KR20130028691A

KR20130028691A - 열전도성 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130028691A
Application number: KR1020120099346A
Authority: KR
Inventors: 세이지 이즈따니; 다까히로 후꾸오까; 구니오 나가사끼; 유스께 스기노; 고헤이 도이
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-19
Also published as: CN102993451A; JP2013058700A; JP5843533B2; TW201311876A; US20130062046A1

Abstract

본 발명의 열전도성 시트는, 수지층을 준비하고, 수지층에 흡수되는 단량체와, 열전도성 입자를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물층을 수지층의 한쪽면에 적층하고, 단량체를 수지층에 흡수시킴으로써 열전도성 입자를 한쪽에 편재시키고, 그 후 단량체를 반응시켜 경화시킴으로써 얻어진다.

Description

열전도성 시트 및 그의 제조 방법{THERMAL CONDUCTIVE SHEET AND PRODUCING METHOD THEREOF}

본 발명은 열전도성 시트, 상세하게는 각종 디바이스의 방열 재료로서 이용되는 열전도성 시트, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

하이브리드 디바이스, 고휘도 LED 디바이스, 전자기 유도 가열 디바이스 등에서는, 대전력을 동력, 광, 열 등으로 변환하고 있으며, 디바이스의 소형화에 따라 좁은 영역에 대전류가 흐르기 때문에, 단위 체적당의 발열량이 증대되고 있다. 그로 인해, 상기 디바이스에는, 높은 내열성, 열전도성을 갖는 방열 재료가 요구되고 있다.

상기 방열 재료로서, 파워 일렉트로닉스에 있어서는, 예를 들어 알루미나, 실리카, 질화규소, 질화붕소, 질화알루미늄, 금속 입자 등의 열전도성이 양호한 충전제가 수지 재료에 혼입되는 유기-무기 복합 재료가 알려져 있다.

예를 들어, 구 형상 알루미나 분말과, 이 구 형상 알루미나 분말보다 미립이면서도 평균 구형도가 큰 구 형상 실리카 분말을 포함하는 무기질 분말을 에폭시 수지 조성물에 충전함으로써, 밀봉재를 제조하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-306594호 공보 참조).

이 밀봉재에서는, 입자간에 소입자가 매립됨으로써 충전율이 향상되어 있으며, 이에 의해 열전도성의 향상이 도모되고 있다.

그런데, 상기한 일본 특허 공개 제2003-306594호 공보에서는, 열전도성을 보다 향상시키기 위해서는, 에폭시 수지 조성물에 무기질 분말을 보다 많이 충전할 필요가 있다.

그러나, 에폭시 수지 조성물에 다량의 무기질 분말을 분산시키면, 에폭시 수지 조성물의 기계 강도 등의 물성을 저하시키는 경우나 비용이 증대되는 경우가 있다.

또한, 에폭시 수지 조성물에 분산 가능한 무기질 분말의 배합 비율에는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열전도성 입자의 사용량을 증대시키지 않고 열전도성을 향상시킬 수 있는 열전도성 시트, 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 열전도성 시트는, 수지층을 준비하고, 상기 수지층에 흡수되는 단량체와, 열전도성 입자를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물층을 상기 수지층의 한쪽면에 적층하고, 상기 단량체를 상기 수지층에 흡수시킴으로써, 상기 열전도성 입자를 한쪽에 편재시키고, 그 후 상기 단량체를 반응시켜 경화시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트는, 수지층과, 상기 수지층 중에 함유되는 열전도성 입자를 갖는 열전도성 시트이며, 상기 수지층의 한쪽면으로부터 다른쪽면까지의 길이를 100％로 했을 때에, 상기 수지층의 한쪽면으로부터 5 내지 80％의 범위 내에 상기 열전도성 입자의 총량의 90질량％ 이상이 존재하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트의 제조 방법은, 수지층을 준비하는 공정, 상기 수지층에 흡수되는 상기 단량체와, 열전도성 입자를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물층을 상기 수지층의 한쪽면에 적층하는 공정, 상기 단량체를 상기 수지층에 흡수시킴으로써, 상기 열전도성 입자를 한쪽에 편재시키는 공정, 및 상기 단량체를 반응시켜 경화시킴으로써, 입자 편재 시트를 제작하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 열전도성 시트의 제조 방법에 의하면, 수지층에 입자 함유 단량체 혼합물층을 적층하고, 수지층에 입자 함유 단량체 혼합물층 중의 단량체를 흡수시킨 후, 단량체를 중합시킴으로써 열전도성 시트를 제작하고 있다.

