JP2024142599A - Thermally conductive sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導性シートに関する。 The present invention relates to a thermally conductive sheet.
ICチップ等の発熱部材には、通常、熱伝導材(TIM:Thermal Interface Material)を介してヒートシンク等の放熱部材が取り付けられ、発熱部材で発生した熱は、上記熱伝導材を介して放熱部材に伝導される。 A heat-generating component such as an IC chip is usually attached to a heat-dissipating component such as a heat sink via a thermal interface material (TIM), and the heat generated by the heat-generating component is conducted to the heat-dissipating component via the thermal interface material.
上記熱伝導材として、例えば、樹脂マトリックス中に、熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性シートが提案されている。
また、上記熱伝導性シートとして、発熱部材に貼り付けて使用するために、熱伝導性シートの片面側に、粘着剤層が設けられたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As the above-mentioned thermally conductive material, for example, a thermally conductive sheet in which a thermally conductive filler is mixed in a resin matrix has been proposed.
Furthermore, as the above-mentioned thermally conductive sheet, one having an adhesive layer provided on one side thereof so that it can be attached to a heat-generating component has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記熱伝導性シートは、形状等を損なうことなく、剥離紙等からはく離できる性能(以下、本明細書においては、はく離性ともいう)ことが求められている。また、発熱部材に一旦貼り付けた後、発熱部材から剥がして、再度、貼り付け直すことができる性能(以下、本明細書においては、リワーク性ともいう)が求められることがある。リワーク性を有する熱伝導性シートは、貼り損ねたり、貼り間違えたりしても、破棄することなく、再度、貼り直すことができる。
一方、熱伝導性シートの片面側全体に粘着層が設けられた熱伝導性シートは、発熱部材に一旦貼り付けた後、発熱部材から剥がして、再度、貼り付け直そうとすると、熱伝導性シートが伸長したり、更には、熱伝導性シートが破損したりすることがあり、リワーク性を確保することが容易ではなかった。
The thermally conductive sheet is required to have the ability to be peeled off from the release paper without losing its shape (hereinafter, also referred to as peelability in this specification). In addition, the thermally conductive sheet may be required to have the ability to be peeled off from the heat-generating member and re-applied after being applied to the heat-generating member (hereinafter, also referred to as reworkability in this specification). A thermally conductive sheet having reworkability can be re-applied without being discarded even if it is applied incorrectly or incorrectly.
On the other hand, when a thermally conductive sheet having an adhesive layer provided over the entirety of one side of the sheet is attached to a heat-generating component, if the sheet is peeled off from the heat-generating component and then reattached, the thermally conductive sheet may stretch or even be damaged, making it difficult to ensure reworkability.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、リワーク性を有する熱伝導性シートを提供することにある。 The present invention was made in consideration of these circumstances. The object of the present invention is to provide a thermally conductive sheet that has reworkability.
(1)本発明の熱伝導性シートは、樹脂と第1の熱伝導性フィラーとを含有する樹脂組成物からなるシート本体と、
上記シート本体の片面又は両面に設けられた、粘着性を有する複数の凸部と、を有し、
上記凸部は、第2の熱伝導性フィラーを含有する。
(1) The thermally conductive sheet of the present invention comprises a sheet body made of a resin composition containing a resin and a first thermally conductive filler;
A plurality of protrusions having adhesive properties are provided on one or both sides of the sheet body,
The protrusions contain a second thermally conductive filler.
上記熱伝導性シートは、シート本体に粘着性を有する複数の凸部が設けられているため、良好なリワーク性を有する。 The thermally conductive sheet has good reworkability because the sheet body has multiple adhesive protrusions.
(2)上記(1)の熱伝導性シートは、上記シート本体の上記凸部が設けられた面において、上記凸部が上記シート本体の面全体の12.4%以上76.2%以下の領域に設けられている、ことが好ましい。
この場合、上記熱伝導性シートは、熱伝導性を維持しつつ、熱伝導性シートを貼り付けるための粘着力を確保するのに適している。
(2) In the thermally conductive sheet of (1) above, it is preferable that on the surface of the sheet body on which the protrusions are provided, the protrusions are provided over an area of 12.4% or more and 76.2% or less of the entire surface of the sheet body.
In this case, the thermally conductive sheet is suitable for ensuring adhesive strength for attaching the thermally conductive sheet while maintaining thermal conductivity.
(3)上記(1)又は(2)の熱伝導性シートにおいて、上記凸部は、シリコーンと第2の熱伝導性フィラーとを含有する樹脂組成物からなる、ことが好ましい。
(4)上記(3)の熱伝導性シートにおいて、上記第2の熱伝導性フィラーは、酸化アルミニウム粒子である、ことが好ましい。
(5)上記(3)又は(4)の熱伝導性シートにおいて、上記第2の熱伝導性フィラーの含有量は、上記シリコーン100重量部に対して、200重量部以上400重量部以下である、ことが好ましい。
これらの場合、上記熱伝導性シートは、熱伝導性を維持したまま、粘着性を確保するのに適している。
(3) In the thermally conductive sheet of (1) or (2) above, the protrusions are preferably made of a resin composition containing silicone and a second thermally conductive filler.
(4) In the thermally conductive sheet of (3) above, the second thermally conductive filler is preferably aluminum oxide particles.
(5) In the thermally conductive sheet of (3) or (4) above, the content of the second thermally conductive filler is preferably 200 parts by weight or more and 400 parts by weight or less per 100 parts by weight of the silicone.
In these cases, the thermally conductive sheet is suitable for ensuring adhesiveness while maintaining thermal conductivity.
(6)上記(1)~(5)のいずれかの熱伝導性シートにおいて、上記凸部の形状は、柱状であり、上記凸部は、上面の最大径が0.5~2mmで、高さが10~30μmである、ことが好ましい。
この場合、上記熱伝導性シートは、粘着性とリワーク性の両立に適している。
(6) In the thermally conductive sheet of any of (1) to (5) above, it is preferable that the shape of the protrusions is columnar, and the maximum diameter of the upper surface of the protrusions is 0.5 to 2 mm, and the height is 10 to 30 μm.
In this case, the thermally conductive sheet is suitable for achieving both adhesiveness and reworkability.
(7)上記(1)~(6)のいずれかの熱伝導性シートにおいて、
上記第1の熱伝導性フィラーは、異方性の有するフィラーであり、
上記第1の熱伝導性フィラーは、上記シート本体の厚さ方向に配向している、ことが好ましい。
このような構成の熱伝導性シートは、面方向に引っ張られた際に破損しやすいため、凸部を設けることによってリワーク性を確保する熱伝導性シートとして適している。
(7) In any one of the thermally conductive sheets (1) to (6),
The first thermally conductive filler is an anisotropic filler,
The first thermally conductive filler is preferably oriented in the thickness direction of the sheet body.
A thermally conductive sheet having such a configuration is easily damaged when pulled in the planar direction, and therefore is suitable as a thermally conductive sheet that ensures reworkability by providing protrusions.
本発明の熱伝導性シートは、良好なリワーク性を有する。 The thermally conductive sheet of the present invention has good reworkability.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態は、下記の実施形態に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. The embodiment of the present invention is not limited to the following embodiment.
(第1実施形態)
本実施形態に係る熱伝導性シートは、ICチップ等の発熱部材とヒートシンクとの間に設けられる部材である。
図1は、本実施形態に係る熱伝導性シートを介してヒートシンクが取り付けられた発熱部材を模式的に示す断面図である。図2は、(a)が本発明の実施形態に係る熱伝導性シートの一例を模式的に示す斜視図であり、(b)が(a)のA-A線断面における部分拡大端面図である。
なお、本願図面において、図1~7はいずれも模式図であり、各部材の実寸法を正確に反映したものではない。
First Embodiment
The thermally conductive sheet according to this embodiment is a member provided between a heat generating component such as an IC chip and a heat sink.
Fig. 1 is a cross-sectional view showing a heat-generating member to which a heat sink is attached via a thermally conductive sheet according to the present embodiment. Fig. 2 is a perspective view showing an example of a thermally conductive sheet according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a schematic perspective view, and (b) is a partially enlarged end view of the cross section taken along line A-A in (a).
In the drawings of the present application, FIGS. 1 to 7 are all schematic diagrams and do not accurately reflect the actual dimensions of each member.
