본 발명에 따른 적층체는, 열전도체와, 상기 열전도체의 한쪽 표면에 적층된 절연층과, 상기 절연층의 상기 열전도체와는 반대측의 표면에 적층된 도전층을 구비한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층은, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층은 제1 무기 입자를 복수개 포함한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층은 제2 무기 입자를 복수개 포함한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층은, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖는다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을, 중앙의 영역으로 한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 절연층의 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 구성이 구비되어 있으므로, 접착성과 장기 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.

방열 시트의 제1 표면 상에 구리박 등의 도전층이 적층된 적층체(적층체에서는, 방열 시트는 절연층임)에 있어서, 방열 시트와 도전층의 박리가 발생할 때의 박리 형태를 관찰하였다. 그리고, 그 박리의 형태에 대하여, 방열 시트의 제1 표면 근방 영역에서 면 방향으로 배향된 제2 무기 입자가 파단 또는 박리됨으로써, 방열 시트의 제1 표면 근방 영역 내에서 박리가 발생하는 경우가 있음을, 본 발명자들은 알아내었다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 방열 시트의 제1 표면 근방 영역에는, 애스펙트비가 비교적 큰 제2 무기 입자뿐만 아니라, 애스펙트비가 비교적 작은 제1 무기 입자가 포함되어 있다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 방열 시트에 열전도체나 구리박 등의 도전층을 적층하고, 프레스 등에 의해 적층체가 제작될 때, 제2 무기 입자는 제1 무기 입자에 의해 두께 방향으로 배향이 제어된다. 이 때문에, 면 방향으로 배향된 제2 무기 입자의 함유량을 적게 할 수 있으므로, 방열 시트의 제1 표면 근방 영역 내에서의 박리를 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 두께 방향으로 배향된 제2 무기 입자가 앵커로서 기능함으로써, 절연층의 제1 표면 근방 영역 내에서의 박리를 발생하기 어렵게 할 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 방열 시트와 구리박 등의 도전층의 접착성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 방열 시트의 제1 표면 근방 영역에서는, 제2 무기 입자는 두께 방향으로 배향이 제어되어 있으며, 또한 방열 시트의 제1 표면 근방 영역 이외의 영역의 제2 무기 입자의 함유량을 증가시킬 수 있으므로, 방열 시트 및 적층체의 열전도성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 특히, 제2 무기 입자로서 질화붕소를 사용한 경우에는, 질화붕소는 면 방향의 열전도율이 두께 방향의 열전도율보다도 높으며, 또한 열전도율에 이방성이 있는 성질을 가지므로, 질화붕소의 배향을 제어함으로써, 두께 방향의 열전도성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 적층체에서는, 도전층인 구리박을 에칭 등에 의해 처리함으로써, 회로 패턴이 형성되는 경우가 있다. 형성된 회로 패턴이 적층체로부터 박리되면, 박리된 회로 패턴과 적층체의 외표면 사이에서 부분 방전이 일어나고, 적층체가 열화되며, 장기 절연 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상술한 바와 같이 방열 시트와 구리박 등의 도전층의 접착성을 높일 수 있으므로, 형성된 회로 패턴이 적층체로부터 박리되는 것을 방지할 수 있어, 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 제2 무기 입자만으로 방열 시트가 구성된 경우, 방열 시트 내부에 있어서 제2 무기 입자의 농도가 다른 부위에서 응력 집중이 일어났을 때, 면 방향으로의 박리가 쉽게 일어나서, 박리부에 있어서의 부분 방전에 의해 장기 절연 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 본 발명에서는, 제1 무기 입자와 제2 무기 입자가 사용되고 있으며, 제1 무기 입자에 의해 층간의 박리를 억제할 수 있으므로, 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 제1 무기 입자를 사용함으로써, 방열 시트 형성 전의 방열 시트 형성용 재료(경화성 재료)의 점도를 낮출 수 있어, 한층 더 균질한 방열 시트를 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역 (R1)의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 영역 (R1)은 도 3에 있어서, 제1 표면(1a)과 파선 L1 사이의 영역이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R1) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 5체적％ 이상, 보다 바람직하게는 10체적％ 이상이며, 바람직하게는 35체적％ 이하, 보다 바람직하게는 25체적％ 이하이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R1) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제2 무기 입자의 함유량은, 바람직하게는 10체적％ 이상, 보다 바람직하게는 20체적％ 이상이며, 바람직하게는 50체적％ 미만, 보다 바람직하게는 40체적％ 이하이다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 영역 (R1)의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역 (R2)의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많다. 상기 영역 (R1)은 도 3에 있어서, 제1 표면(1a)과 파선 L1 사이의 영역이다. 상기 영역 (R2)는 도 3에 있어서, 파선 L1과 파선 L2 사이의 영역이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R2) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 0체적％(미함유) 이상, 보다 바람직하게는 0.3체적％ 이상이며, 바람직하게는 7체적％ 이하, 보다 바람직하게는 3체적％ 이하이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R2) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제2 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 0체적％(미함유) 이상, 보다 바람직하게는 0.5체적％ 이상이며, 바람직하게는 10체적％ 이하, 보다 바람직하게는 5체적％ 이하이다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제2 표면으로부터 상기 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역 (R3)의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은, 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 상기 영역 (R3)은 도 3에 있어서, 제2 표면(1b)과 파선 L2 사이의 영역이다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제2 표면으로부터 상기 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역 (R3)의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 영역 (R2)의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 상기 영역 (R2)는 도 3에 있어서, 파선 L1과 파선 L2 사이의 영역이다. 상기 영역 (R3)은 도 3에 있어서, 제2 표면(1b)과 파선 L2 사이의 영역이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R3) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 5체적％ 이상, 보다 바람직하게는 10체적％ 이상이며, 바람직하게는 35체적％ 이하, 보다 바람직하게는 25체적％ 이하이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 영역 (R3) 100체적％ 중에 있어서의 상기 제2 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 10체적％ 이상, 보다 바람직하게는 20체적％ 이상이며, 바람직하게는 50체적％ 미만, 보다 바람직하게는 40체적％ 이하이다.

상기 영역 (R1), 상기 영역 (R2) 및 상기 영역 (R3) 100체적％ 중에 있어서의 무기 입자의 함유량은, 상기 방열 시트 또는 적층체의 단면 전자 현미경 화상으로부터 산출할 수 있다.

(제1 무기 입자)

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체는, 제1 무기 입자를 포함한다. 상기 제1 무기 입자는 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자는 절연성 입자인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자는, 예를 들어 무기 필러이다. 상기 제1 무기 입자로서, 적어도 1종류의 무기 입자가 사용된다. 상기 제1 무기 입자로서, 1종류의 무기 입자만이 사용되어도 되고, 2종류 이상의 무기 입자가 병용되어도 된다. 2종류 이상의 무기 입자가 배합되어, 제1 무기 입자가 구성되어도 된다. 어떤 재료에 의해 형성된 무기 입자와, 상기 어떤 재료와는 상이한 재료에 의해 형성된 무기 입자가 혼합되어, 제1 무기 입자가 구성되어도 된다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 무기 입자의 평균 애스펙트비는 2 이하이다. 상기 제1 무기 입자의 평균 애스펙트비의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 무기 입자의 평균 애스펙트비는 1 이상이어도 된다.

