WO2020100482A1 - 熱伝導性シート及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat conductive sheet used for heat conductive parts such as electronic parts and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a heat conductive sheet containing a molded filler and a method for manufacturing the same.
- a heat radiating portion is attached to a heat generating portion such as a CPU. Since the heat dissipation part is often made of metal, in order to improve heat transfer between the heat generation part and the heat dissipation part, a sheet-like or gel-like heat conductive sheet is inserted between the heat generation part and the heat dissipation part, A method of increasing the degree of adhesion of these to increase heat transfer is used.
- Patent Document 1 proposes that a mixture of epoxy resin and hexagonal boron nitride particles composed of coarse particles and fine particles is passed through a roll press to form a sheet in which the particles are arranged in a certain direction. ..
- Patent Document 2 a plate-like boron nitride particle is mixed with a poly (meth) acrylic acid ester resin to form a sheet, and at this time, the plate-like boron nitride particle is oriented so as to be parallel to the sheet surface, and the sheet is formed.
- Patent Document 3 proposes to orient the filler by centrifugal molding and pressing.
- the present invention provides a heat conductive sheet having high heat conductivity and a method for manufacturing the same.
- the heat conductive sheet of the present invention is a heat conductive sheet containing a matrix resin, a filler molded body containing a shape-anisotropic first heat conductive filler, and a second heat conductive filler,
- the filler molded body contains a binder resin and the first heat conductive filler, the first heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the filler molded body, The first heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet even in the heat conductive sheet.
- the method for producing the heat conductive sheet of the present invention is a method for producing the heat conductive sheet of the present invention, A step 1 of forming a sheet or block in which the first heat conductive filler is oriented in the principal surface direction by pressing a mixture containing a binder resin and a shape anisotropic first heat conductive filler; After curing the binder resin, a step 2 of cutting the sheet or the block in the thickness direction to obtain a filler molded body in which the first thermally conductive filler is oriented in the thickness direction, A step 3 of mixing the filler molded body, a matrix resin, and a second thermally conductive filler, molding the mixture into a sheet, and curing the matrix resin.
- the heat conductive sheet of the present invention includes a matrix resin, a filler molded body containing a shape anisotropic first heat conductive filler, and a second heat conductive filler, and the filler molded body contains a binder resin and the first resin.
- the first heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the filler molded body, the first heat conductive filler, even in the heat conductive sheet, the heat conductive By orienting in the thickness direction of the conductive sheet, a sheet having a high thermal conductivity in the thickness direction of the heat conductive sheet can be obtained.
- the manufacturing method of the heat conductive sheet of the present invention the filler molded body in which the first heat conductive filler is oriented in the thickness direction, the matrix resin and the second heat conductive filler are mixed, and molded into a sheet, Since the heat conductive sheet is manufactured by curing, a large size heat conductive sheet can be manufactured without using, for example, a magnetic field orientation manufacturing method or a laminated slice manufacturing method. Therefore, according to the method for producing a heat conductive sheet of the present invention, a heat conductive sheet having high heat conductivity can be efficiently and reasonably produced.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the heat conductive sheet of the present invention.
- FIG. 2A is a side view photograph (magnification 100 times) of the filler molding of Example 1
- FIG. 2B is a plane photograph (magnification 100 times).
- 3A to 3C are schematic explanatory views illustrating an example of a method for manufacturing a filler molded body of the present invention.
- the present invention is a heat conductive sheet including a matrix resin, a filler molded body containing a shape anisotropic first heat conductive filler, and a second heat conductive filler.
- the filler molded body includes a binder resin and a first heat conductive filler, the first heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the filler molded body, and the first heat conductive filler is a heat conductive sheet. Also in the inside, it is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet. Thereby, the heat conductive sheet with high heat conductivity can be obtained.
- the heat conductive filler is also referred to as heat conductive particles.
- the first thermally conductive filler having shape anisotropy is preferably a filler having at least one shape selected from a plate shape and a needle shape.
- the plate shape is also called a flat shape or a scale shape.
- the needle shape is also called a rod shape or a fiber shape.
- the filler having these shapes is easily oriented in a predetermined direction. Specifically, in the process of preparing the filler molded body, in the sheet or block, the plate-like filler has its main surface easily oriented in the plane direction of the main surface of the sheet or block, for example, with the main surface of the sheet or block.
- the needle-shaped filler is likely to be arranged substantially in parallel, and the longitudinal direction of the needle-shaped filler is likely to be oriented in the plane direction of the main surface of the sheet or block, for example, it is likely to be arranged substantially parallel to the main surface of the sheet or block. .. Therefore, a filler molded body obtained by cutting the sheet or block in the thickness direction of the sheet or block (the same direction as the shortest side of the sheet or block), for example, along a straight line orthogonal to the longitudinal direction of its main surface. In the surface orthogonal to the cut surface of, and the surface orthogonal to the main surface of the sheet or block (a surface different from the main surface of the sheet or block), the plate-like filler is a filler molded body.
- the longitudinal direction of the plate-shaped filler is likely to be substantially the same as the thickness direction of the filler molded body.
- the needle-shaped filler is oriented in the thickness direction of the filler molded body, and for example, the longitudinal direction of the needle-shaped filler tends to be substantially the same as the thickness direction of the filler molded body.
- the first thermally conductive filler having shape anisotropy is preferably at least one selected from boron nitride and alumina. This is because these fillers have high thermal conductivity and high electric insulation.
- the matrix resin and binder resin are preferably the same or different types of thermosetting resins. This is because the thermosetting resin has high heat resistance and high dimensional stability.
- the thermosetting resin include silicone polymer, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyimide resin, polyester resin, and phenol resin.
- the matrix resin and the binder resin are preferably silicone polymers.
- the filler molded body further contains at least one thermally conductive filler selected from spherical and amorphous shapes.
- the gap between the first thermally conductive fillers having shape anisotropy can be filled in the filler molded body, and the thermal conductivity can be further enhanced.
- the second heat conductive filler is preferably at least one heat conductive filler selected from spherical and amorphous shapes, thereby filling the gap between the filler molded bodies in the heat conductive sheet,
- the thermal conductivity can be increased.
- the manufacturing method of the heat conductive sheet of the present invention includes the following steps. (1) A sheet in which the first heat conductive filler is oriented in the main surface direction of the sheet or block by pressing a mixture (I) of a binder resin and a first heat conductive filler having shape anisotropy, or Step 1 of forming blocks (2) Step 2 of curing the binder resin and then cutting the sheet or the block in the thickness direction thereof to obtain a filler molded body in which the first thermally conductive filler is oriented in the thickness direction of the filler molded body. (3) Step 3 of mixing the filler molding, the matrix resin, and the second heat conductive filler, molding the resulting mixture (II) into a sheet, and then curing the matrix resin
- the large size (wide area) means a length of 100 mm or more and a width of 100 mm or more.
- the length is preferably 300 mm or more and the width is 400 mm or more.
- the thickness of the heat conductive sheet may be the same as the thickness of a conventionally known heat conductive sheet, but, for example, 0.3 mm or more and 5.0 mm or less is preferable.
- the pressing of the mixture (I) in the step 1 may be at least one selected from pressing and rolling.
- the molding of the mixture (II) into a sheet-like material in the step 3 is preferably at least one selected from pressing and rolling from the viewpoint of forming a large size (wide area) sheet. Especially if it is roll rolling, continuous forming is also possible.
- Curing of the binder resin and matrix resin may be either curing using an organic peroxide as a curing agent or addition reaction curing using a platinum group metal catalyst, and as a result, it can be thermally cured and electrically. Select a method that provides stable thermal conductivity or volume resistivity.
- the following components a to c are included in the mixture (I) in the step 1 (wherein the component c is one of the components c1 and c2). Is preferably included.
- Component a 100 parts by weight of polyorganosiloxane
- Component b First thermal conductive filler: 50 to 2500 parts by weight
- Component c Component c1
- Platinum group metal catalyst Component c2
- Organic peroxide 0.01 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of component a
- the mixture (I) in the step 1 contains the following components a to d (provided that the component c is one of the components c1 and c2). Is more preferable from the viewpoint of improving thermal conductivity.
- Component a 100 parts by weight of polyorganosiloxane
- Component b First thermal conductive filler: 50 to 2500 parts by weight
- Component c (Component c1) Platinum group metal catalyst (Component c2)
- Organic peroxide 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component a
- the mixture (II) in the step 3 contains the following components A to D (provided that the component D is one of the components D1 and D2). ) Is preferably included.