그로 인해, 본 발명의 열전도성 시트에서는, 열전도성 시트의 한쪽에 열전도성 입자를 편재시킬 수 있으며, 열전도성 시트의 한쪽면에 있어서 방열성을 향상시킬 수 있다.

그 결과, 열전도성 입자의 사용량을 증대시키지 않고 열전도성 입자를 두께 방향 한쪽에 편재시킴으로써, 열전도성 시트의 한쪽면에 있어서 열전도성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 열전도성 시트의 한 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 열전도성 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 설명도이며, 도 2의 (a)는 입자 함유 단량체 혼합물을 세퍼레이터에 도포하는 공정, 도 2의 (b)는 입자 함유 단량체 혼합물 도막과 수지층을 적층하는 공정, 도 2의 (c)는 입자 함유 단량체 혼합물 중의 열전도성 입자를 편재시키는 공정, 도 2의 (d)는 단량체를 반응시켜 열전도성 시트를 제작하는 공정을 도시한다.

도 1은 본 발명의 열전도성 시트의 하나의 실시 형태를 도시하는 단면도이다.

열전도성 시트(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이 수지로부터 형성되고, 소정의 두께를 갖고, 두께 방향에 직교하는 방향(면 방향, 이하 동일함)으로 연장되는 시트이다. 또한, 열전도성 시트(1) 중에는, 입자 충전층(2)이 형성되어 있다.

열전도성 시트(1)를 형성하는 수지로서는, 예를 들어 아크릴 수지 등을 들 수 있다.

입자 충전층(2)은, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 한쪽에 있어서, 면 방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 입자 충전층(2)에는, 열전도성 입자(3)가 충전되어 있다.

열전도성 입자(3)로서는, 예를 들어 탄화물, 질화물, 산화물, 금속, 탄소계 재료 등을 들 수 있다.

탄화물로서는, 예를 들어 탄화규소, 탄화붕소, 탄화알루미늄, 탄화티타늄, 탄화텅스텐 등을 들 수 있다.

질화물로서는, 예를 들어 질화규소, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화갈륨, 질화크롬, 질화텅스텐, 질화마그네슘, 질화몰리브덴, 질화리튬 등을 들 수 있다.

산화물로서는, 예를 들어 산화규소(실리카), 산화알루미늄(알루미나), 산화마그네슘(마그네시아), 산화티타늄, 산화세륨 등을 들 수 있다. 또한, 산화물로서, 금속 이온이 도핑되어 있는, 예를 들어 산화인듐 주석, 산화안티몬 주석 등을 들 수 있다.

금속으로서는, 예를 들어 구리, 금, 니켈, 주석, 철 또는 이들의 합금을 들 수 있다.

탄소계 재료로서는, 예를 들어 카본 블랙, 흑연, 다이아몬드 등을 들 수 있다.

열전도성 입자(3)는 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있으며, 바람직하게는 탄화물, 질화물, 산화물을 들 수 있다.

또한, 열전도성 입자(3)의 평균 입자 직경은, 예를 들어 0.1 내지 100㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 10㎛이다.

