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KR20220109377A - 열전도성 시트 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법 - Google Patents

열전도성 시트 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법 Download PDF

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KR20220109377A
KR20220109377A KR1020227000024A KR20227000024A KR20220109377A KR 20220109377 A KR20220109377 A KR 20220109377A KR 1020227000024 A KR1020227000024 A KR 1020227000024A KR 20227000024 A KR20227000024 A KR 20227000024A KR 20220109377 A KR20220109377 A KR 20220109377A
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KR
South Korea
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thermally conductive
sheet
conductive filler
fibrous
component
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020227000024A
Other languages
English (en)
Inventor
마리나 도바타
게이스케 아라마키
Original Assignee
데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=74164608&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20220109377(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 filed Critical 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Publication of KR20220109377A publication Critical patent/KR20220109377A/ko
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Abstract

전자 부품과의 밀착성, 핸들링성 및 리워크성이 우수한 열전도성 시트, 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법을 제공한다.
적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체(2)를 갖고, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고, 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제(10)를 포함하고, 섬유상 열전도성 충전제(10)는, 시트 본체(2)의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있다.

Description

열전도성 시트 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법{THERMALLY CONDUCTIVE SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND METHOD FOR MOUNTING THERMALLY CONDUCTIVE SHEET}
본 기술은, 전자 부품 등에 첩부하여, 그의 방열성을 향상시키는 열전도성 시트에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에 있어서 2019년 12월 27일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원2019-239808을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.
종래, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전기 기기나 기타의 기기에 탑재되어 있는 반도체 소자에 있어서는, 구동에 의해 열이 발생하고, 발생한 열이 축적되면 반도체 소자의 구동이나 주변 기기에 악영향이 발생하는 점에서, 각종 냉각 수단이 사용되고 있다. 반도체 소자 등의 전자 부품의 냉각 방법으로서는, 당해 기기에 팬을 설치하고, 기기 하우징 내의 공기를 냉각하는 방식이나, 그 냉각해야 할 반도체 소자에 방열 핀이나 방열판 등의 히트 싱크를 설치하는 방법 등이 알려져 있다.
반도체 소자에 히트 싱크를 설치하여 냉각하는 경우, 반도체 소자의 열을 효율적으로 방출시키기 위해서, 반도체 소자와 히트 싱크 사이에 열전도성 시트가 마련되어 있다. 열전도성 시트로서는, 실리콘 수지에 탄소 섬유 등의 열전도성 충전제를 분산 함유시킨 것이 널리 사용되고 있다(특허문헌 1 참조). 섬유상의 열전도성 충전제는, 열전도의 이방성을 갖고 있고, 예를 들어 섬유상 열전도성 충전제로서 탄소 섬유를 사용한 경우, 섬유 방향으로는 약 600W/m·K 내지 1200W/m·K의 열전도율을 갖고, 질화붕소를 사용한 경우에는, 면 방향으로는 약 110W/m·K, 면 방향에 수직인 방향으로는 약 2W/m·K의 열전도율을 갖고, 이방성을 갖는 것이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2012-023335호 공보 일본 특허 공개 제2015-029076호 공보 일본 특허 공개 제2015-029075호 공보
여기서, 퍼스널 컴퓨터의 CPU 등의 전자 부품은 그의 고속화, 고성능화에 수반하여, 그의 방열량은 해마다 증대하는 경향이 있다. 그러나, 반대로 프로세서 등의 칩 사이즈는 미세 실리콘 회로 기술의 진보에 의해, 종래와 동등 사이즈이거나 보다 작은 사이즈가 되고, 단위 면적당의 열 유속은 높아지고 있다. 따라서, 그의 온도 상승에 의한 문제 등을 회피하기 위해서, CPU 등의 전자 부품을 보다 효율적으로 방열, 냉각하는 것이 요구되고 있다.
열전도성 시트의 방열 특성을 향상하기 위해서는, 열의 전해지기 어려움을 나타내는 지표인 열저항을 내리는 것이 요구된다. 열저항을 내리기 위해서는, 발열체인 전자 부품이나, 히트 싱크 등의 방열 부품에 대한 밀착성의 향상이나, 열전도성 시트를 얇게 하여 열저항을 내리게 하는 것이 유효해진다.
열전도 성형체를 얇게 슬라이스하여 열전도성 시트로 한 경우, 슬라이스한 시트 표면은 요철이 있어, 전자 부품과의 밀착성이 모자라다. 밀착성이 모자라면 실장 공정에 있어서 부품에 대하여 밀착하지 않음으로써 부품으로부터 낙하하는 등의 문제가 발생하고, 또한, 발열체인 전자 부품이나 히트 싱크 등의 방열체와 밀착성이 나쁨으로써 공기를 포함해버려, 열저항을 충분히 내릴 수 없다는 문제가 있다.
이러한 문제에 대하여, 열전도 성형체를 슬라이스하여 제작한 열전도성 시트의 표면을 프레스하거나, 장시간 정치하거나 함으로써 결합제 수지의 미경화 성분을 표면에 배어 나오게 하여 열전도성 시트와 전자 부품의 밀착성을 개선하고 있다(특허문헌 2, 3 참조). 또한, 이러한 기술에서는, 도 5에 도시하는 열전도성 시트(100)와 같이, 시트 본체(200)의 시트 표면(200a)으로부터의 섬유상의 열전도성 충전제(110)의 돌출을 적게 하고, 시트 표면(200a)의 미경화 성분을 다량으로 함으로써 태크성을 갖고 있다.
한편으로, 시트 표면에 결합제 수지의 미경화 성분이 배어 나오면, 점착성이 부여되기 때문에, 취급성이 나빠진다는 문제도 있다. 그 때문에, 전자 부품의 실장 시에 있어서는 태크성(점착성)을 갖지만, 실장 전에 있어서는 태크성이 저하되는 열전도성 시트가 바람직하다.
또한, 열전도성 시트는, 전자 부품과 방열 부재의 조립 시의 위치 어긋남을 수정하거나, 일단 조립한 후에 어떠한 사정에서 해체하고, 재차 조립하는 것을 가능하게 하거나 하는 등의 리워크성이 요구된다. 즉, 열전도성 시트는, 전자 부품과 방열 부재 사이에 협지됨으로써 하중이 인가된 후, 당해 하중이 제외된 후도, 하중의 인가 전과 마찬가지로 태크성이 발현하여 전자 부품에 실장 가능하고, 또한 하중의 인가 전과 마찬가지의 핸들링성, 밀착성을 유지하고 있는 것이 바람직하다.
그래서, 본 기술은, 전자 부품과의 밀착성, 핸들링성 및 리워크성이 우수한 열전도성 시트, 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술에 관한 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화 되어 이루어지는 시트 본체를 갖고, 상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 섬유상 열전도성 충전제가, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어서 이루어지는 것이다.
또한, 본 기술에 관한 열전도성 시트의 제조 방법은, 고분자 매트릭스 성분에 섬유상의 열전도성 충전제가 함유된 열전도성 수지 조성물을 소정의 형상으로 성형하여 경화시켜, 열전도성 성형체를 형성하는 공정과, 상기 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트를 형성하는 공정을 갖고, 상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는 것이다.