상기 제1 무기 입자의 애스펙트비는 장경/단경을 나타낸다. 상기 제1 무기 입자의 애스펙트비는, 임의로 선택된 제1 무기 입자를 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 각 무기 입자의 장경/단경을 측정함으로써 구해진다. 상기 평균 애스펙트비는 임의의 50개의 제1 무기 입자의 애스펙트비를 평균함으로써 구할 수 있다. 임의의 50개의 제1 무기 입자의 평균 애스펙트비는 제1 무기 입자 전체에서의 평균 애스펙트비와 거의 동등해진다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 무기 입자의 입자 직경은 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.

상기 제1 무기 입자의 입자 직경은, 무기 입자가 진구 형상인 경우에는 직경을 의미하고, 무기 입자가 진구 형상 이외의 형상인 경우에는, 무기 입자의 체적 상당의 진구라고 가정하였을 때의 직경을 의미한다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은 바람직하게는 6㎛ 이상, 보다 바람직하게는 7㎛ 이상이며, 바람직하게는 20㎛ 미만, 보다 바람직하게는 18㎛ 이하이다.

상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은 평균 에스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자 전체의 입자 직경을 평균함으로써 구해진다.

상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은, 체적 기준에서의 입자 직경을 평균한 평균 입자 직경인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은, 제1 무기 입자의 누적 체적이 50％일 때의 제1 무기 입자의 입자 직경(d50)인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은, 호리바 세이사꾸쇼사제 「레이저 회절식 입도 분포 측정 장치」를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은, 임의로 선택된 50개의 제1 무기 입자를 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 각 무기 입자의 입자 직경을 측정하고, 평균값을 산출함으로써 구할 수도 있다. 임의의 50개의 제1 무기 입자의 평균 입자 직경은 제1 무기 입자 전체에서의 평균 입자 직경과 거의 동등해진다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제1 무기 입자의 평균 원형도는, 바람직하게는 0.70 이상, 보다 바람직하게는 0.80 이상이며, 바람직하게는 1.00 이하이다.

상기 제1 무기 입자의 원형도는, 상기 제1 무기 입자와 열경화성 수지 등을 혼합하여 제작한 적층체 단면의 전자 현미경 화상으로부터 임의로 선택된 제1 무기 입자의 단면적(S) 및 주위 길이(L)를 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출할 수 있다. 상기 원형도는 원형 정도를 나타내는 값이며, 상기 원형도가 1에 가까워짐에 따라서, 원에 가까워지는 것을 의미한다.

원형도=[4πS/L²] 식 (1)

본 발명의 효과가 효과적으로 발휘되므로, 상기 제1 무기 입자의 평균 원형도는 0.90 이상인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자의 평균 원형도는 0.90을 초과해도 된다.

상기 제1 무기 입자의 평균 원형도는, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자 전체의 원형도를 평균함으로써 구해진다.

상기 제1 무기 입자의 평균 원형도는, 임의로 선택된 50개의 제1 무기 입자의 원형도를 평균함으로써 구할 수 있다. 임의의 50개의 제1 무기 입자의 평균 원형도는, 제1 무기 입자 전체에서의 평균 원형도와 거의 동등해진다.

상기 제1 무기 입자는 구상 입자 또는 둥근 형상 입자인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자는 구상 입자여도 되고, 둥근 형상 입자여도 된다. 여기서, 구상 입자란, 상기 원형도가 0.95 이상인 입자를 의미한다. 또한, 둥근 형상 입자란, 전체적으로 둥그스름한 형상이며, 결정의 각이 적은 입자를 의미하고, 구체적으로는 상기 원형도가 0.70 이상 0.90 이하인 입자를 의미한다. 상기 제1 무기 입자가 구상 입자인 경우에는, 방열 시트의 유동성을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 표면 근방 부근에 구상 입자가 존재하고 있으면, 전계 집중의 발생을 억제할 수 있고, 부분 방전의 발생을 억제할 수 있다. 결과적으로, 방열 시트 및 적층체의 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 상기 제1 무기 입자가 둥근 형상 입자인 경우에는, 방열 시트 및 적층체의 열전도성을 효과적으로 높일 수 있다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 무기 입자로서, 구상 입자만이 사용되어도 되고, 둥근 형상 입자만이 사용되어도 되고, 구상 입자와 둥근 형상 입자가 병용되어도 된다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 무기 입자로서, 구상 입자와 둥근 형상 입자를 병용하는 것이 바람직하다.

상기 제1 무기 입자의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 무기 입자는 절연성 필러인 것이 바람직하다. 상기 제1 무기 입자의 재료는 질화붕소가 아니어도 된다. 상기 제1 무기 입자의 재료로서는, 예를 들어 산화알루미늄(알루미나), 산화칼슘 및 산화마그네슘 등의 금속 산화물, 질화알루미늄 및 질화티타늄 등의 금속 질화물, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등의 금속 수산화물, 탄산칼슘 및 탄산마그네슘 등의 탄산 금속염, 규산칼슘 등의 규산 금속염, 수화 금속 화합물, 결정성 실리카, 비결정성 실리카, 질화붕소, 탄화규소, 및 다이아몬드 등을 들 수 있다. 상기 제1 무기 입자의 재료는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

실사용 상의 관점, 및 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제1 무기 입자의 재료는, 알루미늄 원소 또는 탄소 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 실사용 상의 관점, 및 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제1 무기 입자의 재료는, 산화알루미늄(알루미나), 질화알루미늄, 수산화알루미늄 또는 다이아몬드인 것이 바람직하고, 산화알루미늄(알루미나) 또는 다이아몬드인 것이 보다 바람직하다. 이들 바람직한 재료는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제1 무기 입자의 열전도율은 바람직하게는 10W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 20W/m·K 이상이다. 상기 제1 무기 입자의 열전도율의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 무기 입자의 열전도율은 300W/m·K 이하여도 되고, 200W/m·K 이하여도 된다. 상기 제1 무기 입자의 열전도율이 상기 바람직한 범위이면, 접착성과 절연성을 높일 수 있고, 또한 열전도성을 높일 수 있다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 100체적％ 중 및 상기 절연층 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 2체적％ 이상, 보다 바람직하게는 3체적％ 이상이며, 바람직하게는 20체적％ 이하, 보다 바람직하게는 17체적％ 이하이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 및 상기 절연층에 있어서, 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자를 30체적％ 이하로 포함하는 것이 바람직하고, 25체적％ 이하로 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자의 함유량은 5체적％ 이상이어도 되고, 10체적％ 이상이어도 된다.