도 2는 도 1에 도시하는 열전도성 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 설명도로서, 도 2의 (a)는 입자 함유 단량체 혼합물을 세퍼레이터에 도포하는 공정, 도 2의 (b)는 입자 함유 단량체 혼합물 도막과 수지층을 적층하는 공정, 도 2의 (c)는 입자 함유 단량체 혼합물 중의 열전도성 입자를 편재시키는 공정, 도 2의 (d)는 단량체를 반응시켜 열전도성 시트를 제작하는 공정을 도시한다.

이어서, 열전도성 시트(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

이 방법에서는, 우선 열전도성 입자(3)와 단량체를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물을 제조한다.

입자 함유 단량체 혼합물을 제조하기 위해서는, 우선 단량체를 부분적으로 중합시킴으로써, 단량체와 중합물이 혼재한 단량체 조성물(시럽)을 제조한다.

단량체로서는, 중합에 의해 상기한 수지를 제조 가능한 단량체를 들 수 있으며, 아크릴 수지의 경우에는, 예를 들어 (메트)아크릴산 에스테르 단량체, 관능기 함유 불포화 단량체, 다관능 불포화 단량체 등을 들 수 있다.

(메트)아크릴산 에스테르 단량체로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬에스테르(메타크릴산 알킬에스테르 또는 아크릴산 알킬에스테르)를 들 수 있고, 구체적으로는 (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 프로필, (메트)아크릴산 이소프로필, (메트)아크릴산 부틸, (메트)아크릴산 이소부틸, (메트)아크릴산 sec-부틸, (메트)아크릴산 t-부틸, (메트)아크릴산 펜틸, (메트)아크릴산 네오펜틸, (메트)아크릴산 이소아밀, (메트)아크릴산 헥실, (메트)아크릴산 헵틸, (메트)아크릴산 옥틸, (메트)아크릴산 2-에틸헥실, (메트)아크릴산 이소옥틸, (메트)아크릴산 노닐, (메트)아크릴산 이소노닐, (메트)아크릴산 데실, (메트)아크릴산 이소데실, (메트)아크릴산 운데실, (메트)아크릴산 도데실, (메트)아크릴산 트리데실, (메트)아크릴산 테트라데실, (메트)아크릴산 펜타데실, (메트)아크릴산 헥사데실, (메트)아크릴산 헵타데실, (메트)아크릴산 옥타데실, (메트)아크릴산 2-에틸헥사데실 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아크릴산 2-에틸헥실을 들 수 있다. (메트)아크릴산 에스테르 단량체는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.

관능기 함유 불포화 단량체로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산, 크로톤산, 카르복시 에틸 (메트)아크릴레이트, 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐 등의 카르복실기 함유 단량체, 예를 들어 아크릴산 2-히드록시에틸, 아크릴산 2-히드록시프로필, 아크릴산 2-히드록시부틸 등의 수산기 함유 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴아미드, N,N-디메틸 (메트)아크릴아미드, N,N-디에틸 (메트)아크릴아미드, N-이소프로필 (메트)아크릴아미드, N-부틸 (메트)아크릴아미드, N-메톡시 메틸 (메트)아크릴아미드, N-메틸올 (메트)아크릴아미드, N-메틸올 프로판 (메트)아크릴아미드, N-비닐카르복실산 아미드 등의 아미드기 함유 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴산 아미노에틸, (메트)아크릴산 N,N-디메틸아미노에틸, (메트)아크릴산 t-부틸아미노에틸 등의 아미노기 함유 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴산 글리시딜, (메트)아크릴산 메틸글리시딜 등의 글리시딜기 함유 단량체, 예를 들어 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 시아노기 함유 단량체, 예를 들어 2-메타크릴로일옥시에틸 이소시아네이트 등의 이소시아네이트기 함유 단량체, 예를 들어 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미도프로판술폰산, 술포프로필 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등의 술포기 함유 단량체, 예를 들어 N-시클로헥실 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-라우릴 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등의 말레이미드 단량체, 예를 들어 N-메틸이타콘이미드, N-에틸이타콘이미드, N-부틸이타콘이미드, N-옥틸이타콘이미드, N-2-에틸헥실이타콘이미드, N-시클로헥실이타콘이미드, N-라우릴이타콘이미드 등의 이타콘이미드 단량체, 예를 들어 N-(메트)아크릴로일옥시메틸렌숙신이미드, N-(메트)아크릴로일-6-옥시헥사메틸렌숙신이미드, N-(메트)아크릴로일-8-옥시옥타메틸렌숙신이미드 등의 숙신이미드 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴산 폴리에틸렌글리콜, (메트)아크릴산 폴리프로필렌글리콜, (메트)아크릴산 메톡시에틸렌글리콜, (메트)아크릴산 메톡시 프로필렌글리콜, (메트)아크릴산 메톡시 폴리에틸렌글리콜, (메트)아크릴산 메톡시 폴리프로필렌글리콜 등의 글리콜계 아크릴 에스테르 단량체 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 카르복실기 함유 단량체를 들 수 있다.