熱伝導性シート10は、図1に示すように、ICチップ等の発熱部材1とヒートシンク2との間に配置される。熱伝導性シート10は、一方の面を発熱部材1に接触させ、他方の面をヒートシンク2に接触させて使用する。これにより、ヒートシンク2は熱伝導性シート10を介して発熱部材1に取り付けられる。そのため、発熱部材1が発する熱はヒートシンク2によって筐体(図示せず)の外部へ放熱される。
As shown in FIG. 1, the thermally
熱伝導性シート10は、図2(a)及び(b)に示されるように、平板状のシート本体11と、シート本体11の片面に設けられた複数の凸部12とを有する。各凸部12の形状は、円柱状である。
凸部12は粘着性を有する。そのため、熱伝導性シート10は、ICチップ等の発熱部材1に貼り付けて使用するのに適している。
2(a) and 2(b), the thermally
The
シート本体11は、第1のマトリックス成分13と、第1の熱伝導性フィラー14とを含有する。シート本体11では、熱伝導性フィラー以外の成分をまとめてマトリックス成分と称する。
The
マトリックス成分13は、少なくとも樹脂(ゴムを含む)を含有する。上記樹脂としては、例えば、シリコーンが挙げられる。本明細書において、シリコーンとは、シロキサン結合による主骨格を有する高分子化合物である。
本実施形態において、上記シリコーンは、シリコーンの架橋物(以下、架橋シリコーンともいう)でもよいし、未架橋シリコーンでもよいし、架橋シリコーンと未架橋シリコーンとの混合物でもよい。
マトリックス成分13に含まれるシリコーンは、シート本体の柔軟性を確保しやすい観点から未架橋のシリコーンを主成分とすることが好ましい。
ここで、未架橋のシリコーンを主成分とするとは、シリコーン全体に占める未架橋のシリコーンの割合が50質量%以上であることを意味する。
The
In this embodiment, the silicone may be a cross-linked product of silicone (hereinafter also referred to as cross-linked silicone), may be an uncross-linked silicone, or may be a mixture of a cross-linked silicone and an uncross-linked silicone.
The silicone contained in the
Here, containing uncrosslinked silicone as a main component means that the proportion of uncrosslinked silicone in the total silicone is 50 mass % or more.
上記未架橋のシリコーンとしては、側鎖が全てメチル基で不飽和基を含まないシリコーンであるポリジメチルシロキサンが好ましい。
上記ポリジメチルシロキサンは、反応性が乏しく、安定性に優れたポリマーである。そのため、シート本体の柔軟性を良好にするのに適している。
The above-mentioned uncrosslinked silicone is preferably polydimethylsiloxane, which is a silicone in which all side chains are methyl groups and which does not contain unsaturated groups.
The polydimethylsiloxane is a polymer that has low reactivity and excellent stability, and is therefore suitable for improving the flexibility of the sheet body.
上記ポリジメチルシロキサンは、オイルであってもよいし、ミラブルタイプであってもよいが、ミラブルタイプのポリジメチルシロキサンが好ましい。後述の方法によってシート本体11を製造する際の成形性が良好だからである。
The polydimethylsiloxane may be oil or millable type, but millable type polydimethylsiloxane is preferred because it has good moldability when manufacturing the
上記ポリジメチルシロキサンの分子量は、質量平均分子量MWとして、6万以上70万以下であることが好ましい。
上記ポリジメチルシロキサンの質量平均分子量MWが6万未満では、シート本体11からポリジメチルシロキサンがブリードしやすくなる。一方、ポリジメチルシロキサンの質量平均分子量MWが70万を超えると、シート本体11を製造する際の成形性や加工性に劣る傾向にある。
The molecular weight of the polydimethylsiloxane is preferably 60,000 or more and 700,000 or less in terms of mass average molecular weight MW.
When the mass average molecular weight MW of the polydimethylsiloxane is less than 60,000, the polydimethylsiloxane tends to bleed out from the
本発明においてポリジメチルシロキサンの質量平均分子量MWは、JIS-K7252-1:2008年「プラスチック-サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方-第1部:通則」に準拠し、ポリスチレンを標準物質とするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した質量平均分子量である。 In the present invention, the mass average molecular weight MW of polydimethylsiloxane is the mass average molecular weight measured using gel permeation chromatography (GPC) with polystyrene as the standard substance in accordance with JIS-K7252-1:2008 "Plastics - Determination of average molecular weight and molecular weight distribution of polymers by size exclusion chromatography - Part 1: General rules."
上記ポリジメチルシロキサンの動粘度は、ウッベローデ粘度計で測定した25℃の動粘度で、100cps以上100000cps以下が好ましい。
上記動粘度が100cps未満では、ポリジメチルシロキサンがシート本体11からブリードし易くなる。一方、上記動粘度が100000cpsを超えると、シート本体11の硬度が高くなり、発熱部材とヒートシンクとの間に配置した際に、発熱部材やヒートシンクとの接触面における密着性や追従性に劣る場合がある。
The kinetic viscosity of the polydimethylsiloxane is preferably 100 cps or more and 100,000 cps or less at 25° C. as measured with an Ubbelohde viscometer.
If the kinetic viscosity is less than 100 cps, polydimethylsiloxane will easily bleed from the
上記架橋シリコーンは、過酸化物による架橋物でもよいし、付加反応型架橋による架橋物でもよい。上記架橋シリコーンは、シート本体の耐熱性確保に適している点から、過酸化物による架橋物が好ましい。 The crosslinked silicone may be a product crosslinked by peroxide or a product crosslinked by addition reaction type crosslinking. The crosslinked silicone is preferably a product crosslinked by peroxide, since it is suitable for ensuring the heat resistance of the sheet body.
上記架橋シリコーンとしては、例えば、側鎖(末端も含む)の一部にビニル基等の架橋性官能基を有するシリコーンを架橋させたものが挙げられる。
マトリックス成分13は、ビニル基等の架橋性官能基を有するシリコーンが、未架橋の状態で含まれていてもよい。
The crosslinked silicone may be, for example, a crosslinked silicone having a crosslinkable functional group such as a vinyl group in part of the side chain (including the terminal).
The
マトリックス成分13は、シート本体11の要求特性を損なわない範囲で、他のエラストマー成分等を含有していてもよい。
The
マトリックス成分13は、難燃剤、補強剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、帯電防止剤、練り込み接着剤、カップリング剤等の一般的な添加剤を含有していてもよい。
上記難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、白金系化合物、トリアゾール系化合物、べんがら、黒鉄などの酸化鉄等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
The
Examples of the flame retardant include magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, platinum compounds, triazole compounds, iron oxides such as red iron oxide and black iron oxide, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
シート本体11は、熱伝導性フィラー14を含有する。
シート本体11は、熱伝導性フィラー14として、異方性の熱伝導性フィラー(以下、異方性フィラーともいう)と、非異方性の熱伝導性フィラー(以下、非異方性フィラーともいう)とを含有する。
そのため、異方性フィラーがシート本体11の厚さ方向に配向しやすく、高い熱伝導性を確保しやすい。また、熱伝導性能を確保しつつ柔軟なシートを提供しやすい。
The
The
Therefore, the anisotropic filler is easily oriented in the thickness direction of the
熱伝導性フィラーにおいて、異方性フィラーとは、アスペクト比が2.0以上のフィラーをいい、非異方性フィラーとは、アスペクト比が2.0未満のフィラーをいう。
上記熱伝導性フィラーのアスペクト比とは、フィラーの短径に対するフィラーの長径の比、及び、フィラーの厚みに対するフィラーの長径の比のうち、大きい方の値をいう。
上述の長径、短径、厚みは、それぞれフィラーの外接直方体の縦、横、高さに相当する。
In the thermally conductive filler, an anisotropic filler refers to a filler having an aspect ratio of 2.0 or more, and a non-anisotropic filler refers to a filler having an aspect ratio of less than 2.0.
The aspect ratio of the thermally conductive filler refers to the larger of the ratio of the major axis of the filler to the minor axis of the filler and the ratio of the major axis of the filler to the thickness of the filler.
The above-mentioned major axis, minor axis, and thickness correspond to the length, width, and height, respectively, of the circumscribed rectangular parallelepiped of the filler.
上記異方性フィラーには、繊維状のフィラー、鱗片状のフィラー、板状のフィラー、薄片状のフィラー等が含まれる。
上記異方性フィラーのアスペクト比は5.0以上が好ましい。
上記非異方性フィラーには、球状のフィラーや、不定形のフィラー等が含まれる。
The anisotropic filler includes fibrous filler, scaly filler, plate-like filler, thin flake filler, and the like.
The aspect ratio of the anisotropic filler is preferably 5.0 or more.
The non-anisotropic filler includes spherical fillers, irregular fillers, and the like.