또한, 본 기술에 관한 열전도성 시트의 실장 방법은, 전자 부품 상에 적재하고, 방열 부재와의 사이에 협지하는 열전도성 시트의 실장 방법에 있어서, 상기 전자 부품에 적재할 때에 상기 열전도성 시트에 하중을 인가시킴으로써 태크성을 발현시켜서 전자 부품에 첩부하고, 상기 열전도성 시트를 다시 붙일 때에는, 하중을 해방하고, 상기 전자 부품으로부터 박리하고, 재차, 상기 전자 부품 상에 첩부하는 공정을 갖고, 상기 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고, 상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술에 관한 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화 되어 이루어지는 시트 본체를 갖고, 상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고, 상기 섬유상 열전도성 충전제가, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 이루어지는 것이다.
또한, 본 기술에 관한 열전도성 시트의 제조 방법은, 고분자 매트릭스 성분에 섬유상의 열전도성 충전제가 함유된 열전도성 수지 조성물을 소정의 형상으로 성형하여 경화시켜, 열전도성 성형체를 형성하는 공정과, 상기 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트를 형성하는 공정을 갖고, 상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고, 상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는 것이다.
또한, 본 기술에 관한 열전도성 시트의 실장 방법은, 전자 부품 상에 적재하고, 방열 부재와의 사이에 협지하는 열전도성 시트의 실장 방법에 있어서, 상기 전자 부품에 적재할 때에 상기 열전도성 시트에 하중을 인가시킴으로써 태크성을 발현시켜서 전자 부품에 첩부하고, 상기 열전도성 시트를 다시 붙일 때에는, 하중을 해방하고, 상기 전자 부품으로부터 박리하고, 재차, 상기 전자 부품 상에 첩부하는 공정을 갖고, 상기 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고, 상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고, 상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고, 상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는 것이다.
본 기술에 의하면, 시트 표면 상에 섬유상의 열전도성 충전제가 돌출됨으로써, 태크성이 저감 또는 소실되고 있다. 또한, 실사용 시에 있어서, 시트 본체에 하중이 인가되면, 태크성이 발현한다. 따라서, 열전도성 시트는, 실장 전에 있어서는 태크성이 저감 또는 소실됨으로써 양호한 취급성, 작업성을 가짐과 함께, 실장 시에는 태크성이 발현함으로써, 시트 표면에 요철이 갖는 경우에도, 전자 부품이나 방열 부재와의 밀착성이 향상되어, 열저항의 저감이 도모된다.
또한, 본 기술에 관한 열전도성 시트는, 인가 하중이 해제되면, 시트 본체가 90％ 이상의 두께로 회복된다. 이때, 태크성이 저감 또는 소실된다. 따라서, 열전도성 시트는, 재실장에 제공된 경우에도, 취급성, 밀착성이 최초와 변함없이, 리워크성이 우수하다.
도 1은, 본 기술이 적용된 열전도성 시트를 도시하는 단면도이다.
도 2는, 열전도성 성형체를 슬라이스하는 공정의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 박리 필름을 첩부한 열전도성 시트를 프레스하는 공정을 도시하는 단면도이다.
도 4는, 반도체 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 종래의 열전도성 시트를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 기술이 적용된 열전도성 시트, 및 그의 제조 방법, 열전도성 시트의 실장 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은, 이하의 실시 형태만에 한정되는 것은 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
본 기술이 적용된 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖는다. 또한, 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고, 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함한다. 또한, 섬유상의 열전도성 충전제는, 시트 본체의 표면으로부터 돌출되고, 또한, 결합제 수지의 미경화 성분으로 피복되어 있다.
이러한 열전도성 시트는, 시트 표면 상에 섬유상의 열전도성 충전제가 돌출됨으로써, 태크성이 저감 또는 소실되고 있다. 또한, 실사용 시에 있어서, 미리 프레스함으로써, 혹은 전자 부품과 방열 부재 사이에 협지되는 등에 의해 시트 본체에 하중이 인가되면, 시트 표면 상에 돌출되어 있었던 섬유상의 열전도성 충전제가 시트 본체 내에 매몰됨과 함께, 시트 본체 내에 담지되어 있는 결합제 수지의 미경화 성분이 배어 나와, 이에 의해 태크성이 발현한다. 따라서, 열전도성 시트는, 실장 전에 있어서는 태크성이 저감 또는 소실됨으로써 양호한 취급성, 작업성을 가짐과 함께, 실장 시에는 태크성이 발현함으로써, 시트 표면에 요철을 갖는 경우에도, 전자 부품이나 방열 부재와의 밀착성이 향상되어, 열저항의 저감이 도모된다.
또한, 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율을, 1.00 내지 1.70으로 함으로써, 전자 부품 등으로의 실장 시에 있어서 하중이 인가된 후, 위치 어긋남을 수정하는 등의 요인으로, 당해 하중이 해제된 경우에도, 시트 본체가 90％ 이상의 두께로 회복된다. 이때, 시트 본체 내에 매몰되어 있었던 섬유상의 열전도성 충전제도, 재차 시트 표면 상에 돌출하고, 태크성이 저감 또는 소실된다. 따라서, 열전도성 시트는, 재실장에 제공된 경우에도, 취급성, 밀착성이 최초와 변함없이, 리워크성이 우수하다.
고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.70보다 많으면, 시트 두께의 회복률이 90％에 차지 않고, 탄소 섬유의 시트 표면으로부터의 돌출 길이가 짧아져, 그 때문에, 태크가 잔존하고, 리워크성이 떨어진다. 또한, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.00에 차지 않으면, 열저항의 상승을 초래할 우려가 있다.
또한, 본 기술이 적용된 열전도성 시트는, 적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖는다. 또한, 열전도성 시트는, 열전도성 충전제의 함유량이 50 내지 63체적％이고, 열전도성 충전제가 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22 내지 0.42이다. 또한, 섬유상 열전도성 충전제는, 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 결합제 수지의 미경화 성분으로 피복되어 있다.
이러한 열전도성 시트에 의해서도, 시트 표면 상에 섬유상의 열전도성 충전제가 돌출됨으로써, 태크성이 저감 또는 소실되고 있다. 또한, 실사용 시에 있어서, 미리 프레스함으로써, 혹은 전자 부품과 방열 부재 사이에 협지되는 등에 의해 시트 본체에 하중이 인가되면, 시트 표면 상에 돌출되어 있었던 섬유상의 열전도성 충전제가 시트 본체 내에 매몰됨과 함께, 시트 본체 내에 담지되어 있는 결합제 수지의 미경화 성분이 배어 나와, 이에 의해 태크성이 발현한다. 따라서, 열전도성 시트는, 실장 전에 있어서는 태크성이 저감 또는 소실됨으로써 양호한 취급성, 작업성을 가짐과 함께, 실장 시에는 태크성이 발현함으로써, 시트 표면에 요철을 갖는 경우에도, 전자 부품이나 방열 부재와의 밀착성이 향상되어, 열저항의 저감이 도모된다.
또한, 열전도성 시트는, 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율을 0.22 내지 0.42로 함으로써, 전자 부품 등으로의 실장 시에 있어서 하중이 인가된 후, 위치 어긋남을 수정하는 등의 요인으로, 당해 하중이 해제된 경우에도, 시트 본체가 90％ 이상의 두께로 회복된다. 이때, 시트 본체 내에 매몰되어 있었던 섬유상의 열전도성 충전제도, 재차 시트 표면 상에 돌출하고, 태크성이 저감 또는 소실된다. 따라서, 열전도성 시트는, 재실장에 제공된 경우에도, 취급성, 밀착성이 최초와 변함없이, 리워크성이 우수하다.