다관능 불포화 단량체로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 (모노 또는 폴리)에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트나, 프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 (모노 또는 폴리)프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 (모노 또는 폴리)알킬렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 이외에, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트 등의 다가 알코올의 (메트)아크릴산 에스테르 단량체, 예를 들어 디비닐벤젠 등을 들 수 있다. 또한, 다관능성 불포화 단량체로서, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등도 들 수 있다.

또한, 다관능 불포화 단량체는, 단량체 조성물을 제조할 때에 배합하지 않고, 단량체 조성물을 제조한 후에, 별도로 단량체 조성물에 배합할 수도 있다.

또한, 단량체로서는, 상기한 단량체와 공중합 가능한 공중합성 불포화 단량체를 들 수 있다.

공중합성 불포화 단량체로서는, 예를 들어 스티렌, 비닐톨루엔 등의 방향족계 비닐 단량체, 예를 들어 시클로펜틸 디(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산 시클로헥실, (메트)아크릴산 보르닐, (메트)아크릴산 이소보르닐 등의 (메트)아크릴산 지환식 탄화수소 에스테르, 예를 들어 (메트)아크릴산 페닐 등의 (메트)아크릴산 아릴에스테르, 예를 들어 (메트)아크릴산 메톡시에틸, (메트)아크릴산 에톡시에틸 등의 알콕시기 함유 불포화 단량체, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 부타디엔, 이소부틸렌 등의 올레핀계 단량체, 예를 들어 비닐에테르 등의 비닐에테르계 단량체, 예를 들어 염화비닐 등의 할로겐 원자 함유 불포화 단량체, 그 이외에 예를 들어 N-비닐피롤리돈, N-(1-메틸비닐)피롤리돈, N-비닐피리딘, N-비닐피페리돈, N-비닐피리미딘, N-비닐피페라진, N-비닐피라진, N-비닐피롤, N-비닐이미다졸, N-비닐옥사졸, N-비닐모르폴린, (메트)아크릴산 테트라히드로푸르푸릴 등의 비닐기 함유 복소환 화합물, 예를 들어 불소 (메트)아크릴레이트 등의 불소 원자 등의 할로겐 원자를 함유하는 아크릴산 에스테르계 단량체 등을 들 수 있다. 공중합성 불포화 단량체는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.

단량체를 중합시키는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 광중합, 열중합 등을 들 수 있고, 바람직하게는 중합 시간을 짧게 할 수 있다는 관점 등으로부터 광중합을 들 수 있다.

또한, 단량체를 중합시키기 위해서는 공지된 중합 개시제를 단량체에 배합하면 되고, 예를 들어 광중합에 의해 단량체를 중합시키는 경우에는, 광중합 개시제를 단량체에 배합한다.

광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인 에테르계 광중합 개시제, 아세토페논계 광중합 개시제, α-케톨계 광중합 개시제, 방향족 술포닐클로라이드계 광중합 개시제, 광 활성 옥심계 광중합 개시제, 벤조인계 광중합 개시제, 벤질계 광중합 개시제, 벤조페논계 광중합 개시제, 티오크산톤계 광중합 개시제 등을 들 수 있다.