本実施形態における熱伝導性フィラー14は、具体的には、異方性フィラーである炭素繊維14A、並びに、非異方性フィラーであるアルミナ粒子14B、及び酸化亜鉛粒子14Cである。
シート本体11において、炭素繊維14Aは厚さ方向に配向している。
なお、シート本体11は、ほぼ厚さ方向にウェルドラインが形成されることもある。
The thermally
In the
In addition, in the
炭素繊維14Aの繊維長は、20μm以上が好ましい。上記繊維長が20μm未満では、熱伝導パスが形成しにくく、シート本体11の熱伝導性に劣る場合がある。
一方、炭素繊維14Aの繊維長の好ましい上限は、炭素繊維のシート本体11への充填し易さの観点から500μmである。
炭素繊維14Aの繊維長は、50μm以上300μm以下がより好ましい。
The fiber length of the
On the other hand, a preferable upper limit of the fiber length of the
The fiber length of the
炭素繊維14Aの繊維径は、5μm以上が好ましい。上記繊維径が5μm未満では、熱伝導パスが形成されにくく、シート本体11の熱伝導性に劣る場合がある。
炭素繊維14Aの繊維径の好ましい上限は、シート本体11を作製する際の加工性の観点から20μmである。
The fiber diameter of the
A preferred upper limit of the fiber diameter of the
本発明の実施形態において、炭素繊維14A等の繊維状のフィラーの「繊維長」とは、繊維状のフィラーの顕微鏡画像を用いて求めた繊維方向の長さの算術平均値をいう。
炭素繊維14A等の繊維状のフィラーの「繊維径」とは、繊維状のフィラーの顕微鏡画像を用いて求めた径方向の寸法の算術平均値をいう。
上記繊維長及び上記繊維径は、繊維状のフィラーの顕微鏡画像を取得した後、その画像から無作為に20本の繊維状のフィラーを選択し、選択した繊維状のフィラーの繊維方向の長さ及び径方向の寸法を測定し、その測定結果に基づいて求められる。
In the embodiment of the present invention, the "fiber length" of a fibrous filler such as the
The "fiber diameter" of a fibrous filler such as the
The fiber length and fiber diameter are determined by obtaining a microscopic image of the fibrous filler, randomly selecting 20 fibrous fillers from the image, measuring the length in the fiber direction and the dimensions in the radial direction of the selected fibrous fillers, and then based on the measurement results.
アルミナ粒子14B、及び酸化亜鉛粒子14Cの形状は、球状が好ましい。
この場合、シート本体11に充填し易く、また、粒子が製造装置の構成部材にダメージを与えにくい。
The
In this case, the particles are easily filled into the
アルミナ粒子14Bの粒径は、1μm以上10μm以下が好ましい。アルミナ粒子14Bの粒径が1μm未満では、熱伝導パスが形成されにくい。一方、アルミナ粒子14Bの粒径が10μmを超えると、炭素繊維14Aの配向を阻害しやすくなる。また、アルミナ粒子14Bが製造装置の鋼製部材にダメージを与えやすくなる。
The particle size of the
酸化亜鉛粒子14Cの粒径は、0.1μm以上10μm以下が好ましい。酸化亜鉛粒子14Cの粒径が0.1μm未満では、熱伝導パスが形成されにくい。一方、酸化亜鉛粒子14Cの粒径が10μmを超えると、炭素繊維14Aの配向を阻害しやすくなる。また、酸化亜鉛粒子14Cが製造装置の鋼製部材にダメージを与えやすくなる。
The particle size of the
本発明の実施形態において、繊維状のフィラー以外の熱伝導性フィラーの粒径とは、レーザ回折・散乱法を用いて測定したメジアン径(d50)の値をいう。 In an embodiment of the present invention, the particle size of a thermally conductive filler other than a fibrous filler refers to the median diameter (d50) measured using a laser diffraction/scattering method.
シート本体11における熱伝導性フィラー14の合計含有量は、50体積%以上80体積%以下が好ましい。
上記合計含有量が50体積%未満では、充分な熱伝導性を確保できないことがある。一方、上記合計含有量が80体積%を超えると、柔軟性が損なわれる。また、シート本体11を作製する際の加工が困難になることがある。
上記合計含有量は、55体積%以上77体積%以下が好ましい。良好な柔軟性と熱伝導性とを両立するのにより適している。
The total content of the thermally
If the total content is less than 50% by volume, sufficient thermal conductivity may not be ensured. On the other hand, if the total content is more than 80% by volume, flexibility may be impaired. In addition, processing may become difficult when producing the
The total content is preferably 55% by volume or more and 77% by volume or less, which is more suitable for achieving both good flexibility and thermal conductivity.
シート本体11の厚さは特に限定されないが、例えば、0.05mm以上3.0mm以下である。この場合、シート本体11を備える熱伝導性シート10は、発熱部材1とヒートシンク2との間で熱を効率良く伝達する部材として好適に使用することができる。
シート本体11の厚さは、0.05mm以上2.5mm以下が好ましい。
The thickness of the
The thickness of the
シート本体11の平面視形状は、例えば、矩形である。
この場合、シート本体11の縦寸法及び横寸法は、ICチップ等の熱伝導性シート10を貼り付ける発熱部材1の寸法を考慮して決定すればよい。
シート本体11の平面視形状は、矩形に限定されず、円形や楕円形など、矩形以外の形状であってもよい。この際もICチップ等の熱伝導性シート10を貼り付ける発熱部材1の寸法を考慮して決定すればよい。
The shape of the
In this case, the vertical and horizontal dimensions of the
The planar shape of the
熱伝導性シート10は、凸部12を有する。
凸部12は、第2のマトリックス成分15と、第2の熱伝導性フィラー16とを含有する。凸部12では、熱伝導性フィラー以外の成分をまとめてマトリックス成分と称する。
凸部12は粘着性を有する。そのため、第2のマトリックス成分15は、粘着性を有する樹脂成分を含有する。粘着性を有する樹脂成分の具体例としては、例えば、架橋シリコーンが挙げられる。
The thermally
The
The
マトリックス成分15を構成する粘着性を有する樹脂成分は、架橋シリコーンに限定されず、例えば、未架橋シリコーン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。
これらの粘着性を有する樹脂成分は、2種類以上を併用してもよい。
The adhesive resin component constituting the
These adhesive resin components may be used in combination of two or more kinds.
熱伝導性シート10は、シート本体11のマトリックス成分が樹脂成分としてシリコーンを主成分とし、かつ凸部12のマトリックス成分もシリコーンを主成分とすることが好ましい。
この場合、シート本体11と凸部12との親和性が高く、例えば、熱伝導性シート10をリワークする際に、シート本体1から凸部12が外れてしまうことを避けるのに適している。
ここで、樹脂成分としてシリコーンを主成分とするとは、樹脂成分中に含まれるシリコーンが50質量%以上であることを意味する。
In the thermally
In this case, the affinity between the
Here, the resin component containing silicone as a main component means that the silicone content in the resin component is 50 mass % or more.
マトリックス成分15は、難燃剤、補強剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、帯電防止剤、練り込み接着剤、カップリング剤等の一般的な添加剤を含有していてもよい。
The
第2の熱伝導性フィラー16としては、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)粒子、が用いられる。アルミナ粒子は、熱伝導が等方性であり、樹脂成分に対する充填性がよく、安価であり、かつ安定性が高いという点で好ましい。
For example, alumina (aluminum oxide) particles are used as the second thermally
第2の熱伝導性フィラー16は、アルミナ粒子に限定されず、他の熱伝導性フィラーとして、例えば、酸化ケイ素粒子、酸化亜鉛粒子、酸化マグネシウム粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ホウ素フィラー、雲母、炭化珪素フィラー、二硫化モリブデンフィラー等が例示できる。
これらの第2の熱伝導性フィラーは、2種類以上を併用してもよい。
The second thermally
Two or more kinds of these second thermally conductive fillers may be used in combination.
