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CN107109151B - 导热性粘接片、其制造方法、以及使用其的电子器件 - Google Patents

导热性粘接片、其制造方法、以及使用其的电子器件 Download PDF

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CN107109151B CN201580069936.2A CN201580069936A CN107109151B CN 107109151 B CN107109151 B CN 107109151B CN 201580069936 A CN201580069936 A CN 201580069936A CN 107109151 B CN107109151 B CN 107109151B
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Abstract

本发明谋求导热性粘接片的高导热部及低导热部的尺寸精度的提高、以及低导热部的低导热系数化,进而提供可容易地叠层于电子器件、能够为该电子器件的内部赋予足够的温度差的导热性粘接片、其制造方法及使用了该导热性粘接片的电子器件。本发明的导热性粘接片包含粘接剂层、以及包含高导热部和低导热部的基材,其中,在该基材的一面叠层有粘接剂层,并且在该低导热部含有中空填料,且该中空填料的含量为低导热部总体积中的20~90体积%,另外,该基材的另一面由该低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及该高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分。

Description

导热性粘接片、其制造方法、以及使用其的电子器件
技术领域
本发明涉及导热性粘接片,特别是,涉及可用于电子器件的导热性粘接片、其制造方法以及使用该导热性粘接片的电子器件。
背景技术
以往,为了实现散热或将热流向控制在特定方向,在电子器件等的内部使用了具有高导热性的片状的放热构件。作为电子器件,可列举例如:热电转换器件、光电转换器件、大规模集成电路等半导体器件等。
近年来,伴随着半导体器件的小型化且高密度化等,在该半导体器件中,在运转时由内部产生的热会导致其达到更高温,而在无法实现充分地放热的情况下,可能会引起该半导体器件自身的特性下降,有时还会引起误操作,最终导致半导体器件的破坏或寿命降低。作为在这样的情况下用于使由半导体器件产生的热有效地向外部释放的方法,已进行的有在半导体器件和散热器(金属构件)之间设置导热性优异的放热片的方法。
另外,在这样的电子器件中,热电转换器件用于进行上述的放热的控制,而如果对赋予至热电元件的单面的热加以控制、使得在热电元件内部的厚度方向上的温差变大,则所得到的电功率会增大,因此已进行了使用片状的放热构件在特定方向上有选择地控制放热(在热电元件的内部有效地赋予温差)的研究。在专利文献1中,公开了具有图7所示那样的结构的热电转换元件。即,将P型热电元件41和N型热电元件42串联连接,并在其两端部配置热电动势取出电极43,构成热电转换模块46,在该热电转换模块46的两面设置由2种导热系数不同的材料构成且具有柔软性的膜状基板44、45。在该膜状基板44、45上,在与上述热电转换模块46的接合面侧设置有导热系数低的材料(聚酰亚胺)47、48,并在与上述热电转换模块46的接合面相反侧以位于膜状基板44、45的外表面的一部分上的方式设置有导热系数高的材料(铜)49、50。在专利文献2中,公开了具有图8所示结构的热电转换模块,其在低导热系数的构件51、52中嵌入有兼作高导热系数构件的电极54,且它们以与热电元件53相对、并隔着导电性粘接剂层55及绝缘性粘接剂层56的方式配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3981738号公报
专利文献2:日本特开2011-35203号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,特别是在以半导体器件为主的电子器件中,要求能够使热更有效地释放至外部的放热片,或不仅导热性优异、而且具有使热向特定方向有选择地释放、从而使该电子器件的内部产生温度梯度的功能的导热性片等。然而,本发明人等在如上所述的热电转换器件的热电元件中采用由高导热部和低导热部构成的导热性粘接片并进行了研究时,发现了如下所述的新的问题:导热性粘接片的高导热部、低导热部的与图案相关的尺寸精度差,无法获得给定的温差。作为尺寸精度变差的理由,可列举在构成导热性粘接片的高导热部与低导热部中的包括固化收缩等的内部应力差等。
本发明鉴于上述问题而完成,其课题在于谋求导热性粘接片的高导热部及低导热部的尺寸精度的提高、以及低导热部的低导热系数化,进而提供可容易地叠层于电子器件、能够对该电子器件的内部赋予足够温差的导热性粘接片、其制造方法、以及使用了该导热性粘接片的电子器件。
解决问题的方法
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,通过使导热性粘接片为含有包含高导热部和低导热部的基材、和叠层于该基材的一面的粘接剂层的构成,并使该低导热部含有特定量(体积%)的中空填料,并且使该基材的另一面由低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,由该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分,可以解决上述课题,进而完成了本发明。
即,本发明提供以下的(1)~(15)。
(1)一种导热性粘接片,其包含:
包含高导热部和低导热部的基材、和
粘接剂层,
其中,该低导热部含有中空填料,且该中空填料在低导热部总体积中占20~90体积%,
并且,在该基材的一面叠层有粘接剂层,且该基材的另一面由该低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及该高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分。
(2)上述(1)所述的导热性粘接片,其中,上述高导热部和上述低导热部各自独立地构成上述基材的全部厚度。
(3)上述(1)所述的导热性粘接片,其中,上述高导热部及上述低导热部由树脂组合物形成。
(4)上述(3)所述的导热性粘接片,其中,构成上述高导热部的上述树脂组合物包含导热性填料和/或导电性碳化合物。
(5)上述(4)所述的导热性粘接片,其中,上述导热性填料包含选自金属氧化物、金属氮化物及金属中的至少1种。
(6)上述(4)所述的导热性粘接片,其中,上述导热性填料包含金属氧化物和金属氮化物。
