KR102389426B1 - 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스 - Google Patents

열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR102389426B1
KR102389426B1 KR1020177016760A KR20177016760A KR102389426B1 KR 102389426 B1 KR102389426 B1 KR 102389426B1 KR 1020177016760 A KR1020177016760 A KR 1020177016760A KR 20177016760 A KR20177016760 A KR 20177016760A KR 102389426 B1 KR102389426 B1 KR 102389426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermally conductive
conductive portion
adhesive sheet
low
substrate
Prior art date
Application number
KR1020177016760A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170100515A (ko
Inventor
구니히사 가토
와타루 모리타
츠요시 무토우
유마 가츠타
다케시 곤도
Original Assignee
린텍 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
Application filed by 린텍 가부시키가이샤 filed Critical 린텍 가부시키가이샤
Publication of KR20170100515A publication Critical patent/KR20170100515A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102389426B1 publication Critical patent/KR102389426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J183/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/22—Plastics; Metallised plastics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N3/00—Generators in which thermal or kinetic energy is converted into electrical energy by ionisation of a fluid and removal of the charge therefrom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/102—Oxide or hydroxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/105—Metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/107—Ceramic
    • B32B2264/108—Carbon, e.g. graphite particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/326—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/30—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier
    • C09J2301/314—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier the adhesive layer and/or the carrier being conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

열 전도성 접착 시트의 고열 전도부 및 저열 전도부의 치수 정밀도의 향상, 또한 저열 전도부의 저열 전도율화를 도모하고, 또한 전자 디바이스에, 용이하게 적층되어, 해당 전자 디바이스의 내부에 충분한 온도차를 부여할 수 있는, 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스를 제공하는 것이고, 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와, 접착제층을 포함하는 열 전도성 접착 시트이며, 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층이 적층되고, 또한 중공 필러가 해당 저열 전도부에, 저열 전도부 전체 부피 중 20 내지 90부피％ 함유되고, 또한 해당 기재의 다른 쪽 면이, 해당 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 해당 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면으로 구성되거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하여 이루어지는, 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스이다.

Description

열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스{THERMALLY CONDUCTIVE ADHESIVE SHEET, PRODUCTION METHOD THEREFOR, AND ELECTRONIC DEVICE USING SAME}
본 발명은 열 전도성 접착 시트에 관한 것으로, 특히 전자 디바이스에 사용되는 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스에 관한 것이다.
종래부터, 전자 디바이스 등의 내부에 있어서, 열을 해방시키거나 또는 열의 흐름을 특정한 방향으로 제어하기 위해서, 고열 전도성을 갖는 시트 형상의 방열 부재가 사용되고 있다. 전자 디바이스로서는, 예를 들어 열전변환 디바이스, 광전 변환 디바이스, 대규모 집적 회로 등의 반도체 디바이스 등을 들 수 있다.
근년, 반도체 디바이스에 있어서는, 해당 반도체 디바이스의 소형화 및 고밀도화 등에 수반하여, 동작 시에 내부로부터 발생하는 열이 보다 고온이 되고, 방열이 충분하지 않은 경우에는, 해당 반도체 디바이스 자체의 특성이 저하되어, 때로는 오동작을 야기하고, 최종적으로는 반도체 디바이스의 파괴 또는 수명의 저하로 이어지는 경우가 있다. 이러한 경우, 반도체 디바이스로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열하기 위한 방법으로서, 반도체 디바이스와 히트 싱크(금속 부재) 사이에, 열 전도성이 우수한 방열 시트를 설치하는 것이 행해지고 있다.
또한, 이러한 전자 디바이스 중에서, 열전변환 디바이스에 있어서는, 상술한 방열의 제어에 관한 것이지만, 열전 소자의 편면에 부여된 열을, 열전 소자의 내부 두께 방향으로 온도차가 커지도록 제어하면, 얻어지는 전력이 커지는 점에서, 시트 형상의 방열 부재를 사용하여 특정한 방향으로 선택적으로 방열을 제어하는(열전 소자의 내부에 온도차를 효율적으로 부여하는) 검토가 이루어지고 있다. 특허문헌 1에서는, 도 7에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 열전변환 소자가 개시되어 있다. 즉, P형 열전 소자(41)와 N형 열전 소자(42)를 직렬로 접속하고, 그의 양단부에 열 기전력 취출 전극(43)을 배치하여, 열전변환 모듈(46)을 구성하고, 해당 열전변환 모듈(46)의 양면에 2종류의 열 전도율이 상이한 재료로 구성된 유연성을 갖는 필름 형상 기판(44, 45)을 설치한 것이다. 해당 필름 형상 기판(44, 45)에는, 상기 열전변환 모듈(46)과의 접합면측에 열 전도율이 낮은 재료(폴리이미드)(47, 48)가 설치되고, 상기 열전변환 모듈(46)의 접합면과 반대측에, 열 전도율이 높은 재료(구리)(49, 50)가 필름 형상 기판(44, 45)의 외면의 일부분에 위치하도록 설치되어 있다. 특허문헌 2에서는, 도 8에 나타내는 구조를 갖는 열전변환 모듈이 개시되어 있고, 저열 전도율 부재(51, 52)에 고열 전도율 부재를 겸하는 전극(54)이 매립되어, 그것들이 열전 소자(53)에 대하여, 도전성 접착제층(55) 및 절연성 접착제층(56)을 개재하여 배치되어 있다.
일본 특허 제3981738호 공보 일본 특허 공개 제2011-35203호 공보
상기한 바와 같이 특히, 반도체 디바이스를 주로 하는 전자 디바이스에 있어서, 열을 외부로 보다 효율적으로 방열시킬 수 있는 방열 시트나, 열 전도성이 우수한 것에 더해, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 해당 전자 디바이스의 내부에 온도 구배를 발생시키는 기능을 갖는 열 전도성 시트 등이 요구되고 있다. 그러나, 본 발명자들이 상술한 바와 같은 열전변환 디바이스의 열전 소자에, 고열 전도부와 저열 전도부로 구성되는 열 전도성 접착 시트를 적용하여 검토를 행한 바, 열 전도성 접착성 시트의 고열 전도부나 저열 전도부의 패턴에 관한 치수 정밀도가 나쁘고, 소정의 온도차가 얻어지지 않는다고 하는 새로운 문제를 알아냈다. 치수 정밀도가 나빠지는 이유로서는, 열 전도성 접착성 시트를 구성하는 고열 전도부와 저열 전도부에 있어서의, 경화 수축 등을 포함하는 내부 응력 차 등을 들 수 있다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여, 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부 및 저열 전도부의 치수 정밀도의 향상, 또한 저열 전도부의 저열 전도율화를 도모하고, 또한 전자 디바이스에, 용이하게 적층되어, 해당 전자 디바이스의 내부에 충분한 온도차를 부여할 수 있는, 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 열 전도성 접착 시트를, 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와, 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층을 적층하는 구성으로 하고, 또한 특정량(부피％)의 중공 필러를 해당 저열 전도부에 함유시키고, 또한 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면으로, 해당 기재의 다른 쪽 면을 구성하거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성함으로써, 상기 과제를 해결하는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 (1) 내지 (15)를 제공하는 것이다.
(1) 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와, 접착제층을 포함하는 열 전도성 접착 시트이며, 해당 저열 전도부에 중공 필러가, 저열 전도부 전체 부피 중 20 내지 90부피％ 함유되고, 또한 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층이 적층되고, 또한 해당 기재의 다른 쪽 면이, 해당 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 해당 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면으로 구성되거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하여 이루어지는, 열 전도성 접착 시트.
(2) 상기 고열 전도부와 상기 저열 전도부가, 각각 독립적으로 상기 기재의 모든 두께를 구성하고 있는, 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(3) 상기 고열 전도부 및 상기 저열 전도부가 수지 조성물로 형성되는, 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(4) 상기 고열 전도부를 구성하는 상기 수지 조성물에 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는, 상기 (3)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(5) 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 상기 (4)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(6) 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는, 상기 (4)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(7) 상기 도전성 탄소 화합물이 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 카본 나노 파이버로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 상기 (4)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(8) 상기 중공 필러가 유리 중공 필러 또는 실리카 중공 필러인, 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(9) 상기 유리 중공 필러 및 실리카 중공 필러의 진밀도가 0.1 내지 0.6g/㎤인, 상기 (8)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(10) 상기 고열 전도부를 구성하는 수지 조성물과 상기 저열 전도부를 구성하는 수지 조성물의 복합 경화 수축률이 2％ 이하인, 상기 (3) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(11) 상기 기재의 고열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 이상, 또한 저열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 미만인, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(12) 상기 기재의 두께에 대한 상기 접착제층의 두께의 비율(접착제층/기재)이 0.005 내지 1.0인, 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(13) 상기 접착제층이 실리콘계 접착제를 포함하는, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(14) 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트를 적층한 전자 디바이스.