第2の熱伝導性フィラー16の形状としては、球状以外に、不定形や繊維状、板状等が例示できる。
第2の熱伝導性フィラー16の形状は、充填性がよく、混錬しても低い粘度を保つことができ、粘着性を確保しやすく、異方性がないために成型が容易である、点から球状が好ましい。
The shape of the second thermally
The shape of the second thermally
第2の熱伝導性フィラー16の粒径(フィラーの形状が繊維状の場合は、繊維長)は、1μm以上100μm以下が好ましい。第2の熱伝導性フィラー16の粒径が1μm未満では、充填時に凸部の硬度が上昇し、粘着性を失い熱伝導性と粘着性の両立が困難となる。一方、第2の熱伝導性フィラー16の粒径が100μmを超えると、意図する形状に成型することが困難となる場合がある。
第2の熱伝導性フィラー16の粒径は、1μm以上10μm以下がより好ましい。
The particle size of the second thermally conductive filler 16 (fiber length when the filler is fibrous) is preferably 1 μm or more and 100 μm or less. If the particle size of the second thermally
The particle diameter of the second thermally
第2の熱伝導性フィラー16の好ましい含有量は、シリコーン等の粘着性を有する樹脂成分100重量部に対して、200重量部以上400重量部以下である。
第2の熱伝導性フィラー16の含有量が400重量部を超えると、凸部12に含有される熱伝導性フィラーの量が増えて凸部12の熱伝導率は良くなる。しかしながら、凸部12の硬度が高くなって発熱部材に貼り付けた際の追従性に劣り、接触熱抵抗値が増大する。その結果、熱伝導性シート10の粘着力低下による密着不良、及び接触熱抵抗値の増大が生じ、放熱性能は劣るものとなる。
一方、第2の熱伝導性フィラー16の含有量が200重量部未満では、凸部12は、柔らかく、発熱部材への追従性は良好である。しかし、熱伝導フィラーの含有量が少ないため、この場合も放熱性能は劣るものとなる。
The content of the second thermally
When the content of the second thermally
On the other hand, when the content of the second thermally
凸部12の形状は円柱状に限定されず、四角柱状等、他の形状であってもよい。凸部12の形状は円柱状が好ましい。
上記凸部の形状が柱状の場合、上記凸部の寸法は、上面の最大径が0.5mm以上2mm以下で、高さが10μm以上30μm以下であることが好ましい。この場合、粘着性とリワーク性の両立に適している。
The shape of the
When the convex portion has a columnar shape, the dimensions of the convex portion are preferably such that the maximum diameter of the upper surface is 0.5 mm to 2 mm and the height is 10 μm to 30 μm, which is suitable for achieving both adhesion and reworkability.
シート本体11の上面には、複数の凸部12が設けられている。各凸部12の形状は同一でなくてもよいが、同一であることが好ましい。
複数の凸部12は、シート本体11の上面のおいて均一に分布するように設けられていることが好ましい。
これらの場合、熱伝導性シート10の面方向において、粘着性の均一化を図ることができる。
A plurality of
It is preferable that the
In these cases, the adhesiveness can be made uniform in the planar direction of the thermally
熱伝導性シート10において、複数の凸部12の繰り返し単位は、5mm以下が好ましい。熱伝導性シート10の寸法及び形状は、熱伝導性シート10が貼り付けられるICチップ等の発熱部材の寸法に依存するが、小さい場合、1辺が10mm程度の矩形状になることがある。このように熱伝導性シート10の寸法が小さい場合でも、上記繰り返し単位が5mm以下であれば、熱伝導性シート10の面方向における粘着性のバラツキを回避することができる。上記繰り返し単位が2mm以下であることがより好ましい。
本発明の実施形態において、複数の凸部12の繰り返し単位とは、凸部のパターンを形成するために繰り返す単位のうち、最小の面積となるものをいう。
In the thermally
In the embodiment of the present invention, the repeating unit of the multiple
熱伝導性シート10において、シート本体11の上面全体の面積に対する、凸部12が設けられた領域の面積は、12.4%以上76.2%以下であることが好ましい。
凸部12が設けられた領域の割合が、12.4%未満では、熱伝導性シート10の粘着力が不十分になることがある。ここで、熱伝導性シート10の粘着力が不十分とは、熱伝導性シート10を金属板に貼り付けて、熱伝導性シート10を下側にした状態で金属板を振動された場合に、自重を支えることができず、熱伝導性シート10が金属板から剥がれてしまう状態をいう。
凸部12が設けられた領域の割合が、76.2%を超えると、熱伝導性が大きく低下することがある。
凸部12が設けられた領域の面積は、25%以上55%以下がより好ましい。
In the thermally
If the ratio of the area where the
If the ratio of the area where the
The area of the region where the
熱伝導性シート10は、剥離紙(剥離フィルムを含む、以下、本明細書において同じ)からの剥離性、及びリワーク性に優れる。その理由について、熱伝導性シート10の使用方法と合わせて、図3、4を参照しながら説明する。
図3は、熱伝導性シートを発熱部材に密着させる際の変形の様子を示す図である。
図4は、熱伝導性シートを発熱部材から引き剥がす際の変形の様子を示す図である。
The thermally
FIG. 3 is a diagram showing deformation of the thermally conductive sheet when it is brought into close contact with a heat-generating member.
FIG. 4 is a diagram showing deformation of the thermally conductive sheet when it is peeled off from the heat generating member.
熱伝導シート10を発熱部材1に貼り付ける場合、まず、位置合わせを行いながら発熱部材1に熱伝導シート10の凸部12が貼り付けられた状態にする(図3(a)、図4(a)参照)。その後、位置ずれや貼り間違いなどの不具合が無ければ、熱伝導シート10を厚さ方向に変形させて発熱部材1に密着させる。熱伝導シート10は、発熱部材1側に向かう荷重(実装圧力)が掛けられると、主に凸部12が薄くなるように変形して、熱伝導シート10全体が発熱部材1に密着する(図3(b)参照)。
When attaching the thermally
一方、発熱部材1に熱伝導シート10の凸部12を貼り付けた際に、位置ずれなどの不具合が生じた場合は、熱伝導性シート10を発熱部材1から剥がす必要がある。熱伝導性シート10を発熱部材1から剥がす際には、通常、熱伝導性シートの端部10aを把持して発熱部材1から離れる方向(図4(a)中、上方向)に引っ張る力を加えて、熱伝導性シート10を端から順に発熱部材1から剥がしていく(図4(b)参照)。このとき、熱伝導性シート10は、凸部12のみが発熱部材1に貼り付いているので、面全体に粘着層が設けられている熱伝導性シートに比べて、弱い力で熱伝導性シート10を発熱部材1から剥がすことができる。そのため、剥がされる際の熱伝導性シート10が伸びたり、破損したりすることを回避することができる。
熱伝導シート10は、面方向に引っ張られる力で破損しやすく、特に、熱伝導性フィラーが厚さ方向に配向している熱伝導性シートでその傾向が顕著である。
そのため、炭素繊維14Aなどの異方性フィラーが厚さ方向に配向した熱伝導性シート10は、面方向に引っ張られる力で破損しやすく、本発明の実施形態に係る熱伝導性シートとして好適である。
On the other hand, when the
The thermally
Therefore, a thermally
熱伝導シート10は、発熱部材1から剥がす際に伸びたり、破損したりすることを回避できるのと同様の理由で、剥離紙から剥がす際にも伸びたり、破損したりすることを回避できる。そのため、熱伝導シート10は、剥離性にも優れる。
For the same reason that the thermally
次に、熱伝導性シート10を製造する方法について説明する。
熱伝導性シート10は、例えば、シート本体11と凸部12とを別々に作製し、その後、凸部12をシート本体11に転写することによって製造することができる。
Next, a method for producing the thermally
The thermally
(1)シート本体の作製
シート本体11は、例えば、下記(a)~(c)の工程を行う第1の製造方法により作製することができる。
(a)未架橋のシリコーンと、炭素繊維と、アルミナ粒子と、酸化亜鉛粒子と、難燃剤等の任意成分とを含有するシリコーン系組成物Aを調製する工程、
(b)調製したシリコーン系組成物Aを成形する工程、及び、
(c)成形されたシリコーン系組成物Aをシート状にスライス加工する工程。
(1) Production of Sheet Body The
(a) preparing a silicone-based composition A containing uncrosslinked silicone, carbon fiber, alumina particles, zinc oxide particles, and optional components such as a flame retardant;
(b) molding the prepared silicone-based composition A; and
(c) A step of slicing the molded silicone composition A into sheets.
まず、シリコーン系組成物Aを調製する工程(a)を行う。
ここでは、例えば、未架橋のシリコーン、熱伝導性フィラー(炭素繊維、アルミナ粒子、及び酸化亜鉛粒子)、更には、必要に応じて添加する各種添加剤を2本ロールで練り込む等によってシリコーン系組成物Aを調製する。
このとき、成分の一部又は全部はコンパウンドにして供給してもよい。
First, step (a) of preparing a silicone-based composition A is carried out.
Here, for example, uncrosslinked silicone, thermally conductive filler (carbon fiber, alumina particles, and zinc oxide particles), and further various additives added as necessary are kneaded together using a twin roll to prepare silicone composition A.
