JP6241643B2 - 粘着シート及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器等の様々な部材、特に発熱部材の固定に使用可能な粘着シートに関する。
近年、通信機器等の電子機器の小型化、薄型化及び高性能化に伴って、それを構成する部材の高集積化が進んでいる。前記高集積化された機器の内部は、限られたスペースに様々な部材が隙間なく配置されているため、前記部材の発熱に起因して、前記電子機器自体が比較的高温となる場合がある。特に、携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器は、蓄熱しやすい傾向にあり、その熱に起因してモバイル機器が誤作動を引き起こす等の不具合が生じる場合があった。
前記電子機器の内部から熱を放散させる方法としては、発熱部材と放熱部材とを熱伝導性シートで接続する方法が知られており、前記熱伝導性シートとしては、例えばグラファイトシートと特定の熱伝導性粘着層とが積層された熱拡散シートが知られている(特許文献1参照)。
しかし、前記熱拡散シートを構成するグラファイトシートは、比較的脆く、折り曲げた際に割れ等を引き起こす場合があるため、電子機器等の内部の限られた空間に、前記熱拡散シートを折り曲げるなどして配置することが困難な場合があった。また、割れ等を引き起こした熱拡散シートは、熱を発熱部から放熱部に効率よく伝導させることができない場合があった。
特開2013−102180号公報
本発明が解決しようとする課題は、折り曲げた場合であっても割れ等を引き起こしにくく、かつ、熱伝導性に優れた粘着シート、及び、前記粘着シートが貼付された電子機器を提供することにある。
本発明は、金属基材の片面または両面に、0.1K・cm/W〜10K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有する粘着剤層(A)が積層されたものであることを特徴とする粘着シートに関するものである。
本発明の粘着シートは、任意の形状に折り曲げた場合であっても割れ等を引き起こしにくく、優れた熱伝導性を有し、かつ、折り曲げた際の金属基材の反発力に起因した粘着テープの剥がれを引き起こしにくいことから、もっぱらモバイル機器等の電子機器を構成する各種発熱部材と放熱部材との接続に使用することが可能である。
熱伝導性の評価試験で使用した装置を側面から見た概念図である。
本発明の粘着シートは、金属基材の片面または両面に、0.1K・cm/W〜10K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有する粘着剤層(A)が積層されたものであることを特徴とする。前記粘着シートは、粘着剤層(A)の熱伝導性を高めることによって、発熱部位から、粘着テープを構成する金属基材へ効率的に熱を導き、さらに前記金属基材から受熱部材効率的に熱を放散させることができる。
また、本発明の粘着シートは、電子機器内部の形状等に対応した形状に折り曲げて使用した場合であっても、優れた熱伝導性を有し、かつ、金属基材の反発力に起因した粘着シートの剥がれ等を引き起こしにくいものである。
本発明の粘着シートとしては、10GPa〜200GPaの範囲の弾性率を有するものであることが、任意の形状に折り曲げて使用するうえで好ましい。
[粘着剤層(A)]
本発明の粘着シートを構成する粘着剤層(A)は、0.1K・cm/W〜10K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有するものである。なかでも、0.1K・cm/W〜5K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有するものを使用することが、粘着シートの熱伝導性をより一層向上するうえで好ましい。
前記粘着剤層(A)の熱伝導率は、粘着剤層(A)の厚さや後述する熱伝導性充填剤(a2)等の使用を検討することによって、前記所定の範囲に調整することができる。
また、前記粘着剤層(A)は、前記所定の熱抵抗率とともに、電気絶縁性を備えていることが、電子機器の内部に使用した場合に懸念される部品のショートを防止することができるため好ましい。
前記電気絶縁性は、具体的には、500V印加した時の体積抵抗値が1013Ω・cm以上であることが好ましく、1014Ω・cm以上であることが、例えば電子機器の内部の部品間のショート等を防止するうえで好ましい。
前記粘着剤層(A)は、例えば、各種重合体と、必要に応じて架橋剤と、必要に応じて熱伝導充填剤等の添加剤と、溶媒とを含有する粘着剤(A−1)を用いて形成することができる。以下、粘着剤(A−1)について説明する。
(重合体)
前記粘着剤(A−1)に含有される重合体としては、例えばアクリル系重合体(a1)、ゴム系重合体、シリコーン系重合体、ウレタン系重合体等を使用することができる。なかでも、アクリル系重合体(a1)及びゴム系重合体を使用することが、例えば発熱部材に貼付した場合であっても熱の影響による剥がれを引き起こしにくく、かつ、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを引き起こしにくい粘着シートを得るうえで好ましく、アクリル系重合体(a1)を使用することが、熱伝導性をより一層向上できるためより好ましい。
前記アクリル系重合体(a1)としては、(メタ)アクリル単量体等のビニル単量体を重合して得られるものを使用することができる。
前記(メタ)アクリル単量体としては、例えばアルキル基の炭素原子数が1個〜14個である(メタ)アクリレートを主成分として使用することができる。