(15) 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트를 제조하는 방법이며, 박리 가능한 지지 기재 상에, 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와, 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부로 기재를 형성하는 공정, 및 해당 기재에 접착제층을 적층하는 공정을 포함하는, 열 전도성 접착 시트의 제조 방법.
본 발명의 열 전도성 접착 시트에 의하면, 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부 및 저열 전도부의 치수 정밀도의 향상, 또한 저열 전도부의 저열 전도율화를 도모하고, 또한 전자 디바이스에, 용이하게 적층되어, 해당 전자 디바이스의 내부에 충분한 온도차를 부여할 수 있는, 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 여러 가지 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 열전변환 모듈에 부착했을 때의 열전변환 디바이스의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 열 전도성 접착 시트와 열전변환 모듈을 구성 요소로 분해한 사시도의 일례이고, (a)가 열전변환 모듈의 지지체 표면측의 열전 소자에 설치되는 열 전도성 접착 시트의 사시도이고, (b)가 열전변환 모듈의 사시도이고, (c)가 열전변환 모듈의 지지체 이면측에 설치되는 열 전도성 접착 시트의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부와 저열 전도부의 온도차를 측정하기 위한 구성의 설명도이고, (a)가 열 전도성 접착 시트이고, (b)가 피착체로서 사용한 유리 기판의 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 사용한 열전변환 모듈의 사시도이다.
도 7은, 종래의 열전변환 디바이스의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 8은, 종래의 열전변환 디바이스의 구성의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.
[열 전도성 접착 시트]
본 발명의 열 전도성 접착 시트는, 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와, 접착제층을 포함하는 열 전도성 접착 시트이며, 해당 저열 전도부에 중공 필러가, 저열 전도부 전체 부피 중 20 내지 90부피％ 함유되고, 또한 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층이 적층되고, 또한 해당 기재의 다른 쪽 면이, 해당 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 해당 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면으로 구성되거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 열 전도성 접착 시트는, 기재와 접착제층으로 구성되어 있다.
본 발명의 열 전도성 접착 시트의 구성 등을, 도면을 사용하여 설명한다.
<기재>
기재는, 열 전도율이 서로 다른 고열 전도부와 저열 전도부로 구성된다.
도 1은 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 일례를 나타내는 사시도이다. 열 전도성 접착 시트(1)는, 고열 전도부(4a, 4b)와 저열 전도부(5a, 5b)를 포함하는 기재(7)와 접착제층(8)으로 구성되고, 고열 전도부와 저열 전도부는 교대로 배치되어 있다. 즉, 기재(7)의 한쪽 면에 접착제층(8)이 적층되고, 또한 기재(7)의 다른 쪽 면이, 저열 전도부(5a, 5b)의 접착제층(8)과 접하는 면과는 반대측의 면과, 고열 전도부(4a, 4b)의 접착제층(8)과 접하는 면과는 반대측의 면으로 구성되어 있다.
열 전도성 접착 시트(1)의 기재(7)를 구성하는 고열 전도부와 저열 전도부의 배치(이하, 「두께 구성」이라고 하는 경우가 있음)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 특별히 제한되지 않는다.
도 2에 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 단면도(배치를 포함함)의 여러 가지 예를 나타낸다. 도 2의 (a)는 도 1의 단면도이고, 고열 전도부(4)와 저열 전도부(5)가 각각 독립적으로 기재(7)의 모든 두께를 구성하고 있다. 또한, 도 2의 (b) 내지 (g)는, 고열 전도부(4)와 저열 전도부(5)의 적어도 어느 쪽인가의 기재의 두께의 일부분을 구성하고 있다. 구체적으로는, 도 2의 (b), (d)는, 저열 전도부(5)가 기재(7)의 두께의 일부분을 구성하고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면은, 고열 전도부(4)만으로 형성되어 있다. 또한, 도 2의 (c), (e)는, 고열 전도부(4)가 기재(7)의 두께의 일부분을 구성하고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면은, 저열 전도부(5)만으로 형성되어 있다. 도 2의 (f)는, 고열 전도부(4)가 기재(7)의 두께의 일부분을 구성하고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면은, 고열 전도부(4)와 저열 전도부(5)의 양쪽에 형성되어 있고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면과는 반대측의 면은, 저열 전도부(5)만으로 형성되어 있다. 도 2의 (g)는, 저열 전도부(5)가 기재(7)의 두께의 일부분을 구성하고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면은, 고열 전도부(4)와 저열 전도부(5)의 양쪽에 형성되어 있고, 기재(7)의 접착제층(8)과 접하는 면과는 반대측의 면은, 고열 전도부(4)만으로 형성되어 있다. 기재(7)의 두께 구성은, 적용하는 전자 디바이스의 사양에 맞추어, 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열한다는 관점에서, 예를 들어 도 2의 (a) 내지 (g)의 두께 구성을 선택하는 것이 바람직하고, 고열 전도부와 저열 전도부가, 각각 독립적으로 기재의 모든 두께를 구성하고 있는, 즉, (a)의 두께 구성이 더욱 바람직하다. 또한, 전자 디바이스의 내부로부터 발생하는 열을 외부로 효율적으로 방열하는 관점에서, 예를 들어 도 2의 (a) 내지 (g)의 두께 구성을 전자 디바이스의 사양에 맞추어 선택할 수 있다. 이 때, 예를 들어 고열 전도부의 부피를 크게, 또한 적용하는 디바이스면에 대향하는 면적을 크게 하는 구성으로 함으로써, 방열량을 효율적으로 제어할 수 있다.
<저열 전도부>
본 발명의 저열 전도부는, 중공 필러와 후술하는 수지를 포함하는 수지 조성물로 형성된다. 중공 필러를 함유시킴으로써, 저열 전도부의 경화 수축률을 억제하고, 또한 고열 전도부의 경화 수축률과의 차를 작게 함으로써, 후술하는 복합 경화 수축률이 저감되어, 결과적으로 고열 전도부와 저열 전도부의 각각의 패턴의 치수 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
저열 전도부의 형상은 특별히 제한은 없고, 후술하는 전자 디바이스 등의 사양에 따라, 적절히 변경할 수 있다. 여기서, 본 발명의 저열 전도부는, 상기 고열 전도부보다도 열 전도율이 낮은 쪽을 말한다.
중공 필러로서는 특별히 제한되지 않고, 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 유리 벌룬, 실리카 벌룬, 시라스 벌룬, 플라이애시 벌룬, 금속 규산염 등의 벌룬(중공체)인 무기물계 중공 필러, 또한, 아크릴로니트릴, 염화비닐리덴, 페놀 수지, 에폭시 수지, 요소 수지 등의 벌룬(중공체)인 유기 수지물계 중공 필러를 들 수 있다. 중공 필러는 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이 중에서, 물질 자신의 열 전도율이 금속 산화물 중에서 비교적 낮고, 또한 부피 저항률, 비용의 관점에서, 무기물계 중공 필러인 유리 중공 필러 또는 실리카 중공 필러가 바람직하다. 구체적으로는, 유리 중공 필러로서는 예를 들어 스미또모 쓰리엠사제의 글래스 버블즈(소다 석회 붕규산 유리) 등을, 실리카 중공 필러로서는, 예를 들어 닛테츠 고교 가부시끼가이샤제의 실리낙스(등록 상표) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 「중공 필러」란, 필러를 구성 재료로 하는 외각을 갖고, 내부가 중공 구조(내부는 공기 이외에, 불활성 기체 등의 기체로 채워져 있어도 되고, 진공이어도 됨)로 되어 있는 필러를 말하고, 해당 중공 구조로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 중공 구조가 구체이거나 타원체 등이어도 되고, 중공 구조가 복수 있어도 된다.
중공 필러의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 적용하는 전자 디바이스, 소자 등에 부착했을 때에, 그것들의 접촉 또는 기계적 손상에 의해, 전자 디바이스, 소자 등의 전기 특성 등이 손상되지 않는 형상이면 되고, 예를 들어 판 형상(비늘 조각 형상을 포함함), 구 형상, 바늘 형상, 막대 형상, 섬유 형상 중 어느 것이어도 된다.