In this case, some or all of the components may be supplied in the form of a compound.
次に、調製したシリコーン系組成物Aを成形する工程(b)と、成形物をシート状にスライス加工する工程(c)とを行う。
上記シリコーン系組成物Aの成形は、例えば、押出機を用いて行えばよい。
図5は、本実施形態において、シート本体の作製で使用する押出機の先端部分及びTダイの断面概略図を示す。
押出機30に投入された上記シリコーン系組成物Aは、スクリュー34によって撹拌・混練され、流路31に沿ってTダイの第1ギャップ32に導入される。
Next, the prepared silicone composition A is molded in a step (b) and the molded product is sliced into sheets in a step (c).
The silicone composition A may be molded, for example, using an extruder.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the tip portion of an extruder and a T-die used in producing the sheet body in this embodiment.
The silicone composition A introduced into the
押出機30で攪拌・混錬されたシリコーン系組成物Aは、まず、第1ギャップ32によって上下方向(厚さ方向)にしぼり込まれて薄い帯状となる。
このとき、シリコーン系組成物A中に混合されている異方性の熱伝導性フィラーがシリコーン系組成物Aの流れ方向(押出方向)に配向する。従って、第1ギャップ32を通過して成形された厚さの薄い樹脂シート40は、異方性の熱伝導性フィラーが樹脂シート40の面方向に配向している。
本実施形態では、例えば炭素繊維が異方性の熱伝導性フィラーに相当する。
Silicone-based composition A that has been stirred and kneaded in
At this time, the anisotropic thermally conductive filler mixed in the silicone-based composition A is oriented in the flow direction (extrusion direction) of the silicone-based composition A. Therefore, in the
In this embodiment, for example, carbon fibers correspond to the anisotropic thermally conductive filler.
熱伝導性フィラーが配向した厚さの薄い樹脂シート40が第1ギャップ32を完全に通過すると、押出方向に限定されていたシートの流れ方向が解放されて、当該流れ方向が押出方向に対してほぼ垂直な方向に変化する。
シートの流れ方向が押出方向に対してほぼ垂直となる方向に変化した樹脂シート40は、第1ギャップ32を完全に通過した後、更に第2ギャップ33に向かって押し出される。その結果、第2ギャップ33内には、押出方向に対してほぼ垂直となった樹脂シート40が折り畳まれるように積層される。その際に異方性の熱伝導性フィラー(炭素繊維)の多くは樹脂シート40の面方向に配向しているので、第2ギャップ33内で積層された状態の樹脂シート40における異方性の熱伝導性フィラーは、厚さ方向(図5中、上下方向)に沿って配向させられる。
When the
The
このように、工程(b)では、シリコーン系組成物Aを押出成形し、押出方向に異方性の熱伝導性フィラーが配向した樹脂シート40を成形した後、この樹脂シート40を折り畳みながら積層させ、ブロックを作製する。
Thus, in step (b), silicone composition A is extruded to form a
その後、工程(c)に進み、厚さの薄い樹脂シート40が積層されたブロックを厚さ方向に垂直な方向にスライス加工する。その結果、所定の厚さを有し、異方性の熱伝導性フィラーが厚さ方向にほぼ配向したシートを得ることができる。
なお、工程(b)で作製した樹脂シート40のブロック自体もシート本体として用いることができる。
Then, in step (c), the block in which the
The block of
上記Tダイにおいて、第1ギャップ32及び第2ギャップ33の奥行(即ち、図5において紙面に垂直な方向における第1ギャップ32及び第2ギャップ33の寸法)は、Tダイの全体にわたってほぼ同一である。また、上記第1ギャップ及び上記第2ギャップの奥行の寸法は特に限定されず、シート本体の幅に応じて種々の設計変更が可能である。
In the T-die, the depths of the
シート本体11は、例えば、下記(d)~(f)の工程を行う第2の製造方法で作製してもよい。
図6は、本実施形態に係るシート本体の製造方法の別の一例(第2の製造方法)を説明する図である。
The
FIG. 6 is a diagram illustrating another example (second manufacturing method) of the method for manufacturing the sheet main body according to the present embodiment.
(d)未架橋のシリコーンと、炭素繊維と、アルミナ粒子と、酸化亜鉛粒子と、難燃剤等の任意成分とを含有するシリコーン系組成物Aを調製する工程、
(e)調製したシリコーン系組成物Aを成形する工程、及び、
(f)成形されたシリコーン系組成物Aをシート状にスライス加工する工程。
(d) preparing a silicone-based composition A containing uncrosslinked silicone, carbon fiber, alumina particles, zinc oxide particles, and optional components such as a flame retardant;
(e) molding the prepared silicone-based composition A; and
(f) A step of slicing the molded silicone composition A into sheets.
まず、シリコーン系組成物Aを調製する工程(d)を行う。
ここでは、例えば、未架橋のシリコーン、熱伝導性フィラー(炭素繊維、アルミナ粒子、及び酸化亜鉛粒子)、更には、必要に応じて添加する各種添加剤を2本ロール51で混錬する。その後、シート出しを行い、樹脂シート50を作製する(図6(a)参照)。
このとき、成分の一部又は全部はコンパウンドにして供給してもよい。
First, step (d) of preparing a silicone-based composition A is carried out.
Here, for example, uncrosslinked silicone, thermally conductive filler (carbon fiber, alumina particles, and zinc oxide particles), and various additives added as necessary are kneaded with two
In this case, some or all of the components may be supplied in the form of a compound.
次に、シリコーン系組成物を成形する工程(e)を行う。
この工程(e)では、シリコーン系組成物Aからなる樹脂シート50を折り畳みながら、樹脂シート50同士が密着するように積層する(図6(a)参照)。例えば、周期的な往復運動を繰り返すテーブル53上に樹脂シート50を連続的に供給することにより、樹脂シート50が折り畳まれながら積層された積層体を得ることができる。
このとき、異方性の熱伝導性フィラーは、樹脂シート50の面方向に配向している。
Next, step (e) is carried out to mold the silicone composition.
In this step (e), the
At this time, the anisotropic thermally conductive filler is oriented in the plane direction of the
その後、樹脂シート50の折り返し部分をカッター54を用いて切断し、除去する(図6(b)参照)。
その結果、互いに繋がっていない複数枚の樹脂シート50の積層体55が得られる。
Thereafter, the folded-back portion of the
As a result, a
次に、得られた積層体55を樹脂シート50の面方向に垂直な方向にカッター57を用いてスライス加工する工程(f)を行う(図6(c)参照)。これにより、シート本体11を得ることができる(図6(d)参照)。
このような工程を経ることによっても、シート本体11を作製することができる。
Next, a step (f) is performed in which the obtained
The
(2)凸部の作製
凸部12は、例えば、下記(g)~(i)の工程を行うことで作製することができる。
(g)架橋性官能基を有するシリコーンと架橋剤と、アルミナ粒子とを含有する架橋性のシリコーン系組成物Bを調製する工程、
(h)調製したシリコーン系組成物Bを剥離紙に印刷する工程、及び
(i)シリコーン系組成物Bを架橋させる工程。
(2) Formation of Convex Portion The
(g) preparing a crosslinkable silicone-based composition B containing a silicone having a crosslinkable functional group, a crosslinking agent, and alumina particles;
(h) printing the prepared silicone-based composition B onto a release paper; and (i) crosslinking the silicone-based composition B.
まず、架橋性のシリコーン系組成物Bを調製する工程(g)を行う。
ここでは、例えば、架橋性官能基を有するシリコーン、架橋剤、及び熱伝導性フィラー(アルミナ粒子)を、ミキサーで混錬する。
このとき、成分の一部又は全部はコンパウンドにして供給してもよい。
First, step (g) of preparing a crosslinkable silicone-based composition B is carried out.
Here, for example, silicone having a crosslinkable functional group, a crosslinking agent, and a thermally conductive filler (alumina particles) are kneaded in a mixer.
In this case, some or all of the components may be supplied in the form of a compound.
次に、調製したシリコーン系組成物Bを剥離紙に印刷する工程(h)を行う。
この工程(h)では、剥離紙を準備し、この剥離紙上に、複数の円柱が面方向に分布するように、シリコーン系組成物Bを印刷する。
ここで、印刷方法は、シリコーン系組成物Bを円柱状に印刷できる手法であれば限定されず、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷等の印刷方法を採用できる。
Next, step (h) is carried out in which the prepared silicone composition B is printed onto a release paper.
In this step (h), a release paper is prepared, and the silicone-based composition B is printed on the release paper so that a plurality of cylinders are distributed in the planar direction.
