JP2013209542A - Thermally conductive fluororesin film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導成形体、それより得られる熱伝導切出しフィルムまたはシート、それらの用途、使用方法および製造方法に関する。 The present invention relates to a heat conductive molded body, a heat conductive cut film or sheet obtained from the heat conductive molded body, their use, method of use, and manufacturing method.
フッ素樹脂フィルムは、低誘電率、低誘電正接、高耐熱性などの利点があるため、低誘電回路基板としてよく利用される。特に、LED(発光ダイオード)や集積回路(ICやLSI)などの半導体素子を備える電子装置でよく利用されている。しかしながら、フッ素樹脂は熱伝導特性が低いため、半導体素子により生じた熱を蓄熱し、その結果、その熱ストレスによって電気特性の変化が生じて、電子装置の誤作動や故障などの不具合が発生することがあった。 A fluororesin film has advantages such as low dielectric constant, low dielectric loss tangent, and high heat resistance, and is therefore often used as a low dielectric circuit board. In particular, it is often used in electronic devices including semiconductor elements such as LEDs (light emitting diodes) and integrated circuits (ICs and LSIs). However, since fluororesin has low heat conduction characteristics, it stores the heat generated by the semiconductor element, and as a result, the electrical characteristics change due to the thermal stress, resulting in malfunctions and malfunctions of electronic devices. There was a thing.
その対策として、上記のように生じた熱を装置外へ放熱させることが考えられる。フッ素樹脂に熱伝導性を付与する場合には、フッ素樹脂にアルミナ粉、チッ化アルミ粉などの高熱伝導性の充填材を添加するなどして、基材の熱伝導特性を向上させる方法などが知られている。 As a countermeasure, it is conceivable to dissipate the heat generated as described above to the outside of the apparatus. In the case of imparting thermal conductivity to the fluororesin, there is a method for improving the thermal conductivity characteristics of the substrate by adding a filler with high thermal conductivity such as alumina powder or aluminum nitride powder to the fluororesin. Are known.
例えば、特許文献1には、実質的に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むフッ素樹脂と、熱伝導性無機粒子と、成形助剤とからなるシート状成形体を複数準備する工程と、複数の前記シート状成形体を重ね合わせて圧延する工程と、前記成形助剤を除去する工程とを含む絶縁性熱伝導シートの製造方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 substantially includes a step of preparing a plurality of sheet-like molded bodies each composed of a fluororesin containing polytetrafluoroethylene (PTFE), thermally conductive inorganic particles, and a molding aid. A method for producing an insulating heat conductive sheet is disclosed, which includes a step of superposing and rolling the sheet-like molded body and a step of removing the molding aid.
特許文献2には、鱗片状黒鉛とバインダー樹脂を含む混合物をシ−ト状に押出成形し、得られたシートを積層一体化したのち、積層方向に切断してシート化する、熱伝導性シートの製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a heat conductive sheet in which a mixture containing scaly graphite and a binder resin is extruded into a sheet shape, and the obtained sheets are laminated and integrated, and then cut into a sheet in the lamination direction. A manufacturing method is disclosed.
しかし、これら製造方法で得られる成形体は、高熱伝導性の充填剤が樹脂に配合されているので熱伝導特性には優れるものの、該充填剤により絶縁性が低下することで、電子部品への使用時に悪影響を来す恐れがある。しかも、高い熱伝導性を達成するためには充填材を多量に配合する必要があるため、成形性、低誘電性、耐電圧性などのフッ素樹脂フィルムとしてより重要となる特性をも悪化させてしまう傾向にあった。 However, the molded products obtained by these production methods are excellent in heat conduction characteristics because a high heat conductive filler is blended in the resin, but the insulation is lowered by the filler, so that There is a risk of adverse effects during use. In addition, in order to achieve high thermal conductivity, it is necessary to blend a large amount of fillers, which deteriorates the more important characteristics as a fluororesin film such as moldability, low dielectric properties, and voltage resistance. Tended to end up.
フッ素樹脂以外の樹脂を用いる態様としては、例えば、液晶高分子化合物の分子を特定の方向へ配向させて、熱伝導性を発現させる方法が知られている。
例えば、特許文献3には、液晶性高分子を主成分とする液晶性組成物から得られる熱伝導性高分子成形体であって、加熱溶融状態の前記液晶性組成物に磁場又は電場を印加することによって、熱伝導率(λ1)を前記液晶性高分子から得られる成形体の熱伝導率(λ2)よりも高くなるように形成した熱伝導性高分子成形体が開示されている。
As an embodiment using a resin other than a fluororesin, for example, a method is known in which molecules of a liquid crystal polymer compound are oriented in a specific direction to develop thermal conductivity.
For example, Patent Document 3 discloses a thermally conductive polymer molded body obtained from a liquid crystalline composition containing a liquid crystalline polymer as a main component, and applying a magnetic field or an electric field to the liquid crystalline composition in a heated and melted state. Thus, there is disclosed a thermally conductive polymer molded body formed such that the thermal conductivity (λ1) is higher than the thermal conductivity (λ2) of the molded body obtained from the liquid crystalline polymer.
しかし、フッ素樹脂は液晶性高分子ではないため、フッ素樹脂に特許文献3に開示された方法を適用しても、その熱伝導性を向上させることはできない。また、仮に適用できたとしても、特許文献3に開示された方法は、磁場または電場で液晶性高分子を配向させる必要があることから、設備上の制限があったりコストが高くなったりするという問題が生じる。 However, since the fluororesin is not a liquid crystalline polymer, the thermal conductivity cannot be improved even if the method disclosed in Patent Document 3 is applied to the fluororesin. Even if it can be applied, the method disclosed in Patent Document 3 requires the alignment of the liquid crystalline polymer with a magnetic field or an electric field, so that there are restrictions on equipment and the cost increases. Problems arise.
その一方で、フッ素樹脂の配向方向を任意方向に揃えた成形体やその製造方法が知られている。
例えば、特許文献4には、一軸延伸多孔質PTFEで形成されるリング状のシール材であって、空孔率が10〜90%である該一軸延伸多孔質PTFEのフィブリルの配向方向が該シール材の厚さ方向であることを特徴とするリング状シール材が開示されている。
On the other hand, a molded body in which the orientation direction of the fluororesin is aligned in an arbitrary direction and a manufacturing method thereof are known.
For example, Patent Document 4 discloses a ring-shaped sealing material formed of uniaxially stretched porous PTFE, wherein the fibril orientation direction of the uniaxially stretched porous PTFE is 10 to 90%. A ring-shaped sealing material characterized by being in the thickness direction of the material is disclosed.
特許文献5には、PTFEを含む膜であって、少なくとも一方向におけるマトリックスの引張強さが少なとも25,000psiであり、2つの直交方向におけるマトリックスの引張強さ比が約0.25〜4であり、配向指数が約50°以下であり、そして密度が約2.0g/cc以下である膜が開示されている。 Patent Document 5 discloses a film containing PTFE, in which the tensile strength of the matrix in at least one direction is at least 25,000 psi, and the tensile strength ratio of the matrix in two orthogonal directions is about 0.25-4. A film having an orientation index of about 50 ° or less and a density of about 2.0 g / cc or less is disclosed.
そして、特許文献4および特許文献5は、PTFEのみからなる成形体も開示している。しかし、該成形体の熱伝導性については何ら教示されていないし、空隙が存在している(密度が低い)こと、該成形体は熱伝導性充填材を含有していないことからその熱伝導性は熱伝導性部材の用途に供するには不十分であると推定される。 And patent document 4 and patent document 5 are also disclosing the molded object which consists only of PTFE. However, nothing is taught about the thermal conductivity of the molded body, and since there are voids (low density) and the molded body does not contain a thermally conductive filler, its thermal conductivity Is presumed to be insufficient for use as a heat conductive member.
このように、高い熱伝導特性を有するフッ素樹脂のみからなる成形体は知られていない。 Thus, the molded object which consists only of a fluororesin which has a high heat conductive characteristic is not known.
本発明の目的は、大きく分類して、次の通りである。
(1)熱伝導性充填剤が充填されていなくても高い熱伝導率を有し、少なくとも一方向に高い熱伝導率を有する、ポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」ともいう。)系樹脂のみからなる熱伝導成形体を提供すること。
(2)熱伝導性充填剤が充填されていなくても高い熱伝導率を有し、少なくとも一方向に高い熱伝導率を有する、PTFE系樹脂のみからなる熱伝導切出しフィルムまたはシートを提供すること。
(3)上記熱伝導成形体、および熱伝導切出しフィルムまたはシートの好適な用途を提供すること。
(4)上記熱伝導成形体、および熱伝導切出しフィルムまたはシートの好適な使用方法および製造方法を提供すること。
The objects of the present invention are broadly classified as follows.
(1) Only a polytetrafluoroethylene (hereinafter also referred to as “PTFE”) resin having a high thermal conductivity and having a high thermal conductivity in at least one direction even without being filled with a thermally conductive filler. A heat conductive molded body comprising:
(2) To provide a thermally conductive cut film or sheet made of only a PTFE resin, which has high thermal conductivity even if it is not filled with a thermal conductive filler and has high thermal conductivity in at least one direction. .
(3) To provide a suitable use of the heat conductive molded body and the heat conductive cut film or sheet.
(4) To provide a suitable method of use and production method of the heat conductive molded body and the heat conductive cut film or sheet.
そこで、本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系樹脂のみからなる成形体であり、特定の方法によって測定した熱伝導率が、少なくとも一方向において、0.5W/m・K以上である熱伝導成形体が上記課題(1)を解決できることを見出した。 Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor is a molded body made of only a polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, and has a thermal conductivity measured by a specific method of at least one. It was found that a heat conductive molded body having a direction of 0.5 W / m · K or more in the direction can solve the problem (1).