열전도성 충전제의 함유량이 63체적％보다도 많으면, 시트 두께의 회복률이 90％에 차지 않고, 탄소 섬유의 시트 표면으로부터의 돌출 길이가 짧아져, 그 때문에, 태크가 잔존하고, 리워크성이 떨어진다. 또한, 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22에 차지 않으면, 태크가 잔존하고, 리워크성이 떨어지는 것 외에, 열저항의 상승을 초래할 우려가 있다.
[열전도성 시트]
도 1에 본 기술이 적용된 열전도성 시트(1)를 도시한다. 열전도성 시트(1)는, 적어도 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체(2)를 갖는다.
시트 본체(2)의 표면(2a) 상에는, 후술하는 섬유상의 열전도성 충전제(10)가 돌출되어 있다. 이에 의해, 열전도성 시트(1)는, 태크성이 저감, 또는 소실되고 있다. 여기서, 태크성의 저감, 또는 소실이란, 사람이 접촉했을 때에 점착성을 느끼지 않는 정도로까지 태크성이 떨어지고 있는 것을 말하고, 이에 의해 열전도성 시트(1)는, 취급성이나 작업성이 향상되고 있다. 또한, 열전도성 시트(1)는, 시트 본체(2)로부터 약간의 결합제 수지의 미경화 성분(11)이 배어 나와, 표면에 돌출되는 열전도성 충전제(10)를 피복하고 있지만, 후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 열전도성 충전제(10)가 소정의 길이 이상으로 시트 표면으로부터 돌출함으로써, 태크성이 저감 또는 소실되고 있다.
(고분자 매트릭스 성분)
시트 본체(2)를 구성하는 고분자 매트릭스 성분은, 열전도성 시트(1)의 기재가 되는 고분자 성분이다. 그 종류에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 공지된 고분자 매트릭스 성분을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 고분자 매트릭스 성분의 하나로서, 열경화성 폴리머를 들 수 있다.
상기 열경화성 폴리머로서는, 예를 들어 가교 고무, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스테르, 디알릴프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드 실리콘, 열경화형 폴리페닐렌에테르, 열경화형 변성 폴리페닐렌에테르 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
또한, 상기 가교 고무로서는, 예를 들어 천연 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 니트릴 고무, 수소 첨가 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 염소화폴리에틸렌, 클로로술폰화폴리에틸렌, 부틸 고무, 할로겐화부틸 고무, 불소 고무, 우레탄 고무, 아크릴 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 실리콘 고무 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
또한, 이들 열경화성 폴리머 중에서도, 성형 가공성 및 내후성이 우수함과 함께, 전자 부품에 대한 밀착성 및 추종성의 점에서, 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 실리콘 수지의 종류를 적절히 선택할 수 있다.
상술한 성형 가공성, 내후성, 밀착성 등을 얻는 관점에서는, 상기 실리콘 수지로서, 액상 실리콘 겔의 주제와, 경화제로 구성되는 실리콘 수지인 것이 바람직하다. 그러한 실리콘 수지로서는, 예를 들어 부가 반응형 액상 실리콘 수지, 과산화물을 가황에 사용하는 열 가황형 밀러블 타입의 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 전자 기기의 방열 부재로서는, 전자 부품의 발열면과 히트 싱크면의 밀착성이 요구되기 때문에, 부가 반응형 액상 실리콘 수지가 특히 바람직하다.
상기 부가 반응형 액상 실리콘 수지로서는, 비닐기를 갖는 폴리오르가노실록산을 주제, Si-H기를 갖는 폴리오르가노실록산을 경화제로 한, 2액성의 부가 반응형 실리콘 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 액상 실리콘 성분은, 주제가 되는 실리콘 A액 성분과 경화제가 포함되는 실리콘 B액 성분을 갖고, 실리콘 A액 성분과 실리콘 B액 성분의 배합 비율로서는, 실리콘 A액 성분량이 실리콘 B액 성분량 이상으로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 열전도성 시트(1)는, 시트 본체(2)에 유연성을 부여함과 함께, 프레스 공정에 의해 시트 본체(2)의 표면(2a, 2b)에 결합제 수지에 있어서의 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분을 배어 나오게 하여, 태크성을 발현시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율을 1.00 내지 1.70으로 함으로써, 혹은 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 함으로써, 인가 하중을 제거한 후의 회복률을 90％ 이상으로 할 수 있고, 리워크성을 구비할 수 있다.
[섬유상 열전도성 충전제]
열전도성 시트(1)에 포함되는 섬유상의 열전도성 충전제는, 시트의 열전도성을 향상시키기 위한 성분이다. 열전도성 충전제의 종류에 대해서는, 열전도성이 높은 섬유상의 재료라면 특별히 한정은 되지 않지만, 보다 높은 열전도성이 얻어지는 점에서는, 탄소 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 열전도성 충전제에 대해서는, 1종 단독이어도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 2종 이상의 열전도성 충전제를 사용하는 경우에는, 모두 섬유상의 열전도성 충전제여도 되고, 섬유상의 열전도성 충전제와 다른 형상의 열전도성 충전제를 혼합하여 사용해도 된다.
상기 탄소 섬유의 종류에 대하여 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 피치계, PAN계, PBO 섬유를 흑연화한 것, 아크 방전법, 레이저 증발법, CVD법(화학 기상 성장법), CCVD법(촉매 화학 기상 성장법) 등으로 합성된 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 높은 열전도성이 얻어지는 점에서, PBO 섬유를 흑연화한 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유가 보다 바람직하다.
또한, 상기 탄소 섬유는, 필요에 따라, 그 일부 또는 전부를 표면 처리하여 사용할 수 있다. 상기 표면 처리로서는, 예를 들어 산화 처리, 질화 처리, 니트로화, 술폰화, 혹은 이들의 처리에 의해 표면에 도입된 관능기 혹은 탄소 섬유의 표면에, 금속, 금속 화합물, 유기 화합물 등을 부착 혹은 결합시키는 처리 등을 들 수 있다. 상기 관능기로서는, 예를 들어 수산기, 카르복실기, 카르보닐기, 니트로기, 아미노기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유의 평균 섬유 길이(평균 장축 길이)에 대해서도, 특별히 제한은 없이 적절히 선택할 수 있지만, 확실하게 높은 열전도성을 얻는 점에서, 50㎛ 내지 300㎛의 범위인 것이 바람직하고, 75㎛ 내지 275㎛의 범위인 것이 보다 바람직하고, 90㎛ 내지 250㎛의 범위인 것이 특히 바람직하다.
게다가, 상기 탄소 섬유의 평균 섬유 직경(평균 단축 길이)에 대해서도, 특별히 제한은 없이 적절히 선택할 수 있지만, 확실하게 높은 열전도성을 얻는 점에서, 4㎛ 내지 20㎛의 범위인 것이 바람직하고, 5㎛ 내지 14㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다.
상기 탄소 섬유의 애스펙트비(평균 장축 길이/평균 단축 길이)에 대해서는, 확실하게 높은 열전도성을 얻는 점에서, 8 이상인 것이 바람직하고, 9 내지 30인 것이 보다 바람직하다. 상기 애스펙트비가 8 미만이면, 탄소 섬유의 섬유 길이(장축 길이)가 짧기 때문에, 열전도율이 저하되어버릴 우려가 있고, 한편, 30을 초과하면, 열전도성 시트 중에서의 분산성이 저하되기 때문에, 충분한 열전도율을 얻지 못할 우려가 있다.