(7)上述(4)所述的导热性粘接片,其中,上述导电性碳化合物包含选自炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少1种。
(8)上述(1)所述的导热性粘接片,其中,上述中空填料为玻璃中空填料或二氧化硅中空填料。
(9)上述(8)所述的导热性粘接片,其中,上述玻璃中空填料及二氧化硅中空填料的真密度为0.1~0.6g/cm3
(10)上述(3)~(9)中任一项所述的导热性粘接片,其中,构成上述高导热部的树脂组合物和构成上述低导热部的树脂组合物的复合固化收缩率为2%以下。
(11)上述(1)~(10)中任一项所述的导热性粘接片,其中,上述基材的高导热部的导热系数为0.5(W/m·K)以上,并且低导热部的导热系数低于0.5(W/m·K)。
(12)上述(1)~(11)中任一项所述的导热性粘接片,其中,上述粘接剂层的厚度相对于上述基材的厚度的比率(粘接剂层/基材)为0.005~1.0。
(13)上述(1)~(12)中任一项所述的导热性粘接片,其中,上述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
(14)一种电子器件,其叠层有上述(1)~(13)中任一项所述的导热性粘接片。
(15)一种导热性粘接片的制造方法,其是制造上述(1)~(13)中任一项所述的导热性粘接片的方法,该方法包括:
在可剥离的支撑基材上由高导热部和低导热部形成基材的工序,所述高导热部由树脂组合物形成,所述低导热部由树脂组合物形成;以及
在该基材上叠层粘接剂层的工序。
发明的效果
根据本发明的导热性粘接片,可以谋求导热性粘接片的高导热部及低导热部的尺寸精度的提高、以及低导热部的低导热系数化,进而提供可容易地叠层于电子器件、能够为该电子器件的内部赋予足够的温差的导热性粘接片、其制造方法、以及使用了该导热性粘接片的电子器件。
附图说明
[图1]示出了本发明的导热性粘接片的一例的立体图。
[图2]示出了本发明的导热性粘接片的各种例子的剖面图。
[图3]示出了将本发明的导热性粘接片粘贴于热电转换模块时的热电转换器件的一例的剖面图。
[图4]将本发明的导热性粘接片和热电转换模块拆解成构成要素后的立体图的一例,(a)是设置于热电转换模块的支撑体表面侧的热电元件上的导热性粘接片的立体图,(b)是热电转换模块的立体图,(c)是设置于热电转换模块的支撑体背面侧的导热性粘接片的立体图。
[图5]用于测定本发明的导热性粘接片的高导热部和低导热部的温差的构成的说明图,(a)是导热性粘接片,(b)是作为被粘附物使用的玻璃基板的立体图。
[图6]本发明的实施例中使用的热电转换模块的立体图。
[图7]示出了以往的热电转换器件的构成的一例的剖面图。
[图8]示出了以往的热电转换器件的构成的另一例的剖面图。
符号说明
1、1A、1B:导热性粘接片
2:被粘附物
4、4a、4b:高导热部
5、5a、5b:低导热部
6:温差测定部
7:基材
8:粘接剂层
10:热电转换器件
11:P型热电元件
12:N型热电元件
13:电极(铜)
14a、14b:高导热部
14’a、14’b、14’c:高导热部
15a、15b、15c:低导热部
15’a、15’b:低导热部
16:热电转换模块
17:16的第1面
18:16的第2面
19:支撑体
20:粘接剂层
30:热电转换器件
31:P型热电元件
32:N型热电元件
33a、33b、33c:电极(铜)
34:高导热部
35:低导热部
36:支撑体
37:热电转换模块
38:热电转换器件30的下表面
39:热电转换器件30的上表面
40:粘接剂层
41:P型热电元件
42:N型热电元件
43:电极(铜)
44:膜状基板
45:膜状基板
46:热电转换模块
47、48:导热系数低的材料(聚酰亚胺)
49、50:导热系数高的材料(铜)
51、52:低导热系数的构件
53:热电元件
54:电极(铜)
55:导电性粘接剂层
56:绝缘性粘接剂层
具体实施方式
[导热性粘接片]
本发明的导热性粘接片含有:包含高导热部和低导热部的基材、和粘接剂层,其中,该低导热部含有中空填料,且该中空填料在低导热部总体积中占20~90体积%,并且,在该基材的一面叠层有粘接剂层,并且该基材的另一面由该低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及该高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分。
本发明的导热性粘接片由基材和粘接剂层构成。
结合附图对本发明的导热性粘接片的构成等进行说明。
<基材>
基材由导热系数互不相同的高导热部和低导热部构成。
图1是示出了本发明的导热性粘接片的一例的立体图。导热性粘接片1由粘接剂层8和包含高导热部4a、4b和低导热部5a、5b的基材7构成,高导热部和低导热部交替配置。即,在基材7的一面叠层有粘接剂层8,且基材7的另一面由低导热部5a、5b的和与粘接剂层8接触的面相反侧的面、以及高导热部4a、4b的和与粘接剂层8接触的面相反侧的面构成。
构成导热性粘接片1的基材7的高导热部和低导热部的配置(以下也称为“厚度的构成”)如下所述,没有特殊限制。
图2示出了本发明的导热性粘接片的剖面图(包含配置)的各种例子。图2的(a)是图1的剖面图,高导热部4和低导热部5各自独立地构成基材7的全部厚度。另外,图2的(b)~(g)中,高导热部4和低导热部5中的至少一者构成了基材的厚度的一部分。具体而言,图2的(b)、(d)中,低导热部5构成基材7的厚度的一部分,基材7的与粘接剂层8接触的面仅由高导热部4形成。此外,图2的(c)、(e)中,高导热部4构成基材7的厚度的一部分,基材7的与粘接剂层8接触的面仅由低导热部5形成。图2的(f)中,高导热部4构成基材7的厚度的一部分,基材7的与粘接剂层8接触的面由高导热部4和低导热部5这两者形成,基材7的和与粘接剂层8接触的面相反侧的面仅由低导热部5形成。图2的(g)中,低导热部5构成基材7的厚度的一部分,基材7的与粘接剂层8接触的面由高导热部4和低导热部5这两者形成,基材7的和与粘接剂层8接触的面相反侧的面仅由高导热部4形成。基材7的厚度构成可以根据所适用的电子器件的规格而进行适当选择。例如,从使热在特定方向上有选择地释放的观点出发,优选选择例如图2的(a)~(g)的厚度构成,进一步优选高导热部和低导热部各自独立地构成基材的全部厚度、即(a)的厚度构成。另外,从使从电子器件的内部产生的热有效地释放至外部的观点出发,可以根据电子器件的规格而选择例如图2的(a)~(g)的厚度构成。此时,例如可以通过形成增大高导热部的体积、并增大与所适用的器件面相对的面积的构成而对放热量有效地进行控制。
<低导热部>
本发明的低导热部由包含中空填料和后面叙述树脂的树脂组合物形成。通过使低导热部含有中空填料,可抑制低导热部的固化收缩率、并减小与高导热部的固化收缩率之差,由此可减小后面叙述的复合固化收缩率,其结果,可以谋求高导热部和低导热部各自的图案尺寸精度的提高。