(제2 무기 입자)

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체는, 제2 무기 입자를 포함한다. 상기 제2 무기 입자는 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제2 무기 입자는 절연성 입자인 것이 바람직하다. 상기 제2 무기 입자는, 예를 들어 무기 필러이다. 상기 제2 무기 입자는 절연성 필러인 것이 바람직하다. 상기 제2 무기 입자로서, 적어도 1종의 무기 입자가 사용된다. 상기 제2 무기 입자로서, 1종류의 무기 입자만이 사용되어도 되고, 2종류 이상의 무기 입자가 병용되어도 된다. 2종류 이상의 무기 입자가 배합되고, 제2 무기 입자가 구성되어도 된다. 어떤 재료에 의해 형성된 무기 입자와, 상기 어떤 재료와는 상이한 재료에 의해 형성된 무기 입자가 혼합되어, 제2 무기 입자가 구성되어도 된다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제2 무기 입자의 평균 애스펙트비는 2를 초과한다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제2 무기 입자의 평균 애스펙트비는 바람직하게는 4 이상, 보다 바람직하게는 5 이상이며, 바람직하게는 15 이하, 보다 바람직하게는 12 이하이다. 상기 제2 무기 입자는, 예를 들어 판상 필러이다. 본 명세서에 있어서는, 판상 필러도 입자에 포함되는 것으로 한다.

상기 제2 무기 입자의 애스펙트비는 장경/단경을 나타낸다. 상기 제2 무기 입자의 애스펙트비는 제2 무기 입자와 경화성 수지를 혼합하고, 경화시켜 제작한 시트 또는 적층체의 단면을 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 제2 무기 입자의 장경/단경을 측정함으로써 구해진다. 상기 평균 애스펙트비는 임의의 50개의 제2 무기 입자의 애스펙트비를 평균함으로써 구할 수 있다. 임의의 50개의 제2 무기 입자의 평균 애스펙트비는, 제2 무기 입자 전체에서의 평균 애스펙트비와 거의 동등해진다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제2 무기 입자의 입자 직경은 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.

상기 제2 무기 입자의 입자 직경은 장경인 것이 바람직하다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제2 무기 입자의 평균 장경은 바람직하게는 3㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상이며, 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.

상기 제2 무기 입자의 평균 장경은 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자 전체의 장경을 평균함으로써 구해진다.

상기 제2 무기 입자의 평균 장경은, 임의로 선택된 50개의 제2 무기 입자를 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 각 무기 입자의 장경을 측정하여, 평균값을 산출함으로써 구할 수 있다. 임의의 50개의 제2 무기 입자의 평균 장경은 제2 무기 입자 전체에서의 평균 장경과 거의 동등해진다. 또한, 상기 제2 무기 입자의 평균 장경은, 제2 무기 입자와 경화성 수지를 혼합하고, 경화시켜 제작한 시트 또는 적층체의 단면을 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 임의로 선택한 50개의 제2 무기 입자의 장경을 측정하여, 평균값을 산출함으로써 구할 수도 있다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제2 무기 입자는 응집 입자를 구성하는 1차 입자인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체는, 응집 입자를 포함하고 있어도 된다. 상기 제2 무기 입자는, 응집 입자가 아닌 것이 바람직하다. 상기 응집 입자로서는, 예를 들어 질화붕소 응집 입자 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 제2 무기 입자가 응집 입자를 구성하는 1차 입자인 경우에는, 상기 평균 장경은 상기 1차 입자의 평균 장경을 의미한다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제2 무기 입자의 재료는, 질화붕소인 것이 바람직하다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 질화붕소는 응집 입자인 것이 바람직하다. 상기 질화붕소로서는 특별히 한정되지 않는다. 상기 질화붕소로서는, 육방정 질화붕소, 입방정 질화붕소, 붕소 화합물과 암모니아의 환원 질화법에 의해 제작된 질화붕소, 붕소 화합물과 멜라민 등의 질소 함유 화합물로부터 제작된 질화붕소 및 붕수소나트륨과 염화암모늄로부터 제작된 질화붕소 등을 들 수 있다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 질화붕소는 육방정 질화붕소인 것이 바람직하다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제2 무기 입자의 열전도율은 바람직하게는 10W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 30W/m·K 이상이다. 상기 제2 무기 입자는 애스펙트비가 비교적 크고, 열전도율에 이방성을 갖는 경우가 있으므로, 상기 제2 무기 입자의 열전도율은, 평균 열전도율인 것이 바람직하다. 상기 제2 무기 입자의 열전도율의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 제2 무기 입자의 열전도율은 300W/m·K 이하여도 되고, 200W/m·K 이하여도 된다. 상기 제2 무기 입자의 열전도율이 상기 바람직한 범위이면, 접착성과 절연성을 높일 수 있고, 또한 열전도성을 높일 수 있다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 100체적％ 중 및 상기 절연층 100체적％ 중, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 35체적％ 이상, 보다 바람직하게는 40체적％ 이상이며, 바람직하게는 65체적％ 이하, 보다 바람직하게는 60체적％ 이하이다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 및 상기 절연층에 있어서, 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 70체적％ 이상, 보다 바람직하게는 75체적％ 이상이다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 및 상기 절연층에 있어서, 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제2 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 95체적％ 이하, 보다 바람직하게는 90체적％ 이하이다.

(입자 직경이 1㎛ 미만인 무기 입자)

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 입자 직경이 1㎛ 미만인 무기 입자(제3 무기 입자)를 포함하고 있어도 된다. 본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제1 무기 입자로서 상기 제3 무기 입자를 포함하고 있어도 되고, 상기 제2 무기 입자로서 상기 제3 무기 입자를 포함하고 있어도 되고, 상기 제1 무기 입자 및 상기 제2 무기 입자로서 상기 제3 무기 입자를 포함하고 있어도 된다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 및 상기 적층체는 상기 제3 무기 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제3 무기 입자는 응집 입자여도 되고, 응집 입자를 구성하는 1차 입자여도 된다. 상기 제3 무기 입자의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제3 무기 입자의 재료로서는, 상술한 상기 제1 무기 입자의 재료 및 상기 제2 무기 입자의 재료 등을 들 수 있다.

상기 제1 무기 입자, 상기 제2 무기 입자 및 상기 제3 무기 입자는, 실란 커플링제 등의 표면 처리제에 의해 표면 처리되어 있어도 된다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 제3 무기 입자의 입자 직경은 1㎛ 미만인 것이 바람직하다. 상기 제3 무기 입자의 입자 직경은, 상술한 상기 제1 무기 입자의 입자 직경 또는 상기 제2 무기 입자의 입자 직경을 산출하는 방법에 의해 구할 수 있다.