具体的には、次の通りである。
本発明の熱伝導成形体は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系樹脂のみからなるフィルムまたはシートの成形体であり、ASTM D257に準拠してレーザーフラッシュ法によって測定した熱伝導率が、少なくとも一方向において、0.5W/m・K以上であることを特徴とする。
Specifically, it is as follows.
The thermal conductive molded article of the present invention is a molded article of a film or sheet made of only a polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, and has a thermal conductivity measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257 at least in one direction. In the above, it is characterized by being 0.5 W / m · K or more.
所望の方向に高い熱伝導率を有する熱伝導成形体を提供するという観点からは、本発明の熱伝導成形体は以下の態様であることが好ましい。
本発明の熱伝導成形体は、密度が2.1g/cm3以上であることが好ましい。
From the viewpoint of providing a heat conductive molded body having high thermal conductivity in a desired direction, the heat conductive molded body of the present invention is preferably in the following mode.
The heat conductive molded body of the present invention preferably has a density of 2.1 g / cm 3 or more.
本発明の熱伝導成形体は、一軸延伸されたPTFE系樹脂フィルムまたはシートの積層体であることが好ましい。
本発明の熱伝導成形体は、一軸延伸され、空隙率が30〜80%であるPTFE系樹脂フィルムまたはシートを、該PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が一致するように積層し、得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスすることで得られるものであることが好ましい。
The heat conductive molded body of the present invention is preferably a uniaxially stretched PTFE resin film or sheet laminate.
The heat conductive molded body of the present invention is obtained by laminating a PTFE resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% so that the stretching directions of the PTFE resin film or sheet coincide with each other. The laminated body is preferably obtained by hot pressing under conditions of a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours.
さらに、本出願人は、上記熱伝導成形体より得られる特定の熱伝導性切出しフィルムまたはシートにより、上記課題(2)を解決できることを見出した。
すなわち、本発明のPTFE系樹脂のみからなる熱伝導切出しフィルムまたはシート(以下、単に「熱伝導切出しフィルムまたはシート」ともいう)は、一軸延伸され、空隙率が30〜80%であるPTFE系樹脂フィルムまたはシートを、該PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が一致するように積層し、得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスして柱体に成形し、次いで、該柱体を構成しているPTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向に対して平行または垂直に、該柱体からフィルムまたはシートを切出して得られることを特徴とする。
Furthermore, the present applicant has found that the above problem (2) can be solved by a specific heat conductive cut film or sheet obtained from the heat conductive molded body.
That is, a thermally conductive cut film or sheet (hereinafter also simply referred to as “thermal conductive cut film or sheet”) made of only the PTFE resin of the present invention is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80%. A film or sheet is laminated so that the stretching directions of the PTFE resin film or sheet coincide with each other, and the obtained laminate is subjected to a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours. It is obtained by heat-pressing to form a column, and then cutting the film or sheet from the column in parallel or perpendicular to the stretching direction of the PTFE resin film or sheet constituting the column. It is characterized by.
さらに、本出願人は、上記熱伝導成形体や、熱伝導切出しフィルムまたはシートが熱伝導部材用に好適であることを見出し、上記課題(3)を解決できることを見出した。
さらに、本出願人は、下記により上記課題(4)も解決できることを見出した。
Furthermore, the present applicant has found that the heat conductive molded body, the heat conductive cut film, or the sheet is suitable for a heat conductive member, and has found that the problem (3) can be solved.
Furthermore, the present applicant has found that the above problem (4) can also be solved by the following.
すなわち、本発明の熱伝導成形体の使用方法は、前記PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が発熱体と冷却体とを結ぶ方向になるように、前記熱伝導積層体を発熱体および冷却体に接合することを特徴とする。 That is, the method of using the heat conductive molded body of the present invention is that the heat conductive laminate is formed of a heating element and a cooling body so that the stretching direction of the PTFE resin film or sheet is in the direction connecting the heating element and the cooling body. It is characterized in that it is joined to.
本発明の熱伝導切出しフィルムまたはシートの使用方法は、前記PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が発熱体と冷却体とを結ぶ方向になるように、前記熱伝導切出しフィルムまたはシートを発熱体および冷却体に接合することを特徴とする。 The method for using the thermally conductive cut film or sheet of the present invention is to use the heat conductive cut film or sheet as a heating element and the PTFE resin film or sheet so that the stretching direction of the PTFE resin film or sheet is a direction connecting the heating element and the cooling body. It is characterized by being joined to a cooling body.
本発明のPTFE系樹脂のみからなる熱伝導成形体の製造方法は、一軸延伸され、空隙率が30〜80%であるPTFE系樹脂フィルムまたはシートを、該PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が一致するように積層し、得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスすることを特徴とする。 The method for producing a heat conductive molded body comprising only the PTFE resin of the present invention is a uniaxially stretched PTFE resin film or sheet having a porosity of 30 to 80%, and the stretching direction of the PTFE resin film or sheet is Lamination is performed so as to match, and the obtained laminate is hot-pressed under conditions of a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours.
本発明のPTFE系樹脂からなる熱伝導切出しフィルムまたはシートの製造方法は、一軸延伸され、空隙率が30〜80%であるPTFE系樹脂フィルムまたはシートを、該PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が一致するように積層し、得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスして柱体に成形し、次いで、該柱体を構成している延伸フィルムまたはシートの延伸方向に対して平行または垂直に、該柱体からフィルムまたはシートを切出すことを特徴とする。 The method for producing a thermally conductive cut film or sheet comprising the PTFE resin of the present invention is obtained by subjecting a PTFE resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% to the stretching direction of the PTFE resin film or sheet. And the obtained laminate is hot-pressed under the conditions of a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours, and then formed into a column, The film or sheet is cut out from the pillar in parallel or perpendicular to the stretching direction of the stretched film or sheet constituting the film.
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、熱伝導性充填剤が充填されていないPTFE系樹脂のみからなるものであるにもかかわらず、少なくとも一方向に高い熱伝導性を示す。しかも、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、熱伝導性充填剤をはじめとする各種充填剤などが配合されていないので、それら充填剤によりPTFE樹脂の本来の特性を損なうこともない。よって、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、熱伝導率が高いのみならず、誘電特性、絶縁特性、耐電圧特性、成形性、薄膜性、フレキシブル性のいずれにも優れる。 The heat conductive molded article, heat conductive cut film or sheet of the present invention exhibits high heat conductivity in at least one direction even though it is composed of only a PTFE resin not filled with a heat conductive filler. . Moreover, since the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or sheet of the present invention is not blended with various fillers including the heat conductive filler, the original properties of the PTFE resin are impaired by the filler. There is nothing. Therefore, the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or sheet of the present invention not only has high heat conductivity, but also has excellent dielectric properties, insulating properties, voltage resistance properties, moldability, thin film properties, and flexibility. .
また、本発明の熱伝導成形体が、一軸延伸されたPTFE系樹脂フィルムまたはシートが成形一体化された成形体である態様では、高い熱伝導率を発現する方向が上記フィルムまたはシートの延伸方向と同じ方向である。よって、一軸延伸されたPTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向が、例えば、面内方向や厚み方向になるように配置され、熱伝導率が面内方向や厚み方向に高い熱伝導切出しフィルムまたはシートを提供することもできる。密度が特定値以上である熱伝導成形体は、より熱伝導率が高い。また、上記特定の工程を経て得られる熱伝導積層体は、熱伝導性をはじめとする上記特性のいずれにもバランスよく優れる。 In the embodiment in which the thermally conductive molded body of the present invention is a molded body in which a uniaxially stretched PTFE resin film or sheet is molded and integrated, the direction in which high thermal conductivity is expressed is the stretching direction of the film or sheet. In the same direction. Therefore, the uniaxially stretched PTFE resin film or sheet is arranged such that the stretching direction is, for example, the in-plane direction or the thickness direction, and the thermal conductivity cut film or sheet having a high thermal conductivity in the in-plane direction or the thickness direction. Can also be provided. A heat conductive molded body having a density equal to or higher than a specific value has higher heat conductivity. Moreover, the heat conductive laminated body obtained through the said specific process is excellent in balance of all the said characteristics including heat conductivity.
上記特定の工程を経て得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、優れた熱伝導性をはじめとする上記特性をいずれも併せ持ち、少なくとも一方向(例えば、平面方向や厚み方向)に高い熱伝導率を発現する。 The thermally conductive cut film or sheet obtained through the above specific process has both the above characteristics including excellent thermal conductivity, and has a high thermal conductivity in at least one direction (for example, a planar direction or a thickness direction). To express.
上記熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、優れた熱伝導特性をはじめとする上記特性を有するので、熱伝導部材に好適に用いることができ、上記特性に優れる熱伝導部材を提供することができる。 Since the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or the sheet have the above characteristics including excellent heat conductive characteristics, the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or the sheet can be suitably used for a heat conductive member and provide a heat conductive member excellent in the above characteristics. be able to.
本発明の熱伝導成形体の使用方法、熱伝導切出しフィルムまたはシートの使用方法では、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートを介して発熱体から冷却体へ熱が流れるように、熱の流れを制御することができる。したがって、上記方法は、例えば、発熱体の熱を効率よく放熱させることができる。 In the method of using the heat conductive molded body and the method of using the heat conductive cut film or sheet of the present invention, heat flows from the heating element to the cooling body via the heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet of the present invention. The heat flow can be controlled. Therefore, the above method can efficiently dissipate the heat of the heating element, for example.
本発明の熱伝導成形体の製造方法、熱伝導切出しフィルムまたはシートの製造方法によれば、上記熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートを非常に効率よく製造することができる。 According to the method for producing a heat conductive molded article and the method for producing a heat conductive cut film or sheet of the present invention, the heat conductive molded article, the heat conductive cut film or the sheet can be produced very efficiently.