- Component A 100 parts by weight of polyorganosiloxane
- Component B 100 to 2,500 parts by weight of the molded component of component A 100 to 2,500 parts by weight of
- Component C 100 to 100 parts by weight of component A of the second thermally conductive filler 2500 parts by weight (component D) (component D1) platinum group metal catalyst (component D2) organic peroxide: 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component A
- the silicone polymer may be either an addition-curable silicone polymer or an organic peroxide-curable silicone polymer.
- the silicone polymer is an addition-curable silicone polymer
- the polyorganosiloxane that constitutes the binder resin and the matrix resin contains a base polymer component and a cross-linking agent component, which will be described later, and is usually stored separately in A liquid and B liquid.
- both the liquid A and the liquid B contain the base polymer component
- the liquid A further contains a curing catalyst such as a platinum group metal catalyst
- the liquid B further contains the crosslinking agent component. .. It is marketed in this state.
- the polyorganosiloxane that constitutes the binder resin and matrix resin preferably has at least two silicon atom-bonded alkenyl groups in one molecule.
- alkenyl group include vinyl group, allyl group, propenyl group and the like.
- an alkyl group exemplified by a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group; a phenyl group, Examples thereof include an aryl group exemplified by a tolyl group and the like; an aralkyl group such as a ⁇ -phenylethyl group; a halogen-substituted alkyl group exemplified by a 3,3,3-trifluoropropyl group, a 3-chloropropyl group and the like.
- the polyorganosiloxane may have a small amount of hydroxyl groups at its molecular chain terminals.
- the molecular structure of the polyorganosiloxane may be linear, linear including branched, cyclic, or network-like, and two or more kinds of polyorganosiloxane may be used in combination.
- the molecular weight of the polyorganosiloxane is not particularly limited, and it can be used from a low-viscosity liquid to a high-viscosity raw rubber, but in order to cure to a rubber-like elastic body, the viscosity at 25 ° C is 100 mPa ⁇ It is preferably s or more, and more preferably a raw rubber having a polystyrene-reduced number average molecular weight in the range of 200,000 to 700,000 by gel permeation chromatography (GPC).
- GPC gel permeation chromatography
- the base polymer component is preferably a polyorganosiloxane containing two or more alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule.
- This polyorganosiloxane has an alkenyl group bonded to a silicon atom, such as a vinyl group or an allyl group, preferably having 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, in one molecule. I have two.
- the viscosity of the polyorganosiloxane at 25 ° C. is preferably 10 to 1,000,000 mPa ⁇ s, more preferably 100 to 100,000 mPa ⁇ s from the viewpoint of workability and curability.
- a polyorganosiloxane represented by the following general formula (Formula 1) which has an average of two or more alkenyl groups bonded to a silicon atom at the end of the molecular chain in one molecule.
- the polyorganosiloxane represented by the following general formula (1) is a linear polyorganosiloxane having both ends blocked with triorganosiloxy groups.
- the linear polyorganosiloxane may contain a small amount of branched structure (trifunctional siloxane unit) in the molecular chain.
- R 1 is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having no aliphatic unsaturated bond which is the same or different from each other
- R 2 is an alkenyl group which is the same or different from each other
- k is 0 or a positive integer.
- examples of the unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having no aliphatic unsaturated bond represented by R 1 include those having 1 to 10 carbon atoms, and further 1 to 6 carbon atoms.
- Examples thereof include those substituted with halogen atoms such as fluorine, bromine and chlorine, and cyano groups such as halogen-substituted alkyl groups such as chloromethyl group, chloropropyl group, bromoethyl group and trifluoropropyl group, and cyanoethyl group.
- the alkenyl group for R 2 is, for example, preferably one having 2 to 6 carbon atoms, and more preferably one having 2 to 3 carbon atoms, specifically, vinyl group, allyl group, propenyl group, isopropenyl group, butenyl group. , An isobutenyl group, a hexenyl group, a cyclohexenyl group and the like, and a vinyl group is preferable.
- k is generally 0 or a positive integer satisfying 0 ⁇ k ⁇ 10000, preferably 5 ⁇ k ⁇ 2000, and more preferably 10 ⁇ k ⁇ 1200. It is an integer.
- Examples of the polyorganosiloxane of the component a and the component A include, for example, 3 to 8 alkenyl groups having 2 to 8 carbon atoms, such as vinyl group and allyl group, and further 2 to 6 carbon atoms bonded to a silicon atom in one molecule.
- Polyorganosiloxanes having one or more, usually 3 to 30, preferably 3 to 20, may be used in combination.
- the molecular structure may be linear, cyclic, branched, or three-dimensional network.
- the main chain is composed of repeating diorganosiloxane units, both ends of the molecular chain are blocked with triorganosiloxy groups, and a linear chain having a viscosity at 25 ° C. of 10 to 1000000 mPa ⁇ s, particularly 100 to 100000 mPa ⁇ s. It is a polyorganosiloxane.
- the alkenyl group may be attached to any part of the molecule.
- it may include one bonded to a silicon atom at the end of the molecular chain or at the non-terminal of the molecular chain (in the middle of the molecular chain).
- each has 1 to 3 alkenyl groups on the silicon atoms at both ends of the molecular chain represented by the following general formula (Formula 2) (provided that the alkenyl group bonded to the silicon atom at the end of the molecular chain is When the total number of both ends is less than 3, at least one alkenyl group bonded to a silicon atom at the non-terminal of the molecular chain (in the middle of the molecular chain) (for example, as a substituent in the diorganosiloxane unit) is directly added.
- a chain polyorganosiloxane having a viscosity of 10 to 1,000,000 mPa ⁇ s at 25 ° C. is desirable from the viewpoint of workability, curability, etc.
- the linear polyorganosiloxane has a small amount of branched chain. It may contain a structure (trifunctional siloxane unit) in the molecular chain.
- R 3 are the same or different from each other and are unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups, and at least one is an alkenyl group.
- R 4 is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group that does not have the same or different aliphatic unsaturated bond with each other,
- R 5 is an alkenyl group, and
- l and m are 0 or a positive integer.
- the monovalent hydrocarbon group of R 3 is preferably one having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group.
- the monovalent hydrocarbon group for R 4 is also preferably one having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and the same specific examples of R 1 can be exemplified, provided that the alkenyl group is Not included.
- the alkenyl group represented by R 5 is preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms. Specific examples thereof include the same ones as R 2 in the general formula (1), preferably vinyl. It is a base.
- l and m are generally 0 or a positive integer satisfying 0 ⁇ l + m ⁇ 10000, preferably 5 ⁇ l + m ⁇ 2000, more preferably 10 ⁇ l + m ⁇ 1200, and 0 ⁇ l / (l + m ) ⁇ 0.2, preferably 0.0011 ⁇ l / (l + m) ⁇ 0.1.
- the crosslinking agent component of the components a and A is preferably an organohydrogenpolysiloxane.
- the cured product is formed by the addition reaction (hydrosilylation) between the SiH group of the crosslinking agent component and the alkenyl group of the base polymer component of the A component.
- the organohydrogenpolysiloxane may be any one having two or more hydrogen atoms (that is, SiH groups) bonded to a silicon atom in one molecule, and the molecular structure of the organohydrogenpolysiloxane is It may have a linear, cyclic, branched or three-dimensional network structure, but the number of silicon atoms in one molecule (ie, the degree of polymerization) is preferably 2 to 1000, more preferably 2 to 300. Something can be used.
- the position of the silicon atom to which the hydrogen atom is bonded is not particularly limited, and may be the end of the molecular chain or the non-end (on the way).
- Examples of the organic group bonded to a silicon atom other than a hydrogen atom include an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having no aliphatic unsaturated bond similar to R 1 of the general formula (1).
- organohydrogenpolysiloxane examples include those having a structure represented by the following general formula (Formula 3).
- R 6 is hydrogen which is the same or different from each other, an alkyl group, a phenyl group, an epoxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group and an alkoxy group, and at least two are hydrogen.
- L is an integer of 0 to 1,000, particularly 0 to 300, and M is an integer of 1 to 200.
- a platinum group metal catalyst used in the hydrosilylation reaction can be used as the component c1 of the binder resin and the component D1 of the matrix resin.
- the platinum group metal catalyst include platinum black, chloroplatinic chloride, chloroplatinic acid, a reaction product of chloroplatinic acid and a monohydric alcohol, a complex of chloroplatinic acid and an olefin or vinylsiloxane, and platinum bisacetoacetate.
- Platinum-based catalysts such as platinum-based catalysts, palladium-based catalysts and rhodium-based catalysts.
- the amount of the platinum group metal catalyst blended may be an amount necessary for curing the polyorganosiloxane which is the component a or the component A, and is preferably an amount sufficient to cure the polyorganosiloxane, and the desired curing It can be appropriately adjusted according to the speed and the like.