중공 필러의 사이즈는, 저열 전도부의 두께 방향으로 중공 필러를 균일하게 분산시켜, 열 전도성을 저하시키는 관점에서, 예를 들어 평균 입자 직경이 0.1 내지 200㎛가 바람직하고, 1 내지 100㎛가 보다 바람직하고, 10 내지 80㎛가 더욱 바람직하고, 20 내지 50㎛가 특히 바람직하다. 중공 필러의 평균 입자 직경이 이 범위에 있으면, 입자끼리의 응집이 일어나기 어려워, 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 저열 전도부로의 충전 밀도가 충분해져, 물질 계면에 있어서 저열 전도부가 취화되는 일도 없다. 또한, 평균 입자 직경은, 예를 들어 쿨터 카운터법에 의해 측정할 수 있다.
중공 필러의 함유량은 그의 입자 형상에 따라서 적절히 조정되고, 수지 조성물 중, 20 내지 90부피％이고, 40 내지 80부피％가 바람직하고, 50 내지 70부피％가 더욱 바람직하다. 중공 필러의 함유량이 20부피％ 미만이면, 경화 수축이 커져 저열 전도부의 패턴 치수 정밀도가 저하되어 버린다. 또한, 중공 필러의 함유량이 90부피％를 초과하면, 저열 전도부의 기계적 강도를 유지할 수 없게 된다. 중공 필러의 함유량이 이 범위에 있으면, 경화 수축이 효과적으로 억제되고, 또한 방열 특성, 내절성, 내굴곡성이 우수하고, 저열 전도부의 기계적 강도가 유지된다.
중공 필러의 진밀도는 0.1 내지 0.6g/㎤이 바람직하고, 0.2 내지 0.5g/㎤이 보다 바람직하고, 0.3 내지 0.4g/㎤이 더욱 바람직하다. 중공 필러의 진밀도가 이 범위에 있으면, 단열 특성, 내압성이 우수하고, 저열 전도부 형성 시에 중공 필러가 부서지는 일도 없고, 또한 저열 전도부의 저열 전도성을 손상시키는 일도 없다.
여기서, 「진밀도」란, 피크노미터법(아르키메데스의 원리에 기초한 기상법)에 의해 측정된 밀도이다. 예를 들어, 피크노미터(기상 치환식 진밀도계, 예를 들어 마이크로메트릭스(Micromeritics)사제의 AccuPycII 1340)를 사용하여 측정할 수 있다.
(수지)
본 발명에 사용하는 수지는 특별히 한정되지 않지만, 전자 부품 분야 등에서 사용되고 있는 것 중에서 임의의 수지를 적절히 선택할 수 있다.
수지로서는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광 경화성 수지 등을 들 수 있다. 상기 저열 전도부를 구성하는 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지; 폴리스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리메타크릴산메틸 등의 아크릴계 수지; 폴리아미드(나일론 6, 나일론 66 등), 폴리m-페닐렌이소프탈아미드, 폴리p-페닐렌테레프탈아미드 등의 폴리아미드계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 노르보르넨계 중합체, 단환의 환상 올레핀계 중합체, 환상 공액 디엔계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소 중합체 및 이들의 수소화물 등의 시클로올레핀계 중합체; 염화비닐; 폴리이미드; 폴리아미드이미드; 폴리페닐렌에테르; 폴리에테르케톤; 폴리에테르에테르케톤; 폴리카르보네이트; 폴리술폰, 폴리에테르술폰 등의 폴리술폰계 수지; 폴리페닐렌술피드; 실리콘 수지; 및 이들 고분자의 2종 이상의 조합; 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 내열성이 우수하고, 방열성이 저하되기 어렵다고 하는 점에서 폴리아미드계 수지, 폴리이미드, 폴리아미드이미드 및 실리콘 수지가 바람직하다.
<그 밖의 성분>
저열 전도부의 수지 조성물에는, 필요에 따라 적절한 범위 내에서, 예를 들어 광 중합 개시제, 가교제, 충전제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 안료나 염료 등의 착색제, 점착 부여제, 대전 방지제, 커플링제 등의 첨가제가 포함되어 있어도 된다.
<고열 전도부>
고열 전도부는 수지 조성물로 형성되고, 상기 저열 전도부보다도 열 전도율이 높은 재료라면 특별히 한정되지 않는다.
상기 고열 전도부의 형상은 상기 저열 전도부의 형상과 마찬가지로, 특별히 제한은 없고, 후술하는 전자 디바이스 등의 사양에 따라, 적절히 변경할 수 있다.
수지로서는, 전술한 저열 전도부에 사용한 열 경화성 수지 및 에너지 경화성 수지 등, 마찬가지의 수지를 들 수 있다. 통상, 기계적 특성, 밀착성 등의 관점에서 저열 전도부와 동일 수지를 사용한다.
고열 전도부는 경화 수축의 억제, 또한 후술하는 원하는 열 전도율로 조정하기 위해서, 상기 수지와 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는 수지 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물을 「열 전도율 조정용 물질」이라고 하는 경우가 있다.
(열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물)
열 전도성 필러로서는 특별히 제한은 없지만, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 등의 금속 산화물, 질화규소, 질화알루미늄, 질화마그네슘, 질화붕소 등의 금속 질화물, 구리, 알루미늄 등의 금속으로부터 선택되는 적어도 1종, 또한, 도전성 탄소 화합물로서는 카본 블랙, 카본 나노 튜브(CNT), 그래핀, 카본 나노 파이버 등으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이들 열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물은, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 열 전도율 조정용 물질로서는 열 전도성 필러가 바람직하다. 또한, 열 전도성 필러로서는, 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 열 전도성 필러로서 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는 경우, 금속 산화물과 금속 질화물의 질량 비율은 10:90 내지 90:10이 바람직하고, 20:80 내지 80:20이 보다 바람직하고, 50:50 내지 75:25가 더욱 바람직하다.
열 전도율 조정용 물질의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 적용하는 전자 디바이스, 소자 등에 부착했을 때에, 그것들의 접촉 또는 기계적 손상에 의해, 전자 디바이스, 소자 등의 전기 특성 등이 손상되지 않는 형상이면 되고, 예를 들어 판 형상(비늘 조각 형상을 포함함), 구 형상, 바늘 형상, 막대 형상, 섬유 형상 중 어느 것이어도 된다. 또한, 고열 전도부에 사용하는 상기 열 전도성 필러에는, 전술한 「중공 필러」는 포함되지 않는다.
열 전도율 조정용 물질의 사이즈는, 고열 전도부의 두께 방향으로 열 전도율 조정용 물질을 균일하게 분산시켜서 열 전도성을 향상시키는 관점에서, 예를 들어 평균 입자 직경이 0.1 내지 200㎛가 바람직하고, 1 내지 100㎛가 보다 바람직하고, 5 내지 50㎛가 더욱 바람직하고, 10 내지 30㎛가 특히 바람직하다. 또한, 평균 입자 직경은, 예를 들어 쿨터 카운터법에 의해 측정할 수 있다. 열 전도율 조정용 물질의 평균 입자 직경이 이 범위에 있으면, 개개의 물질 내부에서의 열 전도가 작아지는 일도 없고, 결과로서 고열 전도부의 열 전도율이 향상된다. 또한, 입자끼리의 응집이 일어나기 어려워, 균일하게 분산시킬 수 있고, 또한, 고열 전도부로의 충전 밀도가 충분해져, 물질 계면에 있어서 고열 전도부가 취화되는 일도 없다.
열 전도율 조정용 물질의 함유량은, 원하는 열 전도율에 따라서 적절히 조정되고, 수지 조성물 중, 40 내지 99질량％가 바람직하고, 50 내지 95질량％가 보다 바람직하고, 50 내지 80질량％가 특히 바람직하다. 열 전도율 조정용 물질의 함유량이 이 범위에 있으면, 방열 특성, 내절성, 내굴곡성이 우수하고, 고열 전도부의 강도가 유지된다.
(그 밖의 성분)
고열 전도부의 수지 조성물에는, 또한 상기 저열 전도부의 수지 조성물과 마찬가지로, 필요에 따라 적절한 범위 내에서, 동일 종류의 첨가제가 포함되어 있어도 된다.
고열 전도부 및 저열 전도부의 각각의 층의 두께는 1 내지 200㎛가 바람직하고, 3 내지 100㎛가 더욱 바람직하다. 이 범위이면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다. 또한, 고열 전도부 및 저열 전도부의 각각의 층의 두께는 동일하거나 상이해도 된다.
고열 전도부 및 저열 전도부의 각각의 층의 폭은, 적용하는 전자 디바이스의 사양에 따라 적절히 조정하여 사용하지만, 통상 0.01 내지 3mm, 바람직하게는 0.1 내지 2mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5mm이다. 이 범위라면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다. 또한, 고열 전도부 및 저열 전도부의 각각의 층의 폭은 동일하거나 상이해도 된다.