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 제3 무기 입자의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 100체적％ 중 및 상기 절연층 100체적％ 중, 상기 제3 무기 입자의 함유량은 바람직하게는 0.5체적％ 이상, 보다 바람직하게는 1체적％ 이상이며, 바람직하게는 5체적％ 이하, 보다 바람직하게는 3체적％ 이하이다.

(결합제 수지: 열경화성 화합물)

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체는, 결합제 수지를 포함한다. 상기 결합제 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 결합제 수지로서는, 공지된 절연성 수지가 사용된다. 상기 결합제 수지는, 열가소성 성분(열가소성 화합물) 또는 경화성 성분을 포함하는 것이 바람직하고, 경화성 성분을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 경화성 성분으로서는, 열경화성 성분 및 광경화성 성분을 들 수 있다. 상기 열경화성 성분은, 열경화성 화합물 및 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광경화성 성분은, 광경화성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지는, 열경화성 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지는, 열경화성 화합물과 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 성분은 경화 촉진제를 포함하고 있어도 된다. 상기 결합제 수지는 경화 촉진제를 포함하고 있어도 된다. 상기 결합제 수지는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 열경화성 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 상기 열경화성 화합물로서는, 스티렌 화합물, 페녹시 화합물, 옥세탄 화합물, 에폭시 화합물, 에피술피드 화합물, (메트)아크릴 화합물, 페놀 화합물, 아미노 화합물, 불포화 폴리에스테르 화합물, 폴리우레탄 화합물, 실리콘 화합물 및 폴리이미드 화합물 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물은, 에폭시 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 화합물은 적어도 1개의 에폭시기를 갖는 유기 화합물이다. 상기 에폭시 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 에폭시 화합물로서는, 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 비스페놀 F형 에폭시 화합물, 비스페놀 S형 에폭시 화합물, 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 비페닐형 에폭시 화합물, 비페닐노볼락형 에폭시 화합물, 비페놀형 에폭시 화합물, 나프탈렌형 에폭시 화합물, 플루오렌형 에폭시 화합물, 페놀아르알킬형 에폭시 화합물, 나프톨아르알킬형 에폭시 화합물, 디시클로펜타디엔형 에폭시 화합물, 안트라센형 에폭시 화합물, 아다만탄 골격을 갖는 에폭시 화합물, 트리시클로데칸 골격을 갖는 에폭시 화합물, 나프틸렌에테르형 에폭시 화합물, 및 트리아진핵을 골격에 갖는 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 에폭시 화합물은, 비스페놀 A형 에폭시 화합물인 것이 바람직하다.

열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 방열 시트 100체적％ 중, 상기 열경화성 화합물의 함유량은 바람직하게는 20체적％ 이상, 보다 바람직하게는 25체적％ 이상이며, 바람직하게는 80체적％ 이하, 보다 바람직하게는 70체적％ 이하이다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 접착성과 장기 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 절연층 100체적％ 중, 상기 열경화성 화합물에서 유래하는 성분의 함유량은 바람직하게는 20체적％ 이상, 보다 바람직하게는 25체적％ 이상이며, 바람직하게는 80체적％ 이하, 보다 바람직하게는 70체적％ 이하이다.

(결합제 수지: 열경화제)

본 발명에 따른 방열 시트 및 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 열경화성 화합물과 함께 열경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 열경화제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열경화제로서, 상기 열경화성 화합물을 경화시킬 수 있는 열경화제를 적절히 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 열경화제에는, 경화 촉매가 포함된다. 열경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 열경화제로서는, 시아네이트에스테르 화합물(시아네이트에스테르 경화제), 페놀 화합물(페놀 열경화제), 아민 화합물(아민 열경화제), 티올 화합물(티올 열경화제), 이미다졸 화합물, 포스핀 화합물, 산무수물, 활성 에스테르 화합물 및 디시안디아미드 등을 들 수 있다. 상기 열경화제는, 상기 에폭시 화합물의 에폭시기와 반응 가능한 관능기를 갖는 것이 바람직하다.

상기 시아네이트에스테르 화합물로서는, 노볼락형 시아네이트에스테르 수지, 비스페놀형 시아네이트에스테르 수지, 및 이들이 일부 삼량화된 프리폴리머 등을 들 수 있다. 상기 노볼락형 시아네이트에스테르 수지로서는, 페놀노볼락형 시아네이트에스테르 수지 및 알킬페놀형 시아네이트에스테르 수지 등을 들 수 있다. 상기 비스페놀형 시아네이트에스테르 수지로서는, 비스페놀 A형 시아네이트에스테르 수지, 비스페놀 E형 시아네이트에스테르 수지 및 테트라메틸비스페놀 F형 시아네이트에스테르 수지 등을 들 수 있다.

상기 시아네이트에스테르 화합물의 시판품으로서는, 페놀노볼락형 시아네이트에스테르 수지(론자 재팬사제 「PT-30」 및 「PT-60」), 및 비스페놀형 시아네이트에스테르 수지가 삼량화된 프리폴리머(론자 재팬사제 「BA-230S」, 「BA-3000S」, 「BTP-1000S」 및 「BTP-6020S」) 등을 들 수 있다.

상기 페놀 화합물로서는, 노볼락형 페놀, 비페놀형 페놀, 나프탈렌형 페놀, 디시클로펜타디엔형 페놀, 아르알킬형 페놀 및 디시클로펜타디엔형 페놀 등을 들 수 있다.

상기 페놀 화합물의 시판품으로서는, 노볼락형 페놀(DIC사제 「TD-2091」), 비페닐노볼락형 페놀(메이와 가세이사제 「MEHC-7851」), 아르알킬형 페놀 화합물(메이와 가세이사제 「MEH-7800」), 및 아미노트리아진 골격을 갖는 페놀(DIC사제 「LA1356」 및 「LA3018-50P」) 등을 들 수 있다.

상기 방열 시트 100체적％ 중, 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제의 합계의 함유량은, 바람직하게는 20체적％ 이상, 보다 바람직하게는 25체적％ 이상이며, 바람직하게는 50체적％ 이하, 보다 바람직하게는 45체적％ 이하이다. 상기 절연층 100체적％ 중, 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제에서 유래되는 성분의 합계의 함유량은, 바람직하게는 20체적％ 이상, 보다 바람직하게는 25체적％ 이상이며, 바람직하게는 50체적％ 이하, 보다 바람직하게는 45체적％ 이하이다. 상기 합계의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 열전도성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있고, 접착성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제의 함유량비는, 열경화성 화합물이 경화하도록 적절히 선택된다.