- the platinum group metal catalyst is usually contained in the silicone polymer (for example, a two-component room temperature curing silicone polymer) used in the production of the heat conductive sheet of the present invention. Further, the component a or the component A is sufficiently cured. To this end, an additional platinum group metal catalyst may be mixed with the silicone polymer in the production of the heat conductive sheet of the present invention.
- the blending amount of the platinum group metal catalyst is preferably 0.01 to 1000 ppm in terms of metal atom weight based on the polyorganosiloxane component.
- the “amount in which the polyorganosiloxane is sufficiently hardened” is an amount by which the hardness of the hardened material can be 5 or more in ASKER C.
- the component c2 of the binder resin and the component D2 of the matrix resin are organic peroxides, which generate a radical by heating and cause a crosslinking reaction of the component A and the component a.
- Organic peroxides include acyl peroxides such as benzoyl peroxide and bis (p-methylbenzoyl) peroxide; di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) ) Hexanes, alkyl peroxides such as tert-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide; and ester organic peroxides such as tert-butyl perbenzoate.
- the amounts of the component c2 in the binder resin and the component D2 in the matrix resin are preferably 0.01 to 5 parts by weight, and more preferably 0.1 to 4 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the component A and the component a, respectively.
- the second thermally conductive filler (component C) is preferably added in an amount of 100 to 2500 parts by weight based on 100 parts by weight of component A. Thereby, the heat conductivity of the heat conductive sheet can be kept high.
- the heat conductive filler at least one selected from alumina, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, aluminum hydroxide and silica is preferable.
- Various shapes such as spherical, scaly and polyhedral can be used.
- ⁇ -alumina having a purity of 99.5% by weight or more is preferable.
- the specific surface area of the second heat conductive filler is preferably in the range of 0.06 to 10 m 2 / g.
- the specific surface area is the BET specific surface area, and the measuring method follows JIS R1626.
- the average particle size of the second thermally conductive filler is preferably in the range of 0.1 to 100 ⁇ m.
- the particle diameter is D50 (median diameter) in particle size distribution measurement by a laser diffraction light scattering method.
- An example of this measuring instrument is a laser diffraction / scattering type particle distribution measuring apparatus LA-950S2 manufactured by Horiba Ltd.
- the second heat conductive filler it is preferable to use at least two kinds of inorganic particles having different average particle diameters in combination. This is because the thermally conductive inorganic particles having a small particle size are embedded between the large particle diameters, the particles can be packed in a state close to the closest packing, and the thermal conductivity becomes high.
- the inorganic particles are R (CH 3 ) a Si (OR ') 3-a (R is an unsubstituted or substituted organic group having 1 to 20 carbon atoms, R'is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a is 0 or Surface treatment with a silane compound represented by 1) or a partial hydrolyzate thereof is preferable.
- R (CH 3 ) a Si (OR ') 3-a R is an unsubstituted or substituted organic group having 1 to 20 carbon atoms, R'is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a is 0 or 1
- alkoxysilane compound hereinafter, simply referred to as “silane”
- examples of the alkoxysilane compound include methyltrimethoxylane, ethyltrimethoxylane, propyltrimethoxylane, butyltrimethoxylane, pentyltrimethoxylane, hexyltrimethoxylane, and hexyltrisilane.
- the silane compounds may be used either individually or in combination of two or more.
- alkoxysilane and one-end silanol siloxane may be used in combination.
- the surface treatment mentioned here includes adsorption as well as covalent bonding. Particles having an average particle diameter of 2 ⁇ m or more are preferably contained in an amount of 50% by weight or more based on 100% by weight of the entire particles.
- the mixture (II) can be blended with components other than those mentioned above, if necessary.
- an inorganic pigment such as red iron oxide, an alkyltrialkoxysilane and the like may be contained for the purpose of surface treatment of the filler.
- examples of the material intended for the filler surface treatment include alkoxy group-containing silicone.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a heat conductive sheet according to an embodiment of the present invention. That is, the thermally conductive sheet 10 includes a matrix resin 11, a filler molded body 12 containing a first thermally conductive filler having shape anisotropy, and a second thermally conductive filler 13, and the filler molded body 12 is a binder resin. 14 and the first heat conductive filler 15, the first heat conductive filler 15 is oriented in the thickness direction of the filler molded body 12, and even in the heat conductive sheet 10, the first heat conductive filler 15 is , Are oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet 10.
- 3A to 3C are schematic explanatory views showing a method for manufacturing the filler molded body 12 according to the embodiment of the present invention.
- the mixture (I) of the binder resin 14 and the first thermally conductive filler 15 having shape anisotropy is subjected to pressure processing, so that the first thermally conductive filler 15 is oriented in the main surface direction.
- the formed sheet is formed (step 1).
- the binder resin 14 in the sheet is cured to form a sheet-shaped molded body 16 having a thickness a.
- the sheet-shaped molded body 16 is cut in the thickness direction along the dotted line in FIG. 3A to obtain the filler molded body 12.
- the relationship between the thickness a and the cut width b is a> b. Due to the relationship of a> b, in the filler molded body 12, the first thermally conductive filler 15 is easily oriented in the thickness direction of the thermally conductive sheet in the thermally conductive sheet.
- FIG. 3B is a perspective view of the filler molded body 12 obtained by cutting the molded body 16.
- FIG. 3C is a side view (ab view) of the same filler molded body 12. In this way, the filler molded body 12 is obtained. Although the sheet-shaped molded body 16 may be broken when the molded body 16 is cut, the width c may not be maintained in the filler molded body.
- its thickness is b (corresponding to “cut width b” described later)
- the side corresponding to the thickness a of the sheet-shaped molded body 16 is side a, and the remaining side is side d. Then (see FIG.
- the width of the sheet molded body 16 is shortened so that the sheet molded body 16 becomes smaller. May be cut.
- the sheet or block obtained by pressing the mixture of the binder resin and the first thermally conductive filler having shape anisotropy in step 1 may be used.
- the block has a shape in which the filler molded body 12 obtained by cutting the block with the cut width b satisfies c ⁇ a> b or a ⁇ c> b. Due to the relationship of c ⁇ a> b or a ⁇ c> b, in the filler molded body 12, the first heat conductive filler 15 is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet in the heat conductive sheet. Cheap.
- the invention is not limited to the examples.
- ⁇ Thermal conductivity> A thermal resistance value [m 2 ⁇ K / W] was measured using a thermal resistance measuring method based on ASTM D5470, and the approximated line graph was created by plotting the measured thickness on the X axis and the thermal resistance value on the Y axis. The reciprocal of the slope of this approximation line was taken as the thermal conductivity.
- Example 1 ⁇ Filler molding> 1.
- the solution A contains a base polymer component and a platinum group metal catalyst
- the solution B contains a base polymer component and an organohydrogenpolysiloxane which is a crosslinking agent component.
- (2) Thermally Conductive Filler A plate-like boron nitride filler (first thermal conductive filler) having a long diameter of 700 ⁇ m and a short diameter of 50 ⁇ m and an alumina filler having a spherical average particle diameter of 2 ⁇ m were used in the amounts shown in Table 1.
- the alumina filler was surface-treated with a silane coupling agent (triethoxysilane), which prevented impairing the curing promotion, which is the catalytic ability of the Pt catalyst.
- a silane coupling agent triethoxysilane
- 1 part by mass of the silane coupling agent is added to 100 parts by mass of the alumina filler, and the mixture is stirred until they are uniform, and the stirred alumina filler is evenly spread on a tray or the like at 2 ° C at 100 ° C. It was carried out by drying for an hour.
- the plate-shaped boron nitride filler (first heat conductive filler) is oriented in the direction of the main surface of the sheet-shaped molded product, in other words, the main surface of the plate-shaped boron nitride filler (first heat conductive filler) is A sheet-shaped molded product, which was arranged substantially parallel to the main surface of the sheet-shaped molded product, was obtained.
- FIG. 3A A photograph (magnification 100 times) of the side surface (ab surface) of this filler molded body is as shown in FIG. 2A, in which the plate-shaped boron nitride filler (first heat conductive filler) is present in the thickness b direction of the filler molded body. It was oriented.
- FIG. 2B is a photograph of the same plane (bc plane) (magnification: 100 times), and the plane of the plate-shaped boron nitride filler (first heat conductive filler) can be observed.
- the filler molding, a silicone component (two-component room temperature curing silicone polymer) that becomes a matrix resin by curing, and a spherical alumina filler (second heat conductive filler) were weighed and mixed in a sheet form.
- the obtained sheet was molded into a sheet and heat-cured at 100 ° C. for 15 minutes to obtain a heat conductive sheet.