고열 전도부의 열 전도율은, 저열 전도부의 열 전도율에 비하여 충분히 높으면 되고, 열 전도율이 0.5(W/m·K) 이상이 바람직하고, 1.0(W/m·K) 이상이 보다 바람직하고, 1.3(W/m·K) 이상이 더욱 바람직하다. 고열 전도부의 열 전도율의 상한은 특별히 제한은 없지만, 통상 2000(W/m·K) 이하가 바람직하고, 500(W/m·K) 이하가 보다 바람직하다.
저열 전도부의 열 전도율은 0.5(W/m·K) 미만이 바람직하고, 0.3(W/m·K) 이하가 보다 바람직하고, 0.25(W/m·K) 이하가 더욱 바람직하다. 고열 전도부 및 저열 전도부의 각각의 열 전도율이 상기와 같은 범위에 있으면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다.
상기 고열 전도부를 구성하는 수지 조성물과 상기 저열 전도부를 구성하는 수지 조성물의 복합 경화 수축률이 2％ 이하인 것이 바람직하고, 1％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.8％ 이하가 더욱 바람직하다. 복합 경화 수축률이 이 범위에 있으면, 고열 전도부 및 저열 전도부의 패턴 치수 정밀도가 향상되고, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 상기 전자 디바이스 등의 내부에 충분한 온도차를 부여할 수 있다.
여기서, 본 발명에 있어서의 상술한 「복합 경화 수축률」은, 상기 고열 전도부를 구성하는 수지 조성물로 형성되는, 예를 들어 스트라이프 패턴과 상기 저열 전도부를 구성하는 수지 조성물로 형성되는, 예를 들어 스트라이프 패턴으로 이루어지는 복합 패턴(예를 들어, 도 1, 도 2의 (a) 참조)의, 경화 전후의 치수 변화를 측정하고, 이하의 식에 의해 정의하여, 산출하였다.
복합 경화 수축률(％)=[(경화 전 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭-경화 후 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭)/경화 전 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭]×100
구체적으로는, 하기에 나타내는 사양의 스트라이프 패턴(수지 조성물)군에 있어서, 고열 전도부 형성용 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부 스트라이프 패턴의 피치 방향의 폭과 저열 전도부 형성용 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부 스트라이프 패턴의 피치 방향의 폭과의 합계 폭(즉, 스트라이프 패턴의 피치 방향 전체 폭)을, 경화 전후로 디지털 멀티미터(닛본 코키사제, NRM-S3-XY형)를 사용하여 측정함으로써 행하였다.
치수 측정용 샘플의 사양은 이하와 같다.
·스트라이프 패턴(수지 조성물)군: 100mm×100mm, 두께 100㎛
·고열 전도부: 스트라이프 폭 1mm, 길이 100mm, 두께 100㎛
·저열 전도부: 스트라이프 폭 1mm, 길이 100mm, 두께 100㎛
·고열 전도부(스트라이프)와 저열 전도부(스트라이프)를 피치 방향으로 교대로 배치(단, 스트라이프 사이의 스페이스를 제로로 함)
또한, 예를 들어 도 2의 (b) 내지 도 2의 (g)와 같이, 열 전도성 접착 시트의 두께 구성이 상이한(도 1, 도 2의 (a)에 있어서 고열 전도부, 저열 전도부의 두께가 서로 상이한 경우를 포함한다; 단, 고열 전도부, 저열 전도부 중 적어도 어느 하나는 스트라이프 패턴임) 경우의 치수 측정용 샘플의 사양으로서는, 열 전도성 접착 시트의 두께 구성은 유지하고, 고열 전도부, 저열 전도부의 각 층의 두께만을 각각 등배의 두께로 증가 또는 감소시켜, 층 전체의 총 두께가 100㎛가 되도록 하였다.
고열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.1MPa 이상이 바람직하고, 0.15MPa 이상이 보다 바람직하고, 1MPa 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.1MPa 이상이 바람직하고, 0.15MPa 이상이 보다 바람직하고, 1MPa 이상이 더욱 바람직하다. 고열 전도부 및 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률이 0.1MPa 이상인 경우에는, 기재가 과도하게 변형되는 것이 억제되고, 안정적으로 방열할 수 있다. 고열 전도부 및 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 500MPa 이하인 것이 바람직하고, 100MPa 이하인 것이 보다 바람직하고, 50MPa 이하인 것이 더욱 바람직하다.
고열 전도부 및 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은, 전술한 수지나, 열 전도율 조정용 물질의 함유량에 의해 조정할 수 있다.
또한, 150℃에서의 저장 탄성률은, 동적 탄성률 측정 장치[TA 인스트루먼트사제, 기종명 「DMAQ800」]에 의해, 초기 온도를 15℃, 승온 속도 3℃/min으로 150℃까지 승온시키고, 주파수 11Hz에서 측정된 값이다.
고열 전도부 및 저열 전도부의 배치 및 그것들의 형상은 모두, 목적으로 하는 성능이 손상되지 않는 한, 특별히 제한되지 않는다.
상기 기재의 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면(즉, 저열 전도부와 고열 전도부가 각각 독립적으로 기재의 모든 두께를 구성한 경우: 도 1, 도 2의 (a))에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부와의 단차는 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
고열 전도부와 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하고 있는, 예를 들어 도 2의 (b), (c)의 경우, 고열 전도부와 저열 전도부와의 단차는 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 고열 전도부와 저열 전도부에 소정의 단차가 마련되어 있는 도 2의 (d), (e)의 경우, 기재의 두께를, 고열 전도부와 저열 전도부로 이루어지는 두께로 했을 때의, 고열전도부와 저열전도부와의 단차는, 해당 기재 두께에 대하여 10 내지 90％가 바람직하다. 또한, 기재에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부와의 부피 비율은 10:90 내지 90:10인 것이 바람직하고, 20:80 내지 80:20인 것이 보다 바람직하고, 30:70 내지 70:30인 것이 더욱 바람직하다.
<접착제층>
접착제층을 구성하는 접착제로서는, 예를 들어 고무계 접착제, 아크릴계 접착제, 우레탄계 접착제, 실리콘계 접착제, 올레핀계 접착제, 에폭시계 접착제 등의 공지된 접착제를 들 수 있다. 이 중에서, 절연성 및 내열성이 우수하고, 열 전도율이 높고, 방열성이 우수하다는 관점에서 실리콘계 접착제가 바람직하게 사용된다. 또한, 기재에 접착제층을 적층함으로써, 해당 접착제층을 열전 소자에 부착했을 때에, 해당 기재와 해당 열전 소자와의 절연성을 충분히 취할 수 있는 점에서, 해당 기재의 고열 전도부에, 고열 전도부를 보다 고열 전도율화 가능한 도전성이 높은 금속을 함유시킬 수 있기 때문에, 온도차의 부여를 보다 효율적으로 할 수 있다.
접착제층에는, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서, 예를 들어 점착 부여제, 가소제, 광 중합성 화합물, 광 중합 개시제, 발포제, 중합 금지제, 노화 방지제, 충전제, 커플링제, 대전 방지제 등의 그 밖의 성분을 첨가해도 된다.
접착제층의 두께는 1 내지 200㎛가 바람직하고, 5 내지 100㎛가 더욱 바람직하다. 이 범위라면, 열 전도성 접착 시트로서 사용한 경우, 방열에 관한 제어 성능에 영향을 미치는 일이 없고, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다. 또한, 사용하는 전자 디바이스에 절연성이 요구되는 경우, 절연성을 유지할 수 있다.
열 전도성 접착 시트의 방열에 관한 제어 성능과, 점착력과의 밸런스를 조정한다는 관점에서, 상기 기재의 두께와, 상기 접착제층의 두께와의 비율(접착제층/기재)이 0.005 내지 1.0인 것이 바람직하고, 0.01 내지 0.8인 것이 보다 바람직하고, 0.1 내지 0.5인 것이 더욱 바람직하다.
<박리 시트>
열 전도성 접착 시트는, 접착제층의 표면에 박리 시트를 갖고 있어도 된다. 박리 시트로서는, 예를 들어 글라신지, 코팅지, 래미네이트지 등의 종이 및 각종 플라스틱 필름에, 실리콘 수지, 불소 수지 등의 박리제를 도포 부착한 것 등을 들 수 있다. 해당 박리 시트의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상 20 내지 150㎛이다. 본 발명에 사용하는 박리 시트에 사용하는 지지 기재로서는, 플라스틱 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
<전자 디바이스>
본 발명의 열 전도성 접착 시트를 적층한 전자 디바이스는, 특별히 제한되지 않지만, 방열 등의 열 제어의 관점에서, 열전변환 디바이스, 광전 변환 디바이스, 대규모 집적 회로 등의 반도체 디바이스 등을 들 수 있다. 특히, 열 전도성 접착 시트는, 열전변환 모듈에 적층함으로써, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있고, 결과로서 열전 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 열전변환 디바이스에 바람직하게 사용된다.