구체적으로 벤조인에테르계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 프로필에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 아니솔메틸에테르 등을 들 수 있다.

아세토페논계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-(t-부틸)디클로로아세토페논 등을 들 수 있다.

α-케톨계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2-메틸-2-히드록시프로피오페논, 1-[4-(2-히드록시에틸)페닐]-2-메틸프로판-1-온 등을 들 수 있다.

방향족 술포닐 클로라이드계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2-나프탈렌술포닐 클로라이드 등을 들 수 있다.

광 활성 옥심계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 1-페닐-1,1-프로판디온-2- (o-에톡시카르보닐)-옥심 등을 들 수 있다.

벤조인계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인 등을 들 수 있다.

벤질계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤질 등을 들 수 있다.

벤조페논계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조페논, 벤조일벤조산, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논, 폴리비닐벤조페논, α-히드록시시클로헥실페닐케톤 등을 들 수 있다.

티오크산톤계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 도데실티오크산톤 등을 들 수 있다.

이들 중합 개시제는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.

중합 개시제의 배합 비율은, 단량체 100질량부에 대하여 예를 들어 0.01 내지 5질량부, 바람직하게는 0.05 내지 3질량부이다.

그리고, 광중합에서 조사광으로서는, 예를 들어 가시광, 자외선, 전자선(예를 들어, X선, α선, β선, γ선 등) 등, 바람직하게는 자외선을 단량체에 조사함으로써 단량체를 부분적으로 중합시켜, 시럽 형상의 단량체 조성물을 얻는다.

얻어진 단량체 조성물의 중합률은 예를 들어 1 내지 20％, 바람직하게는 2 내지 10％이다.

얻어진 단량체 조성물의 점도(25℃)는 예를 들어 0.1 내지 100Paㆍs, 바람직하게는 1 내지 50Paㆍs이다.

얻어진 단량체 조성물의 중량 평균 분자량(Mw)은, 예를 들어 100000 내지 10000000, 바람직하게는 500000 내지 9000000이다.

이어서, 얻어진 단량체 조성물 100질량부에 대하여, 상기한 열전도성 입자(3)를 예를 들어 30 내지 400질량부, 바람직하게는 50 내지 300질량부와, 필요에 따라 상기한 다관능 불포화 단량체를 예를 들어 0.01 내지 2질량부, 바람직하게는 0.02 내지 1질량부 배합하고, 균일하게 혼합하여 입자 함유 단량체 혼합물을 제조한다.

이어서, 이 방법에서는, 별도로 상기한 수지로 이루어지는 수지층(4)(도 2의 (b) 참조)을 제작한다.

수지층(4)을 제작하기 위해서는, 예를 들어 이형 처리된 PET 필름 등의 기재(5)(도 2의 (b) 참조) 위에 상기한 단량체 조성물을 도포하고, 자외선 등의 광의 조사, 및/또는 가열에 의해 단량체 조성물을 반응시켜, 수지층(4)을 얻는다.

또한, 수지층(4)은, 상기한 단량체를 반응시켜 얻어지면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 입자 함유 단량체 혼합물의 제조에 배합되는 단량체 조성물과 동일한 단량체 조성물로부터 얻어진다. 이러한 단량체 조성물로부터 수지층(4)이 제작되어 있으면, 수지층(4)에 용이하게 단량체를 침투시킬 수 있다.

수지층(4)의 두께는, 예를 들어 5 내지 5000㎛이다.

이어서, 이 방법에서는, 수지층(4)에 입자 함유 단량체 혼합물층으로서의 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 적층한다.

입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 적층하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 우선 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 이형 처리된 PET 등의 수지로 이루어지는 커버 필름(6)의 표면에 입자 함유 단량체 혼합물을 도포하고, 커버 필름(6) 위에 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 형성한다.