상기 열경화성 화합물이 양호하게 경화되도록, 상기 열경화제의 함유량은 적절히 선택된다. 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 열경화제의 함유량은 바람직하게는 1중량부 이상, 보다 바람직하게는 3중량부 이상이며, 바람직하게는 50 중량부 이하, 보다 바람직하게는 30 중량부 이하이다. 상기 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 열경화성 화합물을 충분히 경화시키는 것이 한층 더 용이해진다. 상기 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화에 관여하지 않는 잉여의 열경화제가 발생하기 어려워진다. 이 때문에, 경화물의 내열성 및 접착성이 한층 더 높아진다.

(기타 성분)

상기 방열 시트는, 상술한 성분 이외에도, 경화 촉진제, 분산제, 킬레이트제, 산화 방지제 등의 수지 시트, 및 경화성 시트에 일반적으로 사용되는 기타 성분을 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 방열 시트는, 방열 시트 등의 성형성을 향상시키기 위해 폴리머 성분을 포함하고 있어도 된다. 상기 폴리머 성분으로서는, 폴리이미드 등을 들 수 있다. 또한, 상기 방열 시트는 용제를 포함하고 있어도 된다. 방열 시트 등에 있어서의 보이드의 발생을 한층 더 억제하는 관점에서는, 상기 방열 시트(1)00중량％ 중의 상기 용제의 함유량은 5중량％ 이하인 것이 바람직하다.

(방열 시트의 기타 상세)

상기 방열 시트의 제조 방법은, 상기 제1 무기 입자와, 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합하는 공정을 구비한다. 상기 공정에 있어서, 상기 제1 무기 입자와, 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합하는 방법은, 종래 공지된 혼합 방법을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 무기 입자와, 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합하는 방법으로서는, 호모 디스퍼형 교반기로 혼련하는 방법 등을 들 수 있다.

(적층체의 기타 상세)

본 발명에 따른 적층체는 열전도체와 절연층과 도전층을 구비한다. 상기 절연층은 상기 열전도체의 한쪽 표면에 적층되어 있다. 상기 도전층은 상기 절연층의 상기 열전도체와는 반대측의 표면에 적층되어 있다. 상기 열전도체의 다른 쪽 표면에도, 상기 절연층이 적층되어 있어도 된다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 재료는 상술한 방열 시트이다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층은 상술한 방열 시트의 경화물인 것이 바람직하다. 상기 경화물은 상기 방열 시트를 프레스 등을 사용하여 가열 및 가압 처리를 함으로써 얻어져도 된다.

열전도체:

상기 열전도체의 열전도율은 바람직하게는 10W/m·K 이상이다. 상기 열전도체로서는, 적당한 열전도체를 사용할 수 있다. 상기 열전도체는, 금속재를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속재로서는, 금속박 및 금속판 등을 들 수 있다. 상기 열전도체는, 상기 금속박 또는 상기 금속판인 것이 바람직하고, 상기 금속판인 것이 보다 바람직하다.

상기 금속재의 재료로서는, 알루미늄, 구리, 금, 은 및 그래파이트 시트 등을 들 수 있다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 금속재의 재료는 알루미늄, 구리 또는 금인 것이 바람직하고, 알루미늄 또는 구리인 것이 보다 바람직하다.

도전층:

상기 도전층을 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 상기 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 팔라듐, 구리, 백금, 아연, 철, 주석, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 탈륨, 게르마늄, 카드뮴, 규소, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서는, 주석 도프 산화인듐(ITO) 및 땜납 등을 들 수 있다. 열전도성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 알루미늄, 구리 또는 금인 것이 바람직하고, 알루미늄 또는 구리인 것이 보다 바람직하다.

상기 도전층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 및 상기 절연층과 금속박을 가열 압착하는 방법 등을 들 수 있다. 도전층의 형성이 간편하므로, 상기 절연층과 금속박을 가열 압착하는 방법이 바람직하다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 시트를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 1에서는, 도시의 편의상, 실제의 크기 및 두께와는 상이하다.

도 1에 나타내는 방열 시트(1)는, 제1 무기 입자(11)와, 제2 무기 입자(12)와, 결합제 수지(13)를 포함한다. 제1 무기 입자(11)는 상술한 제1 무기 입자인 것이 바람직하고, 제2 무기 입자(12)는 상술한 제2 무기 입자인 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 방열 시트(1)는 한쪽 표면(제1 표면)(1a)과 다른 쪽 표면(제2 표면)(1b)을 갖는다. 본 실시 형태에 따른 방열 시트(1)에서는, 제1 표면(1a)으로부터 제2 표면(1b)을 향하여 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 제2 무기 입자(12)의 함유량은 제1 무기 입자(11)의 함유량보다도 많다. 본 실시 형태에 따른 방열 시트(1)에서는, 상기 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자(11)의 함유량이, 제1 표면(1a)으로부터 제2 표면(1b)을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자(11)의 함유량보다도 많다.

본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 제2 표면으로부터 상기 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은, 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 방열 시트에서는, 상기 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 방열 시트(1)에서는, 결합제 수지(13)는, 열경화성 화합물과 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지는 완전히 경화되지 않은 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지는 가열 등에 의해 B 스테이지화되어 있어도 된다. 상기 결합제 수지는 B 스테이지화시킨 B 스테이지화물이어도 된다.

도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 시트를 사용하여 얻어지는 적층체를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 2에서는, 도시의 편의상, 실제의 크기 및 두께와는 상이하다.

도 2에 나타내는 적층체(21)는, 절연층(22)과, 도전층(23)과, 열전도체(24)를 구비한다. 절연층(22), 도전층(23) 및 열전도체(24)는 상술한 절연층, 도전층 및 열전도체이다. 도 2에서는 절연층(22)으로서, 도 1에 나타내는 방열 시트(1)가 사용되고 있다.

절연층(22)은 한쪽 표면(제1 표면)(22a)과 다른 쪽 표면(제2 표면)(22b)을 갖는다. 도전층(23)은 한쪽 표면(제1 표면)(23a)과 다른 쪽 표면(제2 표면)(23b)을 갖는다. 절연층(24)은 한쪽 표면(제1 표면)(24a)과 다른 쪽 표면(제2 표면)(24b)을 갖는다.

절연층(22)의 한쪽 표면(제1 표면)(22a)측에, 도전층(23)이 적층되어 있다. 절연층(22)의 다른 쪽 표면(제2 표면)(22b)측에, 열전도체(24)가 적층되어 있다. 도전층(23)의 다른 쪽 표면(제2 표면)(23b)측에, 절연층(22)이 적층되어 있다. 열전도체(24)의 한쪽 표면(제1 표면)(24a)측에, 절연층(22)이 적층되어 있다. 도전층(23)과 열전도체(24) 사이에 절연층(22)이 배치되어 있다.

상기 적층체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 적층체의 제조 방법으로서는, 상기 열전도체와 상기 절연층과 상기 도전층을 적층하여, 진공 프레스 등에 의해 가열 압착하는 방법 등을 들 수 있다. 프레스 시에는 반드시 진공이 아니어도 된다.