低导热部的形状没有特殊限制,可以根据后面叙述的电子器件等的规格而进行适当变更。这里,本发明的低导热部是指导热系数比上述高导热部低的部分。
作为中空填料,没有特殊限制,可以使用公知的填料,可列举例如无机物类中空填料及有机树脂物类中空填料,所述无机物类中空填料为玻璃球、二氧化硅球、白砂球、漂珠、金属硅酸盐等球体(中空体),所述有机树脂物类中空填料为丙烯腈、偏氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂等的球体(中空体)。中空填料可以单独使用1种,或将2种以上组合使用。其中,从物质自身的导热系数在金属氧化物中较低、以及体积抵抗率、成本的观点出发,优选作为无机物类中空填料的玻璃中空填料或二氧化硅中空填料。具体而言,作为玻璃中空填料,可列举例如Sumitomo 3M公司制造的Glass bubbles(钠-钙-硼硅酸盐玻璃)等;作为二氧化硅中空填料,可列举例如日铁矿业株式会社制造的Silynux(注册商标)等。
需要说明的是,本发明中的所述“中空填料”是指具有以填料为构成材料的外壳、且内部为中空结构(内部除了空气以外,也可以充满非活性气体等气体,还可以是真空)的填料,作为该中空结构,没有特殊限制,例如,中空结构可以是球体也可以是椭圆体等,中空结构可以为多个。
中空填料的形状没有特殊限制,只要是在粘贴于所适用的电子器件、元件等时,不会由于它们的接触或机械性损伤而导致电子器件、元件等的电气特性等受损的形状即可,例如可以是板状(包括鳞片状)、球状、针状、棒状、纤维状中的任意形状。
对于中空填料的尺寸而言,从使中空填料在低导热部的厚度方向上均匀地分散、从而使导热性降低的观点出发,例如,其平均粒径优选为0.1~200μm、更优选为1~100μm、进一步优选为10~80μm、特别优选为20~50μm。中空填料的平均粒径在该范围时,不易发生粒子彼此间的凝聚,可以实现均匀地分散。此外,还可以使对低导热部的填充密度充分,不会使低导热部在物质界面处变脆。需要说明的是,平均粒径例如可以通过库尔特计数法进行测定。
中空填料的含量可根据其粒子形状来适当调整,在树脂组合物中为20~90体积%、优选为40~80体积%、进一步优选为50~70体积%。中空填料的含量低于20体积%时,会导致固化收缩变大、低导热部的图案尺寸精度下降。另外,中空填料的含量超过90体积%时,无法保持低导热部的机械强度。中空填料的含量在该范围时,可有效地抑制固化收缩,并且放热特性、耐折性、抗弯性优异,可保持低导热部的机械强度。
中空填料的真密度优选为0.1~0.6g/cm3、更优选为0.2~0.5g/cm3、进一步优选为0.3~0.4g/cm3。中空填料的真密度在该范围时,隔热特性、耐压性优异,在形成低导热部时不会发生中空填料的破碎,另外,也不会损害低导热部的低导热性。
这里,所述“真密度”是利用比重瓶法(基于阿基米德原理的气相法)测定的密度。例如,可以使用比重瓶(气体置换式真密度仪、例如Micromeritics公司制造的AccuPycII1340)来进行测定。
(树脂)
本发明中使用的树脂没有特别限定,可以从在电子部件领域等中使用的树脂中适当选择任意的树脂。
作为树脂,可列举热固性树脂、热塑性树脂、光固化性树脂等。作为构成上述低导热部的树脂,可列举例如:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类树脂;聚苯乙烯等苯乙烯类树脂;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂;聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺等聚酰胺类树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳酯等聚酯类树脂;降冰片烯类聚合物、单环的环状烯烃类聚合物、环状共轭二烯类聚合物、乙烯基脂环式烃聚合物、及它们的氢化物等环烯烃类聚合物;氯乙烯;聚酰亚胺;聚酰胺酰亚胺;聚苯醚;聚醚酮;聚醚醚酮;聚碳酸酯;聚砜、聚醚砜等聚砜类树脂;聚苯硫醚;有机硅树脂;及这些高分子的两种以上的组合;等等。这些当中,从耐热性优异、放热性不易降低的方面出发,优选聚酰胺类树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、及有机硅树脂。
<其它成分>
根据需要,也可以在适当的范围内在低导热部的树脂组合物中包含例如光聚合引发剂、交联剂、填充剂、增塑剂、防老剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、颜料或染料等着色剂、增粘剂、抗静电剂、偶联剂等添加剂。
<高导热部>
高导热部由树脂组合物形成,只要是导热系数比上述低导热部高的材料则没有特殊限定。
上述高导热部的形状与上述低导热部的形状同样地,没有特殊限制,可以根据后面叙述的电子器件等的规格而适当变更。
作为树脂,可列举在前面叙述的低导热部中使用的热固性树脂及能量固化性树脂等同样的树脂。通常,从机械特性、密合性等观点出发,使用与低导热部相同的树脂。
对于高导热部而言,为了抑制固化收缩、并调整至后面叙述的期望的导热系数,优选由包含上述树脂、和导热性填料和/或导电性碳化合物的树脂组合物形成。
以下,也将导热性填料及导电性碳化合物称为“导热系数调整用物质”。
(导热性填料及导电性碳化合物)
作为导热性填料,没有特殊限制,优选为选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁等金属氧化物、氮化硅、氮化铝、氮化镁、氮化硼等金属氮化物、铜、铝等金属中的至少1种,另外,作为导电性碳化合物,优选为选自炭黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、碳纳米纤维等中的至少1种。这些导热性填料及导电性碳化合物可以单独使用1种,或将2种以上组合使用。这些当中,作为导热系数调整用物质,优选导热性填料。另外,作为导热性填料,更优选包含金属氧化物和金属氮化物。此外,在包含金属氧化物和金属氮化物作为导热性填料的情况下,金属氧化物与金属氮化物的质量比率优选为10:90~90:10、更优选为20:80~80:20、进一步优选为50:50~75:25。
导热系数调整用物质的形状没有特殊限制,只要是在粘贴于所适用的电子器件、元件等时,不会由于它们的接触或机械性损伤而导致电子器件、元件等的电气特性等受损的形状即可,例如可以是板状(包括鳞片状)、球状、针状、棒状、纤维状中的任意形状。需要说明的是,用于高导热部的上述导热性填料不包括前面叙述的“中空填料”。