すなわち、上記製造方法によれば、磁場や電場の印加などを適用するための大掛かりな装置などを必要とせず、簡易な方法で上記熱伝導率などの特性に優れる熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートを製造できる。さらに、上記製造方法によれば、最終的にPTFE系樹脂のみからなる熱伝導成形体および熱伝導切出しフィルムまたはシートの製造過程において各種充填剤などの成分を必ずしも必要とせず、PTFE系樹脂のみを原料として上記熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートを製造することも可能であり、コストパフォーマンスが非常に高い。 That is, according to the manufacturing method described above, a large-scale apparatus for applying a magnetic field, an electric field, or the like is not required, and a heat conductive molded body having excellent characteristics such as the thermal conductivity, a heat conduction cut-out, and the like by a simple method. A film or sheet can be produced. Furthermore, according to the manufacturing method described above, components such as various fillers are not necessarily required in the manufacturing process of the heat conductive molded body and the heat conductive cut film or sheet finally made of only the PTFE resin, and only the PTFE resin is used. It is also possible to produce the heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet as a raw material, and the cost performance is very high.
また、特に、熱伝導切出しフィルムまたはシートの製造方法によれば、所望の方向に熱伝導率が高い熱伝導切出しフィルムまたはシートを得ることができる。 In particular, according to the method for producing a thermally conductive cut film or sheet, a thermally conductive cut film or sheet having a high thermal conductivity in a desired direction can be obtained.
以下、本発明の最良の形態について、詳細に説明する。
なお、後述の各種特性値は、特に断りがない場合は、常圧(約1.013MPa)、常温(約25℃)で測定した時の値である。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described in detail.
Various characteristic values described below are values measured at normal pressure (about 1.013 MPa) and normal temperature (about 25 ° C.) unless otherwise specified.
1.熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートおよびそれらの製造方法
本発明の熱伝導成形体は、テトラフルオロポリエチレン(PTFE)系樹脂のみからなる。
1. Thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet, and their production method The thermally conductive molded body of the present invention consists of a tetrafluoropolyethylene (PTFE) resin alone.
本明細書において、PTFE系樹脂とは、PTFE樹脂およびPTFE樹脂に変性PTFE樹脂を適当量混合したものをいう。変性PTFE樹脂とは、PTFEと、PTFEとの共重合が可能な共単量体との共重合体の樹脂を意味する。PTFEとの共重合が可能な共単量体としては、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、パーフルオロビニルエーテル、クロロトリフルオロエチレン等があげられ、PTFEに対して1重量%以下を用いることが好ましい。 In this specification, PTFE-based resin refers to PTFE resin and PTFE resin mixed with an appropriate amount of modified PTFE resin. The modified PTFE resin means a resin of a copolymer of PTFE and a comonomer capable of copolymerization with PTFE. Examples of the comonomer that can be copolymerized with PTFE include hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, perfluorovinyl ether, chlorotrifluoroethylene, and the like, and it is preferable to use 1% by weight or less based on PTFE.
本発明の熱伝導成形体は、PTFE系樹脂のみからなり充填剤などを含まないので、充填剤などによりPTFE樹脂の本来の特性を損なわれることがない。よって、例えば、従来の熱伝導フッ素樹脂成形体のように、熱伝導性充填剤をフッ素樹脂成形体に充填したがために、フッ素樹脂成形体の誘電特性、絶縁特性、高耐電圧特性、成形性、薄膜性、フレキシブル性などがPTFE樹脂に比して低下してしまうなどの弊害を招くこともない。また、本発明の熱伝導成形体は、後に詳述するように、少なくとも一方向の熱伝導率に優れるものである。 Since the heat conductive molded body of the present invention is made only of PTFE resin and does not contain a filler, the original properties of the PTFE resin are not impaired by the filler. Therefore, for example, the heat conductive filler is filled in the fluororesin molded body like the conventional heat conductive fluororesin molded body, so that the dielectric properties, insulation characteristics, high voltage resistance characteristics, molding of the fluororesin molded body As a result, there will be no adverse effects such as deterioration in properties, thin film properties, flexibility and the like as compared with PTFE resin. Moreover, the heat conductive molded object of this invention is excellent in the heat conductivity of at least one direction so that it may explain in full detail behind.
本発明の熱伝導切出しフィルムまたはシートは、それぞれ、上記熱伝導成形体を切出しして得られるものである。
以下、本発明の熱伝導成形体および熱伝導切出しフィルムまたはシートについて、それら製造方法と併せて説明する。
The thermally conductive cut film or sheet of the present invention is obtained by cutting the heat conductive molded body.
Hereinafter, the heat conductive molded body and the heat conductive cut film or sheet of the present invention will be described together with their production methods.
[一軸延伸されたPTFE系樹脂フィルムまたはシート(PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシート)]
本発明の熱伝導成形体に用いるPTFE樹脂は、例えば、従来法に従って製造したものであってもよいし、市販のものでもよい。
[Uniaxially stretched PTFE resin film or sheet (PTFE resin uniaxially stretched film or sheet)]
The PTFE resin used for the heat conductive molded body of the present invention may be produced, for example, according to a conventional method, or may be a commercially available product.
PTFE樹脂としては、未焼成または半焼成のPTFEのファインパウダーを好適に用いることができる。
熱伝導成形体に、一軸延伸されたPTFE系樹脂フィルムまたはシート(以下、「PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシート」ともいう)を用いる場合は、PTFE系樹脂を、例えば、ペースト押出して得られるPTFE系樹脂フィルムまたはシートを一軸延伸処理したものなどを用いることができる。
As the PTFE resin, fine powder of unfired or semi-fired PTFE can be suitably used.
When a uniaxially stretched PTFE resin film or sheet (hereinafter also referred to as “PTFE resin uniaxially stretched film or sheet”) is used for the heat conductive molded body, PTFE resin is obtained by, for example, paste extrusion. For example, a uniaxially stretched resin film or sheet can be used.
PTFE系樹脂のフィルムまたはシートへの成形は、例えば、上記PTFE系樹脂に、必要に応じてソルベントナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィンなどの潤滑助剤を混合した後、ペースト押出により行なうことができる。また好適には、得られたペーストを圧延する工程、乾燥などにより潤滑助剤を除去する工程を含む。 The PTFE resin film or sheet can be molded, for example, by mixing the above PTFE resin with a lubricating aid such as solvent naphtha, white oil, liquid paraffin, etc., if necessary, followed by paste extrusion. Preferably, the method further includes a step of rolling the obtained paste and a step of removing the lubricating aid by drying or the like.
上記延伸は、通常、延伸温度200〜420℃、好ましくは320〜380℃、延伸速度10〜600%/秒、好ましくは50〜400%/秒の条件で行う。
延伸倍率は、通常1.1〜20倍、好ましくは1.5〜10倍である。
The stretching is usually performed under the conditions of a stretching temperature of 200 to 420 ° C., preferably 320 to 380 ° C., and a stretching speed of 10 to 600% / second, preferably 50 to 400% / second.
The draw ratio is usually 1.1 to 20 times, preferably 1.5 to 10 times.
PTFE系樹脂フィルムまたはシートの一軸延伸を上記条件で行うことで、通常、空隙率が30〜80%、好ましくは、空隙率が前記の範囲であり、かつ、アルキメデス法にて測定した密度が0.4〜1.5g/cm3であるPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートが得られる。 By performing uniaxial stretching of the PTFE resin film or sheet under the above conditions, the porosity is usually 30 to 80%, preferably the porosity is in the above range, and the density measured by Archimedes method is 0. A PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet of 4 to 1.5 g / cm 3 is obtained.
上記のようなPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートとして市販品を用いる場合は、例えば、日本バルカー工業株式会社製の「sa−PTFEシリーズ」、住友電気工業株式会社製の「ポアフロン(登録商標)メンブレンシリーズ」、W. L. Gore and Associates, Inc.製の「expanded PTFEシリーズ」などを利用することができる。 When using a commercial product as the above-mentioned PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet, for example, “sa-PTFE series” manufactured by Nippon Valqua Industries, Ltd., “Poreflon (registered trademark) membrane” manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. Series "," expanded PTFE series "manufactured by WL Gore and Associates, Inc. can be used.
上記PTFE系樹脂フィルムまたはシートは、延伸工程によって、図1に示すように、PTFE系樹脂フィルムまたはシートの一部に繊維状の構造が生じる。本明細書では、該繊維状の構造を「フィブリル」といい、PTFE系樹脂フィルムまたはシートにフィブリルが生じる現象をフィブリル化という。このフィブリル化により、該フィブリル中で分子鎖または/および結晶の配向が特定の方向に揃い、結果として、熱伝導成形体の特定方向の熱伝導特性の発現と熱伝導特性が向上するものと推察される。このような特異的な熱伝導特性は、結晶化度が高いほど、また分子鎖または/および結晶の配向度が高いほど顕著に発現すると推察される。上記延伸条件にて延伸を行ったPTFE樹脂フィルムまたはシートは、分子鎖または/および結晶の配向度がより高く、かつフィルム強度またはシート強度も維持されている。 As shown in FIG. 1, the PTFE resin film or sheet has a fibrous structure in a part of the PTFE resin film or sheet as shown in FIG. In this specification, the fibrous structure is referred to as “fibril”, and the phenomenon in which fibrils are generated in a PTFE resin film or sheet is referred to as fibrillation. It is inferred that this fibrillation aligns molecular chains or / and crystals in a specific direction in the fibril, and as a result, improves the expression and heat conduction characteristics of the heat conduction molded body in a specific direction. Is done. Such specific heat conduction characteristics are presumed to be more pronounced as the degree of crystallinity is higher and the degree of molecular chain or / and crystal orientation is higher. The PTFE resin film or sheet stretched under the above stretching conditions has a higher degree of molecular chain or / and crystal orientation, and the film strength or sheet strength is also maintained.
フィブリルが生じたPTFE系樹脂フィルムまたはシートを加熱処理などする場合は、フィブリルが生じたことにより形成された結晶構造が大きく変化しないように熱履歴を調整することが、高い熱伝導率を維持できる観点から好ましい。 When heat-treating a PTFE-based resin film or sheet in which fibrils have occurred, it is possible to maintain high thermal conductivity by adjusting the thermal history so that the crystal structure formed by the fibrils does not change significantly. It is preferable from the viewpoint.
上記のような延伸条件でPTFE系樹脂の一軸延伸を行うと、ここで得られるPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを後述のように積層して成形一体化して熱伝導性成形体を製造する際に、該成形体の熱伝導率、密度、空隙率などを後述の範囲に制御することが容易となる。 When the PTFE resin is uniaxially stretched under the above stretching conditions, the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet obtained here is laminated and molded and integrated as described below to produce a thermally conductive molded body. Furthermore, it becomes easy to control the thermal conductivity, density, porosity and the like of the molded body to the ranges described below.
PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの厚さは、膜強度、延伸処理工程の容易さなどの観点より通常0.01〜5mm、好ましくは0.05〜1mmである。
上述のようにして、本発明の熱伝導成形体に用いるに好適なPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを製造できる。
The thickness of the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet is usually from 0.01 to 5 mm, preferably from 0.05 to 1 mm, from the viewpoints of film strength, ease of the stretching process, and the like.
As described above, a PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet suitable for use in the heat conductive molded article of the present invention can be produced.
なお、最終的にPTFE系樹脂のみからなる熱伝導成形体が得られればよいので、最終的に除去できる添加剤であれば、上記PTFE系樹脂の製造時や、PTFE系樹脂の一軸延伸時に添加してもよい。上記添加剤は、熱伝導成形体製造の最終段階で一度にすべてを除去してもよいし、熱伝導成形体の製造段階中で何段階かに分けて一部を複数回除去し、最終的にすべて除去するなどしてもよい。 In addition, since it is only necessary to finally obtain a heat conductive molded body made only of PTFE-based resin, any additive that can be finally removed can be added at the time of manufacturing the PTFE-based resin or during uniaxial stretching of the PTFE-based resin. May be. The above additives may be removed all at once in the final stage of manufacturing the heat conductive molded body, or partly removed several times during the manufacturing stage of the heat conductive molded body. It may be removed completely.
[熱伝導成形体]
上記のようにして得られたPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートには、一軸延伸によりフィブリルが形成されているが、上記PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの熱伝導率は0.01〜0.1W/m・K程度であり、例えば電子装置内の熱を該装置外に放熱するなどに用いるには不十分な値である。これは、一軸延伸によりPTFE系樹脂が一部フィブリル化したことにより、得られるPTFE樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの空隙率が大きくなること(例えば30〜80%)、密度が低くなること(例えば0.4〜1.5g/cm3)などに起因していると推定される。
[Heat conductive molded body]
In the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet obtained as described above, fibrils are formed by uniaxial stretching, and the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet has a thermal conductivity of 0.01 to 0.00. It is about 1 W / m · K, which is insufficient for use in, for example, radiating the heat inside the electronic device to the outside of the device. This is because the PTFE resin is partially fibrillated by uniaxial stretching to increase the porosity of the obtained PTFE resin uniaxially stretched film or sheet (for example, 30 to 80%) and to reduce the density (for example, 0). .4 to 1.5 g / cm 3 ).
そこで、本発明では、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを所定枚数積層し、例えば、成形一体化する際のプレス条件などを調整して密度や空隙率を後述の範囲に制御することにより、ある特定の方向に優れた熱伝導性を有する熱伝導成形体を製造する。 Therefore, in the present invention, a predetermined number of PTFE-based resin uniaxially stretched films or sheets are laminated, and for example, by adjusting the pressing conditions when molding and integrating, the density and porosity are controlled within the ranges described below. A heat conductive molded body having excellent heat conductivity in a specific direction is manufactured.
以下、加圧成形により上記成形一体化を行う態様を具体例として、詳述する。
このような態様では、本発明の熱伝導成形体は、上記PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを所定枚数積層し、加圧成形(好ましくは熱プレス)により成形一体化して得られる。
Hereinafter, the aspect which integrates the said shaping | molding by pressure molding is explained in full detail as a specific example.
In such an embodiment, the heat conductive molded body of the present invention is obtained by laminating a predetermined number of the above-mentioned PTFE resin uniaxially stretched films or sheets and molding and integrating them by pressure molding (preferably hot pressing).
上記のように、加圧成形を行うと、成形体中の空隙を少なくして密度を向上させることができ、成形体の熱伝導性を向上させることができる。すなわち、得られる成形体の熱伝導性をさらに向上させるためには、成形体の空隙率を小さくして密度を大きくして後述の範囲とすることが望ましい。また、加圧成形は、PTFEの焼成温度範囲内の温度(例えば350〜430℃)で行うことが望ましい。このような温度で加圧成形することにより、効率よく空隙率を小さくし、密度を大きくすることができる。 As described above, when pressure molding is performed, the voids in the molded body can be reduced to improve the density, and the thermal conductivity of the molded body can be improved. That is, in order to further improve the thermal conductivity of the obtained molded body, it is desirable to reduce the porosity of the molded body and increase the density so as to fall within the range described later. Further, the pressure molding is desirably performed at a temperature (for example, 350 to 430 ° C.) within the PTFE firing temperature range. By performing pressure molding at such a temperature, the porosity can be efficiently reduced and the density can be increased.
以下、上記PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを積層し、次いで加圧成形を行う態様について、図1を参照しながらさらに詳述する。
まず、上記PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを所定数枚用意して積層する。この際、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートは、必要に応じて、所定の大きさへ切出して用いてもよい。
Hereinafter, the aspect which laminates | stacks the said PTFE type resin uniaxially stretched film or sheet | seat, and then performs pressure molding is further explained in full detail, referring FIG.
First, a predetermined number of the PTFE resin uniaxially stretched films or sheets are prepared and laminated. At this time, the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet may be cut into a predetermined size and used as necessary.
積層するPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの枚数は、目的とする熱伝導成形体の厚さや物性、熱伝導成形体から切出しフィルムまたはシートの形状や物性などによるが、通常、10枚以上、好ましくは20〜5000枚程度である(ここでの合計厚さは通常、10mm以上、好ましくは50〜1000mm程度)。また熱伝導成形体から得られる切出しフィルムまたはシートの大面積化、該切出しフィルムまたはシート強度を上げる観点からは、合計厚さ100〜1000mm程度が望ましい。 The number of PTFE-based resin uniaxially stretched films or sheets to be laminated depends on the thickness and physical properties of the target heat conductive molded body, the shape and physical properties of the film or sheet cut out from the heat conductive molded body, but usually 10 or more, preferably Is about 20 to 5000 sheets (the total thickness here is usually 10 mm or more, preferably about 50 to 1000 mm). Further, from the viewpoint of increasing the area of the cut film or sheet obtained from the heat conductive molded body and increasing the strength of the cut film or sheet, a total thickness of about 100 to 1000 mm is desirable.
PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを積層する際の各PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの一軸延伸方向の重ね方は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限されない。 The method of stacking the PTFE resin uniaxially stretched films or sheets in the uniaxially stretched direction when laminating the PTFE resin uniaxially stretched films or sheets is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
ここで、各PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを下記のように積層することで、該延伸方向に熱伝導率の高い熱伝導成形体を製造することができる。
例えば、図1に示すように、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを延伸方向が一致するように積層すると、延伸方向に熱伝導率の高い熱伝導成形体を、その他の積層方法で積層する場合に比して、より少ない枚数のPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートで効率よく製造することができる(一方向熱伝導成形体)。
Here, by laminating each PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet as described below, a heat conductive molded body having high thermal conductivity in the stretching direction can be produced.
For example, as shown in FIG. 1, when a PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet is laminated so that the stretching direction coincides, a heat conductive molded body having high thermal conductivity in the stretching direction is laminated by other lamination methods. Compared to the above, it can be efficiently produced with a smaller number of PTFE-based resin uniaxially stretched films or sheets (unidirectional heat-conductive molded article).
例えば、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを、交互に、あるいは、任意の順番で一軸延伸方向が交差するように積層すると、二方向に熱伝導率が高い熱伝導成形体を製造することができる(二方向熱伝導成形体)。 For example, when PTFE-based resin uniaxially stretched films or sheets are laminated alternately or in any order so that the uniaxially stretched directions intersect, a heat conductive molded body having high thermal conductivity in two directions can be produced. (Bidirectional heat conductive molded body).
また、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向がある程度の角度ずれるようにして、三方向以上の方向に熱伝導率が高い熱伝導成形体を製造することも可能である。 It is also possible to produce a heat conductive molded body having a high thermal conductivity in three or more directions so that the stretching direction of the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is shifted by a certain angle.
同じPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを用いる場合、より少ない枚数でより高い熱伝導率を発現する方向を有する熱伝導積層体を提供するという観点からは、上記一方向熱伝導成形体が二方向熱伝導成形体などよりも好ましい。 When using the same PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet, the unidirectional heat conductive molded body is bi-directional from the viewpoint of providing a heat conductive laminate having a direction in which higher heat conductivity is expressed with a smaller number of sheets. It is more preferable than a heat conductive molded body.
上記のような積層構成で、積層一体化の際に圧力を受けるPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを支えるための圧縮金型の上にPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを積層する。このとき、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートが連続フィルムまたはシートである場合には、積層前に適度な寸法に切断しておいてもよい。PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの積層枚数は、上述の通りである。次いで、350〜430℃、好ましくは350〜400℃で、5〜50MPaの圧力を加えて10分〜5時間処理することで、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの成形一体化(ここでは圧着)を行うことができる。圧力は、通常、積層されたPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの面内方向に対して垂直にかける。また、通常、温度が高いほど、短時間で上記成形一体化を行う。このような条件でPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの圧着を行うと、十分に空隙率を小さくできない、あるいは、十分に密度を大きくできないなどの弊害を伴わずにPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを圧着できる。 In the laminated structure as described above, a PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet is laminated on a compression mold for supporting a PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet that is subjected to pressure during lamination integration. At this time, when the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet is a continuous film or sheet, it may be cut to an appropriate size before lamination. The number of laminated PTFE resin uniaxially stretched films or sheets is as described above. Subsequently, the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is molded and integrated (here, pressure bonding) by applying a pressure of 5 to 50 MPa at 350 to 430 ° C., preferably 350 to 400 ° C., and treating for 10 minutes to 5 hours. It can be performed. The pressure is usually applied perpendicular to the in-plane direction of the laminated PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet. In general, the molding and integration are performed in a shorter time as the temperature is higher. When the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is pressure-bonded under such conditions, the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet does not suffer from the disadvantage that the porosity cannot be sufficiently reduced or the density cannot be sufficiently increased. Can be crimped.
本発明の熱伝導成形体は、PTFE系樹脂のみからなるので、誘電特性、絶縁特性、耐電圧特性に優れる。
高い熱伝導率を達成するという観点からは、一方向熱伝導成形体中では、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向のずれが全体で0〜10°程度の範囲に収まるように積層されているPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの集合のPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの枚数が、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの全枚数を100%とした時に、95〜100%であることが好ましく、100%であることが特に好ましい。
Since the heat conductive molded body of the present invention is composed only of PTFE-based resin, it is excellent in dielectric characteristics, insulation characteristics, and withstand voltage characteristics.
From the viewpoint of achieving high thermal conductivity, in a unidirectional thermal conductive molded body, the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is laminated so that the deviation in the stretching direction is within a range of about 0 to 10 ° as a whole. The number of PTFE resin uniaxially stretched films or sheets in the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet assembly is 95 to 100% when the total number of PTFE resin uniaxially stretched films or sheets is 100%. Is preferable, and 100% is particularly preferable.
複数の方向に熱伝導率が高い熱伝導成形体の場合は、熱伝導成形体中では、各方向において独立に、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向の軸のずれが全体で0〜10°程度の範囲に収まるように積層されているPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの集合のPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの枚数が、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの全枚数を100%とした時に、95〜100%であることが好ましく、100%であることが特に好ましい。 In the case of a thermally conductive molded body having high thermal conductivity in a plurality of directions, the axial displacement of the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet in the thermally conductive molded body is independently 0 to 0 in each direction. The number of PTFE resin uniaxially stretched films or sheets in a group of PTFE resin uniaxially stretched films or sheets laminated so as to be within a range of about 10 ° is 100% of the total number of PTFE resin uniaxially stretched films or sheets. Is preferably 95 to 100%, particularly preferably 100%.
ここで、上記各集合では、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向は一致しているものとして取り扱う。
本発明の熱伝導成形体の形状は、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されず、例えば、フィルム、シート、多面体(例えば、四面体、五面体、六面体など)、柱体(例えば、三角柱、四角柱(立方体、長方体など)、五角柱、六角柱などの多角柱、円柱など)、リング、円筒などの形状があげられる。
Here, in each set, the stretching directions of the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet are treated as being the same.
The shape of the heat conductive molded body of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. For example, a film, a sheet, a polyhedron (for example, a tetrahedron, a pentahedron, a hexahedron, etc.), a column ( For example, shapes such as a triangular prism, a quadrangular prism (cube, rectangular parallelepiped, etc.), a pentagonal prism, a polygonal column such as a hexagonal column, a cylinder, etc., a ring, a cylinder, and the like can be given.
上記形状の熱伝導成形体を得るには、例えば、所望の形状を形成できる形状のフィルムまたはシートを積層したり(例えば、円柱であれば円形のフィルムまたはシートを積層する)、所望の形状の熱伝導成形体を製造できる金型を有する圧着装置などを用いたり、任意形状の熱伝導成形体を、ミクロトーム、かんななどによる切出し、カッター刃などによる切削などにより、該熱伝導成形体を所望の形状に加工したり、所望の形状の金型で打ち抜いたりすることで、上述の形状の熱伝導成形体を製造することができる。 In order to obtain the heat conductive molded body having the above shape, for example, a film or sheet having a shape capable of forming a desired shape is laminated (for example, a circular film or sheet is laminated if it is a cylinder), or a desired shape is formed. Using a crimping device having a mold capable of producing a heat conductive molded body, or by cutting out a heat conductive molded body having an arbitrary shape with a microtome, a planer, etc., or cutting with a cutter blade, etc., the desired heat conductive molded body is obtained. By processing into a shape or punching with a mold having a desired shape, a heat conductive molded body having the above-described shape can be produced.
例えば、熱伝導成形体を、円柱として用いる場合は、円柱の軸に対してPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートのフィブリルの長軸方向が垂直方向になるように積層すれば、円柱の軸に対して垂直な方向に熱伝導性に優れた成形体を製造することができる。 For example, when the heat conduction molded body is used as a cylinder, if the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet fibril is laminated so that the major axis direction of the fibril is perpendicular to the cylinder axis, In addition, a molded article having excellent thermal conductivity in the perpendicular direction can be produced.
また、任意の形状のPTFE樹脂シート成形体をPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートのフィブリルの長軸方向が所望の方向に向くように円柱の形状に打ち抜くなどして成形してもよい。 Moreover, you may shape | mold the PTFE resin sheet molded object of arbitrary shapes by punching in the shape of a cylinder so that the long-axis direction of the fibril of a PTFE-type resin uniaxially stretched film or sheet may face a desired direction.
このように、本発明によれば、形状にとらわれず少なくとも一方向に高い熱伝導率を有する熱伝導成形体を提供することができるので、例えば、電子装置などに適用する場合、適用する箇所の形状に左右されずに該成形体の熱伝導率の高い方向を利用することが容易である場合が多い。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a heat conductive molded body having high heat conductivity in at least one direction regardless of the shape. For example, when applied to an electronic device or the like, In many cases, it is easy to utilize the direction of high thermal conductivity of the molded body regardless of the shape.
これら形状の中でも、以下に詳述する熱伝導切出しフィルムまたはシートが、電子機器、特にLED(発光ダイオード)や集積回路(ICやLSI)などの半導体素子を備える電子装置に適用しやすいことや、熱伝導率の方向を利用しやすい観点より好ましい。 Among these shapes, the heat conduction cut film or sheet described in detail below is easy to apply to electronic devices, particularly electronic devices including semiconductor elements such as LEDs (light emitting diodes) and integrated circuits (IC and LSI), It is preferable from the viewpoint of easy utilization of the direction of thermal conductivity.
[熱伝導切出しフィルムまたはシート]
本発明の熱伝導成形体から切出しフィルムまたはシートを得るには、例えば、該成形体を、ミクロトーム、かんななどの切断手段を用いてフィルムまたはシート状に切り出すなどして得られる。
[Heat conduction cut film or sheet]
In order to obtain a cut film or sheet from the heat conductive molded article of the present invention, for example, the molded article is obtained by cutting into a film or sheet using a cutting means such as a microtome or a planer.
さらに、次の方法により、少なくとも一方向に熱伝導率が高い切出しフィルムまたはシートを製造することもできる。
例えば、延伸方向が揃うようにPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートが積層、成形された柱体の熱伝導成形体(一方向熱伝導成形体)を、熱伝導切出しフィルムまたはシートが所望の厚みとなるように、例えば、ミクロトーム、かんななどの切断手段(切出し手段)により、上記延伸方向に平行または垂直に刃を当てて、該柱体からフィルムまたはシートを切出すことで、上記延伸方向が面方向に配列した熱伝導切出しフィルムまたはシート、あるいは、上記延伸方向が厚み方向に配列した熱伝導切出しフィルムまたはシートを得ることができる(図1)。このようにして得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、面方向あるいは厚み方向に上記延伸により分子鎖または/および結晶が配向しているため、面方向あるいは厚み方向に対しての熱伝導特性に極めて優れると考えられる。
Furthermore, a cut film or sheet having a high thermal conductivity in at least one direction can be produced by the following method.
For example, a PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is laminated and molded so that the stretching direction is aligned, and a heat conductive molded body (unidirectional heat conductive molded body) of a pillar is formed. For example, by using a cutting means (cutting means) such as a microtome or planer, a blade is applied in parallel or perpendicular to the stretching direction, and the film or sheet is cut out from the column, so that the stretching direction is a surface. A heat conduction cut film or sheet arranged in the direction, or a heat conduction cut film or sheet in which the stretching direction is arranged in the thickness direction can be obtained (FIG. 1). The heat conduction cut film or sheet thus obtained has extremely high heat conduction characteristics in the surface direction or thickness direction because molecular chains or / and crystals are oriented by stretching in the surface direction or thickness direction. It is considered excellent.
このようにして得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、分子鎖または/および結晶の方向が一方向に揃っており、後述の二方向熱伝導成形体を用いる態様よりも熱伝導率が高い方向を有すると考えられる点で、後述の二方向熱伝導成形体を用いて得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートよりも好ましい。 The heat conduction cut film or sheet thus obtained has molecular chains or / and crystal directions aligned in one direction, and has a direction with higher heat conductivity than an embodiment using a bi-directional heat conductive molded body described later. It is more preferable than the heat conduction cut-out film or sheet obtained by using the bi-directional heat conductive molded body described later in that it is considered to have.
また、上記二方向熱伝導成形体を、熱伝導成形体が所望の厚みとなるように、例えば、ミクロトーム、かんななどの切断手段(切出し手段)により、二方向の延伸方向の双方に平行または二方向の延伸方向のいずれかに平行でいずれかに垂直になるように刃を当てて、該柱体からフィルムまたはシートを切出すことで、二方向の延伸方向がいずれも面方向に配列した熱伝導切出しフィルムまたはシート、あるいは、二方向の延伸方向のいずれかが面方向に平行に配向し、MD方向、TD方向のいずれかが垂直に配向した熱伝導切出しフィルムまたはシートを得ることができる。このようにして得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、面方向あるいは厚み方向に上記延伸により生じたフィブリルが配向しているため、二方向の延伸方向が面方向に配向した熱伝導切出しフィルムまたはシートでは、面方向において二方向の延伸方向の熱伝導性に優れ、二方向の延伸方向のいずれかが面方向に平行に配向し、二方向の延伸方向のいずれかが垂直に配向した熱伝導切出しフィルムまたはシートでは、面方向と厚み方向の熱伝導性に優れる。 In addition, the two-way heat conductive molded body may be parallel to or parallel to both the two stretching directions by a cutting means (cutting means) such as a microtome or a planer so that the heat conductive molded body has a desired thickness. Heat in which the two stretching directions are aligned in the plane direction by cutting the film or sheet from the pillar by applying a blade so that it is parallel to one of the stretching directions and perpendicular to either It is possible to obtain a conductive cut film or sheet, or a heat conductive cut film or sheet in which either one of the two stretching directions is oriented parallel to the surface direction, and either the MD direction or the TD direction is oriented vertically. The heat conduction cut film or sheet thus obtained has the fibrils produced by the above stretching in the plane direction or the thickness direction, so the heat conduction cut film or sheet in which the two stretching directions are oriented in the plane direction. Is excellent in thermal conductivity in the stretching direction in two directions in the plane direction, one of the two stretching directions is oriented parallel to the plane direction, and one of the two stretching directions is oriented vertically. A film or sheet is excellent in thermal conductivity in the surface direction and thickness direction.
このようにして得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、一方向のみならず二方向に高い熱伝導率を有する点で、一方向熱伝導成形体を用いて得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートよりも好ましい。 The heat conduction cut film or sheet obtained in this way is higher than the heat conduction cut film or sheet obtained using the unidirectional heat conductive molded body in that it has a high heat conductivity in two directions as well as in one direction. preferable.
このように、積層の際の層構成と積層方向、所望の形状への成形方法などにより、少なくとも一方向に高い熱伝導率を有する熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートを製造することができる。 As described above, a heat conductive molded body, a heat conductive cut film, or a sheet having a high thermal conductivity in at least one direction can be manufactured by a layer configuration and a stacking direction at the time of stacking, a molding method to a desired shape, and the like. it can.
上記熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートには、本発明の目的を損なわない限り、例えば、熱伝導性に優れた他の熱伝導性フィルムまたはシートなどを積層するなどしてもよいが、誘電特性、絶縁特性、耐電圧特性に優れる熱伝導成形体を提供できる点より、上記熱伝導積層成形体や熱伝導切出しフィルムまたはシートを単独で用いることが好ましい。 As long as the object of the present invention is not impaired, for example, another heat conductive film or sheet excellent in heat conductivity may be laminated on the heat conductive molded body, the heat conductive cut film, or the sheet. From the viewpoint of providing a heat conductive molded article having excellent dielectric properties, insulating characteristics, and voltage resistance characteristics, it is preferable to use the above heat conductive laminated molded article, heat conductive cut film or sheet alone.
なお、本発明の熱伝導成形体や熱伝導切出しフィルムまたはシートは、電場や磁場を印加して製造された液晶性高分子化合物のシートに比べて、絶縁特性、耐電圧特性の点で優位である。 In addition, the heat conductive molded body and the heat conductive cut film or sheet of the present invention are superior in terms of insulation characteristics and voltage resistance characteristics compared to a liquid crystalline polymer compound sheet produced by applying an electric field or a magnetic field. is there.
2.[熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの物性]
<熱伝導率>
本発明の熱伝導成形体、それより得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、ASTM D257に準拠してレーザーフラッシュ法により測定した熱伝導率が、少なくとも一方向において、通常0.5W/m・K以上、好ましくは0.5〜2.0W/m・Kである。
2. [Physical properties of thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet]
<Thermal conductivity>
The heat conductive molded body of the present invention and the heat conductive cut film or sheet obtained therefrom have a thermal conductivity measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257 of at least one direction, usually 0.5 W / m · K. As mentioned above, Preferably it is 0.5-2.0 W / m * K.
また、本発明の熱伝導成形体の一態様である一方向熱伝導成形体、それより得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、ASTM D257に準拠してレーザーフラッシュ法により測定した延伸方向の熱伝導率が、通常0.5W/m・K以上、好ましくは0.5〜2.0W/m・Kであり、延伸方向と直交する方向の熱伝導率が、通常0.05〜0.3W/m・Kである。 In addition, the unidirectional heat conductive molded body, which is an embodiment of the heat conductive molded body of the present invention, and the heat conductive cut film or sheet obtained from the heat conductive molded body are heat conduction in the stretching direction measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257. The rate is usually 0.5 W / m · K or more, preferably 0.5 to 2.0 W / m · K, and the thermal conductivity in the direction perpendicular to the stretching direction is usually 0.05 to 0.3 W / K. m · K.
本発明の熱伝導成形体の一態様である二方向熱伝導成形体、それより得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートは、ASTM D257に準拠してレーザーフラッシュ法により測定した一方向の熱伝導率が、通常0.5〜1.5W/m・Kであり、他方向の熱伝導率が、通常0.3〜1.5W/m・Kである。 The bi-directional heat conductive molded body, which is an embodiment of the heat conductive molded body of the present invention, and the heat conductive cut film or sheet obtained therefrom have a unidirectional heat conductivity measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257. The thermal conductivity in the other direction is usually 0.3 to 1.5 W / m · K.
本発明の課題を解決するに当たっては、熱伝導成形体は、少なくとも一方向の熱伝導率が、通常0.5〜1.5W/m・Kであればよい。
熱伝導率がこのような範囲にあると、熱伝導成形体の放熱特性が優れるという観点より好ましい。
In solving the problem of the present invention, the heat conductive molded body may have a heat conductivity of at least one direction of usually 0.5 to 1.5 W / m · K.
When the thermal conductivity is in such a range, it is preferable from the viewpoint of excellent heat dissipation characteristics of the thermal conductive molded body.
上記熱伝導率は、例えば、上述のように、PTFE系樹脂フィルムまたはシートを延伸し、得られたPTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを積層、加圧成形することで達成することができる。 The thermal conductivity can be achieved, for example, by stretching a PTFE resin film or sheet, laminating the obtained PTFE resin uniaxially stretched film or sheet, and press molding as described above.
以下、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートのSEM観察(装置:S−3400N((株)日立ハイテクノロジーズ社製)、倍率:5000倍)の写真(図2)を参照しながらさらに詳細に説明する。 Hereinafter, it demonstrates in detail, referring the photograph (FIG. 2) of the SEM observation (Apparatus: S-3400N (made by Hitachi High-Technologies Corporation), magnification: 5000 times) of a PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet. .
図2に示すように、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向に沿って、フィブリルが生じている。そして、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートは、延伸方向、換言すれば、フィブリルの長軸方向に高い熱伝導率を発現する。これは、延伸により、PTFE樹脂中にフィブリルが生じ、この際に分子鎖の方向が延伸方向に配向されて結晶配向を生じ、この結晶配向に沿って熱が伝導しやすくなるものと推察される。 As shown in FIG. 2, fibrils are generated along the stretching direction of the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet. The PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet exhibits high thermal conductivity in the stretching direction, in other words, in the long axis direction of the fibril. This is presumably because fibrils are formed in the PTFE resin by stretching, and the molecular chain direction is oriented in the stretching direction at this time to produce crystal orientation, and heat is easily conducted along this crystal orientation. .
そして、このようなフィブリルを有する延伸フィルムまたはシートを上述のように積層、成形一体化し、優れた熱伝導性を発揮するような密度、空隙率を有する成形体としているので、上記のような優れた熱伝導率を有する成形体が得られるものと推察される。 And, since the stretched film or sheet having such fibrils is laminated and molded and integrated as described above, a molded body having a density and porosity that exhibits excellent thermal conductivity is obtained. It is presumed that a molded article having a high thermal conductivity can be obtained.
いずれにせよ、熱伝導成形体、熱伝導フィルムまたはシートの熱伝導率は、上記延伸条件や積層、熱プレス条件により制御することができる。
熱伝導率の観点からは、一方向に配向したフィブリルあるいは分子鎖または/および結晶配向の度合いが高い一方向熱伝導成形体が、フィブリルあるいは分子鎖または/および結晶配向が二方向に分散した二方向熱伝導成形体よりもより熱伝導率が高い方向を有すると考えられる観点より好ましい。
In any case, the thermal conductivity of the heat conductive molded body, the heat conductive film or the sheet can be controlled by the stretching conditions, lamination, and hot press conditions.
From the viewpoint of thermal conductivity, a unidirectional thermal conductive molded body having a high degree of fibrils or molecular chains or / and crystal orientations oriented in one direction is obtained by diffusing fibrils or molecular chains or / and crystal orientations in two directions. This is preferable from the viewpoint of having a direction having a higher thermal conductivity than the directional heat conductive molded body.
<密度、空隙率>
本発明の熱伝導成形体、および熱伝導切出しフィルムまたはシートは、アルキメデス法にて測定した密度が、好ましくは2.1g/cm3以上である。密度がとり得る上限値は、通常2.2g/cm3である。密度がこのような範囲にあると、誘電特性、絶縁特性、高耐電圧特性に優れる熱伝導成形体を提供できる観点より好ましい。
<Density and porosity>
The density measured by the Archimedes method is preferably 2.1 g / cm 3 or more for the heat conductive molded article and the heat conductive cut film or sheet of the present invention. The upper limit that the density can take is usually 2.2 g / cm 3 . When the density is in such a range, it is preferable from the viewpoint of providing a heat conductive molded article having excellent dielectric characteristics, insulating characteristics, and high voltage resistance characteristics.
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、空隙率が、好ましくは0〜5%、より好ましくは0〜2%である。ここで、「空隙率(%)=(PTFE系樹脂の真密度−熱伝導切出しシートの密度)÷PTFE系樹脂の真密度」である。空隙率がこのような範囲にあると、熱伝導特性、絶縁特性、高耐電圧特性に優れる熱伝導成形体を提供できる観点より好ましい。 The porosity of the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or the sheet of the present invention is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 2%. Here, “porosity (%) = (true density of PTFE resin−density of thermally conductive cut sheet) ÷ true density of PTFE resin”. When the porosity is in such a range, it is preferable from the viewpoint of providing a heat conductive molded article having excellent heat conduction characteristics, insulation characteristics, and high withstand voltage characteristics.
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの密度や空隙率は、その熱伝導率に影響を与える因子であり、それらが上記範囲外である場合、特に密度が過小である場合や空隙率が過大である場合は、熱伝導率が低下し、上記範囲を満たさなくなる傾向がある。 The density and porosity of the heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet of the present invention are factors that affect the heat conductivity, and when they are outside the above range, particularly when the density is too low or When the porosity is excessive, the thermal conductivity tends to decrease and the range is not satisfied.
なお、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシート、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートにおける密度と空隙率の関係は、次のように表せる。
PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシート、熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの密度(成形体密度)
=PTFE系樹脂の密度(材料密度)×(1−空隙率)
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの密度や空隙率は、上記延伸で生じるフィブリルなどに関連するものであるので、熱伝導率同様、熱伝導成形体、および該熱伝導成形体から得られる熱伝導切出しフィルムまたはシートの密度や空隙率は、例えば、上記PTFE系樹脂フィルムまたはシートの延伸条件、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートを積層した積層体の加圧成形条件などにより上記範囲内に制御することができる。
In addition, the relationship between the density and the porosity in the PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet, the heat conductive molded article of the present invention, the heat conductive cut film or sheet can be expressed as follows.
Density of PTFE-based resin uniaxially stretched film or sheet, thermally conductive molded body, thermally conductive cut-out film or sheet (molded body density)
= Density of PTFE resin (material density) x (1-porosity)
Since the density and porosity of the heat conductive molded article, heat conductive cut film or sheet of the present invention are related to the fibrils produced by the above stretching, the heat conductive molded article, and the heat conductive molded article, as well as the heat conductivity. The density and porosity of the thermally conductive cut film or sheet obtained from the body depend on, for example, the stretching conditions of the PTFE resin film or sheet, the pressure molding conditions of a laminate in which the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is laminated, etc. It can control within the said range.
<体積固有抵抗率>
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、ASTM D257に準拠して測定した体積固有抵抗率より求められる体積抵抗率が、好ましくは1014Ω・cm以上である。体積抵抗率がこのような範囲にあると、絶縁特性、耐電圧特性に優れる熱伝導成形体を提供できる観点より好ましい。体積抵抗率は、現存する測定装置の測定限界(約1018Ω・cm)を超える場合もある。
<Volume specific resistivity>
The heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet of the present invention has a volume resistivity determined by volume resistivity measured according to ASTM D257, preferably 10 14 Ω · cm or more. When the volume resistivity is in such a range, it is preferable from the viewpoint of providing a heat conductive molded body having excellent insulation characteristics and voltage resistance characteristics. The volume resistivity may exceed the measurement limit (about 10 18 Ω · cm) of existing measuring devices.
従来のように、PTFE系樹脂に熱伝導性充填剤を配合することで熱伝導性の高いPTFE系樹脂成形体を得ようとすると、該充填剤の影響による体積固有抵抗率の低下を避けることができなかったが、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートでは、そのような充填剤を添加していない、内部に存在する空隙が極めて少ないので、PTFE樹脂本来の体積抵抗率を維持でき、高い熱伝導率との両立を実現できる。 When trying to obtain a PTFE resin molded body having high heat conductivity by blending a PTFE resin with a heat conductive filler as in the past, avoid a decrease in volume resistivity due to the effect of the filler. However, in the heat conduction molded article, heat conduction cut film or sheet of the present invention, such a filler is not added, and since there are very few voids inside, the volume resistivity inherent in the PTFE resin is not obtained. It is possible to maintain high thermal conductivity.
3.熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの用途
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、電子部品などの発熱体とヒートシンクやヒートパイプなどの放熱体との間に介在させることで、両者間での熱伝導を効果的に行うのに適している。また発熱体の温度が周囲温度より高い場合には、冷却体が空気であってもよい。本発明の熱伝導成形体は、熱伝導率が高いとともに、誘電率が低く、耐電圧性に優れるので、本発明の熱伝導成形体を、携帯電話、回路基板、デジタル家電、自動車電装品のような電気を帯びた部分に使用する用途にも別途絶縁体フィルムを介在させるなどの必要がないので、そのような部分に直接使用することができる。
3. Use of heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet The heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet of the present invention is interposed between a heat generator such as an electronic component and a heat sink such as a heat sink or heat pipe. Therefore, it is suitable for effective heat conduction between the two. Further, when the temperature of the heating element is higher than the ambient temperature, the cooling body may be air. Since the heat conductive molded body of the present invention has high thermal conductivity, low dielectric constant, and excellent voltage resistance, the heat conductive molded body of the present invention can be used for mobile phones, circuit boards, digital home appliances, and automobile electrical components. Since there is no need to intervene an insulating film separately in the application used for such an electrically charged portion, it can be used directly for such a portion.
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、薄膜性、フレキシブル性などに優れるばかりでなく、所望の方向に熱伝導を生じる所望の形状であることができるので、発熱部から低温部へ効率的に熱を移動させる放熱シートとして、照明器具、光モジュールにも好適に用いることができる。 The heat conductive molded body, heat conductive cut film or sheet of the present invention is not only excellent in thin film properties and flexibility, but also has a desired shape that generates heat conduction in a desired direction. As a heat-dissipating sheet for efficiently transferring heat to the part, it can also be suitably used for lighting fixtures and optical modules.
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、PTFE系樹脂のみからなる成形体であるので、不純物の混入が懸念される分野、例えば、電気機器分野のみならず、精密機械分野、医療機器・器具・材料分野、食品機器・包装材料分野などにも好適に用いることができる。 Since the heat conductive molded body, the heat conductive cut film or sheet of the present invention is a molded body made of only a PTFE-based resin, not only in the field of electrical equipment, but also in the field of precision machinery, It can be suitably used in the fields of medical equipment / instruments / materials, food equipment / packaging materials.
また、本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、その高い帯電保持率を利用して、エレクトレット部材の用途に用いることもできる。本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートがエレクトレット部材の用途に好適であることは、PTFE結晶配向、すなわち結晶部と非晶部の分布制御により特徴的な電荷保持性能(高電荷保持率、電荷分布制御等)を示すことにもよると推察される。 Moreover, the heat conductive molded object, heat conductive cut film, or sheet | seat of this invention can also be used for the use of an electret member using the high electrical charging retention. The fact that the thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet of the present invention is suitable for use as an electret member is characterized by PTFE crystal orientation, that is, a characteristic charge retention performance (high charge) by controlling the distribution of crystal parts and amorphous parts. It is presumed that the retention rate, charge distribution control, etc.) are also shown.
4.熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートの使用方法
本発明の熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートのフィブリル構造に由来した、分子鎖または/および結晶の配向がフィブリルの長軸方向(延伸方向)に生じており、この配向方向に特異的に熱が伝導するという特性を有する。したがって、これらを、PTFE系樹脂一軸延伸フィルムまたはシートの延伸方向が発熱体と冷却体とを結ぶ方向になるように、熱伝導成形体、あるいは熱伝導切出しフィルムまたはシートを発熱体および冷却体に接合して用いれば、発熱体で生じた熱を所望の方向に放熱することが可能となる。
4). Method of using thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet The thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet of the present invention is a molecular chain or / and derived from the fibril structure of a PTFE resin uniaxially stretched film or sheet. Crystal orientation occurs in the major axis direction (stretching direction) of the fibrils, and heat is conducted specifically in this orientation direction. Therefore, the heat conductive molded body, or the heat conductive cut film or sheet is used as the heating element and the cooling body so that the stretching direction of the PTFE resin uniaxially stretched film or sheet is the direction connecting the heating element and the cooling body. If used by joining, it is possible to dissipate heat generated in the heating element in a desired direction.
発熱体の温度が周囲温度より高い場合には、冷却体が空気であってもよい(すなわち、空気雰囲気中に放置して冷却してよい)が、冷却体を接合した方が発熱体の熱の放熱効率が高いので好ましい。空気雰囲気中に熱を放熱する場合には、ファンなどと共に組み込むことで、強制的に空気の移動量を増やし、熱の放熱効率が高くなるため好ましい。 When the temperature of the heating element is higher than the ambient temperature, the cooling element may be air (that is, the cooling element may be allowed to cool in an air atmosphere). Is preferable because of its high heat dissipation efficiency. When heat is dissipated in the air atmosphere, it is preferable to incorporate it with a fan or the like because the amount of air movement is forcibly increased and the heat dissipating efficiency is increased.
発熱体としては、例えば、半導体素子を備えた電子装置、照明装置が挙げられ、絶縁性の観点より、これらの中でも、半導体素子を備えた電子装置が好ましい。
冷却体としては、例えば、ヒートシンク、各種冷却装置が挙げられる。
Examples of the heating element include an electronic device and a lighting device including a semiconductor element, and among these, an electronic device including a semiconductor element is preferable from the viewpoint of insulation.
Examples of the cooling body include a heat sink and various cooling devices.
冷却体には、例えば、冷却水、エチレングリコールなどの炭化水素系冷媒、冷却気体などの冷却媒体が入った容器などが設置されていてもよいし、あるいはそれら冷却媒体がパイプなどを通じて流通していてもよいし、冷却装置などが組み込まれていてもよい。 For example, a container containing a cooling medium such as cooling water, a hydrocarbon refrigerant such as ethylene glycol, or a cooling gas may be installed in the cooling body, or the cooling medium may be circulated through a pipe or the like. Alternatively, a cooling device or the like may be incorporated.
以下、実施例を参照しながら本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、圧力条件は常圧(約1.013MPa)である。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail, referring an Example, this invention is not limited to these Examples at all. Unless otherwise specified, the pressure condition is normal pressure (about 1.013 MPa).
[実施例1]
<PTFE一軸延伸シートを用いた熱伝導成形体、熱伝導切出しシートの製造>
PTFE樹脂一軸延伸フィルム(日本バルカー工業株式会社製sa−PTFETM(密度0.78g/cm3、空隙率64%、厚さ0.20mm、1軸延伸品))を、50×50mm寸法で、400枚打ち抜き、延伸方向が揃うように400枚全て積層し、50×50mmの寸法の金型に入れ、410℃、15MPaで1時間熱プレスして、20mm厚みの直方体状の熱伝導成形体を成形した。
[Example 1]
<Manufacture of heat conductive molded body and heat conductive cut sheet using PTFE uniaxially stretched sheet>
PTFE resin uniaxially stretched film (Sa-PTFE ™ (density 0.78 g / cm 3 , porosity 64%, thickness 0.20 mm, uniaxially stretched product) manufactured by Nippon Valqua Industries Co., Ltd.) with a size of 50 × 50 mm, 400 sheets are punched out, all 400 sheets are laminated so that the stretching direction is aligned, put into a 50 × 50 mm size mold, and hot-pressed at 410 ° C. and 15 MPa for 1 hour to form a 20 mm-thick rectangular heat conductive molded body. Molded.
得られた熱伝導成形体に、延伸方向に垂直な向きでかんなをかけることにより、熱伝導方向がシートの厚さ方向である50μm厚みのPTFE樹脂のみからなる熱伝導切出しシートを得た。 The obtained heat conductive molded body was cut in a direction perpendicular to the stretching direction to obtain a heat conductive cut sheet composed only of a PTFE resin having a thickness of 50 μm whose heat conduction direction was the thickness direction of the sheet.
<熱伝導切出しシートの各種物性の評価>
(1)熱伝導率
熱伝導切出しシートの熱伝導率は、ASTM D257に準拠し、レーザーフラッシュ法によって測定した。
<Evaluation of various physical properties of heat conduction sheet>
(1) Thermal conductivity The thermal conductivity of the thermally conductive cut sheet was measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257.
(2)体積固有抵抗率
熱伝導切出しシートの体積抵抗率は、ASTM D257に準拠し、測定して求めた。
(3)密度、空隙率
熱伝導切出しシートの密度は、周知のアルキメデス法によって求めた。
(2) Volume resistivity The volume resistivity of the heat conduction cut sheet was determined by measurement according to ASTM D257.
(3) Density, Density porosity thermal conduction cut sheet was determined by a known Archimedes method.
熱伝導切出しシートの空隙率は、下記式(1)に基づいて算出した。
空隙率(%)=
(PTFE樹脂の真密度−熱伝導切出しシートの密度)÷PTFE樹脂の真密度…(1)
(式中の「PTFE樹脂の真密度」、「熱伝導切出しシートの密度」の単位はいずれも「g/cm3」である。また、「PTFE樹脂の真密度」は2.17g/cm3である。)
結果を表1に示す。
The porosity of the thermally conductive cut sheet was calculated based on the following formula (1).
Porosity (%) =
(True density of PTFE resin−density of thermally conductive cut sheet) ÷ true density of PTFE resin (1)
(The units of “true density of PTFE resin” and “density of thermally conductive cut sheet” in the formula are both “g / cm 3 ”. Also, “true density of PTFE resin” is 2.17 g / cm 3. .)
The results are shown in Table 1.
[比較例1]
PTFE樹脂(ダイキン工業株式会社製 ポリフロンPTFE M12)を、圧力20MPaにて圧縮成形した後、電気炉で380℃、3時間成形して成形体を得た。得られた成形体から、かんなをかけることにより、厚さ50μmの非延伸シートを用意し、実施例1と同様の方法で各種物性の測定を行なった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A PTFE resin (polyflon PTFE M12 manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was compression molded at a pressure of 20 MPa, and then molded in an electric furnace at 380 ° C. for 3 hours to obtain a molded body. A non-stretched sheet having a thickness of 50 μm was prepared from the obtained molded body by applying a planer, and various physical properties were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
実施例1において、熱プレス条件を300℃、5MPaで1時間とした以外は実施例1と同様に成形体を作成した。得られた成形体は面間剥離が生じており、積層体の一体化が十分ではなかった。そのため、該成形体の各種特性の測定は行わなかった。また、該成形体から熱伝導成形体および熱伝導フィルムまたはシートを得ることができなかった。
[Comparative Example 2]
In Example 1, a molded body was produced in the same manner as in Example 1 except that the hot press conditions were 300 ° C. and 5 MPa for 1 hour. The obtained molded product had peeling between the surfaces, and the laminate was not sufficiently integrated. Therefore, measurement of various characteristics of the molded body was not performed. Further, a heat conductive molded body and a heat conductive film or sheet could not be obtained from the molded body.
本発明にかかる熱伝導成形体、熱伝導切出しフィルムまたはシートは、発熱部材と放熱部材との間に挟むことにより、密着性を向上させるとともに、熱の伝導効率を向上させるためのフィルムまたはシートなどとして好適に利用できる。 The thermally conductive molded body, thermally conductive cut film or sheet according to the present invention is a film or sheet for improving adhesion as well as improving heat conduction efficiency by being sandwiched between a heat generating member and a heat radiating member. Can be suitably used.
1 PTFE系樹脂の一軸フィルムまたはシート
2 延伸方向
3 圧縮金型を具備する加圧成形機
4 熱伝導成形体
5 かんな
6 熱伝導切出しフィルムまたはシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Uniaxial film or sheet | seat of PTFE-type resin 2 Stretching direction 3 Pressure molding machine provided with a compression die 4 Thermal conductive molding 5 Plane 6 Thermal conductive cut film or sheet
Claims (10)
ASTM D257に準拠してレーザーフラッシュ法によって測定した熱伝導率が、少なくとも一方向において、0.5W/m・K以上である熱伝導成形体。 It is a molded body consisting only of polytetrafluoroethylene-based resin,
A thermal conductive molded article having a thermal conductivity of 0.5 W / m · K or more in at least one direction measured by a laser flash method in accordance with ASTM D257.
得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスして得られる請求項1〜3のいずれかに記載の熱伝導成形体。 A polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% is laminated so that the stretching directions of the polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet match,
The heat conductive molded object in any one of Claims 1-3 obtained by heat-pressing the obtained laminated body on the conditions of the temperature of 350-430 degreeC, the pressure of 5-50 MPa, and time 10 minutes-5 hours.
得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスして柱体に成形し、
次いで、該柱体を構成している上記ポリテトラフルオロエチレン系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向に対して平行または垂直に、該柱体からフィルムまたはシートを切出して得られる、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂のみからなる熱伝導切出しフィルムまたはシート。 A polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% is laminated so that the stretching directions of the polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet match,
The obtained laminate was hot-pressed under conditions of a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours, and formed into a pillar body,
Next, a polytetrafluoroethylene resin obtained by cutting out the film or sheet from the pillar in parallel or perpendicular to the stretching direction of the polytetrafluoroethylene resin film or sheet constituting the pillar. Heat-conducting cut film or sheet consisting only of
得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスする、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂のみからなる熱伝導成形体の製造方法。 A polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% is laminated so that the stretching directions of the polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet match,
The manufacturing method of the heat conductive molded object which consists only of polytetrafluoroethylene-type resin which heat-presses the obtained laminated body on the conditions of the temperature of 350-430 degreeC, the pressure of 5-50 MPa, and time 10 minutes-5 hours.
得られた積層体を、温度350〜430℃、圧力5〜50MPa、時間10分〜5時間の条件で熱プレスして柱体に成形し、
次いで、該柱体を構成しているポリテトラフルオロエチレン系樹脂フィルムまたはシートの延伸方向に対して平行または垂直に、該柱体からフィルムまたはシートを切出す、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂のみからなる熱伝導切出しフィルムまたはシートの製造方法。 A polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet that is uniaxially stretched and has a porosity of 30 to 80% is laminated so that the stretching directions of the polytetrafluoroethylene-based resin film or sheet match,
The obtained laminate was hot-pressed under conditions of a temperature of 350 to 430 ° C., a pressure of 5 to 50 MPa, and a time of 10 minutes to 5 hours, and formed into a pillar body,
Subsequently, the film or sheet is cut out from the column body in parallel or perpendicular to the stretching direction of the polytetrafluoroethylene resin film or sheet constituting the column body, and only the polytetrafluoroethylene resin is formed. A method for producing a thermally conductive cut film or sheet.
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