- the plate-shaped boron nitride filler (first heat conductive filler) in the heat conductive sheet is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet, in other words, the heat conductive sheet is cut in the thickness direction.
- the longitudinal direction of the plate-like boron nitride filler (first thermally conductive filler) is oriented in the thickness direction of the thermally conductive sheet, and is substantially the same as the thickness direction of the thermally conductive sheet.
- the alumina filler is surface-treated with a silane coupling agent (triethoxysilane).
- a silane coupling agent triethoxysilane
- 1 part by mass of the silane coupling agent is added to 100 parts by mass of the alumina filler, and these are uniformly mixed. The mixture was stirred until it became uniform, and the stirred alumina filler was uniformly spread on a tray or the like and dried at 100 ° C. for 2 hours.
- FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of this heat conductive sheet.
- Table 2 also shows the thermal conductivity and hardness of the thermally conductive sheet.
- Example 1 The weight ratio of the resin component and the heat conductive filler contained in Example 1 and Comparative Example 1 is the same.
- the heat conductive sheet of Example 1 contains the filler molded body in which the plate-like boron nitride filler is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet, and therefore the heat conductive sheet of Comparative Example 1 The thermal conductivity was higher than that of.
- the heat conductive sheet of the present invention can be applied to promote heat radiation from various heat generating components to various heat radiators, such as a heat conductive sheet interposed between heat generating components such as electronic components and heat radiators such as metals. ..
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Abstract
マトリックス樹脂11と、形状異方性の第1熱伝導性フィラー15を含むフィラー成形体12と、第2熱伝導性フィラー13とを含む熱伝導性シート10であって、フィラー成形体12はバインダー樹脂14と前記第1熱伝導性フィラー15を含み、前記第1熱伝導性フィラー15はフィラー成形体12の厚み方向に配向しており、前記第1熱伝導性フィラー15は、熱伝導性シート10内においても、熱伝導性シート10の厚み方向に配向している。これにより、熱伝導率が高く、大きなサイズのシートを得ることができる熱伝導性シート及びその製造方法を提供する。
Description
本発明は、電子部品などの熱伝導部品などに使用される熱伝導性シート及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、成形されたフィラーを含む熱伝導性シート及びその製造方法に関する。
コンピュータ(CPU)、トランジスタ、発光ダイオード(LED)などの半導体は使用中に発熱し、その熱のためそれらを含む電子部品の性能が低下することがある。そのため発熱するような電子部品には、CPU等の発熱部に対して放熱部が取り付けられる。放熱部は金属であることが多いため発熱部と放熱部との熱の伝達性をよくするため、シート状やゲル状にした熱伝導性シートを発熱部と放熱部との間に挿入し、これらの密着度を高めて、熱の伝達を高める方法がとられている。特許文献1には、エポキシ樹脂と粗大粒子と微小粒子からなる六方晶窒化ホウ素粒子との混合物を、ロールプレスを通過させて、前記粒子を一定方向に配列したシートとすることが提案されている。特許文献2には、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に板状窒化ホウ素粒子を混合してシート化し、この際に板状窒化ホウ素粒子をシート面と平行になるように配向させ、このシートを複数積層した後、厚み方向にスライスし、板状窒化ホウ素粒子をスライスされたものの厚み方向に配列したシートを得る方法(積層スライス製法)が提案されている。特許文献3には、遠心成形と押圧によりフィラーを配向することが提案されている。
しかし、熱伝導性シートの熱伝導率の更なる向上に対する要請がある。
本発明は、熱伝導率が高い熱伝導性シート及びその製造方法を提供する。
本発明の熱伝導性シートは、マトリックス樹脂と、形状異方性の第1熱伝導性フィラーを含むフィラー成形体と、第2熱伝導性フィラーと、を含む熱伝導性シートであり、
前記フィラー成形体は、バインダー樹脂と前記第1熱伝導性フィラーを含み、前記第1熱伝導性フィラーは前記フィラー成形体の厚み方向に配向しており、
前記第1熱伝導性フィラーは、前記熱伝導性シート内においても、前記熱伝導性シートの厚み方向に配向している。
前記フィラー成形体は、バインダー樹脂と前記第1熱伝導性フィラーを含み、前記第1熱伝導性フィラーは前記フィラー成形体の厚み方向に配向しており、
前記第1熱伝導性フィラーは、前記熱伝導性シート内においても、前記熱伝導性シートの厚み方向に配向している。
本発明の熱伝導性シートの製造方法は、本発明の熱伝導性シートの製造方法であって、
バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーとを含む混合物を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラーが主面方向に配向したシート又はブロックを形成する工程1と、
前記バインダー樹脂を硬化した後、前記シート又は前記ブロックをその厚み方向にカットして、厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体とする工程2と、
前記フィラー成形体とマトリックス樹脂と第2熱伝導性フィラーとを混合し、それをシート状に成形した後、前記マトリックス樹脂を硬化する工程3と、を含む、熱伝導性シートの製造方法に関する。
バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーとを含む混合物を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラーが主面方向に配向したシート又はブロックを形成する工程1と、
前記バインダー樹脂を硬化した後、前記シート又は前記ブロックをその厚み方向にカットして、厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体とする工程2と、
前記フィラー成形体とマトリックス樹脂と第2熱伝導性フィラーとを混合し、それをシート状に成形した後、前記マトリックス樹脂を硬化する工程3と、を含む、熱伝導性シートの製造方法に関する。
本発明の熱伝導性シートは、マトリックス樹脂と、形状異方性の第1熱伝導性フィラーを含むフィラー成形体と、第2熱伝導性フィラーを含み、前記フィラー成形体はバインダー樹脂と前記第1熱伝導性フィラーを含み、前記第1熱伝導性フィラーは前記フィラー成形体の厚み方向に配向しており、前記第1熱伝導性フィラーは、前記熱伝導性シート内においても、前記熱伝導性シートの厚み方向に配向していることにより、前記熱伝導性シートの厚み方向への熱伝導率が高いシートを得ることができる。
また、本発明の熱伝導性シートの製造方法は、厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体と、マトリックス樹脂及び第2熱伝導性フィラーを混合し、シート状に成形し、硬化することにより、熱伝導性シートを製造するので、例えば、磁場配向製法や積層スライス製法を用いなくても、大きなサイズの熱伝導性シートを製造できる。故に、本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、熱伝導性の高い熱伝導性シートを、効率よく合理的に製造できる。
また、本発明の熱伝導性シートの製造方法は、厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体と、マトリックス樹脂及び第2熱伝導性フィラーを混合し、シート状に成形し、硬化することにより、熱伝導性シートを製造するので、例えば、磁場配向製法や積層スライス製法を用いなくても、大きなサイズの熱伝導性シートを製造できる。故に、本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、熱伝導性の高い熱伝導性シートを、効率よく合理的に製造できる。