이어서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)과 수지층(4)을 접합함으로써 적층한다.

또한, 미리 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 제작하지 않고, 입자 함유 단량체 혼합물을 수지층(4)의 표면에, 예를 들어 브러시 도포나 스프레이 등의 공지된 방법에 의해 직접 도공하여, 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)과 수지층(4)을 적층할 수도 있다.

이어서, 이 방법에서는, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체를 수지층(4)에 침투시켜, 수지층(4)을 팽윤시킨다.

입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체를 수지층(4)에 침투시키기 위해서는, 입자 함유 단량체 혼합물을 수지층(4)에 도공한 후, 예를 들어 20 내지 200℃, 바람직하게는 40 내지 100℃에서, 예를 들어 0.5 내지 60분간, 바람직하게는 1 내지 30분간 방치한다.

이어서, 이 방법에서는, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체(수지층(4)에 침투한 단량체 및 수지층(4)에 침투하지 않은 단량체의 양쪽을 포함함)를 중합시켜, 입자 편재 시트로서 열전도성 시트(1)를 제작한다.

입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체를 중합시키는 방법으로서는, 상기한 바와 같이 광중합, 열중합 등의 방법을 이용할 수 있다.

광중합의 경우에는, 예를 들어 1 내지 30mW/cm², 바람직하게는 3 내지 20mW/cm²의 조도로, 예를 들어 1 내지 20분간, 바람직하게는 2 내지 10분간 자외선을 조사한다.

얻어진 열전도성 시트(1)의 두께는, 예를 들어 10 내지 10000㎛이다.

얻어진 열전도성 시트(1) 중에는, 열전도성 입자(3)가 예를 들어 5 내지 60 체적％, 바람직하게는 10 내지 50 체적％ 함유되어 있다.

또한, 열전도성 시트(1)의 한쪽면으로부터 다른쪽면까지의 길이를 100％로 했을 때에, 열전도성 시트(1)의 한쪽면으로부터 예를 들어 5 내지 80％, 바람직하게는 상한값 75％ 이하, 보다 바람직하게는 상한값 70％ 이하의 범위 내에, 열전도성 입자(3)의 총량 중 예를 들어 90질량％ 이상, 바람직하게는 95 내지 100질량％가 존재하고 있다.

이하, 이와 같이 열전도성 입자(3)가 편재하는 영역을 입자 충전층(2)으로 한다.

입자 충전층(2)의 두께는 예를 들어 5 내지 5000㎛, 바람직하게는 10 내지 4000㎛이다.

또한, 열전도성 시트(1)의 면 방향에 있어서의 열전도율은, 예를 들어 0.5 내지 100W/mK, 바람직하게는 1 내지 50W/mK이다.

또한, 열전도성 시트(1)의 열전도율은, 예를 들어 크세논 플래시 애널라이저(LFA-447형, NETZSCH사제) 등의 측정 장치에 의해 측정된다.

이 열전도성 시트(1)의 제조 방법에 의하면, 도 2에 도시한 바와 같이 수지층(4)에 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 적층하고(도 2의 (b) 참조), 수지층(4)에 입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체를 흡수시킨(도 2의 (c) 참조) 후, 단량체를 중합시킴(도 2의 (d) 참조)으로써, 열전도성 시트(1)를 제작하고 있다.

그로 인해, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 한쪽에 열전도성 입자(3)를 편재시킬 수 있으며, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 한쪽면에 있어서 방열성을 향상시킬 수 있다.

그 결과, 열전도성 입자(3)의 사용량을 증대시키지 않고 열전도성 입자(3)를 두께 방향 한쪽에 편재시킴으로써, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 한쪽면에 있어서 열전도성을 향상시킬 수 있다.