여기서, 상기 탄소 섬유의 평균 장축 길이 및 평균 단축 길이는, 예를 들어 마이크로 스코프, 주사형 전자 현미경(SEM) 등에 의해 측정하고, 복수의 샘플로부터 평균을 산출할 수 있다.
또한, 열전도성 시트(1)에 있어서의 상기 섬유상의 열전도성 충전제의 함유량으로서는, 상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 체적 비율을 1.00 내지 1.70으로 하는 한 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 4체적％ 내지 40체적％인 것이 바람직하고, 5체적％ 내지 35체적％인 것이 보다 바람직하다. 상기 함유량이, 4체적％ 미만이면, 충분히 낮은 열저항을 얻는 것이 곤란해질 우려가 있고, 40체적％를 초과하면, 열전도성 시트(1)의 성형성 및 상기 섬유상의 열전도성 충전제의 배향성에 영향을 끼쳐버릴 우려가 있다. 또한, 열전도성 시트(1)에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 충전제의 함유량은, 15체적％ 내지 75체적％인 것이 바람직하고, 특히 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율을 0.22 내지 0.42로 하는 것이 바람직하다.
[시트 표면 돌출/실리콘 피복]
섬유상 열전도성 충전제는, 시트 본체(2)의 표면으로부터 돌출되고, 또한, 결합제 수지의 미경화 성분으로 피복되어 있다. 섬유상 열전도성 충전제의 시트 본체(2)의 표면으로부터의 돌출 길이는 50㎛보다 긴 것이 바람직하다. 이에 의해, 열전도성 시트(1)의 실장 전에 있어서는, 태크성이 저감 또는 소실되어서, 작업성, 취급성을 향상할 수 있다.
열전도성 시트(1)는, 섬유상 열전도성 충전제가 미경화 성분으로 피복되어 있는 점에서, 전자 부품 등에 탑재했을 때에 접촉 열저항을 내릴 수 있다. 또한, 열전도성 시트(1)는, 시트 본체(2)의 표면(2a)에는 결합제 수지의 미경화 성분이 존재하지만, 섬유상 열전도성 충전제가 돌출됨으로써, 작업 시의 손가락의 감각으로는 태크를 느끼지 않지만, 전자 부품 등에 탑재했을 때에, 부착되어서 위치 정렬 등의 작업이 가능하게 되어 있다.
또한, 섬유상 열전도성 충전제의 시트 본체(2)의 표면으로부터의 돌출 길이는, 시트 본체(2)의 표면으로부터 돌출되는 섬유상 열전도성 충전제의 기부로부터 선단까지의 길이를 말한다. 또한, 열전도성 시트(1)는, 섬유상 열전도성 충전제가 시트 본체(2)의 표면으로부터 50㎛보다 길게 돌출함으로써 태크성을 저감 또는 소실할 수 있지만, 시트 본체(2)의 표면(2a)에 돌출되어 있는 섬유상 열전도성 충전제의 양에 따라서 후술하는 시트상으로 슬라이스하는 공정에 의해 적절히 길이를 조정해도 된다. 또한, 시트 본체(2)의 표면으로부터의 탄소 섬유의 돌출 길이는, 고배율의 실태 현미경을 사용하여 측정할 수 있다.
[무기물 필러]
열전도성 시트(1)는, 열전도성 충전제로서, 무기물 필러를 더 함유시켜도 된다. 무기물 필러를 함유시킴으로써, 열전도성 시트(1)의 열전도성을 보다 높여, 시트의 강도를 향상할 수 있다. 상기 무기물 필러로서는, 형상, 재질, 평균 입경 등에 대해서는 특별히 제한이 되지 않고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 상기 형상으로서는, 예를 들어 구상, 타원 구상, 괴상, 입상, 편평상, 바늘상 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 구상, 타원 형상이 충전성의 점에서 바람직하고, 구상이 특히 바람직하다.
상기 무기물 필러의 재료로서는, 예를 들어 질화알루미늄(질화알루미늄: AlN), 실리카, 알루미나(산화알루미늄), 질화붕소, 티타니아, 유리, 산화아연, 탄화규소, 규소(실리콘), 산화규소, 금속 입자 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도, 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화아연, 실리카가 바람직하고, 열전도율의 점에서, 알루미나, 질화알루미늄이 특히 바람직하다.
또한, 상기 무기물 필러는, 표면 처리가 실시된 것을 사용할 수 있다. 상기 표면 처리로서 커플링제로 상기 무기물 필러를 처리하면, 상기 무기물 필러의 분산성이 향상되고, 열전도성 시트의 유연성이 향상된다.
상기 무기물 필러의 평균 입경에 대해서는, 무기물의 종류 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 상기 무기물 필러가 알루미나인 경우, 그 평균 입경은, 1㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1㎛ 내지 5㎛인 것이 보다 바람직하고, 4㎛ 내지 5㎛인 것이 특히 바람직하다. 상기 평균 입경이 1㎛ 미만이면, 점도가 커지고, 혼합하기 어려워질 우려가 있다. 한편, 상기 평균 입경이 10㎛를 초과하면, 열전도성 시트(1)의 열저항이 커질 우려가 있다.
또한, 상기 무기물 필러가 질화알루미늄인 경우, 그 평균 입경은 0.3㎛ 내지 6.0㎛인 것이 바람직하고, 0.3㎛ 내지 2.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎛ 내지 1.5㎛인 것이 특히 바람직하다. 상기 평균 입경이, 0.3㎛ 미만이면, 점도가 커지고, 혼합하기 어려워질 우려가 있고, 6.0㎛를 초과하면, 열전도성 시트(1)의 열저항이 커질 우려가 있다.
또한, 상기 무기물 필러의 평균 입경은, 예를 들어 입도 분포계, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 측정할 수 있다.
[그 밖의 성분]
열전도성 시트(1)는, 상술한, 고분자 매트릭스 성분 및 섬유상 열전도성 충전제, 적절히 함유되는 무기물 필러에 첨가하여, 목적에 따라 그 밖의 성분을 적절히 포함할 수도 있다. 그 밖의 성분으로서는, 예를 들어 자성 금속 분말, 틱소트로피성 부여제, 분산제, 경화 촉진제, 지연제, 미점착 부여제, 가소제, 난연제, 산화 방지제, 안정제, 착색제 등을 들 수 있다. 또한, 자성 금속 분말의 함유량을 조정함으로써, 열전도성 시트(1)에 전자파 흡수 성능을 부여해도 된다.
[열전도성 시트의 제조 방법]
이어서, 열전도성 시트(1)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 본 기술이 적용된 열전도성 시트(1)의 제조 공정은, 결합제 수지에 섬유상의 열전도성 충전제 그 밖의 열전도성 충전제가 함유된 열전도성 수지 조성물을 소정의 형상으로 성형하여 경화시켜, 열전도성 성형체를 형성하는 공정(공정 A)과, 상기 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트를 형성하는 공정(공정 B)과, 필요에 따라, 열전도성 시트를 프레스함으로써, 상기 결합제 수지의 미경화 성분을 배어 나오게 하는 공정(공정 C)을 갖는다.
[공정 A]
이 공정 A에서는, 상술한 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지) 및 섬유상 열전도성 충전제, 적절히 함유되는 무기물 필러, 그 밖의 성분을 배합하고, 열전도성 수지 조성물을 조제한다. 상술한 바와 같이, 본 기술이 적용된 열전도성 시트의 제조 방법에서는, 고분자 매트릭스 성분에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.00 내지 1.70이 되도록 조정한다. 혹은 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22 내지 0.42가 되도록 조정한다. 또한, 각 성분을 배합, 조제하는 수순에 대해서는 특별히 한정은 되지 않고, 예를 들어 고분자 매트릭스 성분에, 섬유상 열전도성 충전제, 적절히, 무기물 필러, 자성 금속 분말, 그 밖의 성분을 첨가하고, 혼합함으로써, 열전도성 수지 조성물의 조제가 행하여진다.