对于导热系数调整用物质的尺寸而言,从使导热系数调整用物质在高导热部的厚度方向上均匀地分散、从而使导热性提高的观点出发,例如,其平均粒径优选为0.1~200μm、更优选为1~100μm、进一步优选为5~50μm、特别优选为10~30μm。需要说明的是,平均粒径例如可以通过库尔特计数法进行测定。导热系数调整用物质的平均粒径在该范围时,在各个物质内部的热传导不会变小,其结果,高导热部的导热系数提高。另外,不易发生粒子彼此间的凝聚,可以实现均匀地分散,此外,还可以使在高导热部的填充密度充分,不会使高导热部在物质界面处变脆。
导热系数调整用物质的含量可根据期望的导热系数而适当调整,在树脂组合物中优选为40~99质量%、更优选为50~95质量%、特别优选为50~80质量%。导热系数调整用物质的含量在该范围时,放热特性、耐折性、抗弯性优异,可保持高导热部的强度。
(其它成分)
在高导热部的树脂组合物中也可以进一步与上述低导热部的树脂组合物同样地根据需要而在适当范围内包含同种类的添加剂。
高导热部及低导热部的各个层的厚度优选为1~200μm、进一步优选为3~100μm。在该范围内时,可以使热在特定方向上有选择地释放。另外,高导热部及低导热部的各个层的厚度可以相同也可以不同。
对于高导热部及低导热部的各个层的宽度而言,在根据所适用的电子器件的规格而进行适当调整后使用,但通常为0.01~3mm、优选为0.1~2mm、进一步优选为0.5~1.5mm。在该范围内时,可以使热在特定方向上有选择地释放。另外,高导热部及低导热部的各个层的宽度可以相同也可以不同。
高导热部的导热系数只要与低导热部的导热系数相比足够高即可,导热系数优选为0.5(W/m·K)以上、更优选为1.0(W/m·K)以上、进一步优选为1.3(W/m·K)以上。高导热部的导热系数的上限没有特殊限制,但通常优选为2000(W/m·K)以下、更优选为500(W/m·K)以下。
低导热部的导热系数优选低于0.5(W/m·K)、更优选为0.3(W/m·K)以下、进一步优选为0.25(W/m·K)以下。高导热部及低导热部各自的导热系数在如上所述的范围内时,可以使热在特定方向上有选择地释放。
构成上述高导热部的树脂组合物和构成上述低导热部的树脂组合物的复合固化收缩率优选为2%以下、更优选为1%以下、进一步优选为0.8%以下。复合固化收缩率在该范围时,高导热部及低导热部的图案尺寸精度提高,可以使热在特定方向上有选择地释放,从而对上述电子器件等的内部赋予足够的温差。
这里,对于本发明中的所述“复合固化收缩率”而言,可针对由构成上述高导热部的树脂组合物形成的例如条纹图案和由构成上述低导热部的树脂组合物形成的例如条纹图案所形成的复合图案(例如,参见图1、图2(a))测定固化前后的尺寸变化,并利用下式进行定义和计算。
复合固化收缩率(%)=[(固化前条纹图案在间距方向上的总宽度-固化后条纹图案在间距方向上的总宽度)/固化前条纹图案在间距方向上的总宽度]×100
具体而言,对于如下所示规格的条纹图案(树脂组合物)组,可如下所述地进行:在固化前后,使用数字万用表(日本光器株式会社制、NRM-S3-XY型)对由高导热部形成用树脂组合物形成的高导热部条纹图案在间距方向上的宽度和由低导热部形成用树脂组合物形成的低导热部条纹图案在间距方向上的宽度的合计宽度(即,条纹图案在间距方向上的总宽度)进行测定。
尺寸测定用样品的规格如下。
·条纹图案(树脂组合物)组:100mm×100mm、厚度100μm
·高导热部:条纹宽度1mm、长度100mm、厚度100μm
·低导热部:条纹宽度1mm、长度100mm、厚度100μm
·在间距方向上交替地配置高导热部(条纹)和低导热部(条纹)(其中,条纹间的空间设为零)
另外,作为例如图2(b)~图2(g)那样的、导热性粘接片的厚度构成不同(包括在图1、图2(a)中高导热部、低导热部的厚度互不相同的情况;其中,高导热部、低导热部中的至少任一者为条纹图案)的情况下的尺寸测定用样品的规格,可以如下所示地设定:保持导热性粘接片的厚度构成,仅使高导热部、低导热部的各层厚度分别增加或减少为等倍的厚度,并使层整体的总厚度为100μm。
高导热部在150℃下的储能模量优选为0.1MPa以上、更优选为0.15MPa以上、进一步优选为1MPa以上。另外,低导热部在150℃下的储能模量优选为0.1MPa以上、更优选为0.15MPa以上、进一步优选为1MPa以上。高导热部及低导热部在150℃下的储能模量为0.1MPa以上的情况下,可抑制基材过度地发生变形,从而可实现稳定的放热。高导热部及低导热部在150℃下的储能模量的上限没有特别限定,优选为500MPa以下、更优选为100MPa以下、进一步优选为50MPa以下。
高导热部及低导热部在150℃下的储能模量可根据前面所述的树脂、导热系数调整用物质的含量来进行调整。
需要说明的是,在150℃下的储能模量是利用动态弹性模量测定装置[TAINSTRUMENTS公司制、仪器名“DMAQ800”]、将初始温度设为15℃、以3℃/min的升温速度升温至150℃、在频率11Hz下测得的值。
高导热部及低导热部的配置以及它们的形状均是只要在不损害目标性能的范围内就没有特殊限制。
在上述基材的和与粘接剂层接触的面相反侧的面(即,低导热部和高导热部各自独立地构成了基材的全部厚度的情况:图1、图2(a)),高导热部和低导热部的高低差优选为10μm以下、更优选为5μm以下、进一步优选实质上不存在高低差。
在高导热部与低导热部中的至少任一者构成该基材的一部分厚度的例如图2(b)、(c)的情况下,高导热部与低导热部的高低差优选为10μm以下、更优选为5μm以下、进一步优选实质上不存在高低差。进一步,在高导热部与低导热部之间设置了给定的高低差的图2(d)、(e)的情况下,将基材的厚度视为由高导热部和低导热部形成的厚度时,高导热部与低导热部的高低差相对于该基材厚度优选为10~90%。另外,在基材中,高导热部与低导热部的体积比率优选为10:90~90:10、更优选为20:80~80:20、进一步优选为30:70~70:30。
<粘接剂层>
作为构成粘接剂层的粘接剂,可列举例如:橡胶类粘接剂、丙烯酸类粘接剂、氨基甲酸酯类粘接剂、有机硅类粘接剂、烯烃类粘接剂、环氧类粘接剂等公知的粘接剂。其中,从绝缘性及耐热性优异、导热系数高、放热性优异这样的观点出发,优选使用有机硅类粘接剂。另外,由于通过在基材上叠层粘接剂层,在将该粘接剂层粘贴于热电元件时,可使该基材与该热电元件之间的绝缘性充分,因此可以使该基材的高导热部含有能够使高导热部达到更高导热系数的高导电性的金属,由此能够更有效地实现温差的赋予。
在粘接剂层中,也可以在不破坏本发明目的的范围内添加例如增粘剂、增塑剂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、发泡剂、阻聚剂、防老剂、填充剂、偶联剂、抗静电剂等其它成分。
粘接剂层的厚度优选为1~200μm、进一步优选为5~100μm。在该范围内时,在作为导热性粘接片使用的情况下,不会对与放热相关的控制性能带来影响,可以使热在特定方向上有选择地释放。另外,在所使用的电子器件要求绝缘性的情况下,可以保持绝缘性。