アルキル基の炭素原子数が1個〜14個である(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等を1種または2種以上組み合わせ使用することができる。なかでも、アルキル基の炭素原子数が1個〜14個である(メタ)アクリレートとしては、アルキル基の炭素原子数が4個〜12個である(メタ)アクリレートを使用することが好ましく、アルキル基の炭素原子数が4個〜9個である直鎖または分岐構造を有する(メタ)アクリレートを使用することがより好ましく、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートを単独または組み合わせ使用することが、例えば発熱部材に貼付した場合であっても熱の影響による剥がれを引き起こしにくく、かつ、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを引き起こしにくい粘着シートを得るうえで好ましい。
前記アルキル基の炭素原子数が1個〜14個である(メタ)アクリレートは、前記アクリル系重合体の製造に使用するビニル単量体の合計質量に対して80質量%〜98.5質量%の範囲で使用することが好ましく、90質量%〜98.5質量%の範囲で使用することがより好ましい。
前記アクリル系重合体(a1)の製造に使用可能なビニル単量体としては、前記アルキル基の炭素原子数が1個〜14個である(メタ)アクリレートの他に、熱の影響による剥がれを引き起こしにくく、かつ、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを引き起こしにくい粘着シートを得るうえで高極性ビニル単量体を使用することが好ましい。
前記高極性ビニル単量体としては、カルボキシル基を有するビニル単量体、水酸基を有するビニル単量体、アミド基を有するビニル単量体等を1種または2種以上組み合わせ使用することができる。なかでも、前記高極性ビニル単量体としては、カルボキシル基を有するビニル単量体を使用することが、熱の影響による剥がれと、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを防止可能な粘着シートを得るうえで好ましい。
前記カルボキシル基を有するビニル単量体としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸2量体、クロトン酸、エチレンオキサイド変性琥珀酸アクリレート等を使用することができ、アクリル酸またはメタクリル酸を使用することが好ましく、アクリル酸を使用することが、熱の影響による剥がれと、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを防止可能な粘着シートを得るうえで好ましい。
前記カルボキシル基を有するビニル単量体は、前記アクリル系重合体の製造に使用するビニル単量体の合計質量に対して1質量%〜10質量%の範囲で使用することが好ましく、1.5質量%〜6質量%の範囲で使用することが好ましく、2質量%〜4質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。これにより、初期接着性に優れ、熱の影響による剥がれと、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを防止可能な粘着シートを得ることができる。
特に、前記カルボキシル基を有するビニル単量体としてアクリル酸を使用する場合には、前記アクリル系重合体(a1)の製造に使用するビニル単量体の合計質量に対して、アクリル酸を1質量%〜6質量%の範囲で使用することが、金属基材に対する濡れ性と接着強度に優れ、熱の影響による剥がれと、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを防止可能な粘着シートを得るうえで好ましい。
前記高極性ビニル単量体に使用可能な前記水酸基を有するビニル単量体としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等を使用できる。
アミド基を有するビニル単量体としては、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等を使用することができる。
前記高極性ビニル単量体としては、前記したもののほかに酢酸ビニル、エチレンオキサイド変性琥珀酸アクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸等のスルホン酸基含有モノマー、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の末端アルコキシ変性(メタ)アクリレート等のその他の高極性ビニル単量体を使用することができる。
前記アクリル系重合体(a1)は、前記ビニル単量体を、溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法など公知の方法で重合させることによって製造することができる。なかでも溶液重合法を採用することが、アクリル系重合体(a1)の生産効率を向上するうえで好ましい。
前記溶液重合法としては、例えば前記ビニル単量体と重合開始剤と、有機溶剤とを、好ましくは40〜90℃の温度下で混合、攪拌し、ラジカル重合させる方法が挙げられる。
前記方法で得たアクリル系重合体(a1)は、例えば溶液重合法で製造した場合であれば、有機溶剤に溶解または分散した状態であってもよい。
前記方法で得たアクリル系重合体の重量平均分子量は、30万〜150万の範囲であることが好ましく、50万〜120万の範囲であることがより好ましい。
また、前記重合体に使用可能なゴム系重合体としては、例えばスチレン、イソピレン、ブタジエン等のビニル単量体を重合して得られるものを使用することができる。