本発明は、マトリックス樹脂と、形状異方性の第1熱伝導性フィラーを含むフィラー成形体と、第2熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性シートである。フィラー成形体はバインダー樹脂と第1熱伝導性フィラーを含み、第1熱伝導性フィラーは、前記フィラー成形体の厚み方向に配向しており、前記第1熱伝導性フィラーは、熱伝導性シート内においても、熱伝導性シートの厚み方向に配向している。これにより、熱伝導性が高い熱伝導性シートを得ることができる。尚、熱伝導性フィラーは熱伝導性粒子ともいう。
形状異方性を有する第1熱伝導性フィラーは、板状及び針状から選ばれる少なくとも一つの形状のフィラーが好ましい。板状は扁平状及び鱗片状などとも呼ばれている。針状は棒状及び繊維状などとも呼ばれている。これらの形状のフィラーは、所定方向に配向しやすい。具体的には、フィラー成形体の調製過程において、シート又はブロック中、板状フィラーはその主面が、シート又はブロックの主面の面方向に配向されやすく、例えば、シート又はブロックの主面と実質的に平行に配置されやすく、針状フィラーは、その長手方向が、シート又はブロックの主面の面方向に配向されやすく、例えば、シート又はブロックの主面と実質的に平行に配置されやすい。そのため、シートまたはブロックを、例えばその主面の長手方向と直行する直線に沿って、シートまたはブロックの厚み方向(シートまたはブロックの最も短い辺と同じ方向)に切断して得られたフィラー成形体の前記切断面と直交する面であって、且つ、前記シートまたはブロックの前記主面と直交する面(前記シートまたはブロックの前記主面とは異なる面)において、板状フィラーは、フィラー成形体の厚み方向(フィラー成形体の最も短い辺と同じ方向)に配向し、例えば、板状フィラーの長手方向がフィラー成形体の厚み方向と実質的に同方向となりやすい。針状フィラーについては、フィラー成形体の厚み方向に配向し、例えば、針状フィラーの長手方向が、フィラー成形体の厚み方向と実質的に同方向となりやすい。形状異方性を有する第1熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素及びアルミナから選ばれる少なくとも一つが好ましい。これらのフィラーは熱伝導性が高く、電気絶縁性も高いからである。
前記マトリックス樹脂及びバインダー樹脂は、同一又は異なった種類の熱硬化性樹脂であるのが好ましい。熱硬化性樹脂は、耐熱性が高く、寸法安定性も高いからである。熱硬化性樹脂としては、シリコーンポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等がある。これらの中でも、マトリックス樹脂及びバインダー樹脂は、いずれもシリコーンポリマーが好ましい。
フィラー成形体には、さらに球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラーを含まれていると好ましい。これにより、フィラー成形体内において形状異方性を有する第1熱伝導性フィラー同士の隙間を埋め、熱伝導性をさらに高めることができる。
前記第2熱伝導性フィラーは、好ましくは球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラーであることにより、熱伝導性シート内においてフィラー成形体同士の隙間を埋め、熱伝導性シートの熱伝導性を高くすることができる。
前記熱伝導性シートの熱伝導率は、高ければ高いほど好ましいが、例えば、1.5W/m・K以上が好ましく、より好ましくは2.0W/m・K以上、さらに好ましくは11W/m・K以上である。
本発明の熱伝導性シートの製造方法は、次の工程を含む。
(1)バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーの混合物(I)を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラーが、シートまたはブロックの主面方向に配向したシートまたはブロックを形成する工程1
(2)前記バインダー樹脂を硬化した後、前記シートまたは前記ブロックをその厚み方向にカットして、フィラー成形体の厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体とする工程2
(3)前記フィラー成形体とマトリックス樹脂と第2熱伝導性フィラーとを混合し、得られた混合物(II)をシート状に成形した後、前記マトリックス樹脂を硬化する工程3
(1)バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーの混合物(I)を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラーが、シートまたはブロックの主面方向に配向したシートまたはブロックを形成する工程1
(2)前記バインダー樹脂を硬化した後、前記シートまたは前記ブロックをその厚み方向にカットして、フィラー成形体の厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体とする工程2
(3)前記フィラー成形体とマトリックス樹脂と第2熱伝導性フィラーとを混合し、得られた混合物(II)をシート状に成形した後、前記マトリックス樹脂を硬化する工程3
本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、フィラー成形体を含むので、磁場配向製法や積層スライス製法を用いなくても、大きなサイズの熱伝導性シートを製造できる。故に、本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、熱伝導性の高い熱伝導性シートを、効率よく合理的に製造できる。ここで大きなサイズ(広い面積)とは、長さ100mm以上、幅100mm以上をいう。好ましくは長さ300mm以上、幅400mm以上である。熱伝導性シートの厚さは、従来公知の熱伝導性シートの厚さと同じでよいが、例えば、0.3mm以上 5.0mm以下が好ましい。
前記工程1における、前記混合物(I)の押圧加工は、プレス及び圧延から選ばれる少なくとも一つが挙げられる。
前記工程3における、前記混合物(II)のシート状物への成形は、プレス及び圧延から選ばれる少なくとも一つが、大きなサイズ(広い面積)のシートの形成の観点から好ましい。とくにロール圧延であれば、連続成形も可能である。
バインダー樹脂及びマトリックス樹脂の硬化は、硬化剤として有機過酸化物を用いた硬化又は白金族系金属触媒を使用する付加反応硬化の何れの硬化でも良く、結果的に熱硬化でき、かつ電気的に安定した熱伝導性又は体積固有抵抗が得られる方法を選択する。
フィラー成形体のバインダー樹脂としてシリコーンポリマーを選択する場合、前記工程1において前記混合物(I)には下記の成分a~成分c(ただし、成分cは成分c1及び成分c2のうちのいずれか一方)が含まれていると好ましい。
(成分a)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分b)第1熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して50~2500重量部
(成分c)(成分c1)白金族系金属触媒
(成分c2)有機過酸化物:成分a100重量部に対して0.01~5重量部
(成分a)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分b)第1熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して50~2500重量部
(成分c)(成分c1)白金族系金属触媒
(成分c2)有機過酸化物:成分a100重量部に対して0.01~5重量部
フィラー成形体のバインダー樹脂としてシリコーンポリマーを選択する場合、前記工程1において前記混合物(I)には下記の成分a~成分d(ただし、成分cは成分c1及び成分c2のうちのいずれか一方)が含まれていると、熱伝導性向上の観点からより好ましい。
(成分a)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分b)第1熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して50~2500重量部
(成分c)(成分c1)白金族系金属触媒
(成分c2)有機過酸化物:成分a100重量部に対して0.01~5重量部
(成分d)球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して10~500重量部
(成分a)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分b)第1熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して50~2500重量部
(成分c)(成分c1)白金族系金属触媒
(成分c2)有機過酸化物:成分a100重量部に対して0.01~5重量部
(成分d)球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラー:成分a100重量部に対して10~500重量部
熱伝導性シートのマトリックス樹脂としてシリコーンポリマーを選択する場合、前記工程3において前記混合物(II)には下記の成分A~成分D(ただし、成分Dは成分D1及び成分D2のうちのいずれか一方)が含まれていると好ましい。
(成分A)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分B)フィラー成形体を成分A100重量部に対して100~2500重量部
(成分C)第2熱伝導性フィラーを成分A100重量部に対して100~2500重量部
(成分D)(成分D1)白金族系金属触媒
(成分D2)有機過酸化物:成分A100重量部に対して0.01~5重量部
(成分A)ポリオルガノシロキサン100重量部
(成分B)フィラー成形体を成分A100重量部に対して100~2500重量部
(成分C)第2熱伝導性フィラーを成分A100重量部に対して100~2500重量部
(成分D)(成分D1)白金族系金属触媒
(成分D2)有機過酸化物:成分A100重量部に対して0.01~5重量部
シリコーンポリマーは、付加硬化型シリコーンポリマー、有機過酸化物硬化型シリコーンポリマーのうちのいずれであってよい。
シリコーンポリマーが付加硬化型シリコーンポリマーの場合、バインダー樹脂及びマトリックス樹脂を構成するポリオルガノシロキサンは、後述のベースポリマー成分と架橋剤成分を含み、通常は、A液とB液に分かれて保存されている。例えば、A液とB液の双方に前記ベースポリマー成分が含まれ、A液には、更に硬化触媒、例えば白金族系金属触媒が含まれ、B液には、更に前記架橋剤成分が含まれる。この状態で市販されている。