从对导热性粘接片的与放热相关的控制性能与粘合力之间的平衡加以调整的观点出发,上述基材的厚度与上述粘接剂层的厚度的比率(粘接剂层/基材)优选为0.005~1.0、更优选为0.01~0.8、进一步优选为0.1~0.5。
<剥离片>
导热性粘接片也可以在粘接剂层的表面具有剥离片。作为剥离片,可列举例如在玻璃纸、铜版纸、层压纸等纸及各种塑料膜上涂敷有机硅树脂、氟树脂等剥离剂而成的剥离片等。对于该剥离片的厚度没有特殊限制,但通常为20~150μm。作为用于本发明所使用的剥离片的支撑基材,优选使用塑料膜。
<电子器件>
叠层有本发明的导热性粘接片的电子器件没有特殊限制,从放热等热控制的观点出发,可列举热电转换器件、光电转换器件、大规模集成电路等半导体器件等。特别是,通过将导热性粘接片叠层于热电转换模块,可以使热向特定方向有选择地释放,其结果,能够使热电性能提高,因此可优选用于热电转换器件。
需要说明的是,导热性粘接片可以叠层于电子器件的一面,也可以叠层于两面。可根据电子器件的规格而适当选择。
以下,作为电子器件,以热电转换器件的情况为例进行说明。
(热电转换器件)
所述热电转换器件是通过对进行热和电的能量相互转换的热电转换元件的内部赋予温差而获得电力的电子器件。
图3是示出了将本发明的导热性粘接片叠层于热电转换模块时的热电转换器件的一例的剖面图。图3所示的热电转换器件10在支撑体上(未图示)具有由P型材料形成的薄膜的P型热电元件11、由N型材料形成的薄膜的N型热电元件12所构成的热电转换元件,进一步,由设置电极13而成的热电转换模块16、和叠层于该热电转换模块16的第1面17上的导热性粘接片1A、以及叠层于与上述第1面17相反侧的第2面18上的导热性粘接片1B构成。
导热性粘接片1A含有包含高导热部14a、14b、低导热部15a、15b、15c的基材、和叠层于该基材的一面的粘接剂层20,另外,导热性粘接片1B含有包含高导热部14’a、14’b、14’c和低导热部15’a、15’b的基材、和叠层于该基材的一面的粘接剂层20。
图4示出了将本发明的导热性粘接片和热电转换模块连同构成要素一起拆解时的一例的立体图。在图4中,(a)是设置于热电转换模块的支撑体19的表面侧的热电元件的导热性粘接片1A的立体图,(b)是热电转换模块16的立体图,(c)是设置于热电转换模块的支撑体19的背面侧的导热性粘接片1B的立体图。
通过采取如上所述的构成,能够使热有效地从导热性粘接片1A及导热性粘接片1B扩散。另外,通过以使导热性粘接片1A的高导热部14a、14b和导热性粘接片1B的高导热部14’a、14’b、14’c不相对的方式错位地进行叠层,可以使热向特定方向有选择地释放。由此,能够对热电转换模块有效地赋予温差,从而得到发电效率高的热电转换器件。
另外,能够隔着粘接剂层20将导热性粘接片1A、导热性粘接片1B以高粘接力粘接于热电转换模块16的第1面17和第2面18。
本发明中使用的热电转换模块16可以如图4(b)所示那样,在支撑体19上由P型热电元件11、N型热电元件12及电极13构成。P型热电元件11和N型热电元件12以串联连接的方式形成为薄膜状,并在各自的端部经由电极13进行接合而实现电连接。需要说明的是,热电转换模块16中的P型热电元件11和N型热电元件12可以如图3所示那样,以“电极13、P型热电元件11、电极13、N型热电元件12、电极13、…”的方式配置,也可以以“电极13、P型热电元件11、N型热电元件12、电极13、P型热电元件11、N型热电元件12、电极13、…”的方式配置,此外,还可以以“电极13、P型热电元件11、N型热电元件12、P型热电元件11、N型热电元件12、…电极13”的方式配置。
对于上述热电元件没有特殊限制,但优选在利用热电转换模块而转换为电能的热源的温度范围内塞贝克系数的绝对值大、导热系数低、导电率高的所谓热电性能指数高的材料。
作为构成P型热电元件及N型热电元件的材料,只要是具有热电转换特性的材料则没有特殊限制,可使用:碲化铋、Bi2Te3等铋-碲系热电半导体材料、GeTe、PbTe等碲化物系热电半导体材料、锑-碲系热电半导体材料、ZnSb、Zn3Sb2、Zn4Sb3等锌-锑系热电半导体材料、SiGe等硅-锗系热电半导体材料、Bi2Se3等硒化铋系热电半导体材料、β-FeSi2、CrSi2、MnSi1.73、Mg2Si等硅化物系热电半导体材料、氧化物系热电半导体材料、FeVAl、FeVAlSi、FeVTiAl等惠斯勒材料等。
P型热电元件11及N型热电元件12的厚度优选为0.1~100μm、更优选为1~50μm。
需要说明的是,P型热电元件11和N型热电元件12的厚度并无特殊限定,可以为相同厚度,也可以为不同厚度。
[导热性粘接片的制造方法]
本发明的导热性粘接片的制造方法是制造下述导热性粘接片的方法,所述导热性粘接片由包含高导热部和低导热部的基材和粘接剂层构成,在该基材的一面叠层有粘接剂层,并且该基材的另一面由该低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及该高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分,该方法包括:在可剥离的支撑基材上由高导热部和低导热部形成基材的工序,所述高导热部由树脂组合物形成,所述低导热部由树脂组合物形成;以及在该基材上叠层粘接剂层的工序。
<基材形成工序>
是在可剥离的支撑基材上形成包含高导热部及低导热部的基材的工序。
(支撑基材)
作为可剥离的支撑基材,可使用与在前面叙述的导热性粘接片的粘接剂层的表面所具有的剥离片相同的材料,可列举玻璃纸、铜版纸、层压纸等纸及各种塑料膜。其中,优选涂敷有有机硅树脂、氟树脂等剥离剂的塑料膜。
剥离剂的涂布方法可采用公知的方法。
<高导热部形成工序>
是形成高导热部的工序。高导热部使用树脂组合物而形成在支撑基材上、或者形成在支撑基材上及低导热部上。作为树脂组合物的涂布方法,并无特殊限定,通过例如模版印刷、分配器、丝网印刷法、辊涂法、狭缝模头法等公知的方法形成即可。
在本发明使用的树脂组合物中,作为使用了热固性树脂的情况下的固化条件,可根据所使用的组合物而适当调整,但优选为80℃~150℃、更优选为90℃~120℃。另外,也可以根据需要而在加压的同时进行固化。
另外,使用了光固化性树脂的情况下,可以使用例如低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、碳弧灯、金属卤化物灯、氙灯等,利用紫外线而使其固化。作为光量,通常为100~1500mJ/cm2
<低导热部形成工序>
是形成低导热部的工序。低导热部使用包含前面叙述的树脂和中空填料的树脂组合物而形成在支撑基材上、或者形成在支撑基材上及高导热部上。作为树脂组合物的涂布方法,并无特殊限定,与高导热部的形成同样地通过例如模版印刷、分配器、丝网印刷法、辊涂法、狭缝模头法等公知的方法形成即可。另外,关于固化方法,也与高导热部的固化方法相同。