또한, 열 전도성 접착 시트는, 전자 디바이스의 편면에 적층해도 되고, 양면에 적층해도 된다. 전자 디바이스의 사양에 맞추어, 적절히 선택한다.
이하, 전자 디바이스로서, 열전변환 디바이스의 경우를 예로 들어 설명한다.
(열전변환 디바이스)
열전변환 디바이스란, 열과 전기의 상호 에너지 변환을 행하는 열전변환 소자의 내부에 온도차를 부여함으로써 전력이 얻어지는 전자 디바이스이다.
도 3은, 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 열전변환 모듈에 적층했을 때의 열전변환 디바이스의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시한 열전변환 디바이스(10)는, 지지체(도시하지 않음) 상에, P형 재료를 포함하는 박막의 P형 열전 소자(11), N형 재료를 포함하는 박막의 N형 열전 소자(12)로 구성되는 열전변환 소자를 갖고, 또한 전극(13)을 설치하여 이루어지는 열전변환 모듈(16)과, 해당 열전변환 모듈(16)의 제1면(17)에 적층된 열 전도성 접착 시트(1A), 또한 상기 제1면(17)과는 반대측의 제2면(18)에 적층된 열 전도성 접착 시트(1B)로 구성된다.
열 전도성 접착 시트(1A)는, 고열 전도부(14a, 14b), 저열 전도부(15a, 15b, 15c)를 포함하는 기재와, 해당 기재의 한쪽 면에 적층된 접착제층(20)을 포함하고, 또한 열 전도성 접착 시트(1B)는, 고열 전도부(14'a, 14'b, 14'c)와 저열 전도부(15'a, 15'b)를 포함하는 기재와, 해당 기재의 한쪽 면에 적층된 접착제층(20)을 포함한다.
도 4에 본 발명의 열 전도성 접착 시트와 열전변환 모듈을 구성 요소별로 분해했을 때의 일례가 되는 사시도를 나타내었다. 도 4에 있어서, (a)가 열전변환 모듈의 지지체(19)의 표면측의 열전 소자에 설치되는 열 전도성 접착 시트(1A)의 사시도이고, (b)가 열전변환 모듈(16)의 사시도이고, (c)가 열전변환 모듈의 지지체(19)의 이면측에 설치되는 열 전도성 접착 시트(1B)의 사시도이다.
상기와 같은 구성을 취함으로써, 열 전도성 접착 시트(1A) 및 열 전도성 접착 시트(1B)로부터, 효율적으로 열을 확산시킬 수 있다. 또한, 열 전도성 접착 시트(1A)의 고열 전도부(14a, 14b)와, 열 전도성 접착 시트(1B)의 고열 전도부(14'a, 14'b, 14'c)가 대향하지 않도록, 위치를 어긋나게 적층함으로써, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열시킬 수 있다. 이에 의해, 열전변환 모듈에 효율적으로 온도차를 부여할 수 있어, 발전 효율이 높은 열전변환 디바이스가 얻어진다.
또한, 접착제층(20)을 개재하여, 열 전도성 접착 시트(1A), 열 전도성 접착 시트(1B)를 높은 접착력으로, 열전변환 모듈(16)의 제1면(17)과 제2면(18)에 접착하는 것이 가능하다.
본 발명에 사용되는 열전변환 모듈(16)은, 예를 들어 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지체(19) 상에, P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)와 전극(13)으로 구성된다. P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)는 직렬 접속이 되도록 박막 형상으로 형성되고, 각각의 단부에서, 전극(13)을 개재하여 접합하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 열전변환 모듈(16)에 있어서의 P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)는 도 3에 도시한 바와 같이, 「전극(13), P형 열전 소자(11), 전극(13), N형 열전 소자(12), 전극(13), ·····」과 같이 배치해도 되고, 「전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), 전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), 전극(13), ·····」과 같이 배치해도 되고, 또한 「전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), ···전극(13)」과 같이 배치해도 된다.
상기 열전 소자에는 특별히 제한되지 않지만, 열전변환 모듈에 의해 전기 에너지로 변환되는 열원의 온도 영역에 있어서, 제벡 계수의 절댓값이 크고, 열 전도율이 낮고, 전기 전도율이 높은, 소위 열전 성능 지수가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
P형 열전 소자 및 N형 열전 소자를 구성하는 재료로서는, 열전변환 특성을 갖는 것이면 특별히 제한은 없지만, 비스무트 텔루라이드, Bi2Te3 등의 비스무트-텔루륨계 열전반도체 재료, GeTe, PbTe 등의 텔루라이드계 열전반도체 재료, 안티몬-텔루륨계 열전반도체 재료, ZnSb, Zn3Sb2, Zn4Sb3 등의 아연-안티몬계 열전반도체 재료, SiGe 등의 실리콘-게르마늄계 열전반도체 재료, Bi2Se3 등의 비스무트 셀레나이드계 열전반도체 재료, β-FeSi2, CrSi2, MnSi1 .73, Mg2Si 등의 실리사이드계 열전반도체 재료, 산화물계 열전반도체 재료, FeVAl, FeVAlSi, FeVTiAl 등의 호이슬러 재료 등이 사용된다.
P형 열전 소자(11) 및 N형 열전 소자(12)의 두께는, 0.1 내지 100㎛가 바람직하고, 1 내지 50㎛가 더욱 바람직하다.
또한, P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 동일한 두께여도, 다른 두께여도 된다.
[열 전도성 접착 시트의 제조 방법]
본 발명의 열 전도성 접착 시트의 제조 방법은, 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와 접착제층으로 구성되고, 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층이 적층되고, 또한 해당 기재의 다른 쪽 면이 해당 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 해당 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면으로 구성되거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하고 있는 열 전도성 접착 시트를 제조하는 방법이며, 박리 가능한 지지 기재 상에, 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와, 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부로 기재를 형성하는 공정, 및 해당 기재에 접착제층을 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
<기재 형성 공정>
박리 가능한 지지 기재 상에, 고열 전도부 및 저열 전도부를 포함하는 기재를 형성하는 공정이다.
(지지 기재)
박리 가능한 지지 기재로서, 전술한 열 전도성 접착 시트의 접착제층의 표면에 갖는 박리 시트와 동일한 것을 사용할 수 있고, 글라신지, 코팅지, 래미네이트지 등의 종이 및 각종 플라스틱 필름을 들 수 있다. 이 중에서, 실리콘 수지, 불소 수지 등의 박리제를 도포 부착한 플라스틱 필름이 바람직하다.
박리제의 도포 방법은, 공지된 방법을 사용할 수 있다.
<고열 전도부 형성 공정>
고열 전도부를 형성하는 공정이다. 고열 전도부는, 수지 조성물을 사용하여 지지 기재 상, 또는 지지 기재 상 및 저열 전도부 상에 형성된다. 수지 조성물의 도포 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 스텐실 인쇄, 디스펜서, 스크린 인쇄법, 롤 코팅법, 슬롯 다이 등의 공지된 방법에 의해 형성하면 된다.
본 발명에 사용하는 수지 조성물에 있어서, 열경화성 수지를 사용한 경우의 경화 조건으로서는, 사용하는 조성물에 따라 적절히 조정되지만, 80℃ 내지 150℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90℃ 내지 120℃이다. 또한, 필요에 따라, 경화는 가압하면서 행할 수도 있다.
또한, 광 경화성 수지를 사용한 경우에는, 예를 들어 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 카본 아크 등, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프 등을 사용하여, 자외선에 의해 경화시킬 수 있다. 광량으로서, 통상 100 내지 1500mJ/㎠이다.
<저열 전도부 형성 공정>
저열 전도부를 형성하는 공정이다. 저열 전도부는, 전술한 수지와 중공 필러를 포함하는 수지 조성물을 사용하여, 지지 기재 상, 또는 지지 기재 상 및 고열 전도부 상에 형성된다. 수지 조성물의 도포 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 고열 전도부의 형성과 동일하게, 예를 들어 스텐실 인쇄, 디스펜서, 스크린 인쇄법, 롤 코팅법, 슬롯 다이 등의 공지된 방법에 의해 형성하면 된다. 또한, 경화 방법에 대해서도, 고열 전도부의 경화 방법과 동일하다.
또한, 고열 전도부 및 저열 전도부의 형성 순서는, 특별히 제한되지 않는다. 패턴 형상, 전자 디바이스의 사양 등에 따라, 적절히 선택하면 된다.