シリコーンポリマーが有機過酸化物硬化型シリコーンポリマーの場合、バインダー樹脂及びマトリックス樹脂を構成するポリオルガノシロキサンは、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有することが好ましい。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基等が例示される。ポリオルガノシロキサンが有するアルケニル基以外の有機基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等で例示されるアルキル基;フェニル基、トリル基等で例示されるアリール基;β-フェニルエチル基等のアラルキル基;3,3,3-トリフロロプロピル基、3-クロロプロピル基等で例示されるハロゲン置換アルキル基等が挙げられる。
ポリオルガノシロキサンの分子鎖末端などに少量の水酸基を有していてもよい。ポリオルガノシロキサンの分子構造は、直鎖状、分岐を含む直鎖状、環状、網目状のいずれであっても良く、二種以上のポリオルガノシロキサンを併用してもよい。
ポリオルガノシロキサンの分子量は特に限定はなく、粘度の低い液状のものから粘度の高い生ゴム状のものまで使用できるが、硬化してゴム状弾性体になるためには25℃での粘度が100mPa・s以上であることが好ましく、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の数平均分子量が200,000~700,000の範囲の生ゴム状であることがより好ましい。
[バインダー樹脂、マトリックス樹脂]
次に、バインダー樹脂及びマトリックス樹脂の各成分について説明する。
(1)ベースポリマー成分
ベースポリマー成分は、好ましくは一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を2個以上含有するポリオルガノシロキサンである。このポリオルガノシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基として、ビニル基、アリル基等の、好ましくは炭素原子数2~8、より好ましくは炭素原子数2~6の、アルケニル基を一分子中に2個有する。ポリオルガノシロキサンの粘度は25℃で、10~1000000mPa・s、さらには100~100000mPa・sであることが、作業性、硬化性などから望ましい。
次に、バインダー樹脂及びマトリックス樹脂の各成分について説明する。
(1)ベースポリマー成分
ベースポリマー成分は、好ましくは一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を2個以上含有するポリオルガノシロキサンである。このポリオルガノシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基として、ビニル基、アリル基等の、好ましくは炭素原子数2~8、より好ましくは炭素原子数2~6の、アルケニル基を一分子中に2個有する。ポリオルガノシロキサンの粘度は25℃で、10~1000000mPa・s、さらには100~100000mPa・sであることが、作業性、硬化性などから望ましい。
具体的には、好ましくは、下記一般式(化1)で表される1分子中に平均2個以上かつ分子鎖末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するポリオルガノシロキサンを使用する。下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンは、両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状ポリオルガノシロキサンである。尚、この直鎖状ポリオルガノシロキサンは少量の分岐状構造(三官能性シロキサン単位)を分子鎖中に含有するものであってもよい。
一般式(化1)中、R1は互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基であり、R2は互いに同一又は異種のアルケニル基であり、kは、0又は正の整数である。ここで、R1の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換の一価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1~10、更には炭素原子数が1~6のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、並びに、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノエチル基等が挙げられる。R2のアルケニル基としては、例えば炭素原子数が2~6、さらには炭素原子数が2~3のものが好ましく、具体的にはビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ、好ましくはビニル基である。一般式(化1)において、kは、一般的には0≦k≦10000を満足する0又は正の整数であり、好ましくは5≦k≦2000、より好ましくは10≦k≦1200を満足する整数である。
成分a及び成分Aのポリオルガノシロキサンとしては、一分子中に、例えば、ケイ素原子に結合した、ビニル基、アリル基等の炭素原子数が2~8、さらには2~6のアルケニル基を3個以上、通常、3~30個、好ましくは3~20個程度有するポリオルガノシロキサンを併用しても良い。分子構造は直鎖状、環状、分岐状、三次元網状のいずれの分子構造のものであってもよい。好ましくは、主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された、25℃での粘度が10~1000000mPa・s、特に100~100000mPa・sの直鎖状ポリオルガノシロキサンである。
アルケニル基は分子のいずれかの部分に結合していればよい。例えば、分子鎖末端、あるいは分子鎖非末端(分子鎖途中)のケイ素原子に結合しているものを含んでも良い。なかでも下記一般式(化2)で表される分子鎖両末端のケイ素原子上にそれぞれ1~3個のアルケニル基を有し(但し、この分子鎖末端のケイ素原子に結合したアルケニル基が、両末端合計で3個未満である場合には、分子鎖非末端(分子鎖途中)のケイ素原子に結合したアルケニル基を、(例えばジオルガノシロキサン単位中の置換基として)、少なくとも1個有する直鎖状ポリオルガノシロキサンであって、上記でも述べた通り25℃における粘度が10~1,000,000mPa・sのものが作業性、硬化性などから望ましい。なお、この直鎖状ポリオルガノシロキサンは少量の分岐状構造(三官能性シロキサン単位)を分子鎖中に含有するものであってもよい。
一般式(化2)中、R3は互いに同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基であって、少なくとも1個がアルケニル基である。R4は互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基であり、R5はアルケニル基であり、l,mは、0又は正の整数である。ここで、R3の一価炭化水素基としては、炭素原子数が1~10、さらには1~6のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基やシアノエチル基等が挙げられる。
また、R4の一価炭化水素基としても、炭素原子数が1~10、さらには1~6のものが好ましく、上記R1の具体例と同様のものが例示できるが、但しアルケニル基は含まない。
R5のアルケニル基としては、例えば炭素原子数が2~6、さらには2~3のものが好ましく、具体的には前記一般式(1)のR2と同じものが例示され、好ましくはビニル基である。
l,mは、一般的には0<l+m≦10000を満足する0又は正の整数であり、好ましくは5≦l+m≦2000、より好ましくは10≦l+m≦1200で、かつ0<l/(l+m)≦0.2、好ましくは、0.0011≦l/(l+m)≦0.1を満足する整数である。
(2)架橋剤成分
成分a及びA成分のうちの架橋剤成分は、好ましくはオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。架橋剤成分のSiH基とA成分のうちのベースポリマー成分のアルケニル基とが付加反応(ヒドロシリル化)することにより硬化物を形成するものである。かかるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を2個以上有するものであればいずれのものでもよく、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数(即ち、重合度)は好ましくは2~1000、より好ましくは2~300程度のものを使用することができる。
成分a及びA成分のうちの架橋剤成分は、好ましくはオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。架橋剤成分のSiH基とA成分のうちのベースポリマー成分のアルケニル基とが付加反応(ヒドロシリル化)することにより硬化物を形成するものである。かかるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を2個以上有するものであればいずれのものでもよく、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数(即ち、重合度)は好ましくは2~1000、より好ましくは2~300程度のものを使用することができる。
水素原子が結合するケイ素原子の位置は特に制約はなく、分子鎖の末端でも非末端(途中)でもよい。また、水素原子以外のケイ素原子に結合した有機基としては、前記一般式(1)のR1と同様の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基が挙げられる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては下記一般式(化3)で表される構造のものが例示できる。
上記の式中、R6は互いに同一又は異種の水素、アルキル基、フェニル基、エポキシ基、アクリロイル基、メタアクリロイル基、アルコキシ基であり、少なくとも2つは水素である。Lは0~1,000の整数、特には0~300の整数であり、Mは1~200の整数である。
(3)触媒成分
バインダー樹脂の成分c1及びマトリックス樹脂の成分D1としては、ヒドロシリル化反応に用いられる白金族系金属触媒を用いることができる。白金族系金属触媒は、例えば、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類やビニルシロキサンとの錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族系金属触媒が挙げられる。
バインダー樹脂の成分c1及びマトリックス樹脂の成分D1としては、ヒドロシリル化反応に用いられる白金族系金属触媒を用いることができる。白金族系金属触媒は、例えば、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類やビニルシロキサンとの錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族系金属触媒が挙げられる。