需要说明的是,高导热部及低导热部的形成顺序没有特殊限制。根据图案形状、电子器件的规格等进行适当选择即可。
<粘接剂层叠层工序>
是在上述基材形成工序中得到的基材上叠层粘接剂层的工序。
粘接剂层的形成可利用公知的方法进行,可以直接形成在上述基材上,也可以将预先形成在剥离片上的粘接剂层贴合于上述基材,使粘接剂层转印于基材而形成。
根据本发明的制造方法,可以利用简便的方法而制造出能够在电子器件等的内部实现散热或将热流向控制于特定方向、并且固化收缩得到了抑制的尺寸精度高的导热性粘接片。
实施例
以下,结合实施例对本发明进行更为详细的说明,但本发明完全不受这些例子的限定。
实施例、比较例中制作的导热性粘接片(粘接剂层叠层前)的复合固化收缩率、高导热部及低导热部的导热系数测定、温差的评价、以及电子器件的评价利用以下方法进行。
(a)导热性粘接片的复合固化收缩率测定
复合固化收缩率是针对带有可剥离的支撑基材的由高导热部形成用树脂组合物形成的条纹图案及由低导热部形成用树脂组合物形成的条纹图案复合而成的条纹图案组(100mm×100mm、厚度100μm;其中,包括导热性粘接片的厚度构成不同、条纹图案仅为高导热部或低导热部的至少任一者的情况),利用数字万用表(日本光器株式会社制、NRM-S3-XY型)对其在间距方向上的总宽度在固化(固化条件:因所使用的树脂组合物而异,但取在最优固化条件下进行的情况)前后的尺寸变化进行测定,并由下式算出的。
复合固化收缩率(%)=[(固化前条纹图案在间距方向上的总宽度-固化后条纹图案在间距方向上的总宽度)/固化前条纹图案在间距方向上的总宽度]×100
需要说明的是,条纹图案的规格如前面所述,对于固化后的尺寸测定而言,为了避免可剥离的支撑基材抑制固化物的收缩,对于没有可剥离的支撑基材,即,对于在从可剥离的支撑基材剥离后的状态下发生了固化后的应力缓和的(其中,固化物例如静置在应力缓和未受到阻碍的玻璃基板等平面上)固化物进行了固化后的尺寸测定。
(b)高导热部及低导热部的导热系数测定
使用导热系数测定装置(EKO公司制、HC-110)对高导热部及低导热部的各部的导热系数进行了测定。
(c)高导热部及低导热部的温度测定
将所得到的导热性粘接片的剥离了剥离片后露出的粘接剂层如图5所示地粘贴在由钠钙玻璃(大小50mm×50mm、厚度0.5mm)制成的被粘附物2的上表面,然后剥离了另一侧的可剥离的支撑基材。接着,对被粘附物2的下表面于75℃加热1小时并使温度稳定,然后利用设置于被粘附物2的上表面的K热电偶(镍铬-铝镍合金)测定了被粘附物的温度。需要说明的是,热电偶被设置在与高导热部及低导热部相对应的部分的被粘附物上(测定部位:图5中的温差测定部6:A、B、C、D),在5分钟内每隔1秒钟对热电偶的温度进行测定,并计算出了所得各点的平均值。
(热电转换模块的制作)
如图6的一部分所示那样,在支撑体36上配置P型热电元件31(P型的铋-碲系热电半导体材料)和N型热电元件32(N型的铋-碲系热电半导体材料)、并使它们分别为相同尺寸(宽度1.7mm×长度100mm、厚度0.5mm),同时在两者的热电元件及热电元件间设置铜电极(铜电极33a:宽度0.15mm×长度100mm、厚度0.5mm;铜电极33b:宽度0.3mm×长度100mm、厚度0.5mm;铜电极33c:宽度0.15mm×长度100mm、厚度0.5mm),从而制作了热电转换模块37。
(电子器件评价)
利用热板将实施例、比较例得到的热电转换器件的下表面38(参见图6)加热至75℃、并将相反侧的上表面39(参见图6)冷却至25℃,并在该状态下保持1小时,使温度稳定之后,测定了热电动势V(V)、电阻R(Ω)。输出功率P(W)使用所测定的热电动势V和电阻R、通过P=V2/R而算出。
(实施例1)
(1)导热性粘接片的制作
添加有机硅树脂A(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-A”)19.8质量份、有机硅树脂B(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-B”)19.8质量份、固化延迟剂(WackerAsahikasei公司制、“PT88”)0.4质量份、作为导热性填料的氧化铝(昭和电工株式会社制、“ALUNABEADS CB-A20S”、平均粒径20μm)40质量份、氮化硼(昭和电工株式会社制、“SHOBNUHP-2”、平均粒径12μm)20质量份,利用自转公转混合器(THINKY公司制、“ARE-250”)进行混合分散,制备了高导热部形成用树脂组合物。
另一方面,添加有机硅树脂A(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-A”)31.7质量份、有机硅树脂B(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-B”)31.7质量份、固化延迟剂(Wacker Asahikasei公司制、“PT88”)0.6质量份、作为中空填料的玻璃中空填料(Sumitomo3M公司制、“Glass Bubbles S38”、平均粒径40μm、真密度0.38g/cm3)36质量份(在低导热部总体积中含有玻璃中空填料60体积%),使用自转公转混合器(THINKY公司制、“ARE-250”)进行混合分散,制备了低导热部形成用树脂组合物。
接着,使用分配器(Musashi Engineering公司制、“ML-808FXcom-CE”)将上述高导热部形成用树脂组合物涂布在可剥离的支撑基材(琳得科株式会社制、“PET50FD”)的经过了剥离处理的面上,形成了由条纹状图案(宽度1mm×长度100mm、厚度50μm、图案中心间距离2mm)构成的高导热部34(参见图6)。进一步,使用涂布器在其上涂布低导热部形成用树脂组合物,并于150℃固化30分钟,由此得到了在该高导热部的条纹状图案间形成有厚度与高导热部相同的低导热部35(参见图6)的导热性粘接片。需要说明的是,确认到在高导热部上未形成低导热部。
另一方面,在剥离片(琳得科株式会社制、PET50FD)的经过了剥离处理的面上涂布有机硅类粘接剂,并于90℃干燥1分钟,形成了厚度10μm的粘接剂层。将粘接剂层和基材贴合,制作了被剥离片及可剥离的支撑基材夹持着的构成的导热性粘接片。在上述基材的和与粘接剂层接触的面相反侧的面上,在高导热部与低导热部之间实质上不存在高低差。
高导热部在150℃下的储能模量为2.3MPa、低导热部在150℃下的储能模量为3.4MPa。
(2)热电转换器件的制作
准备2片所得到的导热性粘接片,将剥离除去了剥离片后的导热性粘接片分别叠层于热电转换模块37的形成有热电元件一侧的面和支撑体侧的面上,接着,将可剥离的支撑基材剥离除去,由此制作了在两面叠层有导热性粘接片的热电转换器件。
(实施例2)