본 실시 형태에 따른 적층체(21)에서는, 절연층(22)은, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자(11)와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자(12)와, 경화물부(25)를 포함한다. 절연층(22)은, 도 1에 나타내는 방열 시트(1)에 의해 형성되어 있다. 상기 절연층은, 상술한 방열 시트를 진공 프레스 등에 의해 가열 압착함으로써 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 적층체(21)에서는, 절연층(22)의 제1 표면(22a)으로부터 제2 표면(22b)을 향하여 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 제2 무기 입자(12)의 함유량은 제1 무기 입자(11)의 함유량보다도 많다. 절연층(22)의 제1 표면(22a)으로부터 제2 표면(22b)을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을 중앙의 영역으로 한다. 본 실시 형태에 따른 적층체(21)에서는, 절연층(22)의 제1 표면(22a)으로부터 제2 표면(22b)을 향하여 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자(11)의 함유량이, 절연층(22)의 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자(11)의 함유량보다도 많다.

본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제2 표면으로부터 상기 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량은, 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역을 중앙의 영역으로 한다. 본 발명에 따른 적층체에서는, 상기 절연층의 상기 제2 표면으로부터 상기 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량은, 상기 절연층의 상기 중앙의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서 경화물부(25)는, 도 1에 있어서의 결합제 수지(13)가 경화된 부분이다. 경화물부(25)는 결합제 수지(13)를 경화시킴으로써 얻어진다. 경화물부(25)는, 열경화성 화합물 및 열경화제를 포함하는 결합제 수지가 경화된 부분이어도 된다.

상기 방열 시트는, 열전도성 및 기계적 강도 등이 높을 것이 요구되는 각종 용도에 사용할 수 있다. 상기 적층체는, 예를 들어 전자 기기에 있어서, 발열 부품과 방열 부품의 사이에 배치되어 사용된다. 예를 들어, 상기 적층체는, CPU와 핀의 사이에 설치되는 방열체, 또는 전기 자동차의 인버터 등에서 이용되는 파워 카드의 방열체로서 사용된다. 또한, 상기 적층체의 도전층을 에칭 등의 방법에 의해 회로 형성함으로써, 상기 적층체를 절연 회로 기판으로서 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 밝힌다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

결합제 수지(열경화성 화합물):

(1) 미쯔비시 가가꾸사제 「에피코트 828US」, 에폭시 화합물

(2) 닛본 가야꾸사제 「NC-3000」, 에폭시 화합물

(3) DIC사제 「HP-4032D」, 나프탈렌형 에폭시 화합물

결합제 수지(열경화제):

(1) 도꾜 가세이 고교사제 「디시안디아미드」

(2) 시꼬꾸 가세이 고교사제 「2MZA-PW」, 이소시아누르 변성 고체 분산형 이미다졸

(3) 시아네이트에스테르 화합물 함유액(론자 재팬사제 「BA-3000S」, 고형분 75중량％), 실시예에는 고형분량을 기재.

결합제 수지(경화 촉진제):

(1) 이미다졸 화합물(2-페닐-4-메틸이미다졸, 시꼬꾸 가세이 고교사제 「2P4MZ」, 음이온성 경화 촉진제)

무기 입자:

(1) 쇼와 덴꼬사제 「AS-50」, 평균 입자 직경 9㎛, 평균 애스펙트비 1.2(평균 애스펙트비는 2 이하), 평균 원형도 0.78, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(2) 마이크론사제 「AX10-75」, 평균 입자 직경 8㎛, 평균 애스펙트비 1.0(평균 애스펙트비는 2 이하), 평균 원형도 0.99, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(3) 쇼와 덴꼬사제 「CB-P05」, 평균 입자 직경 4㎛, 평균 애스펙트비 1.0(평균 애스펙트비는 2 이하), 평균 원형도 0.99, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(4) 쇼와 덴꼬사제 「CB-P15」, 평균 입자 직경 16㎛, 평균 애스펙트비 1.0(평균 애스펙트비는 2 이하), 평균 원형도 0.99, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(5) 쇼와 덴꼬사제 「AS-30」, 평균 입자 직경 18㎛, 평균 애스펙트비 1.2(평균 애스펙트비는 2 이하), 평균 원형도 0.78, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(6) 쇼와 덴꼬사제 「CB-A40」, 평균 입자 직경 40㎛, 평균 애스펙트비 1.0(평균 애스펙트비는 2 이하), 원형도 0.99, 열전도율 30W/m·K, 산화알루미늄

(7) 모멘티브사제 「PTX25」, 평균 장경 7㎛, 평균 애스펙트비 12(평균 애스펙트비는 2를 초과함), 열전도율 60W/m·K, 질화붕소 응집 입자

(8) 쇼와 덴꼬사제 「UHP-G1H」, 평균 장경 4㎛, 평균 애스펙트비 7(평균 애스펙트비는 2를 초과함), 열전도율 60W/m·K, 질화붕소 응집 입자

(9) 모멘티브사제 「PTX60」, 평균 장경 7㎛, 평균 애스펙트비 12(평균 애스펙트비는 2를 초과함) 열전도율 60W/m·K, 질화붕소 응집 입자

(10) 미즈시마 고킨테츠사제 「HP-40」, 평균 장경 7㎛, 평균 애스펙트비 7(평균 애스펙트비는 2를 초과함), 열전도율 60W/m·K, 질화붕소 응집 입자

(11) 모멘티브사제 「PT110」, 평균 장경 45㎛, 평균 애스펙트비 9.5(평균 애스펙트비는 2를 초과함), 열전도율 60W/m·K, 질화붕소

(12) 모멘티브사제 「PT100」, 평균 장경 13㎛, 평균 애스펙트비 16(평균 애스펙트비는 2를 초과함), 열전도율 60W/m·K, 질화붕소

(무기 입자의 평균 애스펙트비)

무기 입자의 평균 애스펙트비를 이하와 같이 하여 측정하였다.

무기 입자의 평균 애스펙트비의 측정 방법:

무기 입자와 경화성 수지를 혼합하고, 경화시켜 제작한 시트 또는 적층체의 단면을 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 임의로 선택된 50개의 각 무기 입자의 장경/단경을 측정하여, 평균값을 산출함으로써 구하였다.

(무기 입자의 평균 입자 직경)

무기 입자의 평균 입자 직경을 이하와 같이 하여 측정하였다.

무기 입자의 평균 입자 직경의 측정 방법:

호리바 세이사꾸쇼사제 「레이저 회절식 입도 분포 측정 장치」를 사용하여 측정하고, 무기 입자의 누적 체적이 50％일 때의 무기 입자의 입자 직경(d50)의 값을 산출하였다.

(무기 입자의 평균 장경)

무기 입자의 평균 장경을 이하와 같이 하여 측정하였다.