<접착제층 적층 공정>
상기 기재 형성 공정에서 얻어진 기재에, 접착제층을 적층하는 공정이다.
접착제층의 형성은 공지된 방법으로 행할 수 있고, 상기 기재에 직접 형성해도 되고, 미리 박리 시트 상에 형성한 접착제층을, 상기 기재에 접합하여, 접착제층을 기재에 전사시켜서 형성해도 된다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 간편한 방법으로 전자 디바이스 등의 내부에 있어서, 열을 해방시키거나 또는 열의 흐름을 특정한 방향으로 제어할 수 있고, 또한 경화 수축이 억제된 치수 정밀도가 높은 열 전도성 접착 시트를 제조할 수 있다.
실시예
이어서, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 하등 한정되지 않는다.
실시예, 비교예에서 제조한 열 전도성 접착 시트(접착제층 적층 전)의 복합 경화 수축률, 고열 전도부 및 저열 전도부의 열 전도율 측정, 온도차의 평가, 및 전자 디바이스의 평가는, 이하의 방법으로 행하였다.
(a) 열 전도성 접착 시트의 복합 경화 수축률 측정
복합 경화 수축률은, 박리 가능한 지지 기재를 구비한, 고열 전도부 형성용 수지 조성물로 형성되는 스트라이프 패턴 및 저열 전도부 형성용 수지 조성물로 형성되는 스트라이프 패턴이 복합되어 이루어지는 스트라이프 패턴 군(100mm×100mm, 두께 100㎛; 단, 열 전도성 접착 시트의 두께 구성이 상이하고, 스트라이프 패턴이 고열 전도부 또는 저열 전도부 중 적어도 어느 한쪽만으로 되는 경우를 포함함)의 피치 방향의 전체 폭의, 경화(경화 조건: 사용한 수지 조성물에 따라 상이하지만 최적 경화 조건에서 행하는 것으로 함) 전후의 치수 변화를, 디지털 멀티미터(닛본 코키사제, NRM-S3-XY형)로 측정하여, 하기 식으로부터 산출하였다.
복합 경화 수축률(％)=[(경화 전 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭-경화 후 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭)/경화 전 스트라이프 패턴 피치 방향 전체 폭]×100
또한, 스트라이프 패턴의 사양은 전술한 바와 같고, 경화 후의 치수 측정은, 박리 가능한 지지 기재가 경화물의 수축을 억제하는 것을 피하기 위해서, 박리 가능한 지지 기재 없이, 즉, 경화 후의 응력 완화가 박리 가능한 지지 기재로부터 없어진 상태(단, 경화물은, 예를 들어 응력 완화가 저해되지 않는 유리 기판 등의 평면 상에 정치)로 이루어진 경화물에 대해 행하였다.
(b) 고열 전도부 및 저열 전도부의 열 전도율 측정
열 전도율 측정 장치(EKO사제, HC-110)를 사용하여, 고열 전도부 및 저열 전도부의 각 부의 열 전도율을 측정하였다.
(c) 고열 전도부 및 저열 전도부의 온도 측정
얻어진 열 전도성 접착 시트의 박리 시트를 박리하여 노출시킨 접착제층을, 도 5에 도시한 바와 같이, 소다 유리(크기 50mm×50mm, 두께 0.5mm)를 포함하는 피착체(2)의 상면에 부착한 후, 다른 한쪽 측의 박리 가능한 지지 기재를 박리하였다. 계속해서, 피착체(2)의 하면을 75℃에서 1시간 가열하고 온도를 안정시킨 후, 피착체(2)의 상면에 붙인 K 열전대(크로멜 알루멜)에 의해 피착체의 온도를 측정하였다. 또한, 열전대는, 고열 전도부 및 저열 전도부에 대응하는 부분의 피착체 상(측정 개소: 도 5에 있어서, 온도차 측정부(6); A, B, C, D)에 설치되어 있고, 1초마다 5분간 열전대의 온도를 측정하여, 얻어진 각 점에서의 평균값을 산출하였다.
(열전변환 모듈의 제조)
도 6의 일부에 도시한 바와 같이, 지지체(36) 상에, P형 열전 소자(31)(P형의 비스무트-텔루륨계 열전반도체 재료)와 N형 열전 소자(32)(N형의 비스무트-텔루륨계 열전반도체 재료)를 각각 동일 사이즈(폭 1.7mm×길이 100mm, 두께 0.5mm)가 되도록 배치함과 함께, 양쪽의 열전 소자 및 열전 소자 사이에 구리 전극(구리 전극(33a): 폭 0.15mm×길이 100mm, 두께 0.5mm; 구리 전극(33b): 폭 0.3mm×길이 100mm, 두께 0.5mm; 구리 전극(33c): 폭 0.15mm×길이 100mm, 두께 0.5mm)을 설치하여, 열전변환 모듈(37)을 제조하였다.
(전자 디바이스 평가)
실시예, 비교예에서 얻어진 열전변환 디바이스의 하면(38)(도 6 참조)을 핫 플레이트에서 75℃로 가열하고, 반대측의 상면(39)(도 6 참조)을 25℃로 냉각한 상태에서, 그대로 1시간 유지하고, 온도를 안정시킨 후, 열 기전력 V(V), 전기 저항 R(Ω)을 측정하였다. 출력 P(W)는 측정한 열 기전력 V와 전기 저항 R을 사용하여, P=V2/R에 의해 산출하였다.
(실시예 1)
(1) 열 전도성 접착 시트의 제조
실리콘 수지 A(아사히가세이 바커사제, 「SilGel 612-A」) 19.8질량부, 실리콘 수지 B(아사히가세이 바커사제, 「SilGel 612-B」) 19.8질량부, 경화 지연제(아사히가세이 바커사제, 「PT88」) 0.4질량부, 열 전도성 필러로서, 알루미나(쇼와 덴꼬사제, 「알루나비즈 CB-A20S」, 평균 입자 직경 20㎛) 40질량부, 질화붕소(쇼와 덴꼬사제, 「쇼비에누 UHP-2」, 평균 입자 직경 12㎛) 20질량부를 첨가하고, 자전·공전 믹서(THINKY사제, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 고열 전도부 형성용의 수지 조성물을 제조하였다.
한편, 실리콘 수지 A(아사히가세이 바커사제, 「SilGel 612-A」) 31.7질량부, 실리콘 수지 B(아사히가세이 바커사제, 「SilGel 612-B」) 31.7질량부, 경화 지연제(아사히가세이 바커사제, 「PT88」) 0.6질량부, 중공 필러로서, 유리 중공 필러(스미또모 쓰리엠사제, 「글래스 버블즈 S38」, 평균 입자 직경 40㎛, 진밀도 0.38g/㎤) 36질량부를 첨가(저열 전도부 전체 부피 중, 유리 중공 필러가 60부피％ 함유)하고, 자전·공전 믹서(THINKY사제, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 저열 전도부 형성용의 수지 조성물을 제조하였다.
이어서, 박리 가능한 지지 기재(린텍사제, 「PET50FD」)의 박리 처리된 면에, 상기 고열 전도부 형성용의 수지 조성물을, 디스펜서(무사시 엔지니어링사제, 「ML-808FXcom-CE」)를 사용하여 도포하여, 스트라이프 형상 패턴(폭 1mm×길이 100mm, 두께 50㎛, 패턴 중심 간 거리 2mm)을 포함하는 고열 전도부(34)(도 6 참조)를 형성하였다. 또한, 그 위로부터 어플리케이터를 사용하여, 저열 전도부 형성용의 수지 조성물을 도포하고, 150℃에서 30분간 경화시킴으로써, 해당 고열 전도부의 스트라이프 형상 패턴 사이에, 고열 전도부와 동일한 두께의 저열 전도부(35)(도 6 참조)가 형성된 열 전도성 접착 시트를 얻었다. 또한, 고열 전도부 상에는, 저열 전도부가 형성되어 있지 않은 것을 확인하였다.
한편, 박리 시트(린텍사제, PET50FD)의 박리 처리된 면에, 실리콘계 접착제를 도포하고, 90℃에서 1분간 건조시켜, 두께 10㎛의 접착제층을 형성하였다. 접착제층과 기재를 접합하여, 박리 시트 및 박리 가능한 지지 기재로 협지된 구성의 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 상기 기재의 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부와의 단차는 실질적으로 존재하지 않았다.
고열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 2.3MPa, 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 3.4MPa였다.
(2) 열전변환 디바이스의 제조
얻어진 열 전도성 접착 시트를 2장 준비하고, 박리 시트를 박리 제거한 열 전도성 접착 시트를 열전변환 모듈(37)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에 각각 적층하고, 계속해서, 박리 가능한 지지 기재를 박리 제거함으로써, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전변환 디바이스를 제조하였다.