使低导热部形成用粘接性树脂组合物为有机硅树脂A(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-A”)42.6质量份、有机硅树脂B(Wacker Asahikasei公司制、“SilGel612-B”)42.6质量份、固化延迟剂(Wacker Asahikasei公司制、“PT88”)0.8质量份、作为中空填料的玻璃中空填料(Sumitomo 3M公司制、“Glass Bubbles S38”、平均粒径40μm、真密度0.38g/cm3)14质量份(在低导热部总体积中含有玻璃中空填料30体积%),除此以外,与实施例1同样地制作了导热性粘接片及热电转换器件。
需要说明的是,高导热部固化后在150℃下的储能模量为2.3MPa、低导热部固化后在150℃下的储能模量为0.2MPa。
(实施例3)
作为树脂,代替有机硅树脂A、B而使用了作为聚酰亚胺树脂前体的聚酰胺酸溶液(日产化学工业株式会社制、SUNEVER 150)15质量份,除此以外,与实施例1同样地制作了导热性粘接片、以及使用了该导热性粘接片的热电转换器件。
高导热部在150℃下的储能模量为4.1MPa、低导热部在150℃下的储能模量为0.2MPa。
(实施例4)
在形成高导热部时,代替氮化硼和氧化铝,使用了作为导电性碳化合物的碳纳米管(Nano-C公司制、SWCNT、平均粒径0.9~1.3nm)40质量份作为导热系数调整用物质,制作了基材,除此以外,与实施例1同样地制作了导热性粘接片、以及使用了该导热性粘接片的热电转换器件。
高导热部在150℃下的储能模量为4.0MPa、低导热部在150℃下的储能模量为0.2MPa。
(实施例5)
使用在实施例3中使用的上述高导热部形成用树脂组合物,与实施例1同样地在可剥离的支撑基材的经过了剥离处理的面上形成了由条纹状图案(宽度1mm×长度100mm、厚度50μm、图案中心间距离2mm)构成的高导热部。
接着,在其上涂布在实施例3中使用的低导热部形成用粘接性树脂组合物,并于120℃干燥1分钟,形成了厚度75μm的低导热部,从而制作了基材。其为在该高导热部的条纹状图案间形成有厚度75μm的低导热部、在该高导热部上形成有厚度25μm的低导热部的构成。高导热部和低导热部的厚度之差的绝对值为25μm。此外,与实施例1同样地叠层粘接剂层,制作了图2(c)所示构成的导热性粘接片。另外,在上述基材的和与粘接剂层接触的面相反侧的面上,在高导热部与低导热部之间实质上不存在高低差。
使用所得到的导热性粘接片与实施例1同样地制作了热电转换器件。
(实施例6)
从实施例5中得到的基材将可剥离的支撑基材剥离,并将露出的面与粘接剂层贴合,制作了图2(f)所示构成的导热性粘接片。所得到的导热性粘接片的基材的和与粘接剂层接触的面相反侧的面全部由低导热部构成。使用所得到的导热性粘接片,与实施例1同样地制作了热电转换器件。
(实施例7)
除了使高导热部和低导热部的构成相反以外,与实施例5同样地制作了导热性粘接片。所得到的导热性粘接片的构成为图2(b)所示的构成。
(实施例8)
除了使高导热部和低导热部的构成相反以外,与实施例6同样地制作了导热性粘接片。所得到的导热性粘接片的构成为图2(g)所示的构成。
(实施例9)
使用在实施例3中使用的上述高导热部形成用树脂组合物,与实施例1同样地在可剥离的支撑基材的经过了剥离处理的面上形成了由条纹状图案(宽度1mm×长度100mm、厚度50μm、图案中心间距离2mm)构成的高导热部。
接着,在可剥离的支撑基材的经过了剥离处理的面上涂布在实施例3中使用的上述低导热部形成用树脂组合物,并于120℃干燥1分钟,形成了厚度25μm的低导热部。
接着,将低导热部和高导热部贴合,制作了基材。使得基材为在厚度25μm的低导热部上叠层有厚度50μm的条纹状图案的高导热部的构成。此外,与实施例1同样地叠层粘接剂层,制作了图2(e)所示构成的导热性粘接片。
(实施例10)
除了使高导热部和低导热部的构成相反以外,与实施例9同样地制作了导热性粘接片。所得到的导热性粘接片的构成为图2(d)所示的构成。
(实施例11)
作为中空填料,使用了作为二氧化硅中空填料的中空纳米二氧化硅(日铁矿业株式会社制、“Silynux”(注册商标)、平均粒径105nm、真密度0.57g/cm3),除此以外,与实施例1同样地制作了热电转换器件。
(比较例1)
除了未在低导热部添加玻璃中空填料以外,与实施例1同样地制作了导热性粘接片、以及使用了该导热性粘接片的热电转换器件。
需要说明的是,高导热部固化后在150℃下的储能模量为2.3MPa、低导热部固化后在150℃下的储能模量为0.2MPa。
(比较例2)
将经过粘合加工的PGS石墨片(Panasonic公司制、产品编号:EYGA091201M、PGS石墨片厚度:10μm、粘着剂厚度10μm、导热系数:1950(W/m·K))作为导热性粘接片。
准备2片导热性粘接片,将导热性粘接片分别叠层于热电转换模块37的形成有热电元件一侧的面和支撑体侧的面上,制作了在两面叠层有导热性粘接片的热电转换器件。
(比较例3)
未在被粘附物上粘贴导热性粘接片而进行了温差的测定。另外,未在热电转换模块37上叠层导热性粘接片而进行了电子器件评价。
实施例1~11及比较例1~3中得到的导热性粘接片等的复合固化收缩率、导热系数、温差和/或电子(热电转换)器件的评价结果如表1所示。需要说明的是,比较例1的电子器件评价的结果为0时,可认为导热性粘接片与热电转换元件的粘贴时的错位大(源自复合固化收缩),未能对热电转换元件适当地赋予温差。
Figure BDA0001327727840000241
可知,与比较例1相比,在实施例1~11使用的本发明的导热性粘接片中,复合固化收缩率得到抑制,尺寸精度提高,并且实现了导热系数的低导热系数化。另外可知,在与高导热部相邻的低导热部间取得了较大温差。此外,在电子器件评价中,获得了高输出功率。
工业实用性
本发明的导热性粘接片特别是在粘贴于作为电子器件之一的热电转换器件的热电转换模块的情况下,由于能够相对于热电元件等实现尺寸精度良好的粘贴,并且能够使与高导热部之间的导热系数之差进一步增大,因此能够有效地在热电元件的厚度方向赋予温差。由此,能够实现发电效率高的发电,与传统类型相比,能够减少热电转换模块的设置数量,从而有助于尺寸减小及成本降低。同时,通过使用本发明的导热性粘接片,可制成柔性型的热电转换器件,从而能够不受设置场所的限制而设置于具有非平坦面的废热源、放热源等。

Claims (25)

1.一种导热性粘接片,其包含:
包含高导热部和低导热部的基材、和
粘接剂层,
其中,该低导热部含有中空填料,且该中空填料的含量为低导热部总体积中的20~90体积%,
并且,在该基材的一面叠层有粘接剂层,并且该基材的另一面由该低导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面、以及该高导热部的和与该粘接剂层接触的面相反侧的面构成,或者,该高导热部和该低导热部的至少任一者构成该基材的厚度的一部分,所述高导热部及所述低导热部由树脂组合物形成。
