JP6241643B2 - 粘着シート及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明の粘着シートを構成する粘着剤層(A)は、0.1K・cm2/W〜10K・cm2/Wの範囲の熱抵抗率を有するものである。なかでも、0.1K・cm2/W〜5K・cm2/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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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・cm2/Wであった。
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。
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。
熱流量q[W/cm2]=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[cm2]
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[cm2K/W]を算出した。
熱抵抗率[cm2K/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/cm2]
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。
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。
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。
○ 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。
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。
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。
△: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
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)
- 圧延銅からなる基材の一方の面に、0.1K・cm2/W〜10K・cm2/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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 10GPa〜200GPaの範囲の弾性率を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 発熱部材に、請求項1〜9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。
- 請求項1〜9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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