무기 입자의 평균 장경의 측정 방법:

무기 입자와 경화성 수지를 혼합하고, 경화시켜 제작한 시트 또는 적층체의 단면을 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 임의로 선택한 50개의 무기 입자의 장경을 측정하여, 평균값을 산출하였다.

(실시예 1, 2, 4 내지 7, 8 내지 10, 13)

(1) 경화성 재료 A 및 B의 제작

미쯔비시 가가꾸사제 「에피코트 828US」 100중량부에 대하여, 도꾜 가세이 고교사제 「디시안디아미드」 10중량부, 시꼬꾸 가세이 고교사제 「2MZA-PW」 1중량부가 되게 배합하였다. 이어서, 하기 표 1 내지 3에 나타내는 무기 입자를 하기 표 1 내지 3에 나타내는 배합량(체적％)으로 배합하고, 유성식 교반기를 사용하여 500rpm으로 25분간 교반함으로써, 경화성 재료 A 및 B를 얻었다.

(2) 적층체의 제작

얻어진 경화성 재료 A를 이형 PET 시트(두께 50㎛) 상에, 두께 100㎛로 되도록 도공하고, 50℃의 오븐 내에서 10분간 건조시켜 제1 경화성 재료층을 형성하여, 제1 방열 시트를 얻었다. 이어서, 얻어진 경화성 재료 B를 이형 PET 시트(두께 50㎛) 상에, 두께 300㎛가 되도록 도공하고, 50℃의 오븐 내에서 10분간 건조시켜 제2 경화성 재료층을 형성하고, 제2 방열 시트를 얻었다. 얻어진 2매의 제1, 제2 방열 시트를 겹쳐, 방열 시트를 얻었다. 얻어진 방열 시트는, 제1 경화성 재료층이 형성되어 있는 제1 표면과, 제2 경화성 재료층이 형성되어 있는 제2 표면을 갖는다.

그 후, 이형 PET 시트를 박리하여, 방열 시트의 제1 표면에 구리박을 적층하고, 방열 시트의 제2 표면에 알루미늄판을 적층하여, 온도 200℃, 압력 12MPa의 조건에서 진공 프레스함으로써 적층체를 제작하였다. 얻어진 적층체의, 방열 시트를 경화시킴으로써 형성된 절연층의 두께는 200㎛였다.

(실시예 3)

실시예 1과 동일하게 하여, 경화성 재료 A 및 B를 얻었다. 얻어진 경화성 재료 A를 이형 PET 시트(두께 50㎛) 상에, 두께 50㎛로 되도록 도공하고, 50℃의 오븐 내에서 20분간 건조시켜 제1 경화성 재료층을 형성하고, 제1 방열 시트를 얻었다. 이어서, 얻어진 경화성 재료 B를 이형 PET 시트(두께 50㎛) 상에, 두께 300㎛가 되도록 도공하고, 50℃의 오븐 내에서 20분간 건조시켜 제2 방열 시트를 형성하였다. 또한, 얻어진 경화성 재료 A를 이형 PET 시트(두께 50㎛) 상에, 두께 50㎛로 되도록 도공하고, 50℃의 오븐 내에서 20분간 건조시켜 제3 경화성 재료층을 형성하고, 제3 방열 시트를 얻었다. 얻어진 3매의 제1, 제2, 제3 방열 시트를, 제1 방열 시트와 제3 방열 시트로 제2 방열 시트를 끼워 세팅하였다. 제1 방열 시트와 제3 방열 시트가 각각 구리박과 알루미늄판에 접하도록, 제1, 제2, 제3 방열 시트가 겹쳐진 방열 시트를, 구리박과 알루미늄판 사이에 끼웠다. 얻어진 방열 시트는, 제1 경화성 재료층이 형성되어 있는 제1 표면과, 제3 경화성 재료층이 형성되어 있는 제2 표면을 갖는다.

(실시예 11)

닛본 가야꾸사제 「NC-3000」 100중량부에 대하여, DIC사제 「HP-4032D」 50중량부, 시아네이트에스테르 화합물 함유액 「BA3000-S」 150중량부, 이미다졸 화합물 「2P4MZ」 0.3중량부가 되게 배합하였다. 이어서, 하기 표 3에 나타내는 무기 입자를 하기 표 3에 나타내는 배합량(체적％)으로 배합하고, 유성식 교반기를 사용하여 500rpm으로 25분간 교반함으로써, 경화성 재료 A 및 B를 얻었다.

얻어진 경화성 재료 A 및 B를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 적층체를 제작하였다. 얻어진 적층체의, 방열 시트를 경화시킴으로써 형성된 절연층의 두께는 200㎛였다.

(실시예 12)

실시예 1 동일하게 하여, 경화성 재료 A를 제작하였다. 또한, 닛본 가야꾸사제 「NC-3000」 100중량부에 대하여, DIC사제 「HP-4032D」 50중량부, 시아네이트에스테르 화합물 함유액 「BA3000-S」 150중량부, 이미다졸 화합물 「2P4MZ」 0.3중량부가 되게 배합하였다. 이어서, 하기 표 3에 나타내는 무기 입자를 하기 표 3에 나타내는 배합량(체적％)으로 배합하여, 경화성 재료 B를 얻었다.

(실시예 14)

얻어진 경화성 재료 A 및 B를 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여, 적층체를 제작하였다. 얻어진 적층체의, 방열 시트를 경화시킴으로써 형성된 절연층의 두께는 200㎛였다.

(비교예 1 내지 5)

경화성 재료 A 및 B의 제작 시에, 경화성 재료 A 및 B의 무기 입자의 배합량을 표 4에 나타내는 배합량으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 적층체를 제작하였다. 얻어진 적층체의, 방열 시트를 경화시킴으로써 형성된 절연층의 두께는 200㎛였다.

(평가)

(1) 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 유무

얻어진 경화성 재료 A에 있어서, 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자가 배합되어 있는지 여부를 확인하였다. 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 유무를 이하의 기준으로 판정하였다.

[제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 유무 판정 기준]

○: 경화성 재료 A 중에, 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자가 배합되어 있다

×: 경화성 재료 A 중에, 제1 무기 입자 또는 제2 무기 입자가 배합되어 있지 않다

(2) 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 함유량

얻어진 적층체의 단면을 크로스 섹션 폴리셔(니혼 덴시사제 「IB-19500CP」)로 평활하게 가공하고, 가공 후의 적층체 단면을 전계 방출형 주사 전자 현미경(히타치 하이테크놀러지즈사제 「S-4800」)에서 관찰하였다. 에너지 분산형 X선 분광기(히타치 하이테크놀러지즈사제 「S-4800EN-EDS」)에 의해 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자를 특정하였다.