2.根据权利要求1所述的导热性粘接片,其中,所述高导热部和所述低导热部各自独立地构成所述基材的全部厚度。
3.根据权利要求1所述的导热性粘接片,其中,构成所述高导热部的所述树脂组合物包含导热性填料和/或导电性碳化合物。
4.根据权利要求3所述的导热性粘接片,其中,所述导热性填料包含选自金属氧化物、金属氮化物及金属中的至少1种。
5.根据权利要求3所述的导热性粘接片,其中,所述导热性填料包含金属氧化物和金属氮化物。
6.根据权利要求3所述的导热性粘接片,其中,所述导电性碳化合物包含选自炭黑、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少1种。
7.根据权利要求1所述的导热性粘接片,其中,所述中空填料为玻璃中空填料或二氧化硅中空填料。
8.根据权利要求7所述的导热性粘接片,其中,所述玻璃中空填料及二氧化硅中空填料的真密度为0.1~0.6g/cm3
9.根据权利要求1~8中任一项所述的导热性粘接片,其中,构成所述高导热部的树脂组合物和构成所述低导热部的树脂组合物的复合固化收缩率为2%以下。
10.根据权利要求1~8中任一项所述的导热性粘接片,其中,所述基材的高导热部的导热系数为0.5W/m·K以上,并且低导热部的导热系数低于0.5W/m·K。
11.根据权利要求9所述的导热性粘接片,其中,所述基材的高导热部的导热系数为0.5W/m·K以上,并且低导热部的导热系数低于0.5W/m·K。
12.根据权利要求1~8中任一项所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层的厚度相对于所述基材的厚度的比率为0.005~1.0。
13.根据权利要求9所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层的厚度相对于所述基材的厚度的比率为0.005~1.0。
14.根据权利要求10所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层的厚度相对于所述基材的厚度的比率为0.005~1.0。
15.根据权利要求11所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层的厚度相对于所述基材的厚度的比率为0.005~1.0。
16.根据权利要求1~8中任一项所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
17.根据权利要求9所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
18.根据权利要求10所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
19.根据权利要求11所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
20.根据权利要求12所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
21.根据权利要求13所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
22.根据权利要求14所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
23.根据权利要求15所述的导热性粘接片,其中,所述粘接剂层包含有机硅类粘接剂。
24.一种电子器件,其叠层有权利要求1~23中任一项所述的导热性粘接片。
25.一种导热性粘接片的制造方法,其是制造权利要求1~23中任一项所述的导热性粘接片的方法,该方法包括:
在可剥离的支撑基材上由高导热部和低导热部形成基材的工序,所述高导热部由树脂组合物形成,所述低导热部由树脂组合物形成;以及
在该基材上叠层粘接剂层的工序。
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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
JP7245652B2 (ja) * 2017-01-27 2023-03-24 リンテック株式会社 フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法
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 (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
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
WO2014148494A1 (ja) * 2013-03-21 2014-09-25 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
CN104183691A (zh) * 2014-07-18 2014-12-03 浙江大学 平面型柔性温差发电结构

Family Cites Families (10)

* 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
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
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
JP2007198806A (ja) 2006-01-24 2007-08-09 Mitsubishi Materials Corp 温度センサ
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
JP5776700B2 (ja) * 2010-11-25 2015-09-09 住友金属鉱山株式会社 熱電変換モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
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
WO2014148494A1 (ja) * 2013-03-21 2014-09-25 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
CN104183691A (zh) * 2014-07-18 2014-12-03 浙江大学 平面型柔性温差发电结构

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