白金族系金属触媒の配合量は、成分a又は成分Aであるポリオルガノシロキサンの硬化に必要な量であればよく、好ましくはポリオルガノシロキサンが十分に硬化する量であればよく、所望の硬化速度などに応じて適宜調整することができる。白金族系金属触媒は、通常、本発明の熱伝導性シートの製造に使用されるシリコーンポリマー(例えば、2液室温硬化シリコーンポリマー)に含まれるが、更に、成分a又はA成分を十分に硬化させるために、本発明の熱伝導性シートの製造において、前記シリコーンポリマーに追加の白金族系金属触媒を混合してもよい。白金族系金属触媒の前記配合量は、ポリオルガノシロキサン成分に対して金属原子重量換算で、好ましくは0.01~1000ppmである。
尚、白金族金属触媒について「ポリオルガノシロキサンが十分に硬化する量」とは、硬化物の硬さが、ASKER Cで5以上とすることが可能な量である。
バインダー樹脂の成分c2及びマトリックス樹脂の成分D2は、有機過酸化物であり、加熱によりラジカルを発生して、A成分、成分aの架橋反応を起こす。有機過酸化物としては、ベンゾイルペルオキシド、ビス(p-メチルベンゾイル)ペルオキシドのようなアシル系過酸化物;ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert-ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシドのようなアルキル系ペルオキシド;ならびにtert-ブチルペルベンゾアートのようなエステル系有機過酸化物が例示される。バインダー樹脂における成分c2、マトリックス樹脂における成分D2の配合量は、各々、成分A、成分a100重量部に対して、0.01~5重量部が好ましく、0.1~4重量部がより好ましい。
[第2熱伝導性フィラー]
第2熱伝導性フィラー(成分C)は、成分A100重量部に対して、好ましくは100~2500重量部添加する。これにより熱伝導性シートの熱伝導率を高く保つことができる。熱伝導性フィラーとしては、アルミナ,酸化亜鉛,酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つが好ましい。形状は球状,鱗片状,多面体状等様々なものを使用できる。アルミナを使用する場合は、純度99.5重量%以上のα-アルミナが好ましい。第2熱伝導性フィラーの比表面積は、0.06~10m2/gの範囲が好ましい。比表面積はBET比表面積であり、測定方法はJIS R1626に従う。第2熱伝導性フィラーの平均粒子径は、0.1~100μmの範囲が好ましい。粒子径は、レーザー回折光散乱法による粒度分布測定におけるD50(メジアン径)である。この測定器としては、例えば堀場製作所社製のレーザー回折/散乱式粒子分布測定装置LA-950S2がある。
第2熱伝導性フィラー(成分C)は、成分A100重量部に対して、好ましくは100~2500重量部添加する。これにより熱伝導性シートの熱伝導率を高く保つことができる。熱伝導性フィラーとしては、アルミナ,酸化亜鉛,酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つが好ましい。形状は球状,鱗片状,多面体状等様々なものを使用できる。アルミナを使用する場合は、純度99.5重量%以上のα-アルミナが好ましい。第2熱伝導性フィラーの比表面積は、0.06~10m2/gの範囲が好ましい。比表面積はBET比表面積であり、測定方法はJIS R1626に従う。第2熱伝導性フィラーの平均粒子径は、0.1~100μmの範囲が好ましい。粒子径は、レーザー回折光散乱法による粒度分布測定におけるD50(メジアン径)である。この測定器としては、例えば堀場製作所社製のレーザー回折/散乱式粒子分布測定装置LA-950S2がある。
第2熱伝導性フィラーとしては、平均粒子径が異なる少なくとも2種の無機粒子を併用すると好ましい。このようにすると大きな粒子径の間に小さな粒子径の熱伝導性無機粒子が埋まり、最密充填に近い状態で充填でき、熱伝導性が高くなるからである。
無機粒子は、R(CH3)aSi(OR’)3-a(Rは炭素数1~20の非置換または置換有機基、R’は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるシラン化合物、もしくはその部分加水分解物で表面処理するのが好ましい。R(CH3)aSi(OR’)3-a(Rは炭素数1~20の非置換または置換有機基、R’は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるアルコキシシラン化合物(以下単に「シラン」という。)としては、例えば、メチルトリメトキシラン,エチルトリメトキシラン,プロピルトリメトキシラン,ブチルトリメトキシラン,ペンチルトリメトキシラン,ヘキシルトリメトキシラン,ヘキシルトリエトキシシラン,オクチルトリメトキシシラン,オクチルトリエトキシラン,デシルトリメトキシシラン,デシルトリエトキシシラン,ドデシルトリメトキシシラン,ドデシルトリエトキシシラン,ヘキサデシルトリメトキシシラン,ヘキサデシルトリエトキシシシラン,オクタデシルトリメトキシシラン,オクタデシルトリエトキシシシラン等のシラン化合物がある。前記シラン化合物は、一種又は二種以上混合して使用することができる。表面処理剤として、アルコキシシランと片末端シラノールシロキサンを併用してもよい。ここでいう表面処理とは共有結合のほか吸着なども含む。平均粒子径2μm以上の粒子は、粒子全体を100重量%としたとき50重量%以上含まれていると好ましい。
[その他の成分]
混合物(II)には、必要に応じて前記以外の成分を配合することができる。例えばベンガラなどの無機顔料、フィラーの表面処理等の目的でアルキルトリアルコキシシランなどが含まれていてもよい。フィラー表面処理を目的とする材料として、アルコキシ基含有シリコーンが挙げられる。
混合物(II)には、必要に応じて前記以外の成分を配合することができる。例えばベンガラなどの無機顔料、フィラーの表面処理等の目的でアルキルトリアルコキシシランなどが含まれていてもよい。フィラー表面処理を目的とする材料として、アルコキシ基含有シリコーンが挙げられる。
図1は本発明の一実施形態の熱伝導性シートの模式的断面図である。すなわち、熱伝導性シート10は、マトリックス樹脂11と、形状異方性の第1熱伝導性フィラーを含むフィラー成形体12と、第2熱伝導性フィラー13を含み、フィラー成形体12はバインダー樹脂14と第1熱伝導性フィラー15を含み、第1熱伝導性フィラー15はフィラー成形体12の厚み方向に配向しており、熱伝導性シート10内においても、第1熱伝導性フィラー15は、熱伝導性シート10の厚み方向に配向している。
図3A-Cは本発明の一実施形態におけるフィラー成形体12の製造方法を示す模式的説明図である。まず図3Aに示すように、バインダー樹脂14と形状異方性の第1熱伝導性フィラー15の混合物(I)を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラー15が主面方向に配向したシートを形成する(工程1)。
その後、前記シート中のバインダー樹脂14を硬化させ、厚みaのシート状成形体16とする。次に、例えば、図3Aの点線に沿って、シート状成形体16を厚み方向にカットしてフィラー成形体12とする。このとき、シート状成形体16の厚みをa、幅をcとすると(成形体16はシート状であるからc>a)、厚みaとカット幅bの関係は、a>bとする。a>bの関係であることにより、フィラー成形体12が、熱伝導性シート内において、第1熱伝導性フィラー15が、熱伝導性シートの厚み方向に配向しやすい。図3Bは、成形体16をカットすることにより得られたフィラー成形体12の斜視図である。図3Cは同フィラー成形体12の側面図(ab図)である。このようにしてフィラー成形体12を得る。
尚、成形体16をカットする際に、シート状成形体16が壊れることもあるが、フィラー成形体において幅cは保持されていなくてもよい。また、直方体であるフィラー成形体において、その厚みをb(後述の「カット幅b」に対応)とし、シート状成形体16の厚みaに対応する辺を辺aとし、残余の辺を辺dとすると(図3B参照)、フィラー成形体がd≧a>b又はa≧d>bを満たす形状である限り、シート状成形体16の幅をcが短くなるように、シート状成形体16をカットしてもよい。
尚、成形体16をカットする際に、シート状成形体16が壊れることもあるが、フィラー成形体において幅cは保持されていなくてもよい。また、直方体であるフィラー成形体において、その厚みをb(後述の「カット幅b」に対応)とし、シート状成形体16の厚みaに対応する辺を辺aとし、残余の辺を辺dとすると(図3B参照)、フィラー成形体がd≧a>b又はa≧d>bを満たす形状である限り、シート状成形体16の幅をcが短くなるように、シート状成形体16をカットしてもよい。
工程1において、バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーの混合物を押圧加工することにより得られるシート又は、ブロックであってもよい。この場合も、ブロックは、ブロックをカット幅bでカットして得たフィラー成形体12が、c≧a>b又はa≧c>bを満たす形状とする。c≧a>b又はa≧c>bの関係であることにより、フィラー成形体12が、熱伝導性シート内において、第1熱伝導性フィラー15が、熱伝導性シートの厚み方向に配向しやすい。
以下実施例を用いて説明する。本発明は実施例に限定されるものではない。
<熱伝導率>
ASTM D5470準拠の熱抵抗測定方法を用いて熱抵抗値[m2・K/W]を測定し、X軸に測定厚み、Y軸に熱抵抗値でプロットして、近似線グラフを作成した。この近似線の傾きの逆数を熱伝導率とした。
<熱伝導率>
ASTM D5470準拠の熱抵抗測定方法を用いて熱抵抗値[m2・K/W]を測定し、X軸に測定厚み、Y軸に熱抵抗値でプロットして、近似線グラフを作成した。この近似線の傾きの逆数を熱伝導率とした。
(実施例1)
<フィラー成形体>
1.材料成分
(1)シリコーン成分
シリコーン成分として、ポリオルガノシロキサンを含む2液室温硬化シリコーンポリマーを表1に示す量使用した。A液には、ベースポリマー成分と白金族系金属触媒が含まれており、B液には、ベースポリマー成分と架橋剤成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが含まれる。
(2)熱伝導性フィラー
長径700μm短径50μmの板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)と、球状で平均粒子径2μmのアルミナフィラーを表1に示す量使用した。アルミナフィラーは、シランカップリング剤(トリエトキシシラン)により表面処理されており、これによりPt触媒の触媒能である硬化促進が損なわれることを防いだ。尚、前記表面処理は、アルミナフィラー100質量部に対してシランカップリング剤を1質量部添加し、これらが均一になるまで撹拌し、撹拌したアルミナフィラーをトレー等に均一に拡げ100℃で2時間乾燥させることにより行った。
<フィラー成形体>
1.材料成分
(1)シリコーン成分