이어서, 탄소 섬유 등의 섬유상의 열전도성 충전제를 일 방향으로 배향시킨다. 이 충전제의 배향 방법은, 일 방향으로 배향시킬 수 있는 수단이라면 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 중공상의 형 내에 상기 열전도성 수지 조성물을 고전단력 하에서 압출하는 것 또는 압입함으로써, 비교적 용이하게 섬유상의 열전도성 충전제를 일 방향으로 배향시킬 수 있고, 상기 섬유상의 열전도성 충전제의 배향은 동일(±10° 이내)이 된다.
상술한, 중공상의 형 내에 상기 열전도성 수지 조성물을 고전단력 하에서 압출하는 것 또는 압입하는 방법으로서, 구체적으로는, 압출 성형법 또는 금형 성형법을 들 수 있다. 상기 압출 성형법에 있어서, 상기 열전도성 수지 조성물을 다이로부터 압출할 때, 혹은 상기 금형 성형법에 있어서, 상기 열전도성 수지 조성물을 금형에 압입할 때, 상기 열전도성 수지 조성물이 유동하고, 그 유동 방향을 따라서 섬유상 열전도성 충전제가 배향한다. 이때, 다이의 선단에 슬릿을 설치하면 섬유상 열전도성 충전제가 보다 배향되기 쉬워진다.
중공상의 형 내에 압출 또는 압입된 상기 열전도성 수지 조성물은, 당해 형의 형상, 크기에 따른 블록 형상으로 성형되고, 섬유상의 열전도성 충전제의 배향 상태를 유지한 채 상기 고분자 매트릭스 성분을 경화시킴으로써 경화됨으로써, 열전도성 성형체가 형성된다. 열전도성 성형체란, 소정의 크기로 절단하여 얻어지는 열전도성 시트(1)의 근원이 되는 시트 잘라내기용의 모재(성형체)를 말한다.
중공상의 형 및 열전도성 성형체의 크기 및 형상은, 요구되는 열전도성 시트(1)의 크기, 형상에 따라서 정할 수 있고, 예를 들어 단면의 세로의 크기가 0.5cm 내지 15cm이고 가로의 크기가 0.5cm 내지 15cm인 직육면체를 들 수 있다. 직육면체의 길이는 필요에 따라서 결정하면 된다.
상기 고분자 매트릭스 성분을 경화시키는 방법이나 조건에 대해서는, 고분자 매트릭스 성분의 종류에 따라 바꿀 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 매트릭스 성분이 열경화 수지인 경우, 열경화에 있어서의 경화 온도를 조정할 수 있다. 또한, 해당 열경화성 수지가, 액상 실리콘 겔의 주제와, 경화제를 함유하는 것인 경우, 80℃ 내지 120℃의 경화 온도에서 경화를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 열경화에 있어서의 경화 시간으로서는, 특별히 제한은 없지만, 1시간 내지 10시간으로 할 수 있다.
여기서, 공정 A에서는, 고분자 매트릭스 성분의 전량이 경화하고 있는 것은 아니고, 미경화 성분이 담지되어 있다. 이 미경화 성분은, 열전도성 시트를 프레스함으로써 시트 표면에 배어 나오고, 시트 표면에 태크성을 부여할 수 있다.
[공정 B]
도 2에 도시한 바와 같이, 열전도성 성형체(6)를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트(1)를 형성하는 공정 B에서는, 배향한 섬유상의 열전도성 충전제의 장축 방향에 대하여, 0° 내지 90°의 각도가 되도록, 열전도성 성형체(6)를 시트상으로 절단한다. 이에 의해, 열전도성 충전제(10)는, 시트 본체의 두께 방향으로 배향된다.
또한, 열전도성 성형체(6)의 절단에 대해서는, 슬라이스 장치를 사용하여 행하여진다. 슬라이스 장치에 대해서는, 상기 열전도성 성형체(6)를 절단할 수 있는 수단이라면 특별히 한정은 되지 않고, 공지된 슬라이스 장치를 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 초음파 커터, 대패 등을 사용할 수 있다.
열전도성 성형체(6)의 슬라이스 두께는, 열전도성 시트(1)의 시트 본체(2)의 두께가 되고, 열전도성 시트(1)의 용도에 따라서 적절히 설정할 수 있고, 예를 들어 0.5 내지 3.0mm이다.
또한, 공정 B에서는, 열전도성 성형체(6)로부터 잘라내진 열전도성 시트(1)에 절입을 넣음으로써, 복수의 열전도성 시트(1)로 소편화해도 된다.
이상의 공정을 거쳐서 제조된 열전도성 시트(1)는, 슬라이스면인 시트 본체(2)의 표면에 섬유상의 열전도성 충전제가 돌출되고, 태크성이 저감, 또는 소실되고 있다. 이에 의해 열전도성 시트(1)는, 취급성이나 작업성이 향상되고 있다.
[공정 C]
열전도성 시트(1)의 제조 공정에서는, 필요에 따라, 열전도성 시트(1)를 프레스함으로써, 결합제 수지의 미경화 성분을 배어 나오게 하는 공정 C를 가져도 된다. 이에 의해, 열전도성 시트(1)는, 시트 본체(2)로부터 배어 나온 결합제 수지의 미경화 성분으로 양면을 전체 면에 걸쳐 피복하고, 태크성을 발현시킬 수 있다.
상기 프레스에 대해서는, 예를 들어 평반과 표면이 평탄한 프레스 헤드를 포함하는 한 쌍의 프레스 장치를 사용하여 행할 수 있다. 또한, 핀치롤을 사용하여 프레스를 행해도 된다.
상기 프레스 시의 압력으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 너무 낮으면 프레스를 하지 않은 경우와 열저항이 변함없는 경향이 있고, 너무 높으면 시트가 연신하는 경향이 있기 때문에, 0.1MPa 내지 100MPa의 압력 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.5MPa 내지 95MPa의 압력 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 상술한 바와 같이, 열전도성 성형체는, 고분자 매트릭스 성분의 전량이 경화하고 있는 것은 아니고, 성형체 시트는, 시트 본체에 결합제 수지(고분자 매트릭스 성분)의 미경화 성분이 담지되어 있고, 프레스 공정에 의해 해당 미경화 성분의 일부를 효율적으로 시트 표면에 배어 나오게 한다. 이에 의해, 열전도성 시트(1)는, 시트 표면에 태크성을 갖는다.
그 밖에, 프레스 공정을 거침으로써, 열전도성 시트(1)는 표면(2a)에 결합제 수지의 미경화 성분이 담지되어 있고, 이것에 의해서도 열전도성 시트(1)의 밀착성을 증가하고, 경하중 시의 계면 접촉 저항을 경감할 수 있다.
이와 같이, 본 기술에 의하면, 얇게 잘라내져, 결합제 수지의 미경화 성분을 많이 포함하지 않는 시트 본체로부터도 시트 표면의 전체 면에 걸쳐 미경화 성분을 배어 나오게 하여 피복할 수 있다. 또한, 결합제 수지의 경화가 진행되고, 비교적 딱딱하게 형상 유지성이 우수한 반면, 결합제 수지의 미경화 성분을 많이 포함하지 않는 시트 본체로부터도, 시트 표면의 전체 면에 걸쳐 미경화 성분을 배어 나오게 하여 피복할 수 있다.