前記ビニル重合体は、前記ビニル単量体がランダム重合したビニル重合体であってもよく、一般にA−Bブロック構造またはA−B−Aブロック構造を有するビニル重合体であってもよい。具体的には、ポリスチレン−ポリイソピレン−ポリスチレン共重合体等を使用することができる。
前記ビニル重合体は、前記ビニル単量体を、溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法など公知の方法で重合させることによって製造することができる。
前記溶液重合法としては、例えば前記ビニル単量体と重合開始剤と、有機溶剤とを、好ましくは40〜90℃の温度下で混合、攪拌し、ラジカル重合させる方法が挙げられる。
前記方法で得たビニル重合体は、例えば溶液重合法で製造した場合であれば、有機溶剤に溶解または分散した状態であってもよい。
前記方法で得たビニル重合体の重量平均分子量は、30万〜150万の範囲であることが好ましく、50万〜120万の範囲であることがより好ましい。
(架橋剤)
前記粘着剤層(A)は、架橋剤を使用することによって架橋構造が形成されたものであることが、凝集力をより一層向上させ、熱の影響による剥がれと、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを防止可能な粘着シートを得るうえで好ましい。前記架橋構造の形成された粘着剤層を形成する際には、粘着剤(A−1)として、前記アクリル系重合体(a1)等の重合体とともに、架橋剤を組み合わせ含有するものを使用することが好ましい。
前記架橋剤としては、例えばイソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、キレート系架橋剤、アジリジン系架橋剤等を、前記重合体が有する官能基に応じて適宜選択し使用することができる。
前記架橋剤は、金属基材の表面に塗工する前に、前記アクリル系重合体(a1)等の重合体またはその有機溶剤溶液と混合し、粘着剤(A−1)として使用することが好ましい。
前記架橋剤は、前記重合体として例えば前記アクリル系重合体(a1)を使用する場合であれば、粘着剤層(A)のゲル分率が25質量%〜65質量%となる範囲で使用することが好ましく、35質量%〜60質量%となる範囲で使用することがより好ましく、40質量%〜55質量%となる範囲で使用することがさらに好ましい。なお、ゲル分率は、本願明細書の実施例に記載した方法により算出した値を指す。
(添加剤)
前記粘着剤層(A)の形成に使用可能な粘着剤(A−1)としては、前記重合体及び架橋剤の他に、必要に応じて各種添加剤を含有するものを使用することができる。
前記添加剤としては、例えば、本発明の粘着シートの粘着力をより一層向上させることを目的として、粘着付与樹脂を使用することができる。
前記粘着付与樹脂としては、例えばロジン系樹脂、テルペン系樹脂、脂肪族(C5系)や芳香族(C9系)等の石油樹脂、スチレン系樹脂フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、メタクリル系樹脂等を使用することができる。なかでも、前記粘着付与剤としては、ロジン系樹脂を使用することが好ましく、重合ロジン系樹脂を使用することがより好ましい。
前記粘着付与樹脂は、(メタ)アクリル系重合体等の重合体100質量部(固形分)に対し、10質量部〜50質量部(固形分)の範囲で使用することが好ましい。
前記添加剤としては、前記粘着付与樹脂の他に、粘着シートの熱伝導性をより一層向上することを目的として熱伝導性充填剤(a2)を使用することが好ましい。前記熱伝導性充填剤(a2)は、前記所定の熱抵抗率を備えた粘着剤層(A)を形成するうえで必須ではないが、粘着剤層(A)の熱伝導性をより一層向上させる場合や、粘着剤層(A)の厚さを比較的厚く設定する場合に使用することが好ましい。
前記熱伝導性充填剤(a2)としては、例えば水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミ、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、タルク、窒化ホウ素等の電気絶縁性の熱伝導性充填剤;金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、カーボン、グラファイト等の導電性の熱伝導性充填剤を使用することができる。
なかでも、前記熱伝導性充填剤(a2)としては、電気絶縁性の熱伝導性充填剤を使用することが、例えば電子機器の内部に使用した場合における熱放散の促進と、部品間のショート防止とを両立するうえでより好ましく、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムを使用することがより好ましい。
前記熱伝導性充填剤(a2)としては、規則的な形状又は不規則な形状のいずれのものを使用することができる。前記形状としては、例えば多角形状、立方体状、楕円状、球状、針状、平板状、鱗片状またはこれらの混合物や凝集物が挙げられる。なかでも比較的球状のものを使用することが、粘着剤層(A)中に高密度に充填できるため、より一層熱伝導性に優れた粘着剤層(A)を形成するうえで好ましい。
熱伝導性充填剤(a2)としては、粘着剤層(A)の厚さに応じた、最大となる幅の平均値である平均粒径を有するものを使用することができる。例えば粒子状の熱伝導性充填剤であれば、その平均粒径が0.5μm〜50μmであるものを使用することが好ましく、1μm〜30μmのものを使用することがより好ましい。