The printing method is not limited as long as it is a method that can print the silicone composition B in a cylindrical shape, and for example, printing methods such as screen printing, inkjet printing, and gravure printing can be used.
本発明の実施形態では、工程(g)で調製するシリコーン系組成物Bの粘度を調整したり、工程(h)の印刷条件を変更したりすることによって、形成される凸部12の高さを調整することができる。
In an embodiment of the present invention, the height of the
次に、印刷されたシリコーン系組成物Bの円柱状物を架橋させる。
架橋条件は、シリコーン系組成物Bの組成に応じて、適切な条件を選択すればよい。
このような、(g)~(i)の工程を行うことにより、複数の凸部12を剥離紙上に作製することができる。
The printed cylinder of silicone composition B is then crosslinked.
The crosslinking conditions may be appropriately selected depending on the composition of the silicone-based composition B.
By carrying out steps (g) to (i) in this manner, a plurality of
(3)熱伝導性シートの製造
上記(2)で製造した複数の凸部12の上に、上記(1)で作製したシート本体11を載置する。次に、剥離紙とシート本体11の上下を反転させ、剥離紙側からローラを押し当てて、複数の凸部12をシート本体11に転写させる。最後に、剥離紙を除去して、熱伝導性シート10を完成する。
(3) Manufacturing of Thermally Conductive Sheet The
(その他の実施形態)
本発明の実施形態に係る熱伝導性シートは、シート本体の両面に凸部が形成されていてもよい。
この場合、凸部の形状、凸部の分布状態、凸部の配置位置、凸部が面全体に占める割合等は、両面で同一であってもよいし、それぞれの面で異なっていてもよい。
また、シート本体の両面に凸部が形成されている場合、凸部の組成や硬さは、両面で同一であってもよいし、それぞれの面で異なっていてもよい。
Other Embodiments
The thermally conductive sheet according to the embodiment of the present invention may have protrusions formed on both sides of the sheet body.
In this case, the shape of the protrusions, the distribution state of the protrusions, the arrangement positions of the protrusions, the proportion of the entire surface that the protrusions occupy, etc. may be the same on both sides or may be different on each side.
Furthermore, when protrusions are formed on both sides of the sheet body, the composition and hardness of the protrusions may be the same on both sides or may be different on each side.
本発明の実施形態において、シート本体は、第1のマトリックス成分中に第1の熱伝導性フィラーが分布したものであればよい。
シート本体のマトリックス成分を構成する樹脂(ゴムを含む)としては、シリコーン以外の樹脂も例示できる。
具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体等のエチレン-α-オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン-アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)樹脂、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマーなどを用いることができる。
In an embodiment of the present invention, the sheet body may have a first thermally conductive filler distributed in a first matrix component.
Resins (including rubber) constituting the matrix component of the sheet body can be exemplified by resins other than silicone.
Specifically, for example, polyethylene, polypropylene, ethylene-α-olefin copolymers such as ethylene-propylene copolymers, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyvinyl alcohol, polyacetal, fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS) resins, polyphenylene ether, modified polyphenylene ether, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyamideimide, polymethacrylic acid or esters thereof, polyacrylic acid or esters thereof, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyethernitrile, polyetherketone, polyketone, liquid crystal polymers, ionomers, and the like can be used.
また、例えば、スチレン-ブタジエン共重合体又はその水添ポリマー、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添ポリマー等のスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。
更には、例えば、アクリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム等を用いることもできる。
これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
Further, for example, styrene-based thermoplastic elastomers such as styrene-butadiene copolymers or hydrogenated polymers thereof, and styrene-isoprene block copolymers or hydrogenated polymers thereof, olefin-based thermoplastic elastomers, vinyl chloride-based thermoplastic elastomers, polyester-based thermoplastic elastomers, polyurethane-based thermoplastic elastomers, and polyamide-based thermoplastic elastomers can be used.
Furthermore, for example, acrylic rubber, butyl rubber, fluororubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, etc. can also be used.
These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の実施形態において、シート本体に含まれる第1の熱伝導性フィラーは、炭素繊維、アルミナ粒子、酸化亜鉛粒子に限定されず、従来公知の他の熱伝導性フィラーであってもよい。 In an embodiment of the present invention, the first thermally conductive filler contained in the sheet body is not limited to carbon fibers, alumina particles, or zinc oxide particles, and may be any other thermally conductive filler that is conventionally known.
第1の熱伝導性フィラーの他の具体例としては、グラファイト、窒化ホウ素、カーボンナノチューブ(CNT)、雲母、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、二硫化モリブデン、銅、アルミニウム等からなるフィラーが挙げられる。 Other specific examples of the first thermally conductive filler include fillers made of graphite, boron nitride, carbon nanotubes (CNT), mica, aluminum nitride, silicon carbide, silica, magnesium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, molybdenum disulfide, copper, aluminum, etc.
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
実施例及び比較例で使用した原材料は、以下の通りである。
(マトリックス成分)
・シリコーンA:質量平均分子量14万のポリジメチルシロキサン
・シリコーンB:一液硬化型シリコーン(信越化学社製、KE-1056)
・シランカップリング剤:オクチルトリメトキシシラン
The raw materials used in the examples and comparative examples are as follows.
(Matrix component)
Silicone A: polydimethylsiloxane with a mass average molecular weight of 140,000 Silicone B: one-component curing silicone (KE-1056, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
・Silane coupling agent: octyltrimethoxysilane
(熱伝導性フィラー)
・炭素繊維:三菱ケミカル株式会社製、K223HM(繊維状、繊維長:200μm/繊維径:11μm)
・酸化亜鉛粒子:堺化学工業株式会社製、酸化亜鉛1種(球状、粒径:0.8μm)
・アルミナ粒子A:デンカ株式会社製、ASFP-09S(球状、粒径:1μm)
(Thermal conductive filler)
Carbon fiber: Mitsubishi Chemical Corporation, K223HM (fibrous, fiber length: 200 μm / fiber diameter: 11 μm)
Zinc oxide particles: Zinc oxide type 1 (spherical, particle size: 0.8 μm), manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
Alumina particles A: ASFP-09S (spherical, particle size: 1 μm), manufactured by Denka Co., Ltd.
(実施例1)
(1)シート本体の作製
シート本体は、第2の製造方法によって製造した。
シリコーンA(質量平均分子量14万のポリジメチルシロキサン)100質量部、炭素繊維409質量部、アルミナ粒子A157質量部、酸化亜鉛粒子473重量部、及びシランカップリング剤5.94質量部、を2本ロール51で練り込んだ後、シート出しすることで、厚さ約1.0~1.2mmのシリコーン系組成物Aからなる樹脂シート50を作製した。
本実施例において、樹脂シート50全体に対するジメチルシロキサンの体積分率は24.3体積%、炭素繊維の体積分率は44.3体積%、アルミナ粉末の体積分率は9.6体積%、酸化亜鉛粒子の体積分率は20.1体積%、シランカップリング剤は1.6体積%であり、熱伝導性フィラーの体積分率の合計は74.1体積%である。
Example 1
(1) Preparation of Sheet Body The sheet body was produced by the second production method.
100 parts by mass of silicone A (polydimethylsiloxane having a mass average molecular weight of 140,000), 409 parts by mass of carbon fiber, 157 parts by mass of alumina particles A, 473 parts by weight of zinc oxide particles, and 5.94 parts by mass of a silane coupling agent were kneaded using two
In this embodiment, the volume fraction of dimethylsiloxane relative to the
次に、作製した樹脂シート50を折り畳みながら、シート同士が密着するように積層する(図6(a)参照)。このとき、炭素繊維は、積層した樹脂シート50の面方向に配向している。
Next, the
次に、得られた積層体における、樹脂シート50の折り返し部分をカッター54で切断除去する。これにより、互いに繋がっていない複数枚の樹脂シート50の積層体55となる(図6(b)参照)。
その後、積層体55を樹脂シート50の面方向に垂直な方向にスライスして(図6(c)参照)、炭素繊維が厚さ方向に配向した厚さ2mmのシート本体11を得た(図6(d)参照)。
Next, in the obtained laminate, the folded-back portion of the
Thereafter, the laminate 55 was sliced in a direction perpendicular to the surface direction of the resin sheet 50 (see FIG. 6(c)) to obtain a
(2)粘着性を有する凸部の作製
シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B200質量部とを混錬して、凸部形成用のシリコーン系組成物Bを調製する。
このシリコーン系組成物Bを、片面が処理されたPETフィルム(アイム社製、SW)上にスクリーン印刷する。ここで、スクリーン印刷の版としては、下記の版A1を使用した。
(2) Preparation of Adhesive Convex Portions Silicone composition B for forming convex portions is prepared by kneading 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 200 parts by mass of alumina particles B.