또한, 열전도성 시트(1)에 있어서, 수지층(4)에 침투한 단량체 및 수지층(4)에 침투하지 않은 단량체의 양쪽 단량체를 경화시켜, 입자 충전층(2)과 수지층(4)을 연속하여 일체적으로 형성할 수 있으며, 입자 충전층(2)과 수지층(4)과의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

그 결과, 열전도성 시트(1)의 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 열전도성 시트(1)를 형성하는 수지로서 아크릴 수지를 들었지만, 예를 들어 에폭시 수지를 사용할 수도 있다.

수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우에는, 우선 예를 들어 글리시딜 에테르형 에폭시드, 글리시딜 에스테르형 에폭시드, 글리시딜 아민형 에폭시드, 지환식 에폭시드 등의 에폭시 수지에 열전도성 입자(3)와 경화제를 배합, 혼합하고, 가열하여 B 스테이지 수지로 한 것을 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)으로서 수지층(4)에 적층한다.

그 후, B 스테이지 수지를 가열하여 연화시키고, 그 상태에서 예를 들어 0.5 내지 60분간, 바람직하게는 1 내지 30분간 방치하여 수지층(4)을 팽윤시킨다. 그리고, 더 가열하여 B 스테이지 수지를 경화시켜, 열전도성 시트(1)를 제작한다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 입자 함유 단량체 혼합물을 세퍼레이터(6)에 도포하여, 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 형성한 후, 이 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 수지층(4)에 적층했지만, 입자 함유 단량체 혼합물을 직접 수지층(4)에 도포하여, 입자 함유 단량체 혼합물 도막(7)을 수지층(4) 위에 형성할 수도 있다.

이와 같이 하여 얻어진 열전도성 시트(1)는, 예를 들어 파워 일렉트로닉스 기술에 채용되는 열전도성 시트로서, 보다 상세하게는 LED 방열 기판, 전지용 방열 재에 적용되는 열전도성 시트로서 적절하게 사용할 수 있다.

[실시예]

이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예 및 비교예로 전혀 한정되지 않는다.

실시예

1. 입자 함유 단량체 혼합물의 제조

(1) 단량체 조성물의 제조

교반기, 온도계, 질소 가스 도입관 및 냉각관을 구비한 4구 세퍼러블 플라스크에, 단량체로서 2-에틸헥실아크릴레이트 90질량부와 아크릴산 10질량부를 투입하여 혼합하였다.

이어서, 광중합 개시제(이르가큐어 651, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 시바 스페셜리티 케미컬제) 0.1질량부를 투입하고, 교반하여 균일하게 혼합한 후, 질소 가스를 이용하여 1시간 동안 교반하면서 버블링하여, 용존 산소를 제거하였다.

그 후, 교반 및 질소 버블링을 계속하면서, 세퍼러블 플라스크의 외측으로부터 블랙 라이트 램프를 이용하여 자외선을 조사하여 중합시켜, 중합률 7％, 점도(25℃) 10Paㆍs, 중량 평균 분자량(Mw) 5000000의 단량체 조성물을 제조하였다.

(2) 입자 함유 단량체 혼합물의 제조

얻어진 단량체 조성물 100질량부에 대하여 질화붕소 입자(평균 입자 직경 9㎛, UHP-1, 쇼와 덴꼬제) 50질량부, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 0.1질량부를 균일하게 혼합하여, 입자 함유 단량체 혼합물을 제조하였다.

2. 수지층의 제작

단량체 조성물을 두께 38㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 도포하고, 그 위로부터 보호 필름을 그의 이형 처리된 면이 단량체 조성물에 접촉하도록 접합하였다.

그 후, 블랙 라이트 램프를 이용하여 조도 5mW/cm²로 3분간 자외선을 조사하고, 단량체 조성물을 경화시켜 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 보호 필름으로 피복된 두께 100㎛의 수지층을 형성하였다.

3. 열전도성 시트의 제작

커버 필름의 이형 처리된 면에 입자 함유 단량체 혼합물을 도포하여, 커버 필름 위에 입자 함유 단량체 혼합물 도막을 형성하였다(도 2의 (a) 참조).