前記熱伝導性充填剤(a2)は、必須成分ではないが、例えば概ね30μmを超える厚さの粘着剤層(A)を形成する場合に、粘着剤層(A)に含まれるアクリル系重合体(a1)の全量に対して10質量%〜300質量%の範囲で使用することが好ましく、100質量%〜300質量%の範囲で使用することがより好ましく、200質量%〜300質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。よって、粘着剤層(A)の形成に使用する粘着剤(A−1)としても、熱伝導性充填剤(a2)を、前記粘着剤(A−1)に含まれるアクリル系重合体(a1)に対して前記と同様の範囲で含有するものを使用することが好ましい。
前記粘着剤層(A)の形成に使用する粘着剤(A−1)は、前記したもののほかに、必要に応じて、接着性低下防止剤、可塑剤、軟化剤、金属不活性剤、酸化防止剤、顔料、染料等の添加剤を含有するものを使用することができる。
前記接着性低下防止剤としては、例えばトリアゾール系化合物を使用することができる。前記トリアゾール化合物としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール及びそのカリウム塩、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4トリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ5メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等を使用することができる。そのなかでもベンゾトリアゾールを使用することが、接着力の低下を防止するうえで好ましい。
前記粘着剤層(A)の形成に使用可能な粘着剤(A−1)は、前記アクリル系重合体(a1)等の重合体または前記重合体と溶媒との混合物、必要に応じて粘着付与樹脂、熱伝導性充填剤(a2)等の添加剤を混合することによって製造することができる。その際、必要に応じてディゾルバー、バタフライミキサー、BDM2軸ミキサー、プラネタリーミキサー等を使用することができ、ディゾルバー、バタフライミキサーを使用することが好ましい。なお、架橋剤は、粘着剤を基材等に塗布する前に、前記混合物と混合し使用することが好ましい。
前記粘着剤(A−1)を製造する際に使用可能な溶媒としては、例えばトルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、ヘキサン、アセトン、シクロヘキサノン、3−ペンタノン、アセトニトリル等の各種有機溶剤、水等を使用することができる。
前記方法で得た粘着剤(A−1)の固形分は、10質量%〜70質量%の範囲であることが好ましく、30質量%〜65質量%の範囲であることがより好ましく、40質量%〜55質量%の範囲であることがさらに好ましい。
[金属基材]
本発明の粘着シートの製造に使用する金属基材としては、例えば金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫、これらの合金等からなる基材が挙げられる。なかでも、銅からなる基材を使用することが、熱伝導性に優れた粘着テープを効率よく製造するうえで好ましい。
前記銅からなる基材としては、例えば圧延銅からなる基材、電解銅からなる基材が挙げられるが、優れた熱伝導性と、優れた柔軟性とを備えた粘着テープを製造するうえで、圧延銅からなる基材を使用することが好ましい。
前記金属基材としては、防錆処理が施されているものを使用することが好ましい。
前記防錆処理としては、有機防錆処理と無機防錆処理が挙げられるが、そのなかでも、クロメート処理による無機防錆処理が好ましい。
前記金属基材としては、厚さが1μm〜300μmの範囲であるものを使用することが好ましく、10μm〜200μmの範囲であるものを使用することがより好ましく、30μm〜100μmの範囲であるものを使用することが、折り曲げ可能で、熱伝導性に優れ、かつ、金属基材の反発力に起因した剥がれを引き起こしにくい粘着テープを製造するうえで好ましい。
(粘着シートの製造方法)
本発明の粘着シートは、例えば剥離ライナーの表面に前記粘着剤(A−1)を、ロールコーターやダイコーター等を用いて塗布し、その塗布層を50℃〜120℃程度の環境下で乾燥し溶媒を除去することによって粘着層(A)を形成し、次に前記粘着剤層(A)を、金属基材の一方または両方の面に貼合させた後、必要に応じて、前記粘着剤層(A)が前記所定のゲル分率となるよう15℃〜50℃程度の温度で48時間〜168時間程度養生することによって製造することができる。
前記粘着剤層(A)は、厚さ60μm以下であることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましく、1μm〜30μmであることがさらに好ましい。前記範囲の厚さを備えた粘着剤層(A)を設けることによって、熱伝導性に優れ、かつ、熱の影響による剥がれを引き起こしにくく、かつ、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを引き起こしにくい粘着シートを製造することができる。
前記剥離ライナーとしては、例えばクラフト紙、グラシン紙、上質紙等の紙;ポリエチレン、ポリプロピレン(OPP、CPP)、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム;前記紙と樹脂フィルムとを積層したラミネート紙、前記紙にクレーやポリビニルアルコールなどで目止め処理を施したものの片面もしくは両面に、シリコーン系樹脂等の剥離処理を施したもの等を用いることができる。
前記方法で得られた粘着シートは、その総厚が150m以下であることが好ましく、100μm以下であることが好ましく、90μm以下であることがさらに好ましい。前記粘着シートの総厚の下限値としては、45μm以上であることが好ましい。