This silicone composition B was screen printed onto a PET film (SW, manufactured by AIM Co., Ltd.) with one side treated, using the following plate A1 as the screen printing plate.
<版A1>
200メッシュのスクリーンメッシュに、図7に示されるような、φ1.13mmの開口61が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが1.41mmである。
<A1 version>
A 200-mesh screen mesh is provided with a pattern in which
スクリーン印刷後、130℃、30分間の加熱処理で、シリコーンを架橋させる。これによって、PETフィルム上に複数の凸部を形成した。
加熱処理後、PETフィルムを150mm×150mmに裁断した。
上記凸部の高さは、下記の方法で測定した。
After screen printing, the silicone was crosslinked by heat treatment at 130° C. for 30 minutes, thereby forming a plurality of convex portions on the PET film.
After the heat treatment, the PET film was cut into a size of 150 mm x 150 mm.
The height of the convex portion was measured by the following method.
<凸部の高さ>
凸部の高さは直接測定できないため、PETフィルムの厚さと凸部の高さの合計値と、PETフィルムのみの厚さとを測定した。上記合計厚さとPETフィルムのみの厚さの差を凸部の高さとした。
測定は、ダイヤルシックネスゲージ(G-6C、尾崎製作所社製)を用いて行った。このとき、目量は0.001mm、測定範囲は0~1mm、アンビルはφ5mmフラットである。
測定は、3回行い、中央値を結果値として採用した。
結果を表1に示した。
<Height of protrusion>
Since the height of the protrusions cannot be measured directly, the total value of the thickness of the PET film and the height of the protrusions, and the thickness of the PET film alone were measured, and the difference between the total thickness and the thickness of the PET film alone was taken as the height of the protrusions.
The measurement was performed using a dial thickness gauge (G-6C, manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd.) with a graduation of 0.001 mm, a measurement range of 0 to 1 mm, and a flat anvil with a diameter of 5 mm.
The measurements were performed three times, and the median value was used as the result.
The results are shown in Table 1.
(3)熱伝導性シートの作製
PETフィルム上に形成された複数の凸部12の上に、上記(1)で作製したシート本体11を載置する。その後、PETフィルムとシート本体11の上下を反転させ、PETフィルム側からローラを押し当てて、複数の凸部12をシート本体11に転写させた。その後、凸部12が転写されたシート本体11を50mm×100mm×2mmの寸法に裁断して、熱伝導性シート10を完成した。
(3) Preparation of Thermally Conductive Sheet The
この熱伝導性シートにおいて、凸部12は、シート本体11の面全体の50.1%の領域に設けられている。
凸部12の上面の径は、版の開口径とほぼ同一であった。
In this thermally conductive sheet, the
The diameter of the upper surface of the
本実施例では、凸部12を転写する前のシート本体11の熱抵抗値と、凸部12を転写して得られた熱伝導性シート10の熱抵抗値とを測定し、凸部12を形成することによる熱抵抗値の増加量(Kcm2/W)を算出した。結果を表1に示した。
熱抵抗値の測定は、測定器として、TIMtester1400(AnalysisTech社製)を使用し、測定対象のシートを1.6mmまで圧縮し、その状態で熱抵抗を測定した。測定時のサンプル温度は25℃とした。
In this example, the thermal resistance value of the
The thermal resistance was measured using a TIMtester 1400 (manufactured by AnalysisTech) by compressing the sheet to be measured to 1.6 mm and measuring the thermal resistance in that state. The sample temperature during the measurement was 25°C.
(実施例2)
下記の変更を行った以外は、実施例1と同様にして熱伝導性シートを製造した。
シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B300質量部とを混錬して、凸部形成用のシリコーン系組成物Bを調製する。
Example 2
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 1, except for the following changes.
Silicone composition B for forming convex portions is prepared by kneading 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 300 parts by mass of alumina particles B.
(実施例3)
スクリーン印刷用の版として、版A2を使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版A2>
250メッシュのスクリーンメッシュに、版A1と同様のパターンが設けられている。
Example 3
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that plate A2 was used as the screen printing plate.
<A2 version>
A 250 mesh screen is provided with a pattern similar to that of plate A1.
(実施例4)
下記の変更を行った以外は、実施例3と同様にして熱伝導性シートを製造した。
シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B400質量部とを混錬して、凸部形成用のシリコーン系組成物Bを調製する。
Example 4
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 3, except for the following changes.
Silicone composition B for forming convex portions is prepared by kneading 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 400 parts by mass of alumina particles B.
(実施例5)
下記(1)及び(2)の変更を行った以外は、実施例1と同様にして熱伝導性シートを製造した。
(1)シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B350質量部とを混錬して、凸部形成用のシリコーン系組成物Bを調製する。
(2)スクリーン印刷用の版として、版Bを使用する。
<版B>
200メッシュのスクリーンメッシュに、φ0.85mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが1.41mmである。
Example 5
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 1, except for the following changes (1) and (2).
(1) 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 350 parts by mass of alumina particles B are kneaded to prepare silicone composition B for forming convex portions.
(2) Plate B is used as a plate for screen printing.
<Version B>
A 200-mesh screen mesh has a pattern in which openings of φ0.85 mm are arranged in a square lattice shape. The center-to-center distance D between adjacent openings is 1.41 mm.
(実施例6)
スクリーン印刷用の版として、版Cを使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版C>
250メッシュのスクリーンメッシュに、φ1.13mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが2.00mmである。
Example 6
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that plate C was used as the screen printing plate.
<Version C>
A 250-mesh screen has a pattern in which openings having a diameter of 1.13 mm are arranged in a square lattice shape. The center-to-center distance D between adjacent openings is 2.00 mm.
(実施例7)
スクリーン印刷用の版として、版Dを使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版D>
250メッシュのスクリーンメッシュに、φ1.13mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが2.45mmである。
(Example 7)
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that plate D was used as the screen printing plate.
<Version D>
A 250-mesh screen has a pattern in which openings of φ1.13 mm are arranged in a square lattice shape. The center-to-center distance D between adjacent openings is 2.45 mm.
(実施例8)
スクリーン印刷用の版として、版Eを使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版E>
250メッシュのスクリーンメッシュに、φ1.13mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが2.82mmである。
(Example 8)
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that plate E was used as the screen printing plate.
<Version E>
A 250-mesh screen has a pattern in which openings of φ1.13 mm are arranged in a square lattice shape. The center-to-center distance D between adjacent openings is 2.82 mm.
(実施例9)
スクリーン印刷用の版として、版Fを使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版F>
250メッシュのスクリーンメッシュに、φ1.13mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが3.46mmである。
Example 9
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that plate F was used as the screen printing plate.
<Version F>
The 250-mesh screen mesh has a square lattice pattern of φ1.13 mm openings, with the center-to-center distance D between adjacent openings being 3.46 mm.
(実施例10)
スクリーン印刷用の版として、版Gを使用する以外は、実施例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
<版G>
250メッシュのスクリーンメッシュに、φ1.41mmの開口が正方格子状に配置されたパターンが設けられている。近接する開口同士の中心間距離Dが1.41mmである。
Example 10
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Example 2, except that Plate G was used as the screen printing plate.
<Version G>
A 250-mesh screen has a pattern in which openings of φ1.41 mm are arranged in a square lattice shape. The center-to-center distance D between adjacent openings is 1.41 mm.
(比較例1)
(1)シート本体の作製
実施例1と同様にして、シート本体11を作製した。
(Comparative Example 1)
(1) Preparation of Sheet Body A
(2)粘着層の作製
シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B200質量部とを混錬して、粘着層用のシリコーン系組成物を調製する。
このシリコーン系組成物を、片面が処理されたPETフィルム(アイム社製、SW)上にスクリーン印刷する。ここでは、スクリーン印刷の版として版H1を使用し、PETの片面全体にシリコーン系組成物のベタ塗り層を形成する。
<版H1>
200メッシュのスクリーンメッシュに版膜のパターンがなく、一面全体に印刷が可能な版である。
スクリーン印刷後、130℃、30分間の加熱処理で、シリコーンを架橋させる。これによって、PETフィルムの片面全体に厚さ25μmの粘着層が形成された。
加熱処理後、PETフィルムを150mm×150mmに裁断した。
(2) Preparation of Adhesive Layer A silicone composition for the adhesive layer is prepared by kneading 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 200 parts by mass of alumina particles B.