(실시예 2)
저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 실리콘 수지 A(아사히가세이 바커사제, 「SilGel612-A」) 42.6질량부, 실리콘 수지 B(아사히가세이 바커사제, 「SilGel612-B」) 42.6질량부, 경화 지연제(아사히가세이 바커사제, 「PT88」) 0.8질량부, 중공 필러로서, 유리 중공 필러(스미또모 쓰리엠사제, 「글래스 버블즈 S38」, 평균 입자 직경 40㎛, 진밀도 0.38g/㎤) 14질량부(저열 전도부 전체 부피 중, 유리 중공 필러가 30부피％ 함유)로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 열 전도성 접착 시트 및 열전변환 디바이스를 제조하였다.
또한, 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 2.3MPa, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2MPa였다.
(실시예 3)
수지로서 실리콘 수지 A, B 대신에 폴리이미드 수지의 전구체인 폴리아미드산 용액(닛산 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 선에버 150) 15질량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 열 전도성 접착 시트 및 그것을 사용한 열전변환 디바이스를 제조하였다.
고열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 4.1MPa, 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2MPa였다.
(실시예 4)
고열 전도부의 형성에 있어서, 질화붕소와 알루미나 대신에 열 전도율 조정용 물질로서 도전성 탄소 화합물인 카본 나노 튜브(Nano-C사제, SWCNT, 평균 입자 직경 0.9 내지 1.3nm) 40질량부를 사용하여 기재를 제조한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열 전도성 접착 시트 및 그것을 사용한 열전변환 디바이스를 제조하였다.
고열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 4.0MPa, 저열 전도부의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2MPa였다.
(실시예 5)
실시예 3에서 사용한 상기 고열 전도부 형성용의 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 동일하게, 박리 가능한 지지 기재의 박리 처리된 면에, 스트라이프 형상 패턴(폭 1mm×길이 100mm, 두께 50㎛, 패턴 중심 간 거리 2mm)을 포함하는 고열 전도부를 형성하였다.
계속해서, 그 위에 실시예 3에서 사용한 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 도포하고, 120℃에서 1분 건조시켜, 75㎛의 두께의 저열 전도부를 형성하고, 기재를 제조하였다. 해당 고열 전도부의 스트라이프 형상 패턴 사이에 두께 75㎛의 저열 전도부가 형성되고, 해당 고열 전도부 상에는 두께 25㎛의 저열 전도부가 형성되는 구성이었다. 고열 전도부와 저열 전도부의 두께의 차의 절댓값은 25㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 접착제층을 적층하여, 도 2의 (c)에 나타내는 구성의 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 또한, 상기 기재의 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부와의 단차는 실질적으로 존재하지 않았다.
얻어진 열 전도성 접착 시트를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 열전변환 디바이스를 제조하였다.
(실시예 6)
실시예 5에서 얻은 기재로부터 박리 가능한 지지 기재를 박리하고, 노출한 면과 접착제층을 접합하여, 도 2의 (f)에 나타내는 구성의 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 얻어진 열 전도성 접착 시트의 기재 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면은, 모두 저열 전도부로 구성되어 있었다. 얻어진 열 전도성 접착 시트를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 열전변환 디바이스를 제조하였다.
(실시예 7)
고열 전도부와 저열 전도부의 구성을 반대로 한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여, 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 얻어진 열 전도성 접착 시트의 구성은, 도 2의 (b)에 나타내는 구성이었다.
(실시예 8)
고열 전도부와 저열 전도부의 구성을 반대로 한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여, 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 얻어진 열 전도성 접착 시트의 구성은, 도 2의 (g)에 나타내는 구성이었다.
(실시예 9)
실시예 3에서 사용한 상기 고열 전도부 형성용의 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 동일하게, 박리 가능한 지지 기재의 박리 처리된 면에, 스트라이프 형상 패턴(폭 1mm×길이 100mm, 두께 50㎛, 패턴 중심 간 거리 2mm)을 포함하는 고열 전도부를 형성하였다.
계속해서, 박리 가능한 지지 기재의 박리 처리된 면에, 실시예 3에서 사용한 상기 저열 전도부 형성용의 수지 조성물을 도포하고, 120℃에서 1분 건조시켜, 25㎛의 두께의 저열 전도부를 형성하였다.
계속해서, 저열 전도부와 고열 전도부를 접합하여 기재를 제조하였다. 얻어진 기재는 두께 25㎛의 저열 전도부 상에, 두께 50㎛의 스트라이프 형상 패턴의 고열 전도부가 적층된 구성이었다. 또한, 실시예 1과 동일하게 접착제층을 적층하고, 도 2의 (e)에 나타내는 구성의 열 전도성 접착 시트를 제조하였다.
(실시예 10)
고열 전도부와 저열 전도부의 구성을 반대로 한 것 이외에는, 실시예 9와 동일하게 하여, 열 전도성 접착 시트를 제조하였다. 얻어진 열 전도성 접착 시트의 구성은, 도 2의 (d)에 나타내는 구성이었다.
(실시예 11)
중공 필러로서 실리카 중공 필러인 중공 나노 실리카(닛테츠 고교 가부시끼가이샤제, 「실리낙스」(등록 상표), 평균 입자 직경 105nm, 진밀도 0.57g/㎤)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 열전변환 디바이스를 제조하였다.
(비교예 1)
저열 전도부에 유리 중공 필러를 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열 전도성 접착 시트 및 그것을 사용한 열전변환 디바이스를 제조하였다.
또한, 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 2.3MPa, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2MPa였다.
(비교예 2)
점착 가공된 PGS 그래파이트 시트(파나소닉사제, 제품 번호: EYGA091201M, PGS 그래파이트 시트 두께: 10㎛, 점착제 두께 10㎛, 열 전도율: 1950(W/m·K))를 열 전도성 접착 시트로 하였다.
열 전도성 접착 시트를 2장 준비하고, 열 전도성 접착 시트를 열전변환 모듈(37)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에 각각 적층하여, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전변환 디바이스를 제조하였다.
(비교예 3)
피착체에 열 전도성 접착 시트를 부착하지 않고, 온도차의 측정을 행하였다. 또한, 열전변환 모듈(37)에 열 전도성 접착 시트를 적층하지 않고, 전자 디바이스 평가를 행하였다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 열 전도성 접착 시트 등의 복합 경화 수축률, 열 전도율, 온도차 및/또는 전자(열전변환) 디바이스의 평가 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 비교예 1의 전자 디바이스 평가의 결과가 0이 된 것은, 열 전도성 접착 시트와 열전변환 소자와의 부착 시의 위치 어긋남이 크고(복합 경화 수축 유래), 열전변환 소자에 적절하게 온도차를 부여할 수 없었던 것으로 생각된다.
Figure 112017058128455-pct00001
실시예 1 내지 11에서 사용한 본 발명의 열 전도성 접착 시트에 있어서는, 비교예 1에 비해, 복합 경화 수축률이 억제되어, 치수 정밀도가 향상되고, 또한 열 전도율의 저열 전도율화가 도모되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 고열 전도부와 인접하는 저열 전도부 사이의 온도차가 크게 떨어진 것을 알 수 있었다. 또한, 전자 디바이스 평가에 있어서, 높은 출력이 얻어졌다.
본 발명의 열 전도성 접착 시트는, 특히 전자 디바이스의 하나인 열전변환 디바이스의 열전변환 모듈에 부착한 경우, 열전 소자 등에 대하여 치수 정밀도 좋게 부착할 수 있고, 또한 고열 전도부와의 열 전도율 차를 보다 크게 취할 수 있는 점에서, 열전 소자의 두께 방향으로 효율적으로 온도차를 부여할 수 있다. 이로 인해, 발전 효율이 높은 발전이 가능하게 되고, 종래 형에 비해, 열전변환 모듈의 설치수를 적게 할 수 있어, 다운사이징 및 비용 절감으로 이어진다. 또한 동시에, 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 사용함으로써, 플렉시블형의 열전변환 디바이스로서, 평탄하지 않은 면을 갖는 폐열원이나 방열원에 설치하는 등, 설치 장소를 제한하는 일 없이 사용할 수 있다.