前記総厚の粘着シートを使用することによって、金属基材の反発力に起因した経時的な剥がれを引き起こしにくく、かつ、熱伝導性を向上することができる。なお、上記粘着シートの総厚は、前記剥離ライナーを含まない厚さを指す。また、前記粘着シートが後述する樹脂フィルム(B)が積層されたものである場合、前記総厚は、前記樹脂フィルム(B)の厚さを含む厚さを表す。
[樹脂フィルム(B)]
本発明の粘着テープとしては、部品間のショートを防止すること等を目的として、金属基材の一方の面に前記粘着層(A)を有し、他方の面に樹脂フィルム(B)が積層されたものを使用することができる。
前記樹脂フィルム(B)は、上記ショートを防止するうえで電気絶縁層を形成し得るものであることが好ましい。
前記樹脂フィルムの電気絶縁性は、具体的には、500V印加した時の体積抵抗値が1013Ω・cm以上であることが好ましく、1014Ω・cm以上であることが、例えば電子機器の内部の部品間のショート等を防止するうえで好ましい。
また、前記樹脂フィルム(B)は、発熱部材の熱を効率よく受熱部材に伝導させるために、断熱層を形成し得るものであることが好ましい。具体的には、前記樹脂フィルム(B)は、100K・cm/W以上の熱抵抗率を有するものであることが好ましく、100K・cm/W〜500K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有するものであることがより好ましい。
前記樹脂フィルム(B)としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)等を使用することが好ましい。
前記樹脂フィルム(B)としては、厚さ3μm〜50μmの範囲のものを使用することが好ましく、10μm〜30μmの範囲のものを使用することが、前記樹脂フィルム(B)の反発力に起因した粘着シートの経時的な剥がれを防止するうえで好ましい。
前記樹脂フィルム(B)と前記金属基材とは、接着剤層を介して積層されていることが好ましい。具体的には、前記樹脂フィルム(B)の一方の面に、予め接着剤層を形成し、次いで、前記接着剤層と金属基材の一方の面とを貼付することによってそれらを積層することができる。なお、前記接着剤層は、感圧によって被着体を接着可能な、いわゆる粘着剤を用いて形成される粘着剤層を包含する。
前記方法で得られた本発明の粘着シートは、各種部材の固定に使用することができる。なかでも、なかでも本発明の粘着シートは、熱伝導性に優れることから、例えば各種電子機器に設けられる発熱部材と、他の部材との貼り合せに使用することができる。
前記発熱部材としては、例えばCPU等の半導体素子、LEDバックライト、バッテリー等が挙げられる。
一方、前記他の部材としては、効率的に熱を放散するうえで、受熱部材を使用することが好ましい。受熱部材としては、例えば、ステンレス筐体、アルミ基板、ガラスエポキシ等が挙げられる。
本発明の粘着テープは、前記したとおり任意の形状に折り曲げ可能であるから、例えば前記粘着シートが湾曲または屈曲した状態で、前記発熱部材及び受熱部材に貼付されていてもよい。前記貼付された電子機器であれば、その薄型化や高集積化した状態を維持したまま、その内部に発生した熱を十分に放散することが可能である。
以下に実施例及び比較例について具体的に説明をする。
[粘着剤(I)の調製]
冷却管、撹拌機、温度計、滴下漏斗を備えた反応容器にn−ブチルアクリレート96.4質量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート0.1質量部と、アクリル酸3.5質量部と、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチルニトリル0.1質量部とを、酢酸エチル100質量部に溶解し、反応容器内を窒素置換した後、80℃で12時間重合させることによって、重量平均分子量60万のアクリル系重合体(I)の溶剤溶液を得た。
前記アクリル系重合体(I)の溶剤溶液の固形分100質量部に対し、重合ロジンペンタエリスリトールエステル(荒川化学工業株式会社製、ペンセルD−135、軟化点135℃)10質量部と、不均化ロジングリセリンエステル(荒川化学工業株式会社製、スーパーエステルA−100、軟化点100℃)10質量部とを混合し、次いで酢酸エチルを供給しアクリル系重合体(I)の固形分濃度を45質量%に調整することによって粘着剤組成物(I)を調製した。
前記粘着剤組成物(I)100質量部と、イソシアネート系架橋剤(DIC株式会社製、バーノックNC40、固形分40質量%)2.1質量部とを混合し、固形分濃度が47質量%となるよう酢酸エチルを供給したものを、分散攪拌機を用いて10分間混合することによって、粘着剤(I)を得た。
[粘着剤(II)の調製]
攪拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、スチレンイソピレンスチレン(SIS)ブロックコポリマー(日本ゼオン株式会社製、クインタック 3450)46.8質量部と、重合ロジンペンタエリスリトールエステル(荒川化学工業株式会社製、ペンセルD−135、軟化点135℃)13.4質量部と、エスコレッソ1401(トーネックス社製のC5系脂肪族炭化水素樹脂)17重量部とを、トルエン80質量部に加え、反応容器内で80℃にて1時間撹拌した。その後、反応容器を密閉して12時間豊潤し、1時間撹拌することでゴム系重合体(II)の溶剤溶液を得た。
前記粘着剤組成物(II)100質量部と、バーノックNC40(DIC株式会社製のイソシアネート系架橋剤、固形分40質量%)1.5質量部とを混合し、固形分濃度が47質量%となるよう酢酸エチルを供給したものを、分散攪拌機を用いて10分間混合することによって、粘着剤(II)を得た。
[粘着剤(III)の調製]
攪拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、2−エチルヘキシルアクリレート96.4質量部と、β−カルボキシエチルアクリレート2.4質量部と、アクリル酸1.2質量部と、酢酸エチル98質量部とを仕込み、攪拌下、窒素を吹き込みながら75℃まで昇温した。その後、前記反応容器に、予め酢酸エチルにて溶解したアゾビスイソブチロニトリル溶液2質量部(固形分5質量%)を添加した。
次に、前記反応容器内を攪拌した状態で75℃にて8時間ホールドした後、内容物を冷却し200メッシュ金網にて濾過することによって、固形分50質量%、重量平均分子量50万であるアクリル系重合体(III)の溶剤溶液を得た。
前記アクリル系重合体(III)の溶剤溶液の固形分100質量部に対し、熱伝導性充填剤として水酸化アルミニウム(昭和電工株式会社製ハイジライトH−32I、平均粒径8μm)を250質量部を供給し、それらを30分間攪拌し、次に、その混合物の固形分が70質量%となるよう酢酸エチルを供給することによって、粘着剤組成物(III)を得た。
前記粘着剤組成物(III)100質量部と、エポキシ系架橋剤(三菱ガス化学株式会社製テトラッドC)の2質量%酢酸エチル溶液2質量部とを混合し、その混合物をディゾルバー攪拌機を用いて30分間攪拌混合することによって、粘着剤(III)を得た。
(実施例1)
[粘着シートの作製]
前記粘着剤(I)を剥離ライナーの表面にロールコーターを用いて塗布し、80℃に調整したドライヤーを用い3分間乾燥させることによって、離型ライナーの表面に厚さ30μmの粘着剤層が形成された積層体を得た。
次に、前記積層体の粘着剤層を、厚さ35μmの圧延銅箔の一方の面に貼り合わせた。次に、前記圧延銅箔の他方の面に、予め厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(樹脂フィルム)の表面に前記ポリエチレンテレフタレートフィルムと金属基材とを接着する厚さ14μmの粘着剤層が設けられた積層体を貼付した。
次に、前記貼付物を40℃環境下で72時間養生することによって粘着シート(X−1)を作製した。前記粘着シート(X−1)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、2.54K・cm/Wであった。
また、前記厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(樹脂フィルム)の体積抵抗値は、23℃50%RHの環境で、ADVANTEST社製、「R8430A ULTRA HIGH RESISTANCE METER」を使用し、印加電圧500Vで測定した場合に1014Ω・cm以上であった。
(実施例2)
粘着剤層の厚さを30μmから60μmに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−2)を作製した。前記粘着シート(X−2)が有する厚さ60μmの粘着剤層の熱抵抗率は、7.22K・cm/Wであった。
(実施例3)
前記粘着剤(I)の代わりに、粘着剤(II)を用いて形成された厚さ30μmの粘着剤層を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−3)を作製した。前記粘着シート(X−3)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、3.50K・cm/Wであった。
(実施例4)
粘着剤(I)の代わりに、粘着剤(III)を用いて形成された厚さ30μmの粘着剤層を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−4)を作製した。前記粘着シート(X−4)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、0.87K・cm/Wであった。
参考例5)
厚さ35μmの圧延銅箔の代わりに、厚さ35μmの電解銅箔を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−5)を作製した。前記粘着シート(X−5)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、2.54K・cm/Wであった。
(実施例6)
厚さ35μmの圧延銅箔の代わりに、厚さ70μmの圧延銅箔を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−6)を作製した。前記粘着シート(X−6)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、2.54K・cm/Wであった。
(実施例7)
厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの代わりに、厚さ4.5μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用すること以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X−7)を作製した。前記粘着シート(X−7)が有する厚さ30μmの粘着剤層の熱抵抗率は、2.50K・cm/Wであった。
前記厚さ4.5μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(樹脂フィルム)の体積抵抗値は、23℃50%RHの環境で、ADVANTEST社製、「R8430A ULTRA HIGH RESISTANCE METER」を使用し、印加電圧500Vで測定した場合に1013Ω・cm以上であった。
(比較例1)
粘着剤層の厚さを30μmから90μmに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X’−1)を作製した。前記粘着シート(X’−1)が有する厚さ90μmの粘着剤層の11.57K・cm/Wであった。
(比較例2)
粘着剤層の厚さを30μmから10μmに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で粘着シート(X’−2)を作製した。前記粘着シート(X’−2)が有する厚さ10μmの粘着剤層の熱抵抗率は、0.06K・cm/Wであった。
実施例、比較例として作成した粘着シートの、ゲル分率、粘着剤層の熱抵抗率、粘着シートの厚さ、粘着剤層の厚さ、粘着シートの熱移動性、粘着シート接着力(耐反発性)、電気絶縁性を、以下の方法で評価した。
[ゲル分率の測定方法]
上記実施例及び比較例にて得られた粘着シートを40mm×50mmに切断し、剥離フィルムから剥離した試料を天秤で質量を測定した。次に、前記試料をトルエンに浸漬し常温下で24時間静置した。浸漬後に試料をとりだし、乾燥機によって105℃で1時間乾燥させ、室温で冷却した後に試料の質量を測定した。前記試料をトルエンに浸漬した後のその質量を、トルエンに浸漬する前の質量で除して、その不溶分の割合(ゲル分率)を百分率で求めた。なお、前記試料中に熱伝導性充填剤を含む場合は、熱伝導性充填剤の含有量を差し引きした質量を用い、上記ゲル分率を算出した。
[粘着剤層の熱抵抗率の測定方法]
実施例及び比較例で粘着シートを製造する際に使用した、離型ライナーの表面に粘着剤層が形成された各積層体の一部を裁断し、それらを、40℃環境下で72時間養生した後、離型ライナーを除去することによって、粘着剤層からなるフィルムを作製した。
前記粘着剤層からなるフィルムの熱抵抗値を、温度傾斜法にて測定した。測定装置として、アグネ製熱伝導率測定装置「ARC−TC−1型」を使用した。
前記粘着剤層からなるフィルムを直径50mmの円形状に裁断したものを、空気を含まないようステンレス層と銅層との間へ貼付し、10kPaの加圧によりそれらを密着させた。
前記測定装置の加熱部を80℃に設定し、熱伝導率が既知のステンレス層(熱伝導率16W/m・k)に埋め込まれた熱電対の温度傾斜から、下記の式1を用いて、熱流量q[W/cm]を算出した。
式1
熱流量q[W/cm]=ステンレス層の温度傾斜[K/m]×ステンレス層の熱伝導率[W/m・k]/ステンレス層の面積[cm
次に、粘着剤層からなるフィルムの上下の温度差から、下記の式2を用いて、熱抵抗率[cmK/W]を算出した。
式2
熱抵抗率[cmK/W]={粘着シート上面の表面温度[K]−粘着シート下面の表面温度[K]}/熱流量q[W/cm
[粘着シートの厚さの測定方法]
粘着シートの厚さは、テスター産業株式会社製厚さ計「TH−102」を用いて測定した。
[粘着剤層の厚さの測定方法]
実施例及び比較例で粘着シートを製造する際に使用した、離型ライナーの表面に粘着剤層が形成された各積層体の一部を用い、その粘着剤層の表面に、ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ株式会社製S25、厚さ25μm)を裏打ちした試料をそれぞれ準備した。
前記試料の厚さを、テスター産業株式会社製厚さ計「TH−102」にて当該試料の厚さを測定し、剥離フィルム及び裏打ちに使用したポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを減じて粘着剤層の厚さを得た。
[熱伝導性の評価方法]
粘着シートを幅30mm×長さ30mmの大きさに裁断したものを試験テープとした。
次に、厚さ0.5mm、幅70mm及び長さ75mmのアルミニウム板(X)(JIS H4000規定のA1050)を用意し、前記アルミニウム板(X)の70mm幅の辺の中間位置へ、前記試験テープの長さ方向の一方の端部を、その貼付面積が幅30mm×長さ10mmとなるように貼付し、前記試験テープの上部から200gローラーを用い1往復の荷重をかけた。
次に、前記試験テープの他方の端部を、厚さ0.5mm、幅70mm及び長さ75mmのアルミニウム板(Y)(JIS H4000規定のA1050)の70mm幅の辺の中間位置へ、その貼付面積が幅30mm及び長さ10mmとなるように貼付し、前記試験テープの上部から200gローラーを用い1往復の荷重をかけた。
次に、前記アルミニウム板(X)の中央へ、幅50mm、長さ50mmの熱伝導両面粘着テープ(信越化学製、TC−10SAS、厚さ0.1mm、熱伝導率1W/m・k)を貼付した。前記熱伝導両面粘着テープは、前記試験テープを貼付したアルミニウム板(X)の面と同じ側の面に貼付した。
また、熱電対温度センサー(T)は、受熱側の部材を構成するアルミニウム板(Y)の表面に貼付した。前記熱電対温度センサー(T)は、アルミニウム板(Y)に貼付された前記試験テープの隣に貼付した。
次に、幅80mm、長さ80mm、厚さ5mmのポリエチレンフォーム(古河電気工業株式会社製、SN−500)を水平面に載置し、その上に、前記アルミニウム板(Y)を載置し、その上に、幅80mm、長さ80mm、厚さ5mmのポリエチレンフォーム(古河電気工業株式会社製、SN−500)を載置し、その上に、前記アルミニウム板(Y)と試験テープを介して接着された前記アルミニウム板(X)を載置した。その際、前記アルミニウム板(X)及び(Y)を接続する試験テープが湾曲するよう調整した。
次に、前記熱伝導両面粘着テープの上面に、熱電対温度センサー(S)(理化工業株式会社製、ST−50とW−ST50A−1000−Y3のセット)を表面へ貼付したシリコーンラバーヒーター(アズワン製、1−130−01)を載置し、その上に、幅50mm、長さ50mm、厚さ5mmの発泡ポリエチレンシート(古河電気工業株式会社製、SN−500)を載置し、その上に、100gのおもりを載置した。
23℃50%RH中の無風環境にて、前記シリコーンラバーヒーターの上面の表面温度(L)が約50℃となるよう、前記シリコーンラバーヒーターへ接続した直流電源装置(菊水工業株式会社製、PAS160−2)の出力を2Wに調整した。前記調整から30分後のアルミニウム板(Y)(受熱部)の表面温度(P)を測定した。一方、前記アルミニウム板(X)及び前記アルミニウム板(Y)が前記試験テープで接着されていないこと以外は、上記と同様の構成を形成した。23℃50%RH中の無風環境にて、前記シリコーンラバーヒーターの上面の表面温度(L)が約50℃となるよう、前記シリコーンラバーヒーターへ接続した直流電源装置(菊水工業株式会社製、PAS160−2)の出力を2Wに調整した。前記調整から30分後のアルミニウム板(Y)(受熱部)の表面温度(Q)を測定した。
◎ 湾曲させた際に試験テープのひび割れを引き起こすことがなく、かつ、前記表面温度(P)と前記表面温度(Q)〔表面温度(P)−前記表面温度(Q)〕が」3℃以上であった。
○ 湾曲させた際に試験テープのひび割れを引き起こすことがなく、かつ、前記表面温度(P)と前記表面温度(Q)〔表面温度(P)−前記表面温度(Q)〕が」2℃以上3℃未満であった。
△: 湾曲させた際に試験テープのひび割れを引き起こすことがなく、かつ、前記表面温度(P)と前記表面温度(Q)〔表面温度(P)−前記表面温度(Q)〕が」2℃未満であった。
×:湾曲させた際に試験フィルムの一部にひび割れまたは割れが生じた。
[粘着シート接着力(耐反発性)の評価方法]
剥離フィルムから剥離した粘着シートを、幅10mm×長さ25mmの大きさに裁断したものを試験片とした。厚さ6mmのガラスエポキシ基材(新神戸電機株式会社製、KEL−GEF)の一方の面に、前記試験片の一方の端部を幅10mm×長さ3mmの面積だけ貼付した。前記試験片の曲げ半径が3mmになるように前記試験片を折り曲げ、前記試験片の他方の端部を、ガラスエポキシ基材の他方の面に、幅10mm×長さ3mmの面積だけ貼付した。その後、前記試験片の貼付部の上面を200gローラーを用い1往復の荷重をかけ、70℃72時間静置した。前記静置後の前記試験片の浮きはがれを観察した。前記貼付部に、0.3mm以上の浮きが発生した場合は、粘着シートのガラスエポキシ基材の表面への密着性が悪く熱伝導性が低下するため、本用途には適さないと評価した。
◎:試験片の貼付部の一方または両方の浮きが0mmあった。
○:試験片の貼付部の一方または両方の浮きが0mmを超え、0.3mm未満あった。
△:試験片の貼付部の一方または両方の浮きが0.3mm以上あった。
×:試験片の貼付部の一方が剥がれた。
[粘着シートの電気絶縁性の評価方法]
上記実施例及び比較例にて得られた粘着シートを、剥離フィルムから剥離した状態で幅100mm×長さ100mmの大きさに裁断したものを試験片とした。
23℃50%RHの環境で、ADVANTEST社製、「R8430A ULTRA HIGH RESISTANCE METER」を使用し、印加電圧500Vの際の前記試験片の体積抵抗を測定し、下記の判断基準で電気絶縁性を評価した。
○:試験片の体積抵抗値が1014Ω・cm以上
△:試験片の体積抵抗値が1013Ω・cm以上、1014Ω・cm未満
×:試験片の体積抵抗値が1013Ω・cm未満
Figure 0006241643
Figure 0006241643
1 ポリエチレンフォーム
2 熱電対温度センサー(S)
3 シリコーンラバーヒーター
4 熱伝導両面粘着テープ
5 アルミニウム板(X)
6 試験テープ
7 アルミニウム板(Y)
8 熱電対温度センサー(T)
9 おもり
10 直流電源装置

Claims (11)

  1. 圧延銅からなる基材の一方の面に、0.1K・cm/W〜10K・cm/Wの範囲の熱抵抗率を有する粘着剤層(A)が積層され、前記圧延銅からなる基材の他方の面に樹脂フィルム(B)が積層されており、前記樹脂フィルム(B)の厚さが10μm〜50μmの範囲であることを特徴とする粘着シート。
  2. 前記粘着剤層(A)の厚さが10μm〜60μmの範囲である請求項1に記載の粘着シート。
  3. 前記粘着剤層(A)が電気絶縁性の粘着剤層である請求項1または2に記載の粘着シート。
  4. 前記粘着剤層(A)が、アクリル系重合体(a1)と熱伝導性充填剤(a2)とを含有するものであって、前記熱伝導性充填剤(a2)が、前記アクリル系重合体(a1)に対して10質量%〜300質量%の範囲で含有されるものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の粘着シート。
  5. 前記圧延銅からなる基材が、1μm〜300μmの範囲の厚さを有するものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の粘着シート。
  6. 前記樹脂フィルム(B)が、電気絶縁層または断熱層を形成するものである請求項1〜5に記載の粘着シート。
  7. 前記樹脂フィルム(B)が、500Vの電圧を印加した場合に1013Ω・cm以上の体積抵抗値を有するものである請求項1〜6に記載の粘着シート。
  8. 前記樹脂フィルム(B)と前記圧延銅からなる基材とが接着剤層を介して積層されたものである請求項1〜7のいずれか1項に記載の粘着シート。
  9. 10GPa〜200GPaの範囲の弾性率を有する請求項1〜のいずれか1項に記載の粘着シート。
  10. 発熱部材に、請求項1〜のいずれか1項に記載の粘着シートが貼付された構造を有することを特徴とする電子機器。
  11. 請求項1〜のいずれか1項に記載の粘着シートが湾曲または屈曲した状態で、発熱部材及び受熱部材に貼付されたものである請求項10に記載の電子機器。
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