따라서, 본 기술에 의해 제조된 열전도성 시트에 의하면, 시트 표면의 요철에 관계없이, 전자 부품이나 방열 부재와의 밀착성을 향상시켜, 열저항을 작게 할 수 있다. 또한, 본 기술에 의해 제조된 열전도성 시트에 의하면, 전자 부품이나 방열 부재와 밀착시키기 위한 점착제를 시트 표면에 도포할 필요가 없고, 시트의 열저항이 올라가지 않는다. 또한, 결합제 수지에 열전도성 충전제를 함유시킨 열전도성 시트에서는, 저하중 영역으로부터의 열저항을 작게 할 수 있을 뿐 아니라, 태크력(점착력)이 우수하고, 실장성, 열특성도 향상시킬 수 있다.
[박리 필름]
또한, 상술한 공정 C에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열전도성 시트(1)의 적어도 한쪽 면, 바람직하게는 양면에, 플라스틱 필름(11)을 첩부한 상태에서 프레스하는 것이 바람직하다. 플라스틱 필름으로서는, 예를 들어 PET 필름이 사용된다. 또한, 플라스틱 필름은, 성형체 시트의 표면으로의 첩부면에 박리 처리를 실시해도 된다.
열전도성 시트(1)의 시트 본체(2)의 표면에 플라스틱 필름(11)을 부착함으로써, 프레스 공정에 있어서 시트 표면에 된 미경화 성분은, 플라스틱 필름(11)과의 사이에서 작용하는 장력에 의해 시트 표면에 보유 지지되고, 시트 표면을 전체 면에 걸쳐 덮는 수지 피복층을 형성할 수 있다.
또한, 열전도성 시트(1)는, 실사용 시에 플라스틱 필름이 박리됨으로써, 점착성을 갖는 시트 표면이 노출되고, 전자 부품 등으로의 실장에 제공된다.
[사용 형태예]
실사용 시에 있어서는, 열전도성 시트(1)는, 적절히 플라스틱 필름(11)이 박리되고, 예를 들어 반도체 장치 등의 전자 부품이나, 각종 전자 기기의 내부에 실장된다. 이때, 열전도성 시트(1)는, 시트 본체(2)의 표면에는 태크성이 저감 또는 소실되고, 혹은 플라스틱 필름(11)이 첩부되어 있기 때문에, 취급성이 우수함과 함께, 전자 부품 등에 눌러서 하중이 인가되면 태크가 발현하고, 작업성도 우수하다.
열전도성 시트(1)는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 각종 전자 기기에 내장되는 반도체 장치(50)에 실장되어, 열원과 방열 부재 사이에 협지된다. 도 4에 도시하는 반도체 장치(50)는, 전자 부품(51)과, 히트 스프레더(52)와, 열전도성 시트(1)를 적어도 갖고, 열전도성 시트(1)가 히트 스프레더(52)와 전자 부품(51) 사이에 협지된다. 열전도성 시트(1)를 사용함으로써, 반도체 장치(50)는, 높은 방열성을 갖고, 또한 결합제 수지 중의 자성 금속 분말의 함유량에 따라서 전자파 억제 효과도 우수하다.
전자 부품(51)으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 CPU, MPU, 그래픽 연산 소자, 이미지 센서 등의 각종 반도체 소자, 안테나 소자, 배터리 등을 들 수 있다. 히트 스프레더(52)는, 전자 부품(51)이 발하는 열을 방열하는 부재라면, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 열전도성 시트(1)는, 히트 스프레더(52)와 전자 부품(51) 사이에 협지된다. 또한 열전도성 시트(1)는, 히트 스프레더(52)와 히트 싱크(53) 사이에 협지됨으로써, 히트 스프레더(52)와 함께, 전자 부품(51)의 열을 방열하는 방열 부재를 구성한다.
열전도성 시트(1)의 실장 장소는, 히트 스프레더(52)와 전자 부품(51) 사이나, 히트 스프레더(52)와 히트 싱크(53) 사이에 한하지 않고, 전자 기기나 반도체 장치의 구성에 따라, 적절히 선택할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 방열 부재로서는, 히트 스프레더(52)나 히트 싱크(53) 이외에도, 열원에서 발생하는 열을 전도하여 외부에 방산시키는 것이면 되고, 예를 들어 방열기, 냉각기, 다이 패드, 프린트 기판, 냉각 팬, 펠티에 소자, 히트 파이프, 금속 커버, 하우징 등을 들 수 있다.
[작업성, 리워크성]
또한, 열전도성 시트(1)는, 위치 어긋남을 수정하거나, 일단 조립한 후에 어떠한 사정에서 해체하고, 재차 조립하는 등의 요인에서 일단 전자 부품 등으로부터 박리하고, 재차 다시 붙이기를 행하는 리워크 작업을 행할 수 있다. 이때, 열전도성 시트(1)는, 전자 부품 등으로의 적재할 때에 하중이 인가됨으로써 태크성을 발현시켜서 전자 부품에 첩부되고, 이어서 열전도성 시트를 다시 붙일 때에는, 하중을 해방하고, 전자 부품 등으로부터 박리되어, 재차, 전자 부품 상 등에 첩부된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 본 기술이 적용된 열전도성 시트(1)는, 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.00 내지 1.70으로 되어 있다. 혹은, 본 기술이 적용된 열전도성 시트(1)는, 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22 내지 0.42로 되어 있다. 또한, 섬유상 열전도성 충전제는, 시트 본체(2)의 표면으로부터 돌출되고, 또한, 결합제 수지의 미경화 성분으로 피복되어 있다.
이러한 열전도성 시트(1)는, 전자 부품 등으로의 실장 시에 있어서 하중을 인가한 후, 당해 하중이 해제된 경우에도, 시트 본체(2)가 90％ 이상의 두께로 회복된다.
또한, 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.00 내지 1.70으로 된 열전도성 시트(1)는, 적당한 유연성을 갖고, 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스했을 때의 슬라이스면에 있어서의 표면 조도가 낮고, 예를 들어 최대 Rz값도 열전도성 충전제로서 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고 또한 상기 체적 비율이 1.70보다도 큰 열전도성 시트보다도 낮다. 또한, 하중을 인가한 후에 있어서는 Rz값은 더 떨어지지만, 하중 인가 전후에 있어서의 Rz값의 차는, 열전도성 충전제로서 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고 또한 상기 체적 비율이 0.6보다도 큰 열전도성 시트보다도 작다.
또한, 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22 내지 0.42로 된 열전도성 시트(1)는, 적당한 유연성을 갖고, 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스했을 때의 슬라이스면에 있어서의 표면 조도가 낮고, 예를 들어 최대 Rz값도 열전도성 충전제로서 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 열전도성 충전제의 함유량이 63체적％보다도 큰 열전도성 시트보다도 낮다. 또한, 하중을 인가한 후에 있어서는 Rz값은 더 떨어지지만, 하중 인가 전후에 있어서의 Rz값의 차는, 열전도성 충전제로서 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고, 열전도성 충전제의 함유량이 63체적％보다도 큰 열전도성 시트보다도 작다.