シリコーン成分として、ポリオルガノシロキサンを含む2液室温硬化シリコーンポリマーを表1に示す量使用した。A液には、ベースポリマー成分と白金族系金属触媒が含まれており、B液には、ベースポリマー成分と架橋剤成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが含まれる。
(2)熱伝導性フィラー
長径700μm短径50μmの板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)と、球状で平均粒子径2μmのアルミナフィラーを表1に示す量使用した。アルミナフィラーは、シランカップリング剤(トリエトキシシラン)により表面処理されており、これによりPt触媒の触媒能である硬化促進が損なわれることを防いだ。尚、前記表面処理は、アルミナフィラー100質量部に対してシランカップリング剤を1質量部添加し、これらが均一になるまで撹拌し、撹拌したアルミナフィラーをトレー等に均一に拡げ100℃で2時間乾燥させることにより行った。
2.混合と成形加工
前記シリコーン成分と熱伝導性フィラーを表1に示す量計量し、混合し、コンパウンドとした。次に離型処理をしたPETフィルムで前記コンパウンドを挟み込み、等速ロールで圧延して厚みaが3.0mmのシートに成形し(図3A参照)、100℃、15分加熱してシリコーンポリマーを硬化した。これにより板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)が、シート状成形体の主面方向に配向した、言い換えると、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の主面が、シート状成形体の主面と実質的に平行に配置された、シート状成形体が得られた。
前記シリコーン成分と熱伝導性フィラーを表1に示す量計量し、混合し、コンパウンドとした。次に離型処理をしたPETフィルムで前記コンパウンドを挟み込み、等速ロールで圧延して厚みaが3.0mmのシートに成形し(図3A参照)、100℃、15分加熱してシリコーンポリマーを硬化した。これにより板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)が、シート状成形体の主面方向に配向した、言い換えると、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の主面が、シート状成形体の主面と実質的に平行に配置された、シート状成形体が得られた。
3.シート状成形体のカット
カッターを使用して前記シート状成形体の厚さ(a)方向に平均0.5mm間隔でカットした(図3A参照)。これにより、タテcが5mm、ヨコaが3mm、厚さbが0.5mmの直方体状のフィラー成形体を作成した(図3B参照)。このフィラー成形体の側面(ab面)の写真(倍率100倍)は、図2Aに示すとおりであり、フィラー成形体の厚さb方向に板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)が配向していた。図2Bは同平面(bc面)の写真(倍率100倍)であり、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の平面が観察できる。
カッターを使用して前記シート状成形体の厚さ(a)方向に平均0.5mm間隔でカットした(図3A参照)。これにより、タテcが5mm、ヨコaが3mm、厚さbが0.5mmの直方体状のフィラー成形体を作成した(図3B参照)。このフィラー成形体の側面(ab面)の写真(倍率100倍)は、図2Aに示すとおりであり、フィラー成形体の厚さb方向に板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)が配向していた。図2Bは同平面(bc面)の写真(倍率100倍)であり、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の平面が観察できる。
<熱伝導性シートの製造>
前記フィラー成形体と、硬化によりマトリックス樹脂となるシリコーン成分(2液室温硬化シリコーンポリマー)と、球状アルミナフィラー(第2熱伝導性フィラー)とを表2に示す量計量し、混合し、シート状に成形し、得られたシートを、100℃15分加熱硬化して、熱伝導性シートを得た。熱伝導性シート中の板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)は、熱伝導性シートの厚み方向に配向しており、換言すると、熱伝導性シートをその厚さ方向に切断して見える切断面において、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の長手方向は、熱伝導性シートの厚み方向に配向しており、熱伝導性シートの厚み方向と実質的に同方向であった。
なお、アルミナフィラーは、シランカップリング剤(トリエトキシシラン)により表面処理されており、前記表面処理は、アルミナフィラー100質量部に対してシランカップリング剤を1質量部添加し、これらが均一になるまで撹拌し、撹拌したアルミナフィラーをトレー等に均一に拡げ100℃で2時間乾燥させることにより行った。
図1に、この熱伝導性シートの模式的断面図を示す。熱伝導性シートの熱伝導率及び硬さも表2に示す。
前記フィラー成形体と、硬化によりマトリックス樹脂となるシリコーン成分(2液室温硬化シリコーンポリマー)と、球状アルミナフィラー(第2熱伝導性フィラー)とを表2に示す量計量し、混合し、シート状に成形し、得られたシートを、100℃15分加熱硬化して、熱伝導性シートを得た。熱伝導性シート中の板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)は、熱伝導性シートの厚み方向に配向しており、換言すると、熱伝導性シートをその厚さ方向に切断して見える切断面において、板状窒化ホウ素フィラー(第1熱伝導性フィラー)の長手方向は、熱伝導性シートの厚み方向に配向しており、熱伝導性シートの厚み方向と実質的に同方向であった。
なお、アルミナフィラーは、シランカップリング剤(トリエトキシシラン)により表面処理されており、前記表面処理は、アルミナフィラー100質量部に対してシランカップリング剤を1質量部添加し、これらが均一になるまで撹拌し、撹拌したアルミナフィラーをトレー等に均一に拡げ100℃で2時間乾燥させることにより行った。
図1に、この熱伝導性シートの模式的断面図を示す。熱伝導性シートの熱伝導率及び硬さも表2に示す。
(比較例1)
フィラー成形体を使用せず、硬化によりマトリックス樹脂となるシリコーン成分と、第1熱伝導性フィラーと、第2の熱伝導性フィラーとを表2に示す量、計量し、混合し、シート状に成形し、得られたシートを100℃、15分で加熱硬化した。比較例1の熱伝導性シートの熱伝導率及び硬さも表2に示す。
フィラー成形体を使用せず、硬化によりマトリックス樹脂となるシリコーン成分と、第1熱伝導性フィラーと、第2の熱伝導性フィラーとを表2に示す量、計量し、混合し、シート状に成形し、得られたシートを100℃、15分で加熱硬化した。比較例1の熱伝導性シートの熱伝導率及び硬さも表2に示す。
実施例1及び比較例1に含まれる樹脂成分と熱伝導性フィラーの重量比は同じである。表2から明らかなとおり、実施例1の熱伝導性シートは、熱伝導性シートの厚み方向に板状窒化ホウ素フィラーが配向したフィラー成形体を含んでいるため、比較例1の熱伝導性シートに比べて、熱伝導率が高かった。
本発明の熱伝導性シートは、電子部品等の発熱部品と金属等の放熱体との間に介在させる熱伝導シート等、様々な発熱部品から種々の放熱体への放熱を促すことに適用できる。
1 熱伝導率測定装置
2 センサ
3a,3b 試料
4 センサの先端
5 印加電流用電極
6 抵抗値用電極(温度測定用電極)
10 熱伝導性シート
11 マトリックス樹脂
12 フィラー成形体
13 第2熱伝導性フィラー
14 バインダー樹脂
15 第1熱伝導性フィラー
16 成形体
2 センサ
3a,3b 試料
4 センサの先端
5 印加電流用電極
6 抵抗値用電極(温度測定用電極)
10 熱伝導性シート
11 マトリックス樹脂
12 フィラー成形体
13 第2熱伝導性フィラー
14 バインダー樹脂
15 第1熱伝導性フィラー
16 成形体
Claims (10)
- マトリックス樹脂と、
形状異方性の第1熱伝導性フィラーを含むフィラー成形体と、
第2熱伝導性フィラーと、を含む熱伝導性シートであり、
前記フィラー成形体は、バインダー樹脂と前記第1熱伝導性フィラーを含み、前記第1熱伝導性フィラーは前記フィラー成形体の厚み方向に配向しており、
前記第1熱伝導性フィラーは、前記熱伝導性シート内においても、前記熱伝導性シートの厚み方向に配向していることを特徴とする熱伝導性シート。 - 前記形状異方性を有する第1熱伝導性フィラーは、板状及び針状から選ばれる少なくとも一つの形状のフィラーである請求項1に記載の熱伝導性シート。
- 前記形状異方性を有する第1熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素及びアルミナから選ばれる少なくとも一つである請求項1又は2に記載の熱伝導性シート。
- 前記マトリックス樹脂及びバインダー樹脂は、同一又は異なった種類の熱硬化性樹脂である請求項1~3のいずれかの項に記載の熱伝導性シート。
- 前記マトリックス樹脂及びバインダー樹脂は、いずれもシリコーンポリマーである請求項1~4のいずれかの項に記載の熱伝導性シート。
- 前記フィラー成形体は、さらに球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラーを含む、請求項1~5のいずれかの項に記載の熱伝導性シート。
- 前記第2熱伝導性フィラーは、球状及び不定形から選ばれる少なくとも一つの熱伝導性フィラーを含む、請求項1~6のいずれかの項に記載の熱伝導性シート。
- 前記熱伝導性シートの熱伝導率は、1.5W/m・K以上である、請求項1~7のいずれかに記載の熱伝導性シート。
- 請求項1~8のいずれかの項に記載の熱伝導性シートの製造方法であって、
バインダー樹脂と形状異方性の第1熱伝導性フィラーの混合物を押圧加工することにより、前記第1熱伝導性フィラーが主面方向に配向したシート又はブロックを形成する工程1と、
前記バインダー樹脂を硬化した後、前記シート又は前記ブロックをその厚み方向にカットして、厚み方向に第1熱伝導性フィラーが配向したフィラー成形体とする工程2と、
前記フィラー成形体とマトリックス樹脂と第2熱伝導性フィラーとを混合し、それをシート状に成形した後、前記マトリックス樹脂を硬化する工程3を含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。 - 前記工程1における前記押圧加工は、プレス及び圧延から選ばれる少なくとも一つである、請求項9に記載の熱伝導性シートの製造方法。
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