별도로 수지층으로부터 보호 필름을 박리하여, 수지층을 노출시켰다.

그리고, 입자 함유 단량체 혼합물 도막과 수지층을 접합함으로써, 수지층에 입자 함유 단량체 혼합물 도막을 적층하였다(도 2의 (b) 참조).

입자 함유 단량체 혼합물 도막과 수지층을 적층한 후, 1분간 방치하고, 입자 함유 단량체 혼합물 중의 단량체를 수지층에 침투시켜 수지층을 팽윤시켰다(도 2의 (c) 참조).

그 후, 입자 함유 단량체 혼합물 도막측으로부터 블랙 라이트 램프를 이용하여 조도 5mW/cm²로 3분간 자외선을 조사하고, 입자 함유 단량체 혼합물을 경화시켜 두께 250㎛의 열전도성 시트를 제작하였다(도 2의 (d) 참조).

얻어진 열전도성 시트의 두께를 100％로 했을 때에, 열전도성 시트의 두께 방향 한쪽면으로부터 60％의 범위(입자 충전층) 내에 열전도성 입자의 총량 중 95 질량％가 존재하고 있었다.

또한, 얻어진 열전도성 시트에 있어서, 입자 충전층의 두께는 150㎛였다.

비교예

1. 입자 함유 단량체 혼합물의 제조

실시예 1과 마찬가지의 단량체 조성물 87.4질량부에 대하여 질화붕소 입자(평균 입자 직경 9㎛, UHP-1, 쇼와 덴꼬제) 12.5질량부, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 0.1질량부를 균일하게 혼합하여, 입자 함유 단량체 혼합물을 제조하였다.

2. 열전도 시트의 제작

입자 함유 단량체 혼합물을 두께 38㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 도포하고, 그 위로부터 보호 필름을 그의 이형 처리된 면이 입자 함유 단량체 혼합물에 접촉하도록 접합하였다.

그 후, 블랙 라이트 램프를 이용하여 조도 5mW/cm²로 3분간 자외선을 조사하고, 입자 함유 단량체 혼합물을 경화시켜 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 커버 필름으로 피복된 두께 500㎛의 열전도성 시트를 형성하였다.

(열전도율의 측정)

실시예 및 비교예의 열전도성 시트의 면 방향에 있어서의 열전도율을 크세논 플래시 애널라이저(LFA-447형, NETZSCH사제)를 이용하여 측정하였다.

실시예의 열전도성 시트의 열전도율은 2.1W/mK였으며, 비교예의 열전도성 시트의 열전도율은 0.4W/mK였다.

또한, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해 명확한 본 발명의 변형예는, 후술하는 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims

수지층을 준비하고,
상기 수지층에 흡수되는 단량체와, 열전도성 입자를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물층을 상기 수지층의 한쪽면에 적층하고,
상기 단량체를 상기 수지층에 흡수시킴으로써, 상기 열전도성 입자를 한쪽에 편재시키고, 그 후
상기 단량체를 반응시켜 경화시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
수지층과, 상기 수지층 중에 함유되는 열전도성 입자를 갖는 열전도성 시트이며,
상기 수지층의 한쪽면으로부터 다른쪽면까지의 길이를 100％로 했을 때에, 상기 수지층의 한쪽면으로부터 5 내지 80％의 범위 내에 상기 열전도성 입자의 총량의 90질량％ 이상이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
수지층을 준비하는 공정,
상기 수지층에 흡수되는 상기 단량체와, 열전도성 입자를 함유하는 입자 함유 단량체 혼합물층을 상기 수지층의 한쪽면에 적층하는 공정,
상기 단량체를 상기 수지층에 흡수시킴으로써, 상기 열전도성 입자를 한쪽에 편재시키는 공정, 및
상기 단량체를 반응시켜 경화시킴으로써, 입자 편재 시트를 제작하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트의 제조 방법.