이러한 인가 하중의 해방 후의 Rz값의 낮음과, 상술한 인가 하중의 해방 후에 있어서 두께가 90％ 이상의 회복률을 구비하는 열전도성 시트(1)는, 인가 하중의 해방 후에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 시트 표면으로부터의 돌출 길이가, 당초와 마찬가지가 된다.
즉, 열전도성 시트(1)는, 일단 전자 부품 등으로부터 박리되어, 재차, 시트 표면 상에 섬유상 열전도성 충전제가 돌출함으로써, 태크성이 저감 또는 소실된다. 그리고, 재첩부 시에 있어서, 미리 프레스함으로써, 혹은 전자 부품과 방열 부재 사이에 협지되는 등에 의해 시트 본체(2)에 하중이 인가되면, 시트 표면 상에 돌출하고 있었던 섬유상의 열전도성 충전제가 시트 본체(2) 내에 매몰됨과 함께, 시트 본체(2) 내에 담지되어 있는 결합제 수지의 미경화 성분이 배어 나와, 이에 의해 다시 태크성이 발현된다.
따라서, 열전도성 시트는, 리워크 작업 시에 있어서도, 실장 전에 있어서는 태크성이 저감 또는 소실됨으로써 양호한 취급성, 작업성을 가짐과 함께, 실장 시에는 태크성이 발현됨으로써, 시트 표면에 요철을 갖는 경우에도, 전자 부품이나 방열 부재와의 밀착성이 향상되어, 열저항의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 열전도성 시트(1)는, 리워크 작업 시뿐만 아니라, 1회째의 실장 작업 전에 미리 프레스 공정을 마련한 경우에도, 마찬가지의 효과를 발휘하고, 양호한 작업성을 갖는다.
실시예
이어서, 본 기술의 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 섬유상 열전도성 충전제로서의 탄소 섬유와, 알루미나를 함유하는 실리콘 조성물(열전도성 수지 조성물)을 조정하고, 실리콘 경화물(열전도성 성형체)을 성형, 시트상으로 슬라이스함으로써 열전도성 시트를 얻었다. 얻어진 열전도성 시트를 프레스하고, 프레스 전후의 시트 두께, 프레스 전후의 샘플을 ASTM-D5470에 준거한 방법에 의해 0.8kgf/㎠의 하중을 가한 열저항, 프레스 전후의 듀로미터 경도 규격 ASTM-D2240에 있어서의 타입 OO 경도, 프레스 전후의 열전도성 시트 표면으로부터의 탄소 섬유의 거리, 프레스 전후의 열전도성 시트의 표면 조도(Rz값)를 평가하였다.
[실시예 1]
실시예 1에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 46.2체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 53:47이 되도록 배합하였다. 실시예 1에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.23이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 1.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 2]
실시예 2에서는, 실시예 1에서 제작한 실리콘 경화물을, 두께가 2.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다. 실시예 2에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.23이다.
[실시예 3]
실시예 3에서는, 실시예 1에서 제작한 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다. 실시예 3에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.23이다.
[실시예 4]
실시예 4에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 46.2체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 58:42가 되도록 배합하였다. 실시예 4에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.23이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 5]
실시예 5에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 46.2체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 50:50이 되도록 배합하였다. 실시예 5에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.23이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 6]
실시예 6에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 36체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 53:47이 되도록 배합하였다. 실시예 6에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 50체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.28이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 50체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.00, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.28이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 7]
실시예 7에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 49체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 53:47이 되도록 배합하였다. 실시예 7에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 37체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.38이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 63체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.70, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.22이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 8]
실시예 8에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 35.2체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 25체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 53:47이 되도록 배합하였다. 실시예 8에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 25체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.63이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.42이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 9]
실시예 9에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛와 5㎛의 혼합 알루미나 입자 48.2 체적％, 평균 섬유 길이 200㎛의 피치계 탄소 섬유 12체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 53:47이 되도록 배합하였다. 실시예 9에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 12체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.30이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 60.2체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.51, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.20이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[실시예 10]
실시예 10에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 4㎛의 혼합 알루미나 입자 45체적％, 평균 섬유 길이 150㎛의 피치계 탄소 섬유 14체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 47:53이 되도록 배합하였다. 실시예 10에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 39.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 14체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.35이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 59체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.48, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.24이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[비교예 1]
비교예 1에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 4㎛의 혼합 알루미나 입자 42.5체적％, 평균 섬유 길이 150㎛의 피치계 탄소 섬유 23체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 58:42가 되도록 배합하였다. 비교예 1에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 34.1체적％, 탄소 섬유의 배합량은 23체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.67이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 65.5체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.92, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.35이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 1.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[비교예 2]
비교예 2에서는, 비교예 1에서 제작한 실리콘 경화물을, 두께가 2.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다. 비교예 2에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 34.1체적％, 탄소 섬유의 배합량은 23체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.67이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 65.5체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.92, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.35이다.
[비교예 3]
비교예 3에서는, 비교예 1에서 제작한 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다. 비교예 3에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 34.1체적％, 탄소 섬유의 배합량은 23체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.67이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 65.5체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.92, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.35이다.
[비교예 4]
비교예 4에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 평균 입경 5㎛의 수산화알루미늄 입자 51체적％, 평균 섬유 길이 150㎛의 피치계 탄소 섬유 12체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 50:50이 되도록 배합하였다. 비교예 4에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 36.4체적％, 탄소 섬유의 배합량은 12체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.33이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 63체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.73, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.19이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[비교예 5]
비교예 5에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 평균 입경 5㎛의 수산화알루미늄 입자 51체적％, 평균 섬유 길이 150㎛의 피치계 탄소 섬유 12체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 58:42가 되도록 배합하였다. 비교예 5에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 36.4체적％, 탄소 섬유의 배합량은 12체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0.33이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 63체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 1.73, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0.19이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 중공 사각주상의 금형(50mm×50mm) 중에 압출 성형하고, 50mm□의 실리콘 성형체를 성형하였다. 실리콘 성형체를 오븐에서 100℃에서 6시간 가열하여 실리콘 경화물로 하였다. 실리콘 경화물을, 두께가 3.0mm가 되도록 슬라이서로 절단하여, 열도전성 시트를 얻었다. 이어서, 이 열전도성 시트를 박리 처리된 PET 필름으로 끼우고, 열전도성 시트를 87℃, 0.5MPa, 3분의 조건에서 프레스하였다.
[비교예 6]
비교예 6에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘에, 실란 커플링제로 커플링 처리한 평균 입경 1㎛의 질화알루미늄 입자 70.6체적％, 평균 입경 5㎛의 수산화알루미늄 입자 5.2체적％, 평균 입경 4㎛의 알루미나 입자 3.3체적％를 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제하였다. 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지는, 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고, 실리콘 A제와 B제의 배합비가, 58:42가 되도록 배합하였다. 비교예 6에 있어서의 결합제 수지의 합계량은 18.8체적％, 탄소 섬유의 배합량은 0체적％이고, 결합제 수지에 대한 탄소 섬유의 체적 비율은, 0이다. 또한, 열전도성 충전제의 함유량은 79.1체적％이고, 결합제 수지 합계량에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율은 4.21, 열전도성 충전제에 있어서의 탄소 섬유의 체적 비율은 0이다.
얻어진 실리콘 조성물을, 박리 처리된 PET에 끼워 1mm 두께가 되도록 바 코터로 도포하고, 오픈에서 100℃에서 6시간 가열하여 열전도성 시트를 얻었다.
[비교예 7]
비교예 7에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 얻어진 실리콘 조성물을, 박리 처리된 PET에 끼워 2mm 두께가 되도록 바 코터로 도포한 것 외에는 비교예 6과 동일한 조건으로 하였다.
[비교예 8]
비교예 8에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 얻어진 실리콘 조성물을, 박리 처리된 PET에 끼워 3mm 두께가 되도록 바 코터로 도포한 것 외에는 비교예 6과 동일한 조건으로 하였다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-10에 관한 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.00 내지 1.70이기 때문에, 혹은 열전도성 충전제의 함유량을 50 내지 63체적％로 하고, 또한 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22 내지 0.42이기 때문에, 듀로미터 경도 규격 ASTM-D2240에 있어서의 타입 OO의 값이 15 내지 40이고, 비교예 1-5에 비하여 낮다. 또한, 프레스후에 있어서 Rz값은 개선되고, 또한 시트 두께의 회복률이 90％ 이상이 되었다. 이 때문에, 실시예 1-10에 관한 열전도성 시트에서는, 프레스 전후에 있어서의 탄소 섬유의 시트 표면으로부터의 돌출 길이가 60㎛와, 프레스 전후에서 거의 바뀌지 않고 50㎛ 이상이었다. 또한, 실시예 1-10에 관한 열전도성 시트는, 모두 프레스의 전후에 있어서, 0.3kgf/㎠의 하중을 인가했을 때에 있어서의 열저항은, 1.9℃·㎠/W 이하였다.
이들 실시예 1-10에 관한 열전도성 시트 그 자체에는 태크성은 없고, 유리판 상에서 자유롭게 이동시킬 수 있지만, 유리판에 손가락으로 압박한 바 태크가 발현되고, 유리에 밀착하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 실시예 1-10에 의하면, 실장 전에 있어서는 시트 표면의 점착성이 저감 또는 소실되어, 취급성, 작업성이 우수하고, 프레스함으로써 태크성을 발현시켜, 전자 부품 등에 대한 밀착성이 우수하고 열저항의 저감을 도모함과 함께, 리워크성을 구비할 수 있는 열전도성 시트를 얻는 것을 알 수 있었다.
한편, 비교예 1-5에 관한 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스 성분(결합제 수지)에 대한 열전도성 충전제의 체적 비율이 1.70보다도 크고, 혹은 열전도성 충전제의 함유량이 63체적％보다 많은 또는 열전도성 충전제에 있어서의 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이 0.22에 차지 않기 때문에, 듀로미터 경도 규격 ASTM-D2240에 있어서의 타입 OO의 값도 55 이상으로 높다. 또한, 프레스 후에 있어서 Rz값은 비교적 개선되었지만, 시트 두께의 회복률이 90％에 차지 않고, 탄소 섬유의 시트 표면으로부터의 돌출 길이가 10㎛로 짧다. 그 때문에, 유리판 상에서 열전도성 시트를 자유롭게 이동시킬 수 없고, 위치 정렬이 곤란하였다. 또한, 박리한 후의 열전도성 시트는, 태크가 잔존하고, 리워크성이 떨어지는 것이었다. 비교예 6-8에 관한 열전도성 시트는, 섬유상의 열전도성 충전제가 포함되어 있지 않고, 시트 표면에 점착성을 갖는 점에서, 비교예 1-5와 마찬가지로, 핸들링성, 리워크성이 떨어지는 것이었다.
1: 열전도성 시트, 2: 시트 본체, 10: 섬유상 열전도성 충전제

Claims (13)

  1. 적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고,
    상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 섬유상 열전도성 충전제가, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 이루어지는 열전도성 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터의 돌출 길이가 50㎛보다도 긴 열전도성 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 두께 방향으로 배향되어 있는 열전도성 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 듀로미터 경도 규격 ASTM-D2240에 있어서의 타입 OO의 값이 15 내지 40인 열전도성 시트.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 본체를 0.8kgf/㎠의 하중으로 압축하고, 당해 하중을 해방한 후에, 상기 시트 본체의 두께가 압축 전의 90％ 이상으로 회복되는 열전도성 시트.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 본체에 하중을 인가하여 압축하고, 당해 하중을 해방한 후에, 상기 시트 본체의 하중의 인가 전후에 있어서의 표면 조도 Rz의 차가 8 이하인 열전도성 시트.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 0.3kgf/㎠의 하중을 인가했을 때에 있어서의 열저항이 1.9℃·㎠/W 이하인 열전도성 시트.
  8. 고분자 매트릭스 성분에 섬유상의 열전도성 충전제가 함유된 열전도성 수지 조성물을 소정의 형상으로 성형하여 경화시켜, 열전도성 성형체를 형성하는 공정과,
    상기 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트를 형성하는 공정을 갖고,
    상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이며,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는
    열전도성 시트의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열전도성 시트를 프레스함으로써, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분을 배어 나오게 하는 열전도성 시트의 제조 방법.
  10. 적어도 고분자 매트릭스 성분과 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고,
    상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고,
    상기 섬유상 열전도성 충전제가, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 이루어지는 열전도성 시트.
  11. 고분자 매트릭스 성분에 섬유상의 열전도성 충전제가 함유된 열전도성 수지 조성물을 소정의 형상으로 성형하여 경화시켜, 열전도성 성형체를 형성하는 공정과,
    상기 열전도성 성형체를 시트상으로 슬라이스하여, 열전도성 시트를 형성하는 공정을 갖고,
    상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고,
    상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는
    열전도성 시트의 제조 방법.
  12. 전자 부품 상에 적재하고, 방열 부재와의 사이에 협지하는 열전도성 시트의 실장 방법에 있어서,
    상기 전자 부품에 적재할 때에 상기 열전도성 시트에 하중을 인가시킴으로써 태크성을 발현시켜서 전자 부품에 첩부하고,
    상기 열전도성 시트를 다시 붙일 때에는, 하중을 해방하고, 상기 전자 부품으로부터 박리하고, 재차, 상기 전자 부품 상에 첩부하는 공정을 갖고,
    상기 열전도성 시트는,
    적어도 고분자 매트릭스 성분과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고,
    상기 고분자 매트릭스 성분에 대한 상기 열전도성 충전제의 체적 비율이, 1.00 내지 1.70이고,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는
    열전도성 시트의 실장 방법.
  13. 전자 부품 상에 적재하고, 방열 부재와의 사이에 협지하는 열전도성 시트의 실장 방법에 있어서,
    상기 전자 부품에 적재할 때에 상기 열전도성 시트에 하중을 인가시킴으로써 태크성을 발현시켜서 전자 부품에 첩부하고,
    상기 열전도성 시트를 다시 붙일 때에는, 하중을 해방하고, 상기 전자 부품으로부터 박리하고, 재차, 상기 전자 부품 상에 첩부하는 공정을 갖고,
    상기 열전도성 시트는,
    적어도 고분자 매트릭스 성분과 섬유상의 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 수지 조성물이 경화되어 이루어지는 시트 본체를 갖고,
    상기 열전도성 충전제의 함유량이, 50 내지 63체적％이고,
    상기 열전도성 충전제가, 섬유상 열전도성 충전제를 포함하고,
    상기 열전도성 충전제에 있어서의 상기 섬유상 열전도성 충전제의 체적 비율이, 0.20 내지 0.42이고,
    상기 섬유상의 열전도성 충전제는, 상기 시트 본체의 표면으로부터 돌출됨과 함께, 상기 고분자 매트릭스 성분의 미경화 성분으로 피복되어 있는
    열전도성 시트의 실장 방법.
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