This silicone-based composition is screen-printed onto a PET film (SW, manufactured by AIM Co., Ltd.) with one side treated, using plate H1 as the screen printing plate to form a solid layer of the silicone-based composition over the entire surface of one side of the PET.
<Version H1>
The 200 mesh screen has no pattern on the printing film, making it possible to print on the entire surface.
After screen printing, the silicone was crosslinked by heat treatment at 130° C. for 30 minutes, forming an adhesive layer with a thickness of 25 μm on the entire surface of one side of the PET film.
After the heat treatment, the PET film was cut into a size of 150 mm x 150 mm.
(3)熱伝導性シートの作製
PETフィルム上に形成された粘着層の上に、上記(1)で作製したシート本体を載置する。次に、PETフィルムとシート本体11の上下を反転させ、PETフィルム側からローラを押し当てて、粘着層をシート本体11に転写させた。その後、粘着層が転写されたシート本体11を50mm×100mm×2mmの寸法に裁断して、熱伝導性シートを完成した。
この熱伝導性シートにおいて、粘着層は、シート本体の面全体に設けられている。
(3) Preparation of a thermally conductive sheet The sheet body prepared in (1) above is placed on the adhesive layer formed on the PET film. Next, the PET film and the
In this thermally conductive sheet, the adhesive layer is provided on the entire surface of the sheet body.
本比較例でも、粘着層を転写する前のシート本体の熱抵抗値と、粘着層を転写して得られた熱伝導性シートの熱抵抗値とを測定し、粘着層を形成することによる熱抵抗値の増加量(Kcm2/W)を算出した。結果を表1に示した。 In this comparative example, the thermal resistance of the sheet body before the adhesive layer was transferred and the thermal resistance of the thermally conductive sheet obtained by transferring the adhesive layer were measured, and the increase in thermal resistance ( Kcm2 /W) due to the formation of the adhesive layer was calculated. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
下記(1)及び(2)の変更を行った以外は、比較例1と同様にして熱伝導性シートを製造した。
(1)シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B250質量部とを混錬して、粘着層用のシリコーン系組成物を調製する。
(2)スクリーン印刷用の版として、版H2を使用する。
<版H2>
250メッシュのスクリーンメッシュに版膜のパターンがなく、一面全体に印刷が可能な版である。
(Comparative Example 2)
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except for the following changes (1) and (2).
(1) 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 250 parts by mass of alumina particles B are kneaded to prepare a silicone-based composition for the adhesive layer.
(2) Plate H2 is used as the screen printing plate.
<Version H2>
The 250 mesh screen has no pattern on the plate film, making it possible to print on the entire surface.
(比較例3)
下記の変更を行った以外は、比較例2と同様にして熱伝導性シートを製造した。
シリコーンB(一液硬化型シリコーン:KE-1056)100質量部と、アルミナ粒子B300質量部とを混錬して、粘着層用のシリコーン系組成物を調製する。
(Comparative Example 3)
A thermally conductive sheet was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except for the following changes.
A silicone composition for the adhesive layer is prepared by kneading 100 parts by mass of silicone B (one-component curing silicone: KE-1056) and 300 parts by mass of alumina particles B.
[評価試験]
(1)タック力(粘着力)の測定
タック力は、デジタルフォースゲージ(イマダ社製、ZTS-50N)を用いて測定した。
実施例1~10、及び比較例1~3で製造した各熱伝導性シートを20mm×20mm×2mmの寸法で切り出し、評価用サンプルとした。この評価用サンプルの中央部付近に直径10mmの治具を、1.2Nの力で10秒間押し当て、300mm/minの速度で持ち上げたときの応力を測定し、その測定値をタック力とした。
結果を表1に示した。
[Evaluation test]
(1) Measurement of Tack (Adhesive) Strength The tack strength was measured using a digital force gauge (manufactured by Imada Co., Ltd., ZTS-50N).
Each of the thermally conductive sheets produced in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 was cut into a size of 20 mm x 20 mm x 2 mm to prepare an evaluation sample. A tool with a diameter of 10 mm was pressed against the center of the evaluation sample with a force of 1.2 N for 10 seconds, and the stress when the sample was lifted at a speed of 300 mm/min was measured, and the measured value was taken as the tack force.
The results are shown in Table 1.
(2)リワーク性の評価
実施例1~10、及び比較例1~3で製造した各熱伝導シートを50mm×10mm×2mmの寸法で切り出し、評価用サンプルとした。この評価用サンプルについて、SUS板に貼り付け、その後、端部をつまんで引っ張って剥がすという工程を行った。この工程は最大40回繰り返した。一方、熱伝導性シートが破断した場合は、その時点で終了した。
また、工程を1回行うごとに、熱伝導性シートの長手方向の伸長率((伸びた長さ/初期長さ)×100)を算出した。
結果を表1に示した。
(2) Evaluation of reworkability Each of the thermally conductive sheets manufactured in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 was cut into samples with dimensions of 50 mm x 10 mm x 2 mm to be used as evaluation samples. The evaluation samples were attached to SUS plates, and then the end portions were pinched and pulled to peel them off. This process was repeated up to 40 times. On the other hand, if the thermally conductive sheet broke, the test was terminated at that point.
In addition, each time the process was performed, the elongation rate of the thermal conductive sheet in the longitudinal direction ((elongated length/initial length)×100) was calculated.
The results are shown in Table 1.
(3)保持力の評価
実施例1~10、及び比較例1~3で製造した各熱伝導シートを50mm×10mm×2mmの寸法で切り出し、評価用サンプルとした。この評価用サンプルを、60mm×100mmのSUS板に貼り付け、熱伝導性シートがSUS板の下側になるように手に持った状態で、肘を支点に上から30±5cmだけ下に、秒速180±5cm程度で、3回振った際の熱伝導性シートの状態を評価した。ここでは、下記の基準で「〇」、「×」を評価した。
〇:SUS板に熱伝導性シートの全面が貼り付いたままであった。
×:熱伝導性シートの一部又は全部がSUS板から剥がれた。
(3) Evaluation of holding power Each thermally conductive sheet produced in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 was cut into a size of 50 mm x 10 mm x 2 mm to prepare an evaluation sample. This evaluation sample was attached to a 60 mm x 100 mm SUS plate, and held in the hand with the thermally conductive sheet on the underside of the SUS plate, and swung 30 ± 5 cm downward from the top with the elbow as a fulcrum at a speed of about 180 ± 5 cm per second three times to evaluate the state of the thermally conductive sheet. Here, the following criteria were used to evaluate the condition of the thermally conductive sheet as "good" or "bad".
◯: The entire surface of the thermally conductive sheet remained attached to the SUS plate.
x: A part or the whole of the thermally conductive sheet was peeled off from the SUS plate.
本発明の実施形態に係る熱伝導性シートは、良好なリワーク性を有することが明らかとなった。 It has been revealed that the thermally conductive sheet according to the embodiment of the present invention has good reworkability.
1 発熱部材
2 ヒートシンク
10 熱伝導性シート
13、15 マトリックス成分
14、16 熱伝導性フィラー
14A 炭素繊維
14B アルミナ粒子
14C 酸化亜鉛粒子
30 押出機
31 流路
32 第1ギャップ
33 第2ギャップ
34 スクリュー
40、50 樹脂シート
51、52
53 テーブル
54、57 カッター
55 積層体
61 開口
REFERENCE SIGNS
53 table 54, 57
Claims (7)
前記シート本体の片面又は両面に設けられた、粘着性を有する複数の凸部と、を有し、
前記凸部は、第2の熱伝導性フィラーを含有する、熱伝導性シート。 A sheet body made of a resin composition containing a resin and a first thermally conductive filler;
A plurality of protrusions having adhesive properties are provided on one or both sides of the sheet body,
The thermally conductive sheet, wherein the protrusions contain a second thermally conductive filler.
前記凸部は、上面の最大径が0.5~2mmで、高さが10~30μmである、請求項1又は2に記載の熱伝導性シート。 The shape of the protrusion is columnar,
3. The thermally conductive sheet according to claim 1, wherein the protrusions have a maximum diameter on the upper surface of 0.5 to 2 mm and a height of 10 to 30 μm.
前記第1の熱伝導性フィラーは、前記シート本体の厚さ方向に配向している、請求項1又は2に記載の熱伝導性シート。
the first thermally conductive filler is an anisotropic filler,
The thermally conductive sheet according to claim 1 , wherein the first thermally conductive filler is oriented in a thickness direction of the sheet body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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