1, 1A, 1B: 열 전도성 접착 시트
2: 피착체
4, 4a, 4b: 고열 전도부
5, 5a, 5b: 저열 전도부
6: 온도차 측정부
7: 기재
8: 접착제층
10: 열전변환 디바이스
11: P형 열전 소자
12: N형 열전 소자
13: 전극(구리)
14a, 14b: 고열 전도부
14'a, 14'b, 14'c: 고열 전도부
15a, 15b, 15c: 저열 전도부
15'a, 15'b: 저열 전도부
16: 열전변환 모듈
17: 16의 제1면
18: 16의 제2면
19: 지지체
20: 접착제층
30: 열전변환 디바이스
31: P형 열전 소자
32: N형 열전 소자
33a, 33b, 33c: 전극(구리)
34: 고열 전도부
35: 저열 전도부
36: 지지체
37: 열전변환 모듈
38: 열전변환 디바이스(30)의 하면
39: 열전변환 디바이스(30)의 상면
40: 접착제층
41: P형 열전 소자
42: N형 열전 소자
43: 전극(구리)
44: 필름 형상 기판
45: 필름 형상 기판
46: 열전변환 모듈
47, 48: 열 전도율이 낮은 재료(폴리이미드)
49, 50: 열 전도율이 높은 재료(구리)
51, 52: 저열 전도율의 부재
53: 열전 소자
54: 전극(구리)
55: 도전성 접착제층
56: 절연성 접착제층

Claims (15)

  1. 고열 전도부와 저열 전도부를 포함하는 기재와, 접착제층을 포함하는 열 전도성 접착 시트이며, 해당 저열 전도부에 중공 필러가, 저열 전도부 전체 부피 중 20 내지 90부피％ 함유되고, 또한 해당 기재의 한쪽 면에 접착제층이 적층되고, 또한 해당 기재의 다른 쪽 면이, 해당 저열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면과, 해당 고열 전도부의 해당 접착제층과 접하는 면과는 반대측의 면 으로 구성되거나, 또는 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부의 적어도 어느 쪽인가가 해당 기재의 두께의 일부분을 구성하여 이루어지고, 상기 고열 전도부 및 상기 저열 전도부가 수지 조성물로 형성되는, 열 전도성 접착 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고열 전도부와 상기 저열 전도부가, 각각 독립적으로 상기 기재의 모든 두께를 구성하고 있는, 열 전도성 접착 시트.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 고열 전도부를 구성하는 상기 수지 조성물에 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는, 열 전도성 접착 시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 열 전도성 접착 시트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는, 열 전도성 접착 시트.
  7. 제4항에 있어서, 상기 도전성 탄소 화합물이 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 카본 나노 파이버로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 열 전도성 접착 시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중공 필러가 유리 중공 필러 또는 실리카 중공 필러인, 열 전도성 접착 시트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유리 중공 필러 및 실리카 중공 필러의 진밀도가 0.1 내지 0.6g/㎤인, 열 전도성 접착 시트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 고열 전도부를 구성하는 수지 조성물과 상기 저열 전도부를 구성하는 수지 조성물의 복합 경화 수축률이 2％ 이하인, 열 전도성 접착 시트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기재의 고열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 이상, 또한 저열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 미만인, 열 전도성 접착 시트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기재의 두께에 대한 상기 접착제층의 두께의 비율(접착제층/기재)이 0.005 내지 1.0인, 열 전도성 접착 시트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 접착제층이 실리콘계 접착제를 포함하는, 열 전도성 접착 시트.
  14. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트를 적층한 전자 디바이스.
  15. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 열 전도성 접착 시트를 제조하는 방법이며, 박리 가능한 지지 기재 상에, 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와, 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부로 기재를 형성하는 공정, 및 해당 기재에 접착제층을 적층하는 공정을 포함하는, 열 전도성 접착 시트의 제조 방법.
KR1020177016760A 2014-12-26 2015-08-20 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스 KR102389426B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-265645 2014-12-26
JP2014265645 2014-12-26
PCT/JP2015/073290 WO2016103784A1 (ja) 2014-12-26 2015-08-20 熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170100515A KR20170100515A (ko) 2017-09-04
KR102389426B1 true KR102389426B1 (ko) 2022-04-21

Family

ID=56149826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177016760A KR102389426B1 (ko) 2014-12-26 2015-08-20 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6539917B2 (ko)
KR (1) KR102389426B1 (ko)
CN (1) CN107109151B (ko)
TW (1) TWI661026B (ko)
WO (1) WO2016103784A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106281206B (zh) * 2016-08-24 2020-05-08 上海颐行高分子材料有限公司 一种抗静电导热有机硅胶黏剂
CN108251076B (zh) * 2016-12-29 2020-03-27 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 碳纳米管-石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用
CN110235261B (zh) * 2017-01-27 2023-07-25 琳得科株式会社 挠性热电转换元件及其制造方法
CN107275019B (zh) * 2017-06-14 2018-12-11 上海萃励电子科技有限公司 一种具有局部制冷功能的ptc贴片元件
US10727195B2 (en) * 2017-09-15 2020-07-28 Technetics Group Llc Bond materials with enhanced plasma resistant characteristics and associated methods
DE102017217123A1 (de) * 2017-09-26 2019-03-28 Mahle International Gmbh Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Wandlers
CN109572504B (zh) * 2018-11-30 2022-02-18 苏州烯时代材料科技有限公司 一种汽车座椅
JP2020176201A (ja) * 2019-04-18 2020-10-29 信越化学工業株式会社 熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂硬化物
TWI822297B (zh) * 2022-09-02 2023-11-11 達邁科技股份有限公司 黑色消光之聚醯亞胺膜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006030825A (ja) 2004-07-21 2006-02-02 Ricoh Co Ltd 加圧定着部材、定着装置、画像形成装置
JP2007198806A (ja) 2006-01-24 2007-08-09 Mitsubishi Materials Corp 温度センサ
JP2008182160A (ja) 2007-01-26 2008-08-07 Nippon Steel Chem Co Ltd フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111345A (ja) * 1993-10-14 1995-04-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱電発電デバイス
JP3740745B2 (ja) * 1995-08-28 2006-02-01 旭硝子株式会社 微小中空ガラス球状体の製造方法
JP4003254B2 (ja) * 1997-04-25 2007-11-07 アイシン精機株式会社 熱電変換素子及びその製造方法
JP2004143270A (ja) * 2002-10-23 2004-05-20 Nippon Petrochemicals Co Ltd 液晶ポリエステル樹脂組成物
JP3981738B2 (ja) 2004-12-28 2007-09-26 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
JP5087757B2 (ja) * 2007-06-08 2012-12-05 住友金属鉱山株式会社 熱電変換モジュールとこれを用いた発電装置
JP5493562B2 (ja) 2009-08-03 2014-05-14 富士通株式会社 熱電変換モジュール
JP5589672B2 (ja) * 2010-08-20 2014-09-17 富士通株式会社 熱電変換装置およびその製造方法
WO2012070395A1 (ja) * 2010-11-25 2012-05-31 住友金属鉱山株式会社 熱電変換モジュール
WO2013121486A1 (ja) * 2012-02-16 2013-08-22 日本電気株式会社 熱電変換モジュール装置、及び電子機器
KR102182765B1 (ko) * 2013-03-21 2020-11-25 린텍 가부시키가이샤 열전 변환 소자
CN104183691B (zh) * 2014-07-18 2017-01-25 浙江大学 平面型柔性温差发电结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006030825A (ja) 2004-07-21 2006-02-02 Ricoh Co Ltd 加圧定着部材、定着装置、画像形成装置
JP2007198806A (ja) 2006-01-24 2007-08-09 Mitsubishi Materials Corp 温度センサ
JP2008182160A (ja) 2007-01-26 2008-08-07 Nippon Steel Chem Co Ltd フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016103784A1 (ja) 2016-06-30
TWI661026B (zh) 2019-06-01
TW201623504A (zh) 2016-07-01
CN107109151B (zh) 2020-07-28
JP6539917B2 (ja) 2019-07-10
CN107109151A (zh) 2017-08-29
KR20170100515A (ko) 2017-09-04
JPWO2016103784A1 (ja) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102389426B1 (ko) 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법, 및 그것을 사용한 전자 디바이스
KR102233540B1 (ko) 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스
JP6519086B2 (ja) 熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス
Hong et al. Anisotropic thermal conductive composite by the guided assembly of boron nitride nanosheets for flexible and stretchable electronics
KR102181194B1 (ko) 높은 열전도율/낮은 열팽창계수 콤포지트
JP6806330B2 (ja) 熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス
US20150040388A1 (en) Application of Dielectric Layer and Circuit Traces on Heat Sink
JP7288101B2 (ja) 熱伝導構造及び電子装置
KR102075360B1 (ko) 열확산 시트 및 그 제조방법
KR102068493B1 (ko) 열확산 시트 및 그 제조방법
CN116489866A (zh) 电子元件内部、中部与外部的散热界面薄片材料
JP2016100560A (ja) 放熱構造体および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant