JP5845559B2 - 接着体 - Google Patents
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Description
(1) 金属材料で構成された第1の被着体と、
第2の被着体と、
前記第1の被着体と前記第2の被着体とを接合する接着剤を含む接着層とを有し、
前記接着剤は、高分子材料を含み、
前記接着層は、前記接着剤よりも熱伝導率の高いフィラーを含み、
前記接着層の空隙率が0.1%以下であり、
前記接着層の熱伝導率の実測値をλとし、前記接着層内にボイドが形成されていないと仮定した場合の熱伝導率の理論値をλtとしたとき、λ/λtが0.85〜1.15であることを特徴とする接着体。
(8) 前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下である上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の接着体。
(9) 前記第2の被着体は、導体層である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の接着体。
(10) 前記第2の被着体は、導体パターンである上記(9)に記載の接着体。
前記回路素子は、通電によって発熱する上記(10)に記載の接着体。
<第1実施形態>
図1は、本発明の接着体の第1実施形態を示す部分断面図、図2は、図1に示す接着体が有する接着層の構成を示す模式的断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1および図2中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」とも言う。また、図1中では、見易くするために接着体の大きさを誇張して模式的に図示しており、接着体と自動車との大きさの比率は実際とは大きく異なる。
ここで、接着層4の空隙率Vは、例えば、次の計算式(1)で求めることができる。
ただし、式(1)中「ρ」は、接着層4の実測比重(実測値)であり、「df」は、フィラー42の比重であり、「Vf」は、接着層4中のフィラー42の含有率(体積充填率)であり、「dm」は、接着剤41の比重である。
ただし、式(2)中「Φ」は、接着層4中のフィラー42の含有率(体積充填率)であり、「λf」は、フィラー42の熱伝導率であり、「λm」は、接着剤41の熱伝導率である。
図3は、本発明の接着体の第2実施形態を示す断面図である。
以下のようにして接着体を製造した。
熱硬化性樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、エポトートYD−011、エポキシ当量475g/eq)、硬化剤としてジシアンジアミド(ナカライテスク株式会社製)を用いた。そして、上記のビスフェノールA型エポキシ樹脂100質量部に対してテトラエチレンペンタミンを13.9質量部配合し接着剤を得た。この接着剤の熱伝導率は、0.2W/m・K、比重は1.25であった。
接着体の接着層中の酸化マグネシウム粒子(フィラー)の含有率が51%である以外は、実施例1の接着体と同様にして実施例2の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.04であった。
接着体の接着層中の酸化マグネシウム粒子(フィラー)の含有率が56%である以外は、実施例1の接着体と同様にして実施例3の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.04であった。
接着体の接着層中の酸化マグネシウム粒子(フィラー)の含有率が60%である以外は、実施例1の接着体と同様にして実施例4の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.01であった。
フィラーとして平均粒径3μm、熱伝導率20W/m・K、比重3.98の酸化アルミニウム粒子を320質量部配合して攪拌して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして実施例5の接着体を得た。このようにして得られた接着体の接着層の厚さは、80μmであった。また、接着層中の酸化アルミニウム粒子の含有率(体積充填率)は、50%であり、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.01であった。
接着体の接着層中の酸化アルミニウム粒子(フィラー)の含有率が55%である以外は、実施例5の接着体と同様にして実施例6の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.01であった。
接着体の接着層中の酸化アルミニウム粒子(フィラー)の含有率が60%であった以外は、実施例5の接着体と同様にして実施例7の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.02であった。
接着体の接着層中の酸化マグネシウム粒子(フィラー)の含有率が65%であった以外は、実施例1の接着体と同様にして比較例1の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.11であった。
接着体の接着層中の酸化マグネシウム粒子(フィラー)の含有率が70%であった以外は、実施例1の接着体と同様にして比較例2の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.18であった。
接着体の接着層中の酸化アルミニウム粒子(フィラー)の含有率が65%であった以外は、実施例5の接着体と同様にして比較例3の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.11であった。
接着体の接着層中の酸化アルミニウム粒子(フィラー)の含有率が70%であった以外は、実施例5の接着体と同様にして比較例4の接着体を得た。また、前述した式(1)から求められた接着層の空隙率は、0.13であった。
(2−1)フィラーの体積充填率と接着層の比重との関係について
実施例1〜4および比較例1、2の比重を下記の表1に示す。なお、表1に示す点線は、理想値を示す線である。理想値とは、接着層中に空隙がないと仮定した場合の接着層の比重を言い、df×Vf+dm×(1−Vf)で表わすことができる。ただし、前記式中dfは、フィラーの比重、Vfは、接着層中のフィラーの体積充填率、dmは、接着剤の比重である。
実施例1〜4および比較例1、2の熱伝導率を下記の表3に示す。なお、表3に示す点線は、理想値(λt)を示す線である。理想値とは、接着層中に空隙がないと仮定した場合の接着層の熱伝導率を言う。
実施例1〜4および比較例1、2の熱伝導保持性を下記の表5に示す。なお、熱伝導保持性とは、(λ/λt)で表わされる値である。すなわち、熱伝導保持性が1.0に近いほど、実測値(λ)が理論値(λt)に近いことを意味する。
実施例5〜7および比較例3、4の熱伝導保持性を下記の表6に示す。
2 支持板
3、3A 導体層
4 接着層
41 接着剤
42 フィラー
51、52 半導体素子
512、522 モールド部
53 コネクタ
531 ピン(端子)
532 ハウジング
6 回路
7 被覆層
8 保護部材
20 自動車
201 ヘッドライト
202 発光ダイオード素子
204 中継ケーブル
205 コネクタ
Claims (12)
- 金属材料で構成された第1の被着体と、
第2の被着体と、
前記第1の被着体と前記第2の被着体とを接合する接着剤を含む接着層とを有し、
前記接着剤は、高分子材料を含み、
前記接着層は、前記接着剤よりも熱伝導率の高いフィラーを含み、
前記接着層の空隙率が0.1%以下であり、
前記接着層の熱伝導率の実測値をλとし、前記接着層内にボイドが形成されていないと仮定した場合の熱伝導率の理論値をλtとしたとき、λ/λtが0.85〜1.15であることを特徴とする接着体。 - 前記第1の被着体は、前記第2の被着体から前記接着層を介して伝達された熱を放熱する機能を有している請求項1に記載の接着体。
- 前記接着層の厚さは、10μm〜200μmである請求項1または2に記載の接着体。
- 前記接着剤は、熱硬化性樹脂材料で構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の接着体。
- 前記接着層中の前記フィラーの含有率は、40%〜80%である請求項1ないし4のいずれかに記載の接着体。
- 前記フィラーは、無機フィラーである請求項1ないし5のいずれかに記載の接着体。
- 前記フィラーの熱伝導率は、前記接着剤の熱伝導率の20倍以上である請求項1ないし6のいずれかに記載の接着体。
- 前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下である請求項1ないし7のいずれかに記載の接着体。
- 前記第2の被着体は、導体層である請求項1ないし8のいずれかに記載の接着体。
- 前記第2の被着体は、導体パターンである請求項9に記載の接着体。
- 前記導体パターンと電気的に接続された回路素子を有し、
前記回路素子は、通電によって発熱する請求項10に記載の接着体。 - 前記接着層は、絶縁性を有している請求項1ないし11のいずれかに記載の接着体。
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