얻어진 전자 현미경 화상으로부터, 방열 시트의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역 (R1)의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자의 함유량(영역 (R1) 100체적％ 중의 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 함유량)을 산출하였다. 또한, 방열 시트의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역 (R2)의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자(영역 (R2) 100체적％ 중의 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 함유량)를 산출하였다. 또한, 방열 시트의 제2 표면으로부터 제1 표면을 향해 두께 15％의 영역 (R3)의 100체적％ 중에 있어서의 제1 무기 입자의 함유량((R3) 100체적％ 중의 제1 무기 입자 및 제2 무기 입자의 함유량)을 산출하였다.

(3) 열전도율

얻어진 적층체를 한 변이 1cm인 사각형으로 커팅한 후, 양면에 카본 블랙을 스프레이함으로써 측정 샘플을 제작하였다. 얻어진 측정 샘플을 사용하여, 레이저 플래시법에 의해 열전도율을 산출하였다. 열전도율은, 비교예 1의 값을 1.0으로 한 상대값을 산출하고, 이하의 기준으로 판정하였다.

[열전도율의 판정 기준]

○○: 열전도율이 1.5 이상

○: 열전도율이 1.1을 초과하고 1.5 미만

×: 비교예 1(1.0), 또는 열전도율이 비교예 1(1.0)과 동등(동등이란, 0.9배로부터 1.1배의 범위를 의미함)

(4) 90도 필 강도(박리 강도)

얻어진 적층체를 50mm×120mm의 크기로 잘라내어, 테스트 샘플을 얻었다. 얻어진 테스트 샘플의 중앙 폭 10mm의 구리박이 남도록 구리박을 박리하고, 중앙 폭 10mm의 구리박에 대하여 JIS C 6481에 준거하여, 구리박의 박리 강도를 측정하였다. 필 강도 측정 장치로서는, 오리엔테크사제 「텐실론 만능 시험기」를 사용하였다. 20개의 테스트 샘플에 대하여, 구리박의 박리 강도를 측정하였다. 20개의 테스트 샘플에 있어서의 구리박의 박리 강도의 측정값의 평균값을, 90도 필 강도로 하였다. 90도 필 강도는, 비교예 1의 값을 1.0으로 한 상대값을 산출하고, 이하의 기준으로 판정하였다.

[90도 필 강도(박리 강도)의 판정 기준]

○○: 90도 박리 강도가 1.2 이상

○: 90도 박리 강도가 1.0을 초과하고 1.2 미만

△: 비교예 1(1.0)

×: 90도 필 강도가 1.0 미만

(5) 절연 파괴 강도

얻어진 적층체에 있어서의 구리박을 에칭함으로써, 직경 2cm의 원형으로 구리박을 패터닝하여, 테스트 샘플을 얻었다. 내전압 시험기(ETECH Electronics사제 「MODEL7473」)를 사용하여, 테스트 샘플간에 0.33kV/초의 속도로 전압이 상승하도록, 온도 25℃에서 교류 전압을 인가하였다. 테스트 샘플에 10mA의 전류가 흐른 전압을 절연 파괴 전압으로 하였다. 절연 파괴 전압을 테스트 샘플의 두께로 제산함으로써 규격화하고, 절연 파괴 강도를 산출하였다. 절연 파괴 강도를 이하의 기준으로 판정하였다.

[절연 파괴 강도의 판정 기준]

○○: 60kV/mm 이상

○: 30kV/mm 이상 60kV/mm 미만

×: 30kV/mm 미만

(6) 장기 절연 신뢰성

상기 (5)와 동일하게 하여, 20개의 테스트 샘플을 얻었다. 얻어진 20개의 테스트 샘플을 사용하여, 테스트 샘플간에 3kV의 교류 전압을, 온도 85℃ 및 습도 85％의 환경 하에서 1000시간 인가하여, 절연 파괴가 발생하는지 여부를 평가하였다. 장기 절연 신뢰성을 이하의 기준으로 판정하였다.

[장기 절연 신뢰성의 판정 기준]

○○: 절연 파괴가 발생한 테스트 샘플이 0개

○: 절연 파괴가 발생한 테스트 샘플이 1개 이상 3개 미만

△: 절연 파괴가 발생한 테스트 샘플이 3개 이상 10개 미만

×: 절연 파괴가 발생한 테스트 샘플이 10개 이상

결과를 하기 표 1 내지 4에 나타낸다.

1…방열 시트
1a…한쪽 표면(제1 표면)
1b…다른 쪽 표면(제2 표면)
11…제1 무기 입자
12…제2 무기 입자
13…결합제 수지
21…적층체
22…절연층
22a…한쪽 표면(제1 표면)
22b…다른 쪽 표면(제2 표면)
23…도전층
23a…한쪽 표면(제1 표면)
23b…다른 쪽 표면(제2 표면)
24…열전도체
24a…한쪽 표면(제1 표면)
24b…다른 쪽 표면(제2 표면)
25…경화물부(결합제 수지가 경화된 부분)

Claims

평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함하고,
두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖고,
상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많고,
상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 방열 시트.
제1항에 있어서, 상기 제1 무기 입자와 상기 제2 무기 입자의 합계 100체적％ 중, 상기 제1 무기 입자를 30체적％ 이하로 포함하는 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 무기 입자의 평균 입자 직경이 20㎛ 미만인 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 무기 입자의 재료가 알루미늄 원소 또는 탄소 원소를 포함하는 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 무기 입자의 평균 원형도가 0.9 이상인 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 평균 애스펙트비가 15 이하인 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 재료가 질화붕소인 방열 시트.
제7항에 있어서, 상기 질화붕소가 응집 입자인 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 무기 입자의 열전도율과 상기 제2 무기 입자의 열전도율이 각각 10W/m·K 이상인 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결합제 수지가 열경화성 화합물과 열경화제를 포함하는 방열 시트.
제1항 또는 제2항에 기재된 방열 시트의 제조 방법으로서,
평균 애스펙트비가 2 이하인 상기 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 상기 제2 무기 입자와, 상기 결합제 수지를 배합하는 공정을 구비하는 방열 시트의 제조 방법.
열전도체와, 상기 열전도체의 한쪽 표면에 적층된 절연층과, 상기 절연층의 상기 열전도체와는 반대측의 표면에 적층된 도전층을 구비하고,
상기 절연층이, 평균 애스펙트비가 2 이하인 제1 무기 입자와, 평균 애스펙트비가 2를 초과하는 제2 무기 입자와, 결합제 수지를 포함하고,
상기 절연층이, 두께 방향의 일방측의 제1 표면과, 두께 방향의 타방측의 제2 표면을 갖고,
상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서, 상기 제2 무기 입자의 함유량이 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많고,
상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 두께 15％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량이, 상기 절연층의 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하는 두께의 15/100의 위치로부터 두께의 85/100의 위치까지의 두께 70％의 영역의 100체적％ 중에 있어서의 상기 제1 무기 입자의 함유량보다도 많은 적층체.